A robust nonparametric method for quantifying undetected extinctions

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Abstract

How many species have gone extinct in modern times before being described by science? To answer this question, and thereby get a full assessment of humanity's impact on biodiversity, statistical methods that quantify undetected extinctions are required. Such methods have been developed recently, but they are limited by their reliance on parametric assumptions; specifically, they assume the pools of extant and undetected species decay exponentially, whereas real detection rates vary temporally with survey effort and real extinction rates vary with the waxing and waning of threatening processes. We devised a new, nonparametric method for estimating undetected extinctions. As inputs, the method requires only the first and last date at which each species in an ensemble was recorded. As outputs, the method provides estimates of the proportion of species that have gone extinct, detected, or undetected and, in the special case where the number of undetected extant species in the present day is assumed close to zero, of the absolute number of undetected extinct species. The main assumption of the method is that the per-species extinction rate is independent of whether a species has been detected or not. We applied the method to the resident native bird fauna of Singapore. Of 195 recorded species, 58 (29.7%) have gone extinct in the last 200 years. Our method projected that an additional 9.6 species (95% CI 3.4, 19.8) have gone extinct without first being recorded, implying a true extinction rate of 33.0% (95% CI 31.0%, 36.2%). We provide R code for implementing our method. Because our method does not depend on strong assumptions, we expect it to be broadly useful for quantifying undetected extinctions.

¿Cuántas especies se han extinguido en tiempos modernos antes de haber sido descritas por la ciencia? Para responder a esta pregunta, y por lo tanto tener una evaluación completa del impacto de la humanidad sobre la biodiversidad, se requieren métodos estadísticos que cuantifiquen las extinciones no detectadas. Dichos métodos han sido desarrollados recientemente y están limitados por su dependencia de las suposiciones paramétricas; específicamente, asumen que el acervo de especies existentes y no detectadas decae exponencialmente, mientras que las tasas reales de detección varían temporalmente con el esfuerzo del censo y las tasas reales de extinción varían con el incremento y decremento de los procesos amenazantes. Diseñamos un nuevo método no-paramétrico para estimar las extinciones no detectadas. Como contribuyentes, el método sólo requiere de la primera y la última fecha en las que se registró cada especie en un conjunto. Como resultados, el método aporta estimados de la proporción de especies que se han detectado o no, extinguido, y del caso especial en el que el número de las especies existentes no detectadas en la actualidad es asumido como cercano a cero, del número absoluto de especies extinguidas no detectadas. La principal suposición del método es que la tasa de extinción por especie es independiente de si una especie ha sido detectada o no. Aplicamos el método para las aves nativas y residentes de Singapur. De las 195 especies registradas, 58 (29.7%) se han extinguido en los últimos 200 años. Nuestro método proyectó que unas 9.6 especies adicionales (95% CI 3.4, 19.8) se han extinguido sin haber sido registradas primero, lo que implica una tasa de extinción verdadera de 33.0% (95% CI 31.0%, 36.2%). Proporcionamos un código R para la implementación de nuestro método. Ya que este no depende de suposiciones fuertes, esperamos que sea útil de manera general para la cuantificación de extinciones no detectadas.

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