Effects of an Invasive Plant on Population Dynamics in Toads

When populations decline in response to unfavorable environmental change, the dynamics of their population growth shift. In populations that normally exhibit high levels of variation in recruitment and abundance, as do many amphibians, declines may be difficult to identify from natural fluctuations in abundance. However, the onset of declines may be evident from changes in population growth rate in sufficiently long time series of population data. With data from 23 years of study of a population of Fowler's toad (Anaxyrus [ = Bufo] fowleri) at Long Point, Ontario (1989-2011), we sought to identify such a shift in dynamics. We tested for trends in abundance to detect a change point in population dynamics and then tested among competing population models to identify associated intrinsic and extrinsic factors. The most informative models of population growth included terms for toad abundance and the extent of an invasive marsh plant, the common reed (Phragmites australis), throughout the toads' marshland breeding areas. Our results showed density-dependent growth in the toad population from 1989 through 2002. After 2002, however, we found progressive population decline in the toads associated with the spread of common reeds and consequent loss of toad breeding habitat. This resulted in reduced recruitment and population growth despite the lack of significant loss of adult habitat. Our results underscore the value of using long-term time series to identify shifts in population dynamics coincident with the advent of population decline. Efectos de una Planta Invasora sobre las Dinamica Poblacional de Sapos Resumen Cuando las poblaciones disminuyen en respuesta a cambios ambientales desfavorables, las dinamicas de crecimiento de sus poblaciones se modifican. En las poblaciones que normalmente exhiben niveles altos de reclutamiento y abundancia, como sucede con muchos anfibios, las disminuciones pueden ser dificiles de identificar separadamente de las fluctuaciones naturales de abundancia. Sin embargo el comienzo de las disminuciones puede ser evidente a partir de cambios en la tasa de crecimiento poblacional en series de tiempo de datos poblacionales suficientemente largas. Con datos de 23 anos de estudio de una poblacion de Anaxyrus [=Bufo] fowleri en Long Point, Ontario (1989-2011), tratamos de identificar tales cambios en la dinamica. Buscamos patrones de abundancia para detectar un punto de cambio en la dinamica de la poblacion y despues los probamos entre modelos poblacionales competitivos para identificar factores intrinsecos y extrinsecos asociados. Los modelos mas informativos del crecimiento poblacional incluyeron condiciones para la abundancia de sapos y la extension de una planta de marisma invasora, Phragmites australis, a lo largo de las areas de reproduccion de los sapos en las marismas. Nuestros resultados mostraron crecimiento dependiente de la densidad en las poblaciones de sapos desde 1989 hasta 2002. Sin embargo, despues de 2002 encontramos disminucion progresiva de la poblacion de sapos asociada con la extension de la planta y perdida consecuente del habitat de reproduccion de los sapos. Esto resulto en el reclutamiento reducido y crecimiento poblacional a pesar de la perdida significativa de habitat de adultos. Nuestros resultados resaltan el valor de usar series de tiempo a largo plazo para identificar cambios en la dinamica poblacional coincidentes con el advenimiento de la declinacion poblacional.