Uncovering ecological and genetic patterns of the eurasian red squirrel (Sciurus vulgaris) expansion in Portugal

Abstract

O esquilo vermelho encontra-se amplamente distribuído nas florestas da Europa. Em Portugal, a espécie esteve extinta durante quase 400 anos devido à perda de habitat resultante da fragmentação florestal. A sua recente expansão no norte e centro do país deu-se após a recolonização natural a partir das populações espanholas e possivelmente a partir dos eventos de reintrodução nos anos 90. No entanto, padrões ecológicos e genéticos por trás da rápida expansão desta espécie no território nacional carecem de investigação. De forma a colmatar esta lacuna, foram realizadas análises moleculares com base em sequências de DNA mitocondrial obtidas em Portugal e uma série de sequências já conhecidas para a Europa, não tendo sido revelados sinais de expansão demográfica, contrariamente aos resultados obtidos para a população europeia. A população de Portugal partilha haplótipos ancestrais com Espanha e França, mostrando que ocorreu expansão natural desta espécie por indivíduos vindos de territórios vizinhos. No entanto, um indivíduo partilha o haplótipo de D-loop com um individuo do norte da Itália, sendo possivelmente uma linhagem proveniente de reintroduções passadas. Foi ainda criado um modelo preditivo de adequação de habitat com variáveis climáticas e de uso do solo, prevendo áreas de adequação do habitat para a espécie em ambientes urbanos e semiurbanos e evidenciando um padrão de proximidade às florestas. A precipitação e as áreas verdes urbanas, foram as variáveis que mais contribuíram para explicar a atual distribuição da espécie, tendo sido também prevista a futura expansão para sul do Tejo com base nestes indicadores e a proximidade à floresta. No entanto, é de ressaltar que este modelo pode estar enviesado devido aos dados geográficos de presença do esquilo terem sido obtidos através de um projeto de ciência cidadã, que apresenta algumas limitações como a ausência de dados em locais menos urbanizados. Questões relacionadas com a presença da espécie em ambientes urbanizados constituem um novo desafio para futura investigação sobre os padrões ecológicos que afetam a distribuição de esquilo vermelho neste tipo de habitat.

Red squirrels are widely distributed across most European forests, while in Portugal they have been absent for almost 400 years due to habitat loss and forest fragmentation. Recent expansion in the north and centre of the country derived from natural recolonization from Spanish population and possibly from reintroduction events in the 90s. However, ecologic and genetic patterns behind this species rapid expansion in the territory lacked scientific research. For that, a phylogeographic analysis was conducted using mitochondrial DNA sequences obtained in Portugal, showing no signs of demographic expansion, contrary to European population dataset. The population of the red squirrel in Portugal shares haplotypes with Spain and France, evidencing a pattern of natural colonization of the territory from neighbouring countries. However, the D-loop haplotype identified in one individual was shared with an individual from northern Italy, suggesting the possibility of representing a descendent of previous reintroductions. Additionally, environmental factors affecting red squirrel distribution were modelled to predict habitat suitability areas for the species based on climate and land cover variables. These models have predicted the occurrence of the red squirrel in urban and semi-urban environments and highlighted a pattern of proximity to forests. Precipitation and green urban areas were the variables contributing the most to explain species current distribution and were useful to predict future expansion southwards Tejo river, based on these predictors and proximity to forests. However, it is important to know that the models here generated may be affected by sampling bias due to data collection through a citizen science project. This approach has limitations, such as the smaller amount of observations recorded in less urbanized environments. These results provide insights that will help us to solve questions related with the presence of this species in human-shaped environments and pose a challenge for future research on the ecological patterns affecting the red squirrel distribution in these habitats