Implications of Macroalgal Isolation by Distance for Networks of Marine Protected Areas

The global extent of macroalgal forests is declining, greatly affecting marine biodiversity at broad scales through the effects macroalgae have on ecosystem processes, habitat provision, and food web support. Networks of marine protected areas comprise one potential tool that may safeguard gene flow among macroalgal populations in the face of increasing population fragmentation caused by pollution, habitat modification, climate change, algal harvesting, trophic cascades, and other anthropogenic stressors. Optimal design of protected area networks requires knowledge of effective dispersal distances for a range of macroalgae. We conducted a global meta-analysis based on data in the published literature to determine the generality of relation between genetic differentiation and geographic distance among macroalgal populations. We also examined whether spatial genetic variation differed significantly with respect to higher taxon, life history, and habitat characteristics. We found clear evidence of population isolation by distance across a multitude of macroalgal species. Genetic and geographic distance were positively correlated across 49 studies; a modal distance of 50-100 km maintained F-ST < 0.2. This relation was consistent for all algal divisions, life cycles, habitats, and molecular marker classes investigated. Incorporating knowledge of the spatial scales of gene flow into the design of marine protected area networks will help moderate anthropogenic increases in population isolation and inbreeding and contribute to the resilience of macroalgal forests. Implicaciones del Aislamiento por Distancia de Macroalgas para Redes de areas Marinas Protegidas Resumen La extension global de los bosques de macroalgas esta declinando, afectando significativamente a la biodiversidad marina en escalas amplias a traves de la influencia que las macroalgas tienen sobre los procesos ecosistemicos, provision de habitats y soporte de las redes alimentarias. Las redes de areas marinas protegidas son una herramienta potencial que puede asegurar el flujo genico entre poblaciones de macroalgas frente a la creciente fragmentacion poblacional causada por la contaminacion, la modificacion del habitat, el cambio climatico, la cosecha de algas, las cascadas troficas y otros estresantes antropogenicos. El diseno optimo de una red de areas protegidas requiere del conocimiento efectivo de las distancias de dispersion para un area de macroalgas. Llevamos a cabo un meta-analisis global basado en datos publicados en la literatura para determinar la generalidad de la relacion entre la diferenciacion genetica y la distancia geografica entre poblaciones de macroalgas. Tambien examinamos si la variacion genetica espacial difiere significativamente con respecto a taxones mas altos, historia de vida y caracteristicas de habitat. Encontramos evidencia clara del aislamiento de las poblaciones por la distancia a lo largo de una multitud de especies de macroalgas. La distancia genetica y geografica estuvo correlacionada positivamente en 49 estudios: una distancia modal de 50-100 km mantuvo una F-ST < 0.2. Esta relacion fue constante para todas las divisiones, ciclos de vida, habitats y marcadores moleculares de las algas investigadas. Al incorporar escalas espaciales de flujo genico al diseno de redes de areas marinas protegidas, ayudaremos a moderar incrementos antropogenicos en el aislamiento de la poblacion y a moderar la endogamia, contribuyendo a la resistencia de los bosques de macroalgas.