Abstract Individuals are unique in how they interact with and respond to their environment. Correspondingly, unpredictable challenges or environmental stressors often produce an individualized response of the hypothalamic-pituitary-adrenal axis and its downstream effector cortisol. We used a fully crossed, repeated measures design to investigate the factors shaping individual variation in baseline cortisol in Antarctic fur seal pups and their mothers. Saliva samples were collected from focal individuals at two breeding colonies, one with low and the other with high density, during two consecutive years of contrasting food availability. Mothers and pups were sampled concurrently at birth and shortly before weaning, while pups were additionally sampled every 20 days. We found that heritability was low for baseline cortisol, while within-individual repeatability and among-individual variability were high. A substantial proportion of the variation in baseline cortisol could be explained in pups and mothers by a combination of intrinsic and extrinsic factors including sex, weight, day, season, and colony of birth. Our findings provide detailed insights into the individualization of endocrine phenotypes and their genetic and environmental drivers in a wild pinniped. Furthermore, the strong associations between cortisol and life history traits that we report in fur seals could have important implications for understanding the population dynamics of species impacted by environmental change.

Abstract Inbreeding depression, the loss of offspring fitness due to consanguineous mating, is generally detrimental for individual performance and population viability. We investigated inbreeding effects in a declining population of Antarctic fur seals ( Arctocephalus gazella ) at Bird Island, South Georgia. Here, localised warming has reduced the availability of the seal’s staple diet, Antarctic krill, leading to a temporal increase in the strength of selection against inbred offspring, which are increasingly failing to recruit into the adult breeding population. However, it remains unclear whether selection operates before or after nutritional independence at weaning. We therefore used microsatellite data from 885 pups and their mothers, and SNP array data from 98 mother–offspring pairs, to quantify the effects of individual and maternal inbreeding on three important neonatal fitness traits: birth mass, survival and growth. We did not find any clear or consistent effects of offspring or maternal inbreeding on any of these traits. This suggests that selection filters inbred individuals out of the population as juveniles during the time window between weaning and recruitment. Our study brings into focus a poorly understood life-history stage and emphasises the importance of understanding the ecology and threats facing juvenile pinnipeds.

A central paradigm in conservation biology is that population bottlenecks reduce genetic diversity and negatively impact population viability and adaptive potential. In an era of unprecedented biodiversity loss and climate change, understanding both the determinants and consequences of bottlenecks in wild populations is therefore an increasingly important challenge. However, as most studies have focused on single species, the multitude of potential drivers and the consequences of bottlenecks remain elusive. Here, we used a comparative approach by integrating genetic data from over 11,000 individuals of 30 pinniped species with demographic, ecological and life history data to elucidate the consequences of large-scale commercial exploitation by 18th and 19th century sealers. We show that around one third of these species exhibit strong genetic signatures of recent population declines, with estimated bottleneck effective population sizes reflecting just a few tens of surviving individuals in the most extreme cases. Bottleneck strength was strongly associated with both breeding habitat and mating system variation, and together with global abundance explained a large proportion of the variation in genetic diversity across species. Overall, there was no relationship between bottleneck intensity and IUCN status, although three of the four most heavily bottlenecked species are currently endangered. Our study reveals an unforeseen interplay between anthropogenic exploitation, ecology, life history and demographic declines, sheds new light on the determinants of genetic diversity, and is consistent with the notion that both genetic and demographic factors influence population viability.

High density single nucleotide polymorphism (SNP) arrays allow large numbers of individuals to be rapidly and cost-effectively genotyped at large numbers of genetic markers. However, despite being widely used in studies of humans and domesticated plants and animals, SNP arrays are lacking for most wild organisms. We developed a custom 90K Affymetrix Axiom array for an intensively studied pinniped, the Antarctic fur seal ( Arctocephalus gazella ). SNPs were discovered from a combination of genomic and transcriptomic resources and filtered according to strict criteria. Out of a total of 85,359 SNPs tiled on the array, 75,601 (88.6%) successfully converted and were polymorphic in 274 animals from a breeding colony at Bird Island in South Georgia. Evidence was found for inbreeding, with three genomic inbreeding coefficients being strongly intercorrelated and the proportion of the genome in ROH being non-zero in all individuals. Furthermore, analysis of genomic relatedness coefficients identified multiple second and third order relatives among a sample of ostensibly unrelated individuals. Such 'cryptic relatedness' within fur seal breeding colonies may increase the likelihood of consanguinous matings and could therefore have implications for understanding fitness variation and mate choice. Finally, we demonstrate the cross-amplification potential of the array in three related species. Overall, our SNP array will facilitate future studies of Antarctic fur seals and has the potential to serve as a more general resource for the wider pinniped research community.

Inbreeding depression, the loss of offspring fitness due to consanguineous mating, is generally detrimental for individual performance and population viability. We therefore investigated inbreeding effects in a declining population of Antarctic fur seals at Bird Island, South Georgia. Here, localised warming has reduced the availability of the seal's staple diet, Antarctic krill, leading to a temporal increase in the strength of viability selection against inbred offspring, which are increasingly failing to recruit into the adult breeding population. However, it remains unclear whether viability selection operates before or after nutritional independence at weaning. We therefore used microsatellite data from 884 pups and their mothers, and SNP array data from 100 mother-offspring pairs, to quantify the effects of individual and maternal inbreeding on three important neonatal fitness traits: birth mass, survival and growth. We did not find any clear or consistent effects of inbreeding on any of these traits. This suggests that viability selection filters inbred individuals out of the population as juveniles during the time window between weaning and recruitment. Our study brings into focus a poorly understood life-history stage and emphasises the importance of understanding the ecology and threats facing juvenile pinnipeds.

ABSTRACT Intraspecific variation in animal mating systems can have important implications for ecological, evolutionary and demographic processes in wild populations. For example, patterns of mating can impact social structure, dispersal, effective population size and inbreeding. However, few species have been studied in sufficient detail to elucidate mating system plasticity and its dependence on ecological and demographic factors. Southern elephant seals ( Mirounga leonina ) have long been regarded as a textbook example of a polygynous mating system, with dominant ‘beachmaster’ males controlling harems of up to several hundred females. However, behavioural and genetic studies have uncovered appreciable geographic variation in the strength of polygyny among elephant seal populations. We therefore used molecular parentage analysis to investigate patterns of parentage in a small satellite colony of elephant seals at the South Shetland Islands. We hypothesised that dominant males would be able to successfully monopolise the relatively small numbers of females present in the colony, leading to relatively high levels of polygyny. A total of 424 individuals (comprising 33 adult males, 101 adult females and 290 pups) sampled over eight years were genotyped at 20 microsatellites and reproductive success was analysed by genetically assigning parents. Paternity could only be assigned to 31 out of 290 pups (10.7%), despite our panel of genetic markers being highly informative and the genotyping error rate being very low. The strength of inferred polygyny was weak in comparison to previous genetic studies of the same species, with the most successful male fathering only seven pups over the entire course of the study. Our results show that, even in a species long regarded as a model for extreme polygyny, male reproductive skew can vary substantially among populations.