Article

When can efforts to control nuisance and invasive species backfire?

Department of Natural Resources, Cornell University, Ithaca, New York 14853, USA.
Ecological Applications (Impact Factor: 4.13). 09/2009; 19(6):1585-95. DOI: 10.1890/08-1467.1
Source: PubMed

ABSTRACT Population control through harvest has the potential to reduce the abundance of nuisance and invasive species. However, demographic structure and density-dependent processes can confound removal efforts and lead to undesirable consequences, such as overcompensation (an increase in abundance in response to harvest) and instability (population cycling or chaos). Recent empirical studies have demonstrated the potential for increased mortality (such as that caused by harvest) to lead to overcompensation and instability in plant, insect, and fish populations. We developed a general population model with juvenile and adult stages to help determine the conditions under which control harvest efforts can produce unintended outcomes. Analytical and simulation analyses of the model demonstrated that the potential for overcompensation as a result of harvest was significant for species with high fecundity, even when annual stage-specific survivorship values were fairly low. Population instability as a result of harvest occurred less frequently and was only possible with harvest strategies that targeted adults when both fecundity and adult survivorship were high. We considered these results in conjunction with current literature on nuisance and invasive species to propose general guidelines for assessing the risks associated with control harvest based on life history characteristics of target populations. Our results suggest that species with high per capita fecundity (over discrete breeding periods), short juvenile stages, and fairly constant survivorship rates are most likely to respond undesirably to harvest. It is difficult to determine the extent to which overcompensation and instability could occur during real-world removal efforts, and more empirical removal studies should be undertaken to evaluate population-level responses to control harvests. Nevertheless, our results identify key issues that have been seldom acknowledged and are potentially generic across taxa.

Full-text

Available from: Elise F Zipkin, Feb 26, 2015
1 Follower
 · 
120 Views
  • Source
  • Source
    [Show abstract] [Hide abstract]
    ABSTRACT: We assessed the effectiveness of an extensive and unprecedented wildlife reduction effort directed at a wide-ranging migratory population of geese. Population reduction efforts that targeted several populations of light geese (greater snow geese [Chen caerulescens atlantica], lesser snow geese [C. c. caerulescens], and Ross's geese [C. rossii]) began in 1999 in central and eastern North America. Such efforts were motivated by a broad consensus that abundance of these geese was causing serious ecological damage to terrestrial and salt marsh ecosystems in central and eastern parts of the Canadian Arctic and subarctic regions along Hudson Bay. Starting in February 1999, special conservation measures (or, in the U.S., a conservation order) were added to the respective federal regulations that permitted hunters to take snow geese (in parts of Canada and the U.S.) and Ross's geese (in parts of the U.S.) during specified harvest periods outside of the hunting season. These measures were accompanied by increase or removal of daily kill and possession limits and by permissions to use previously prohibited equipment for hunting these species in certain regions of the continent. The intent was to reduce adult survival through increased hunting mortality, which was judged to be the most cost-effective approach to reversing population growth. Our principal goal was to assess the effectiveness of reduction efforts directed at the midcontinent population of lesser snow geese, which was thought to be the most serious threat to arctic and subarctic ecosystems of the 3 light goose populations. Our multiple objectives included the estimation and detection of change in the response measures of total annual harvest, harvest rate, survival rate, and abundance, using the 1998 hunting period (defined as 1 Aug 1998 to 31 Jul 1999) as a point of reference. We used information about hunter recoveries of leg-banded snow geese and estimates of regular-season harvest to estimate 1) conservation-order harvest and total annual harvest, 2) geographic and temporal distribution of recoveries by age class, 3) survival and recovery probability, and 4) abundance of snow geese each August using Lincoln's (1930) method. We also modeled population growth to infer the form of population response to management efforts. Toward that end, we also proposed a method of estimating conservation-order harvest and tested for differences in band-reporting rate between Canada and the United States. Overall, the balance of evidence favored the conclusion that the midcontinent population has continued to grow during the conservation order, although perhaps at a reduced rate. We suggest that annual rate of population growth , derived from estimates of annual population size in August, likely provides the most reliable inference about change in the midcontinent population. There was a decline in annual survival probability between these 2 periods from about 0.89 to about 0.83 among snow geese from the southern-nesting stratum (south of 60°N latitude), thought to compose about 10% of the midcontinent population. However, we detected no change in the much larger northern-nesting stratum (north of 60°N latitude), where annual survival remained at about 0.87 from 1989 to 2006. Thus, the conclusion that this population continued to increase during the conservation order was largely consistent with the finding that a weighted-survival probability for midcontinent snow geese essentially did not change between the period preceding (1989–1997) and during (1998–2006) the conservation order. Consistent with high survival rates were low harvest rates, which increased from 0.024 during 1989–1997 for northern geese to only 0.027 during 1998–2006 and from 0.031 to only 0.037 for southern geese. Despite the initial increase associated with the conservation order, harvest rates declined during the conservation order for geese from both strata. We suggest that the higher harvest rate evident for southern geese was related to their earlier fall migration and thus earlier exposure to harvest pressure. Migration by more abundant northern geese was later and resulted in a higher ratio of geese to hunters. Additionally, there was more harvest of southern geese in areas north of the Canadian prairies than there was of northern geese. Total annual harvest increased due to the conservation order but failed to exceed 0.75 million adults in any year during the assessment from 1989 to 2006. Harvest of both age classes exceeded 1 million in only 2 of 9 annual harvest periods since the conservation order started. These lower-than-expected harvests of adult snow geese combined with their low harvest rates of ≤0.048 during the conservation order suggested an August population size in excess of 15 million adult snow geese since 1998. We suggest that abundance of midcontinent snow geese was seriously underestimated in the past, and that this underestimate may have contributed to an overconfidence with which suggested harvest levels could achieve a goal of reduced survival and population reduction. Overall, all 3 populations of light geese now exceed numbers present when the conservation order was initiated. We are confident that the abundance and population growth rate of midcontinent snow geese (as well as by Ross's and greater snow geese) currently exceeds the ability of existing numbers of hunters to exert harvest pressure that is necessary to impose sufficient additive mortality and thus effectively influence population growth. It remains unknown how much more or how much longer such populations can increase towards carrying capacity, which we assume to be determined by the standing crop of arctic foods that they exploit, before density dependence can measurably slow the population growth rate. Estimation of carrying capacity in the large northern nesting stratum is among the key research needs that we propose. The situation that has emerged requires a review of perspectives about impacts of midcontinent lesser snow geese in the arctic, whether initial goals behind population management are still relevant, and whether alternative options from the initial array of management tools should be exercised. © The Wildlife Society, 2011Nous avons évalué l'efficacité d'un effort étendu et sans précédent de réduction d'une espèce sauvage, une population migratrice d'oies occupant une large étendue géographique. Les efforts de réduction de populations ciblant plusieurs populations d'oies blanches (grande oie des neiges, Chen caerulescens atlantica, petite oie des neiges, C. c. caerulescens, et oie de Ross, C. rossii) ont débutés en 1999 dans le centre et l'est de l'Amérique du Nord. Ces efforts étaient justifiés par un consensus élargi à l'effet que ces oies causaient des dommages écologiques aux écosystèmes terrestres et de marais salés dans les régions centrales et orientales de l'Arctique Canadien ainsi que dans les régions subarctiques le long de la Baie d'Hudson. À partir de 1999, des mesures de conservation spéciales (décret de conservation aux É.U.) furent ajoutées aux règlements fédéraux respectifs qui permettaient aux chasseurs de récolter des oies des neiges (dans certaines régions du Canada et des É.U.) et des oies de Ross (dans certaines régions des É.U.) pendant des périodes de récolte spécifiques, hors de la saison de chasse. Ces mesures étaient accompagnées d'une augmentation ou de l'élimination des limites de prises quotidiennes et de possession, ainsi que l'autorisation d'utiliser des engins de chasse précédemment prohibés pour la chasse de ces espèces dans certaines régions du continent. L'intention était de réduire la survie des adultes par l'entremise d'une augmentation de la mortalité par la chasse, approche jugée comme étant la plus efficace pour inverser la croissance de la population. Notre objectif principal était d'évaluer l'efficacité des efforts de réduction dirigés vers la population de la petite oie des neiges du milieu du continent, qui était considérée come étant la plus grande menace aux écosystèmes arctiques et subarctiques des 3 populations d'oies blanches. Les multiples objectifs de ce manuscrit incluent l'estimation et la détection de changements dans les mesures de récolte annuelle totale, de taux de récolte, de taux de survie et d'abondance, utilisant la période de chasse de 1998 (définie comme étant du 1 août 1998 au 31 juillet 1999) comme point de référence. Nous avons utilisé de l'information sur les retours, par les chasseurs, de bagues d'oies des neiges ainsi que des estimés de la récolte durant la saison régulière pour estimer: (1) la récolte pendant les périodes du décret de conservation et la récolte annuelle totale, (2) la distribution temporelle et géographique des retours de bagues par classe d'âge, (3) la survie et la probabilité de retour de bague et (4) l'abondance des oies des neiges à chaque mois d'août en utilisant la méthode de Lincoln (1930). Nous avons aussi modélisé la croissance de la population afin de déduire la forme de la réponse de la population aux efforts de gestion. À cette fin, nous avons aussi proposé l'utilisation d'une méthode pour estimer la récolte pendant les périodes couvertes par le décret de conservation et avons testé pour des différences dans les taux de signalement de bagues entre les États-Unis et le Canada. Dans l'ensemble, l'évidence suggère que la population du milieu du continent a continué de croître durant la période du décret de conservation, mais possiblement à un taux moins élevé. Nous suggérons que le taux de croissance de la population, , estimé à partir des estimés de taille de population annuelle en août, prodigue probablement les inférences les plus fiables sur les changements dans la population du milieu du continent. Il y a eu un déclin de la probabilité de survie annuelle entre ces deux périodes, d'environ 0,89 à environ 0.83, pour les oies des neiges nichant dans la strate sud (sud de la latitude 60°N) et qui représentent environ 10% de la population du milieu du continent. Par contre nous n'avons détecté aucun changement dans la plus imposante strate nordique (nord de la latitude 60°N) où la survie annuelle est demeurée aux environs de 0.87 pour la période 1989 à 2006. La conclusion que cette population a continué d'augmenter pendant la période du décret de conservation concorde avec le résultat qui indique que la probabilité de survie pondérée pour l'ensemble de la population du milieu du continent n'as pas changé entre la période précédent (1989–1997) et celle durant (1998–2006) le décret de conservation. Les taux de survie élevés concordaient avec de faibles taux de récolte, qui ont augmenté de 0.024 pendant 1989–1997 pour les oies de la strate nord à seulement 0.027 pendant 1998–2006, et de 0.031 à seulement 0.037 pour les oies de la strate sud. Malgré une augmentation initiale associée au décret de conservation, les taux de récolte ont déclinés pendant la période couverte par le décret de conservation dans les deux strates. Nous suggérons que les taux de récolte plus élevés pour les oies de la strate sud sont dus à leur migration automnale plus hâtive, ce qui les exposerait plus tôt à la pression de chasse. La migration des oies de la strate du nord, plus abondantes, avait lieu plus tard et résultait en un ratio d'oies par chasseurs plus élevé. De plus, il y avait une plus grande récolte d'oies de la strate sud dans les secteurs au nord des prairies Canadiennes que pour les oies de la strate nord. La récolte annuelle totale a augmenté suite au décret de conservation mais n'as excédé 0.75 million d'adultes dans aucune des années utilisées dans l'évaluation, soit de 1989 à 2006. La récolte des deux classes d'âge à dépassé 1 million pour seulement 2 périodes de récolte annuelles sur 9 depuis la mise en place du décret de conservation. Cette récolte plus faible que prévue d'oie des neiges adulte et le faible taux de récolte de ≤ 0.048 pendant la période du décret de conservation laisse croire que la population, mesurée au mois d'août, aurait été de plus de 15 millions d'adultes depuis 1998. Nous suggérons que l'abondance de la population d'oie des neiges du milieu du continent a été sérieusement sous-estimée dans le passé et que cette sous-estimation pourrait avoir contribué à un sentiment de sur-confiance envers le fait que les niveaux de récolte pourraient mener à l'atteinte de l'objectif de diminution de la survie et réduction de la population. Les 3 populations d'oies blanches ont maintenant des populations plus grandes que lors de la mise en place du décret de conservation. Nous somme convaincus que l'abondance et le taux de croissance actuel de la population d'oie des neiges du milieu du continent (ainsi que l'oie de Ross et la grande oie des neiges) dépasse la capacité des chasseurs actifs d'exercer une pression de récolte suffisante pour augmenter la mortalité additive à un niveau qui influencerait effectivement la croissance de la population. Nous ne savons toujours pas pendant combien de temps ces populations peuvent continuer de croître et approcher la capacité de support, que l'on pense déterminée par la population sur pied des plantes arctiques qu'elles exploitent, avant que des effets densité-dépendants ralentissent le taux de croissance de la population de façon mesurable. L'estimation de la capacité de support de la grande strate du nord est un des besoins clés en recherche que nous proposons. La situation qui émerge requière une revue des perspectives concernant les impacts des oies des neiges du milieu du continent dans l'Arctique, si les objectifs initiaux de gestion de la population sont encore pertinents et si d'autres options à partir de l'ensemble initial d'outils de gestion doivent être exercées.Investigamos la efectividad de una iniciativa de disminución de vida silvestre bastante extensiva y sin antecedentes, dirigida a una población migratoria de gansos blancos de un amplio rango de distribución. En 1999, se iniciaron esfuerzos de disminución de poblaciones dirigidos a varias poblaciones de gansos claros (Chen caerulescens atlantica, C. c. caerulescens, y C. rossii) en las regiones centrales y del este de Norte América. Estos esfuerzos fueron motivados por el amplio consenso sobre la noción de que la abundancia de estos gansos estaba causando graves daños ecológicos a ecosistemas terrestres y humedales salobres en las regiones centrales y del este del Ártico Canadiense y las regiones sub-árticas a lo largo de la Bahía Hudson. Medidas especiales de conservación (definidas en E.E.U.U. como una “orden de conservación”) fueron añadidas en Febrero de 1999, a las regulaciones federales respectivas, las cuales les permiten a los cazadores cazar gansos blancos (en partes de Canadá y E.E.U.U.) y gansos de la especie C. rossii (en partes de E.E.U.U.) durante periodos específicos de cosecha fuera de la temporada de cacería regular. Estas medidas fueron acompañadas por un aumento y/o remoción de límites de posesión y matanza diaria, al igual que permisos para utilizar equipo prohibido anteriormente para la cacería de estas especies en ciertas regiones del continente. La intención era disminuir la supervivencia de adultos por medio de un aumento en la tasa de mortalidad como resultado de la cacería, la cual fue designada como la forma más rentable para poner en marcha atrás el crecimiento poblacional. Nuestra meta principal fue asesorar la efectividad de los esfuerzos de disminución dirigidos a las poblaciones de C. c. caerulescens en el continente medio, la cual, de las tres poblaciones de gansos blanco, se considera que presenta la amenaza más seria a los ecosistemas árticos y sub-árticos. Los objetivos múltiples de este artículo incluyen la estimación y detección de cambios en las medidas de respuestas de cosecha anual total, tasa de cosecha, tasa de supervivencia, y abundancia, utilizando el periodo de cacería de 1998 (definido como el 1 de Agosto 1998 al 31 de Julio 1999) como el punto de referencia. Utilizamos información sobre individuos de gansos blancos anillados en una pata que fueron recuperados por cazadores y valores estimados de cosechas durante la temporada de cosecha regular, para estimar (1) cosecha durante la orden de conservación y la cosecha anual total, (2) distribución geográfica y temporal de individuos recuperados por clase de edad, (3) probabilidades de supervivencia y recuperación, y (4) abundancia de gansos blancos para cada mes de Agosto utilizando el método de Lincoln (1930). También modelamos el crecimiento poblacional para realizar inferencias sobre la forma de la respuesta poblacional a las iniciativas de manejo. Para este fin, también proponemos metodología para estimar la cosecha durante la orden de conservación y realizamos pruebas para determinar si existen diferencias entre tasas de reportaje de anillos entre Canadá y E.E.U.U. En conjunto, la evidencia favorece la conclusión de que la población del continente medio ha continuado de crecer durante la orden de conservación, aunque tal vez a una tasa más reducida. Sugerimos que la tasa anual de crecimiento poblacional, , estimada a partir de valores estimados de tamaño poblacional anual en Agosto, probablemente proporcionan el nivel de inferencia más confiable sobre cambios de la población del continente medio. Tuvimos una disminución en la probabilidad de supervivencia anual entre estos dos periodos, desde alrededor de 0.89 hasta alrededor de 0.83 entre gansos blancos del estrato de anidamiento sureño (sur de 60°N latitud), los cuales se consideran que componen alrededor de 10% de la población del continente medio. No obstante, detectamos que en el estrato de anidamiento norteño (norte de 60°N latitud), cuya población es mucho más grande, no hubieron cambios, y supervivencia permaneció a valores alrededor de 0.87 desde 1989 hasta 2006. En consecuencia, la conclusión de que esta población continúo aumentando durante la orden de conservación es bastante consistente con nuestro descubrimiento que una probabilidad de supervivencia ponderada para los gansos blancos del continente medio esencialmente no cambio entre el periodo precedente (1989–1997) y durante (1998–2006) la orden de conservación. Las tasas altas de supervivencia resultaron consistentes con tasas de bajas cosecha, las cuales aumentaron de 0.024 durante 1989–1997 para gansos norteños a solo 0.027 durante 1998–2006, y de 0.031 a solo 0.037 para gansos sureños. A pesar del aumento inicial asociado con la orden de conservación, tasas de cosecha disminuyeron durante la orden de conservación para gansos de ambos estratos. Sugerimos que las tasas de cosecha elevadas que fueron evidentes en gansos sureños estaban relacionadas a su época de migración más temprana durante el otoño, y por ende, estos fueron expuestos a una presión de cosecha más temprano. La migración de los gansos norteños más abundantes se realizo después y resulto en una proporción más alta de gansos a cazadores. Adicionalmente, se cosecharon más gansos sureños en regiones ubicadas al norte de las praderas de Canadá que se cosecharon gansos norteños. La cosecha total anual aumento a causa de las acciones de conservación, pero falló en exceder los 0.75 millones de adultos para cualquier año al que este fue asesorado, del 1989 al 2006. La cosecha de ambas clases de edades excedió 1 millón para solo 2 de los 9 periodos de cosecha desde que la orden de conservación inició. La combinación de una cosecha de adultos de ganso blanco por debajo de lo esperado y las bajas tasas de cosecha de ≤ 0.048 durante la orden de conservación nos indican que hemos tenido un exceso de 15 millones de gansos blancos sobre el tamaño poblacional para el mes de Agosto desde 1998. Sugerimos que la abundancia de gansos blancos del continente medio fue seriamente subestimada en el pasado, y que esta subestimación posiblemente contribuyo al exceso de confianza que se tuvo de que los niveles de cosecha sugeridos podrían lograr los objetivos de disminuir supervivencia y reducir la población. En general, las tres poblaciones de gansos blancos en este estudio ahora exceden las cantidades presentes cuando la orden de conservación inició. Estamos confidentes de que la abundancia y la tasa de crecimiento poblacional del ganso blanco del continente medio (al igual para C. c. atlántica y C. rossii) actualmente exceden la presión de cosecha que puede ejercer la cantidad de cazadores existentes requerida para imponer niveles suficientes de mortalidad aditiva, y por ende, influir efectivamente niveles de crecimiento poblacional. Todavía no sabemos que tanto mas podrían aumentar dichas poblaciones hacia la capacidad de carga, ni por cuanto más tiempo, lo cual presumimos que se podría determinar basándose en la cantidad existente de fuentes alimenticias en el ártico que ellos puedan explotar, antes de que la dependencia de densidad pueda reducir la tasa de crecimiento poblacional. La estimación de la capacidad de carga del amplio estrato de anidamiento ubicado en el Norte es justo uno de los objetivos claves de investigación que proponemos. La situación que tenemos antemano requiere de un repaso de las perspectivas sobre los impactos de C. c. caerulescens del continente medio, determinar si los objetivos de manejo de poblaciones iniciales todavía son relevantes, y ver si debemos optar por opciones alternativas que no son parte del conjunto inicial de herramientas de manejo.
    Wildlife Monographs 11/2011; 179(1):1 - 42. DOI:10.1002/wmon.5 · 2.83 Impact Factor
  • [Show abstract] [Hide abstract]
    ABSTRACT: Gizzard shad Dorosoma cepedianum have been the target of removal efforts in eastern North American lakes due to their omnivorous feeding, which may increase nutrient cycling and contribute to high phytoplankton abundance. We used a simulation model to evaluate the efficacy of a gizzard shad removal program at the Harris Chain of Lakes (HCL), Florida, by testing the effects of the exploitation rate, gill-net mesh size, and harvest interval on the total population biomass and spawning potential ratio (SPR). The analysis accounted for compensatory density dependence of the gizzard shad population and uncertainty in life history parameters. The reductions in gizzard shad biomass and SPR were less than 50% for the two largest mesh sizes (89 and 102 mm) at realistic annual exploitation rates of 0.6–0.8. However, the use of smaller mesh sizes (51 and 64 mm) produced biomass and SPR reductions that exceeded 75% at comparable harvest rates. Current removal efforts at the HCL, which employ a minimum gill-net mesh size of 102 mm, are unlikely to reduce gizzard shad biomass substantially. However, smaller mesh sizes could result in increased bycatch of economically important black crappies Pomoxis nigromaculatus. Our study sheds light on the importance of using simulation models to forecast the effects of removal efforts on target fish species. The results of such models can be used to inform harvest practices to achieve desired outcomes.Received May 12, 2011; accepted September 12, 2011
    North American Journal of Fisheries Management 12/2011; 31(6). DOI:10.1080/02755947.2011.646457 · 1.11 Impact Factor