11/18/2011

1

Effects of the Morganza Spillway Release on Louisiana Black Bear 

Population Dynamics

Kaitlin O’Connell, MS Candidate University of Tennessee

Department of Forestry, Wildlife and FisheriesNovember 16, 2011

12:20 pm Plant Biotech 160

Background on Louisiana Black Bears

Once abundant throughout North America

Nationwide populationdeclined

Over‐harvesting 

Tensas River Basin

Upper Atchafalaya River Basin (UARB) g

Habitat loss

1 of 16 subspecies1

Historic range included TX, AR, LA, and MS1

Current populations in the Tensas (TRB) and Atchafalaya river basins (ARB)

River Basin (UARB)

Lower Atchafalaya River Basin (LARB)

1. Hall (1981 )

Listed as Threatened under the Endangered Species Act in 19922

Habitat lossBottomland

Background on Louisiana Black Bears

Bottomland Hardwoods reduced by >80% by 1980

Human‐related mortality

Road mortality

Harvesting (legal and illegal)

Photo by: Rachel Snyder

Photo by: Michael Payne

2. Neal (1990)

11/18/2011

2

The US Fish and Wildlife Service’s (FWS) delisting criteria3:

1. Two subpopulations 

Background on Louisiana Black Bears

must be viable: One each in TRB and ARB

2. Corridors exist between the two populations

3. Corridors must be protected

3. Louisiana Black Bear Recovery Plan (1995)

Study Area: UARB

Pointe Coupee Parish:

North: LA 1

East: Mississippi River

South: US 190

West: Atchafalaya River

Pointe Coupee Parish

270 km2

Morganza Spillway makes up >50% of study area or 150 km2

All private land

Bottomland hardwood forests 

Baton Rouge

Previous Research in UARB:

Two previous studies to estimate the population have been conducted:

Triant et al. (2004) Collected hair during the summer of 1999

Estimated 41 (± 6) bears 

Lowe (2011)Lowe (2011)Collected hair during the summers of 2007‐2009

Estimated 56 (95% CI=49‐68) bears 

Uneven sex ratio due to low male capture probabilities 

44F:26M (2:1)

11/18/2011

3

Study Objectives

Use DNA Mark‐Recapture:

1. Estimate population size, growth rate, apparent survival, 

Set between 40‐60cm

fecundity, and density

2. Compare 1‐wire vs. 2‐wire system

Top wire: 65‐70cm

Bottom wire: 35‐40cm

Sampling Methods

4 trapping sites per home range

4

Grid 1.6 km2

115 sites

2 strands of barbed wire around 3‐4 trees.

Sites were baited and scent lure was hung

Top wire: 65‐70cm

Bottom wire: 35‐40cm

4. Otis et al. (1978)

Sampling Methods

Sites were checked every 7 days for 8 weeks (summers of 2010 and 2011)

Hair was collected if >5Hair was collected if >5 guard hairs or >20 under‐fur hairs

Samples were sent to Wildlife Genetics International for analysis

Analyze data to estimate N, λ and φ

11/18/2011

4

The Great Floodof 2011

Photo by: LDWF

Photo by: Madeline Dejournett

Photo by: Heidi Brown

Flooding of the Morganza Spillway

Divert water from MS River to Atchafalaya River Basin

Completed in 19545

Opened for the first time in 1973

Second opening May 14, 2011

17 of the 125 gates were open 

All gates were closed by July 7th , 2011

Water had subsided by the end of July

Photo by: USACOE

5. American Wetlands Resource

Photo by: Times Picayune Photo by : USACOE

Justification 

11/18/2011

5

Study Objectives

Use DNA Mark‐Recapture:

1. Estimate population size, growth rate, apparent survival, fecundity, and densityy, y

2. Compare 1‐wire vs. 2‐wire system

3. Model effects of flooding on UARB population

Program Mark

Pradel ModelFecundity (f)

Apparent Survival (φ)

Growth rate  (λ)

Modeling Flood Effects

Growth rate = additions + subtractions (λ= f + φ)

Modeling Flood Effects

Time 1 (t1) Time 2 (t2) Time 3 (t3)

φ1 p2 φ2 p3

Capture Histories made easy… 

φ2

Capture Histories:   N100

N110 

N101

N111 

11/18/2011

6

Modeling Flood Effects Capture Histories:   N100 = 3 N110 = 7N101 = 10N111 = 20Ntotal = 40 

N101= φ1(1‐p2) φ2p3N111= φ1p2 φ2p3

=  = 

To find survival, we must first find the capture probability (p)…

=  = 

Modeling Flood Effects Capture Histories:   N100 = 3 N110 = 7N101 = 10N111 = 20Ntotal = 40 

Know that we know p, we can solve for φ1 … 

Fecundity (f) Uses same method but reverses the capture history:

N001 N100

Estimates the probability that if an individual was in the population at time 3 that it was in the population at time 2 and/or 1

Modeling Flood Effects

population at time 2 and/or 1. 

Growth rate (λ) = f + φ

λ = 1 : not growing or declining

λ < 1 : population declining (φ > f)

λ > 1 : population growing (f > φ)

11/18/2011

7

Modeling Flood Effects

Non‐Flooded Areas (NF)

Flooded Area (F)

H1 : Bears left and returned

H1 : f2(NF) > f1(NF)H2 : φ2(NF) > φ3(NF)

H : λ < λ > λ

H3 : Bears died

H1 : f1(NF) = f2(NF) = f3(NF)H2 : φ1(NF) = φ2(NF) = φ3(NF)

H3: λ1(F) < λ3(F)

Year 1 (Before)  Year 2 (During)  Year 3 (After)

Modeling Flood Effects

H3 : λ1(NF) < λ2(NF) > λ3(NF)

H2 : Bears left and did not return

H1 : f1(NF) < f2(NF)H2 : φ1(NF) < φ2(NF) = φ3(NF)

H3 : λ1(NF) < λ2(NF) > λ3(NF)H4: λ1(F) < λ3(F)

H4: Bears stayed and        survived 

H1 : f1(NF) = f2(NF) = f3(NF)H2 : φ1(NF) = φ2(NF) = φ3(NF)

H3 : f1(F) = f3(F)H4 : φ1(F) = φ3(F)

H1 : Bears left and returned

Increase in f and λ of non‐flooded areas 

Decrease φand λ of non‐flooded areas

Year 1  Year 2Year 2  Year 3

Modeling Flood Effects

Year 1 (Before) Year 2 (During) Year 3 (After)

11/18/2011

8

H1 : Bears left and returned

H1 : f2(NF) > f1(NF)H2 : φ2(NF) > φ3(NF)

H3 : λ1(NF) < λ2(NF) > λ3(NF)

l f d did

H3 : Bears died

H1 : f1(NF) = f2(NF) = f3(NF)H2 : φ1(NF) = φ2(NF) = φ3(NF)

H3: λ1(F) < λ3(F)

Year 1 (Before)  Year 2 (During)  Year 3 (After)

Modeling Flood Effects

H2 : Bears left and did not return

H1 : f1(NF) < f2(NF)H2 : φ1(NF) < φ2(NF) = φ3(NF)

H3 : λ1(NF) < λ2(NF) > λ3(NF)H4: λ1(F) < λ3(F)

H4: Bears stayed and        survived 

H1 : f1(NF) = f2(NF) = f3(NF)H2 : φ1(NF) = φ2(NF) = φ3(NF)

H3 : f1(F) = f3(F)H4 : φ1(F) = φ3(F)

H2: Bears left and did not returnIncrease in f and λ of non‐flooded areas 

Year 1  Year 2Year 2  Year 3

f, φ, and λ stay consistent of non‐flooded areas

Modeling Flood Effects

Year 1 (Before) Year 2 (During) Year 3 (After)Year 1  Year 3

Decrease in λ of flooded areas

H1 : Bears left and returned

H1 : f2(NF) > f1(NF)H2 : φ2(NF) > φ3(NF)

H3 : λ1(NF) < λ2(NF) > λ3(NF)

l f d did

H3 : Bears died

H1 : f1(NF) = f2(NF) = f3(NF)H2 : φ1(NF) = φ2(NF) = φ3(NF)

H3: λ1(F) < λ3(F)

Year 1 (Before)  Year 2 (During)  Year 3 (After)

Modeling Flood Effects

H2 : Bears left and did not return

H1 : f1(NF) < f2(NF)H2 : φ1(NF) < φ2(NF) = φ3(NF)

H3 : λ1(NF) < λ2(NF) > λ3(NF)H4: λ1(F) < λ3(F)

H4: Bears stayed and        survived 

H1 : f1(NF) = f2(NF) = f3(NF)H2 : φ1(NF) = φ2(NF) = φ3(NF)

H3 : f1(F) = f3(F)H4 : φ1(F) = φ3(F)

11/18/2011

9

H3 : Bears died

Modeling Flood Effects

Year 1 (Before) Year 2 (During) Year 3 (After)Year 1  Year 3

Decrease in λ of flooded areas

H1 : Bears left and returned

H1 : f2(NF) > f1(NF)H2 : φ2(NF) > φ3(NF)

H3 : λ1(NF) < λ2(NF) > λ3(NF)

l f d did

H3 : Bears died

H1 : f1(NF) = f2(NF) = f3(NF)H2 : φ1(NF) = φ2(NF) = φ3(NF)

H3: λ1(F) < λ3(F)

Year 1 (Before)  Year 2 (During)  Year 3 (After)

Modeling Flood Effects

H2 : Bears left and did not return

H1 : f1(NF) < f2(NF)H2 : φ1(NF) < φ2(NF) = φ3(NF)

H3 : λ1(NF) < λ2(NF) > λ3(NF)H4: λ1(F) < λ3(F)

H4: Bears stayed and        survived 

H1 : f1(NF) = f2(NF) = f3(NF)H2 : φ1(NF) = φ2(NF) = φ3(NF)

H3 : f1(F) = f3(F)H4 : φ1(F) = φ3(F)

H4 : Bears stayed and survived 

Parameters for the flooded areas are similar to those of non‐flooded areas

Modeling Flood Effects

Year 1 (Before) Year 2 (During) Year 3 (After)

11/18/2011

10

Management Implications

A few losses in a small population can cause big problems

Slow the delisting process

Management tools for USACOE to use next time

Acknowledgements

Dr. Joe Clark, advisorMaria Davidson, LDWFPaul Davidson, BBCCChris Clayton, ROM Debbie Fuller, USFWS,The “Bear Lab”Carrie LoweButch Morsey, Joey Broussard, and the Lottie Wildlife Hunt ClubTechnicians: Alex Swarigen and Matt Parker

Literature Cited 

American Wetlands Resource. 2011. Louisiana River Control. Controlling the River: Maintaining the Mississippi River for National Commerece. <http://www.americaswetlandresources.com/background_facts/detailedstory/LouisianaRiverControl.html>. Accessed November 14, 2011. 

Hall, E.R. 1981. The mammals of North America. John Wiley and Sons, New York, New York, USA.

Lowe, C.L. 2011. Estimating Population Parameters of the Louisiana Black Bear in the Upper Atchafalaya River BasinAtchafalaya River Basin

Otis, D. L., K. P. Burnham, G.C. White, and D.R. Anderson. 1978. Statistical inference from capture data on closed animal populations. Wildlife Monographs 62. 

Neal, W.A. 1990. Proposed threatened status for the Louisiana black bear and related rules. Federal Register 55(120):25341‐25345

Neal, W.A. 1992. Louisiana Black Bear Recovery Plan. Threatened status of the Louisiana black bear and related rules. Federal Register 57(4): 588‐595. 

Triant, D. A., R.M. Pace III, and M. Stine. 2004. Abundance, genetic diversity and conservation of Louisiana black bears (Ursus americanus luteolus) as deteceted through non‐invasive sampling. Conservation Genetics 5:647‐659.

11/18/2011

11

Photo CreditsBrown, H. <http://blog.travelpod.com/travel‐photo/heidi.brown/3/1274033531/black‐bear‐

swimming‐by‐the‐boat.jpg/tpod.html> Accessed November 14, 2011. California Roadkill Observation System. <http://www.wildlifecrossing.net/california/roadkill/

1415> Accessed November 14, 2011. CartoonStock <http://www.cartoonstock.com/directory/m/math.asp> Accessed November 

14, 2011. Dejournett, M. <http://www.dailystatesman.com/blogs/madelinedejournett/entry/18685> 

Accessed November 14, 2011. ,Lowe, C.L. Lottie, LA. Louisiana Department of Wildlife and Fisheries. <http://www.wlf.louisiana.gov/

gallery?page=1&tid=609> Accessed November 14, 2011. Payne, M. Cumming, GA. Times Picayune <http://www.nola.com/weather/index.ssf/2011/05/morganza_spillway

_may_be_opene.html> Accessed November 14, 2011. Team New Orelans. ACOE. <http://www.flickr.com/photos/teamneworleans/> Accessed 

November 14, 2011. 

Questions?