Quantifying the relative performance of two undetected-extinction models

Conserv Biol. 2021 Feb;35(1):239-248. doi: 10.1111/cobi.13562. Epub 2020 Sep 5.

Abstract

Extinctions of undiscovered species (undetected extinctions) constitute a portion of biodiversity loss that is often ignored. We compared the performance of 2 models of undetected extinctions - Tedesco and SEUX - when estimating undetected extinctions with both simulated and real-world data. We generated simulated data by considering a birth-death process in which less abundant species were more likely to go extinct. When detection rates were higher for common species, the 2 models underestimated the true number of undetected extinctions by up to 88.7%, and when detection rates were independent of abundance, the 2 models performed better; the SEUX model had an average bias of +3.1% and the Tedesco model had an average bias of -62.3%. We applied the models to 8 real-world data sets (e.g., Australian amphibians, Australian birds, North American bivalves) and found that true extinctions may be from 15% to 180% higher than observed values. For 6 of the 8 data sets, the SEUX model yielded absolute estimates that were 5.7-66.8% lower than those of the Tedesco model. We mainly attributed this difference to the SEUX model's assumption that there are no undetected extant species currently. We assessed the accuracy of the models' estimates with a logistic regression to test whether detection and extinction rates were uncorrelated across species. Rates were correlated for 3 of the 8 data sets; species discovered later had a higher probability of being extinct, suggesting that extinction numbers could be even higher for these groups. Despite caveats associated with the models, the evidence from both show biodiversity loss in these groups may be more severe than what has been documented.

Cuantificación del Desempeño Relativo de Dos Modelos de Extinción No Detectada Resumen Las extinciones no detectadas constituyen una porción de la pérdida de la biodiversidad que comúnmente pasa desapercibida. Comparamos el desempeño de dos modelos de extinciones no detectadas - Tedesco y SEUX - durante su estimación de extinciones no detectadas tanto con datos simulados como reales. Generamos datos simulados mediante la consideración de un proceso de nacimiento-muerte en el cual las especies menos abundantes tenían una mayor probabilidad de extinguirse. Cuando las tasas de detección fueron mayores para las especies comunes, los dos modelos subestimaron el número real de extinciones no detectadas hasta en un 88.7%; cuando las detecciones fueron independientes a la abundancia, ambos modelos tuvieron un mejor desempeño. El modelo SEUX tuvo un sesgo promedio de +3.1% y el modelo Tedesco uno de -62.3%. Aplicamos estos modelos en ocho conjuntos de datos reales (p. ej.: anfibios australianos, aves australianas, bivalvos norteamericanos) y descubrimos que las extinciones verdaderas podrían ser desde 15% a 180% más altas que los valores observados. Para seis de los ocho conjuntos de datos, el modelo SEUX produjo estimaciones absolutas que fueron entre 5.7% y 66.8% más bajas que las producidas por el modelo Tedesco. Esta diferencia la atribuimos principalmente a la suposición del modelo SEUX de que actualmente no existen especies no detectadas. Evaluamos la certeza de las estimaciones de cada modelo con una regresión logística para comprobar si las tasas de detección y extinción no tenían correlación en todas las especies. Las tasas tuvieron correlación en tres de los ocho conjuntos de datos; las especies descubiertas más tarde tuvieron una probabilidad más alta de estar extintas, lo que sugiere que los datos de extinción podrían ser mayores para estos grupos. A pesar de las salvedades asociadas a estos modelos, la evidencia de ambos muestra que la pérdida de biodiversidad en estos grupos podría ser más severa de lo que se ha documentado hasta ahora.

未被发现的物种灭绝是生物多样性丧失的一部分, 但却往往受到忽视。我们使用了模拟数据和真实数据, 比较了 Tedesco 和 SEUX 这两种模型估计未被发现的灭绝的表现情况。首先, 我们通过出生-死亡过程来生成模拟数据, 在这个过程中, 数量较少的物种更有可能灭绝。当对常见物种的观测率较高时, 两种模型对未观测到的物种的真实数量的低估高达 88.7%; 而当观测率与物种数量无关时, 两种模型的表现都较好, SEUX 模型的平均偏差为 +3.1%, Tedesco 模型的平均偏差为− 62.3% 。接下来, 我们将两个模型应用于8个真实数据集 (如澳大利亚两栖类、澳大利亚鸟类、北美双壳类等), 发现真正的灭绝可能比观测值高出 15% 到 180% 。对于 8 个数据集中的 6 个, SEUX 模型的绝对估计比 Tedesco 模型低 5.7% 至 66.8% 。我们认为这种差异主要来自 SEUX 模型的假设, 即当前没有未被发现的现存物种。我们用逻辑斯蒂回归评估了模型估计的准确性, 以分析检测率和灭绝率是否与物种无关。结果表明, 8 组数据中有 3 组的检测率和灭绝率与物种有关;后来发现的物种灭绝的可能性更高, 说明这些物种的灭绝数量可能更多。尽管已有与模型相关的说明, 但以上证据还是表明, 这些物种的生物多样性丧失可能比已有记录更为严重。翻译: 胡怡思; 审校: 聂永刚.

Keywords: biodiversity loss; conservación; conservation; curva descriptiva; description curve; model comparison; modelo de comparación; pérdida de la biodiversidad; simulaciones; simulations; 保护; 描述曲线; 模型比较; 模拟; 生物多样性丧失.

Publication types

  • Research Support, Non-U.S. Gov't

MeSH terms

  • Animals
  • Australia
  • Biodiversity
  • Birds
  • Conservation of Natural Resources*
  • Extinction, Biological*