Spotted owls (SO, Strix occidentalis) are a keystone species inhabiting old-growth forests in Western North America. In recent decades, their populations have declined due to ongoing reductions in suitable habitat caused by logging, wildfires, and competition with the congeneric barred owl (BO, Strix varia). The northern spotted owl (subspecies S. o. caurina) has been listed as "threatened" under the Endangered Species Act since 1990. Here we present a comprehensive look at genetic variation to elucidate the population histories of SO and invading western BO. Specifically, we present an improved SO genome assembly, based on 10x and Bionano Genomics data, along with 51 high-coverage whole-genome sequences including 11 SO from two subspecies (caurina and occidentalis), 25 BO, 2 confirmed and 13 potential hybrids. We identified potential hybrids based on intermediate morphology and found them to be a mixture of pure BO, F1 hybrids, and F1 x BO backcrosses. Unlike previous studies reporting asymmetries in the species-specific genders of the parents of F1 hybrids, we did not observe any significant asymmetry. Within species, we found that Western BO genetic variation is not simply a subset of the genetic variation in Eastern BO, suggesting that the two groups have been genetically isolated for longer (thousands of years) than previously suspected (80-130 years). Similarly, we found evidence of substantial genetic differentiation between the two SO subspecies. Finally, our analyses suggest that Northern SO experienced a moderate population bottleneck around the end of the last glaciation, while BO population sizes have always been large.

We analyzed whole-genome data of four spotted owls (Strix occidentalis) to provide a broad-scale assessment of the genome-wide nucleotide diversity across S. occidentalis populations in California. We assumed that each of the four samples was representative of its population and we estimated effective population sizes through time for each corresponding population. Our estimates provided evidence of long-term population declines in all California S. occidentalis populations. We found no evidence of genetic differentiation between northern spotted owl (S. o. caurina) populations in the counties of Marin and Humboldt in California. We estimated greater differentiation between populations at the northern and southern extremes of the range of the California spotted owl (S. o. occidentalis) than between populations of S. o. occidentalis and S. o. caurina in northern California. The San Diego County S. o. occidentalis population was substantially diverged from the other three S. occidentalis populations. These whole-genome data support a pattern of isolation-by-distance across spotted owl populations in California, rather than elevated differentiation between currently recognized subspecies.

As the barred owl (Strix varia; Aves: Strigiformes: Strigidae) expands throughout western North America, hybridization between barred and spotted owls (Strix varia and S. occidentalis, respectively), if abundant, may lead to genetic swamping of the endangered spotted owl. We analyzed low-coverage, whole-genome sequence data from fifty-one barred and spotted owls to investigate recent introgression between these two species. Although we obtained genomic confirmation that these species can and do hybridize and backcross, we found no evidence of widespread introgression. Plumage characteristics of western S. varia that suggested admixture with S. occidentalis appear unrelated to S. occidentalis ancestry and may instead reflect local selection.