Genetic structure and connectivity of Thalassia testudinum in oceanic and continental environments of the Colombian Caribbean

Abstract

Thalassia testudinum, a critical ecosystem engineer in the Caribbean, provides essential habitat and supports vital ecosystem services. However, likewise other seagrass species globally, its populations face increasing anthropogenic pressures, leading to significant declines in coverage and functionality. Understanding the historical and contemporary population dynamics of this species, which exhibits both sexual and clonal reproduction, is crucial for effective conservation and management strategies. This study investigated the genetic diversity and connectivity of T. testudinum populations across oceanic and continental environments in the Colombian Caribbean, integrating data across the species' range and considering potential anthropogenic impacts. Microsatellite analysis of 240 samples from eight Colombian populations, compared with a previously developed regional dataset encompassing 32 additional populations, revealed a complex interplay of geological, oceanographic, biological, and anthropogenic factors shaping population structure. While relatively high genetic diversity and gene flow were observed at national and regional scales, distinct patterns emerged between oceanic and continental environments. These findings highlight (i) the identifiable population structure of the species comprising five genetic clusters in Colombia (ii) the remarkable (re)colonisation capacity of T. testudinum facilitated by long-distance dispersal, clonality, and inbreeding avoidance; (iii) the role of stochastic processes in dispersal and the lack of strong isolation-by-distance at certain scales; and (iv) the vulnerability of populations to short-term anthropogenic disturbances. This study identifies five Independent Management Units and underscores the need for area-specific conservation strategies to safeguard the long-term resilience of T. testudinum and the invaluable ecosystems it supports.

Thalassia testudinum, una especie clave para la ingeniería del ecosistema de pastos marinos en el Caribe, proporciona un hábitat esencial y sustenta servicios ecosistémicos vitales. Sin embargo, al igual que otras especies de pastos marinos a nivel mundial, sus poblaciones se enfrentan a crecientes presiones antropogénicas, lo que ha conducido a disminuciones significativas en su cobertura y funcionalidad. Comprender la dinámica poblacional histórica y contemporánea de esta especie, que exhibe tanto reproducción sexual como clonal, es crucial su efectiva conservación. Este estudio investigó la diversidad genética y la conectividad de las poblaciones de T. testudinum en entornos oceánicos y continentales del Caribe colombiano, integrando datos a lo largo del rango de distribución de la especie y considerando los posibles impactos antropogénicos. El análisis de microsatélites de 240 muestras de ocho poblaciones colombianas, en comparación con un conjunto de datos regional previamente desarrollado que abarca 32 poblaciones adicionales, reveló una compleja interacción de factores geológicos, oceanográficos, biológicos y antropogénicos que dan forma a la estructura poblacional. Si bien se observó una diversidad genética y un flujo génico relativamente altos a escala nacional y regional, surgieron patrones diferenciados entre los entornos oceánicos y continentales. Estos hallazgos resaltan (i) la identificable estructura poblacional de la especie, que comprende cinco clusters genéticos en Colombia; (ii) la remarcable capacidad de (re)colonización de T. testudinum, facilitada por la dispersión de larga distancia, clonalidad y la prevención de la endogamia; (iii) el papel de la estocasticidad en la dispersión y la falta de significancia del aislamiento por distancia en ciertas escalas; y (iv) la vulnerabilidad de las poblaciones a las perturbaciones antropogénicas de corto plazo. Este estudio subraya la necesidad de estrategias de conservación específicas para cada área, a fin de salvaguardar la resiliencia a largo plazo de esta especie y el invaluable ecosistema que soporta (Texto tomado de la fuente).