การแตกแยกของประชากรเป็นรูปแบบหนึ่งของการแยกตัวของประชากร^{[ 1 ]}เป็นผลทางชีววิทยาของการแตกแยกของถิ่นที่อยู่ซึ่งประชากรถูกแบ่งออกเป็นกลุ่มเล็กๆ ที่แยกจากกันเนื่องจากการแยกทางกายภาพ ส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมและการผสมพันธุ์ในกลุ่มเดียวกัน^{[ 2 ]}

การแตกแยกของประชากรมีลักษณะเฉพาะคือการสูญเสียและการเสื่อมโทรมของที่อยู่อาศัย ซึ่งนำไปสู่การลดลงของขนาดประชากรและการเชื่อมต่อ^{[ 2 ]}การเสื่อมโทรมนี้อาจเกิดจากแรงทางธรรมชาติหรือโดยเฉพาะอย่างยิ่งในยุคปัจจุบัน เกิดจากปัจจัยของมนุษย์^{[ 3 ]}สาเหตุทั่วไปของการแตกแยก ได้แก่:

• การพัฒนาที่ดินรอบพื้นที่คุ้มครอง แม้เพียงแค่การเพิ่มเลนถนนหรือรั้วกั้นเพียงเส้นเดียว
• การกักขัง การจับ หรือการฆ่าสัตว์ในพื้นที่ที่เชื่อมโยงประชากรสัตว์หลายชนิดเข้าด้วยกัน
• การเคลื่อนย้ายของประชากรกลุ่มหนึ่งออกจากกลุ่มอื่นๆ ของสายพันธุ์เดียวกัน เช่น การเข้ามาตามธรรมชาติของหมาป่าและกวางมูสในเกาะไอล์รอยัล
• กระบวนการทางธรณีวิทยา เช่น ดินถล่มหรือภูเขาไฟระเบิด ที่แบ่งแยกแหล่งที่อยู่อาศัย
• ระดับน้ำทะเลที่สูงขึ้นทำให้เกาะต่างๆ แยกออกจากแผ่นดินใหญ่ที่เคยเชื่อมต่อกัน
• ภาวะโลกร้อน โดยเฉพาะเมื่อเกิดขึ้นควบคู่กับภูเขา ทำให้การเคลื่อนย้ายจากแหล่งที่อยู่อาศัยหนึ่งไปยังอีกแหล่งหนึ่งลดลง^{[ 4 ]}

ผลที่ตามมาจากการแตกแยกของประชากรส่วนใหญ่เป็นเรื่องทางพันธุกรรม ซึ่งก่อให้เกิดผลกระทบต่างๆ เช่นภาวะการผสมพันธุ์ในสายเลือดเดียวกันซึ่งนำไปสู่การลดลงของความแปรปรวนทางพันธุกรรมภายในประชากรที่แตกแยก^{[ 5 ]}การลดลงของความแปรปรวนนี้ทำให้ความเหมาะสมของประชากรลดลงด้วยเหตุผลหลายประการ ประการแรก การผสมพันธุ์ในสายเลือดเดียวกันจะเพิ่มการแข่งขันระหว่างบุคคลที่มีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกัน ทำให้ความเหมาะสมทางวิวัฒนาการของสายพันธุ์โดยรวม ลดลง ^{[ 5 ]}ประการที่สอง การลดลงของความแปรปรวนทางพันธุกรรมจะเพิ่มโอกาสที่ ลักษณะด้อย แบบโฮโมไซกัส ที่เป็นอันตรายถึงชีวิต จะแสดงออกมา ซึ่งสามารถลดขนาดครอกโดยเฉลี่ยและลดขนาดประชากรลงได้อีก^{[ 6 ]}

ประชากรขนาดเล็กยังมีความเปราะบางต่อการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม มากกว่า ซึ่งนำไปสู่การตรึงของอัลลีล ที่น้อยลงและ/หรือแบบสุ่ม ส่งผลให้ระดับของโฮโมไซโกซิตีสูงขึ้นและส่งผลเสียต่อความเหมาะสมของแต่ละบุคคล เนื่องจากบุคคลในประชากรขนาดเล็กมีแนวโน้มที่จะมีความสัมพันธ์กันมากกว่า จึงมีแนวโน้มที่จะผสมพันธุ์กันเองมากขึ้น ประสิทธิภาพของการคัดเลือกโดยธรรมชาติอาจลดลงเช่นกัน ทำให้ประสิทธิภาพของสายพันธุ์ลดลงโดยปล่อยให้การกลายพันธุ์ที่เป็นอันตรายสะสมในประชากรขนาดเล็กเหล่านี้ เนื่องจากบุคคลในประชากรขนาดเล็กมีแนวโน้มที่จะมีความสัมพันธ์กันมากกว่า ความน่าจะเป็นของการผสมพันธุ์กันเองจึงเพิ่มขึ้นเช่นกัน^{[ 7 ]}เมื่อเวลาผ่านไป ศักยภาพในการวิวัฒนาการของสายพันธุ์ และความสามารถในการปรับตัวให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อม เช่น การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ จะลดลง^{[ 8 ]}การไหลเวียนของยีนที่จำกัดยังจำกัดการปรับตัวและสามารถเพิ่มความเสี่ยงต่อการสูญพันธุ์ของสายพันธุ์ได้^{[ 9 ]}

ผลกระทบทางพันธุกรรมที่เกิดขึ้นจะแตกต่างกันไปตามความรุนแรงของการแตกแยกของประชากร หากประชากรถูกแบ่งออกเป็นประชากรย่อยที่มีขนาดเท่ากันจำนวนมาก การไหลของยีนอาจเท่ากันในทุกประชากร ในกรณีอื่นๆ การเคลื่อนย้ายของแต่ละบุคคลและยีนของพวกเขาอาจเกิดขึ้นส่วนใหญ่ระหว่างประชากรย่อยที่อยู่ใกล้เคียงกัน ซึ่งเป็นการจำลองรูปแบบเชิงเส้นคล้ายขั้นบันได สิ่งนี้ทำให้เกิดการกระจายตัวของข้อมูลทางพันธุกรรมที่ไม่สม่ำเสมอในวงกว้าง การจัดเรียงประชากรที่ซับซ้อนมากขึ้นอาจสะท้อนถึงพลวัตแบบแหล่งกำเนิด-แหล่งรองรับโดยที่ประชากรขนาดใหญ่ทำหน้าที่เป็นแหล่งกำเนิดสำหรับประชากรขนาดเล็กจำนวนมาก ในกรณีของประชากรย่อยที่แยกตัวออกจากกันอย่างมาก พวกเขาอาจมีการไหลของยีนน้อยมากหรือไม่มีเลย ซึ่งเพิ่มความเสี่ยงต่อการสูญพันธุ์ โดยรวมแล้ว ผลกระทบทางพันธุกรรมขึ้นอยู่กับว่าแต่ละบุคคลสามารถเคลื่อนย้ายระหว่างกลุ่มย่อยได้ง่ายเพียงใด และมีการแลกเปลี่ยนยีนอย่างสม่ำเสมอเพียงใดเมื่อเวลาผ่านไป^{[ 9 ]}

แม้ว่าโดยทั่วไปแล้วคาดว่าคอขวดของประชากรอันเนื่องมาจากการแตกแยกจะทำให้ความหลากหลายทางพันธุกรรม ลดลง เมื่อเวลาผ่านไป แต่บางสายพันธุ์ที่ประสบกับสภาวะเหล่านี้ก็ยังสามารถรักษาความหลากหลายทางพันธุกรรมในระดับที่ค่อนข้างสูงได้^{[ 10 ]}การแตกแยกออกเป็นประชากรย่อยขนาดเล็กหลายกลุ่ม โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อการไหลของยีนต่ำ สามารถรักษาความอุดมสมบูรณ์ของอัลลีล—จำนวนอัลลีลที่มีอยู่ในประชากร—ได้อย่างเหมาะสม แม้ว่ามักจะต้องแลกมาด้วยการลดลงของเฮเทอโรไซโก ซิ ตี^{[ 10 ]}

การแตกแยกของประชากรที่เกิดจากการแตกแยกของถิ่นที่อยู่ยังแสดงให้เห็นว่าทำให้ความแตกต่างทางพันธุกรรมระหว่างประชากรย่อยเพิ่มมากขึ้น เนื่องจากมีการไหลเวียนของยีนน้อยลงอันเนื่องมาจากการแยกทางกายภาพ^{[ 11 ]}

การแตกแยกของประชากรอาจส่งผลให้การไหลเวียนของยีนลดลง เพิ่มความเสี่ยงต่อภาวะการผสมพันธุ์ในสายเลือดเดียวกันและการสูญพันธุ์โดยรวม อย่างไรก็ตาม ผลกระทบของการแตกแยกของประชากรต่อความพยายามในการอนุรักษ์นั้นจำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติม การไหลเวียนของยีน ซึ่งเป็นการถ่ายโอนวัสดุทางพันธุกรรมจากประชากรหนึ่งไปยังอีกประชากรหนึ่ง นำไปสู่สิ่งมีชีวิตที่มีลักษณะทางพันธุกรรมและลักษณะภายนอกคล้ายคลึงกัน นอกจากนี้ยังสามารถเพิ่มความหลากหลายทางชีวภาพในประชากรได้โดยการนำอัลลีลใหม่จากบุคคลต่างๆ เข้ามา เพื่อลดผลกระทบหรือป้องกันการแตกแยกของประชากร นักวิจัยเสนอแนวทางแก้ไขหลายประการที่เกี่ยวข้องกับกิจกรรมของมนุษย์ ประการแรก พวกเขาระบุว่าการกำจัดสิ่งกีดขวาง (เช่น รั้ว ทางหลวง) อาจช่วยฟื้นฟูประชากรได้^{[ 12 ]}สิ่งนี้มีความเกี่ยวข้องอย่างยิ่งสำหรับพื้นที่ในเมือง ซึ่งการสร้างโครงสร้างพื้นฐานอาจขัดขวางการเคลื่อนย้ายไปมาระหว่างแหล่งที่อยู่อาศัย ทำให้พวกมันต้องย้ายถิ่นฐานหรือแม้แต่สร้างประชากรใหม่ อย่างไรก็ตาม การกำจัดสิ่งกีดขวางนั้นไม่สามารถทำได้เสมอไป โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่กำลังพัฒนาเป็นเมืองอย่างรวดเร็ว

แนวทางแก้ไขที่เสนอประการที่สองคือการรักษาการเชื่อมต่อระหว่างแหล่งที่อยู่อาศัยที่อยู่นอกเหนือสิ่งกีดขวาง รวมถึงแหล่งที่อยู่อาศัยที่มีคุณภาพสูง (เช่น การควบคุมสภาพอากาศ การลดระดับมลพิษ) นักวิจัยได้คำนึงถึงสัตว์น้ำเมื่อเสนอแนวทางแก้ไขเหล่านี้ และอาจไม่มีผลเช่นเดียวกันกับสิ่งมีชีวิตบนบก ผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศอาจทำให้การบรรลุแนวทางแก้ไขเหล่านี้ทำได้ยากหากไม่มีกฎหมายที่เกี่ยวข้อง ในทำนองเดียวกัน นักวิจัยจากการศึกษาแยกต่างหากเสนอให้ต่อต้านนโยบายที่สนับสนุนการแบ่งแยกแหล่งที่อยู่อาศัยและควบคุมการเข้าถึงแหล่งที่อยู่อาศัยของมนุษย์เพื่อไม่ให้รบกวนแหล่งที่อยู่อาศัยเหล่านั้น^{[ 13 ]}อีกครั้ง สิ่งนี้อาจทำได้ก็ต่อเมื่อมีการนำนโยบายไปใช้เท่านั้น สุดท้าย การทำความเข้าใจผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและชนิดพันธุ์ต่างๆ ที่อาจได้รับผลกระทบตามนิเวศวิทยา ของพวกมันนั้น จำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติม

แนวทางแก้ไขสำคัญที่ควรพิจารณาเมื่อต้องการบรรเทาผลกระทบจากการแตกแยกของประชากรคือทางเดินสัตว์ป่าทางเดินสัตว์ป่าทำหน้าที่เป็นเส้นทางเชื่อมต่อที่กำหนดไว้ระหว่างภูมิทัศน์ที่แตกแยก ทำให้สัตว์สามารถเดินทางจากพื้นที่หนึ่งไปยังอีกพื้นที่หนึ่งได้ การทำเช่นนั้นจะช่วยให้เข้าถึงทรัพยากรที่จำเป็น สนับสนุนและรักษาการไหลเวียนของยีน และช่วยให้สัตว์สามารถแสดงพฤติกรรมตามธรรมชาติที่จำเป็นต่อการอยู่รอดได้^{[ 14 ]}ประสิทธิภาพของทางเดินสัตว์ป่าขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ รวมถึงตำแหน่ง ความกว้าง และการออกแบบโครงสร้าง การวิจัยเกี่ยวกับสัตว์กีบ ที่อพยพย้ายถิ่น ทั่วสหรัฐอเมริกาแสดงให้เห็นว่าทางเดินที่ตั้งอยู่ตามเส้นทางการอพยพที่กำหนดไว้ก่อนหน้านี้ ซึ่งออกแบบเป็นสะพานข้ามที่คล้ายกับที่อยู่อาศัยตามธรรมชาติ มีแนวโน้มที่จะรองรับอัตราการข้ามที่สูงกว่าโครงสร้างแบบปิด^{[ 15 ] [ 16 ]}การศึกษายังระบุด้วยว่าทางเดินต้องมีความกว้างเพียงพอที่จะรองรับรูปแบบการเคลื่อนไหวตามธรรมชาติและลดผลกระทบจากขอบ [ ^{17 ] และ}จำเป็นต้องมีการบำรุงรักษารั้วและโครงสร้างนำทางอื่นๆ อย่างสม่ำเสมอเพื่อให้มั่นใจถึงการใช้งานในระยะยาว^{[ 18 ]}

กรณีศึกษาจากภูมิภาคต่างๆ แสดงให้เห็นว่าทางเดินเชื่อมต่อระหว่างพื้นที่ของสัตว์ป่าสามารถลดผลกระทบจากการแตกแยกของประชากรสัตว์ป่าได้อย่างไร

• อุทยานแห่งชาติแบนฟ์ : ตามแนวทางหลวงทรานส์-แคนาดาในอุทยานแห่งชาติแบนฟ์ ระบบสะพานข้ามและอุโมงค์ลอดใต้ถนนสำหรับสัตว์ป่าตามแนวทางหลวงทรานส์-แคนาดาได้กลายเป็นเรื่องราวความสำเร็จที่โดดเด่นในการฟื้นฟูการเชื่อมต่อของสายพันธุ์ในภูมิทัศน์ที่แตกแยกอย่างมาก นับตั้งแต่การก่อสร้าง การชนกันระหว่างสัตว์ป่ากับยานพาหนะในอุทยานลดลงประมาณ 80% และอัตราการตายของหลายสายพันธุ์ลดลง 50–100% ^{[ 19 ]}การศึกษาทางพันธุกรรมในอุทยานยังแสดงให้เห็นว่าโครงสร้างทางข้ามเหล่านี้ช่วยฟื้นฟูการเชื่อมต่อของประชากรโดยการทำให้สัตว์กินเนื้อเช่นหมีกริซลีและหมีดำสามารถอพยพ ผสมพันธุ์ และแลกเปลี่ยนยีนข้ามถนนได้^{[ 19 ]}
• โครงการ Florida Panther : หนึ่งในตัวอย่างแรกของการสร้างโครงสร้างทางข้ามสัตว์ป่าเพื่อปกป้องสัตว์ในสหรัฐอเมริกาเกิดขึ้นบนทางหลวง I-75 ในฟลอริดา โครงการนี้ประสบความสำเร็จในการป้องกันการตายของเสือดำและอำนวยความสะดวกในการขยายประชากรเสือดำที่ใกล้สูญพันธุ์ผ่านการสร้างโครงสร้างทางลอดใต้ถนน 23 แห่ง การเคลื่อนไหวของเสือดำที่เพิ่มขึ้นทำให้การผสมพันธุ์ประสบความสำเร็จมากขึ้น ซึ่งส่งผลให้เกิดการไหลเวียนของยีนและการอยู่รอดของสายพันธุ์อย่างต่อเนื่อง^{[ 20 ]}

• การถ่ายทอดยีน
• การกัดเซาะทางพันธุกรรม
• การแบ่งแยกถิ่นที่อยู่
• นิเวศวิทยาภูมิทัศน์
• ประชากรย่อย
• พลวัตของแพทช์
• ทางเดินสัตว์ป่า