Closure violation in DNA-based mark-recapture estimation of grizzly bear populations

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Abstract:

We use methods in the program MARK to explore the effects of closure violation when DNA-based mark–recapture methods are used to estimate grizzly bear (Ursus arctos) populations. Our approach involves the use of Pradel models in MARK to explore the relationship between recruitment, apparent survival rates, recapture rates, and distance between mean bear-capture locations and the edge of the sampling grid. If the population is demographically closed, it can be assumed that apparent survival estimates the fidelity of bears to the grid area and recruitment estimates rates of addition of bears to the grid area. A core bear population is defined from the Pradel analysis and is used to approximate the grid-based population size. The Huggins closed-population model in MARK is used to provide robust superpopulation estimates by explicitly modeling the relationship between capture probability and distance of bear-capture location from the grid edge. Data from a grizzly bear DNA-based mark–recapture inventory conducted in British Columbia is used to illustrate this method. The results of the Pradel analysis suggest that bears with mean capture locations within 10 km of the grid edge exhibit reduced fidelity rates and higher addition rates. Using the population of bears captured more than 10 km from the grid edge, a core-extrapolated estimate is derived, which is substantially lower than naïve CAPTURE superpopulation estimates. The Huggins model superpopulation estimate displays superior precision compared with CAPTURE model estimates. Our results illustrate the danger of naïve interpretation of closed-model estimates. This method allows further inferences to be made concerning the spatial causes of closure violation, and the degree of bias caused by closure violation to be explored.

Nous avons utilisé des méthodes du programme MARK pour explorer les effets de l'absence des conditions préalables d'une population fermée lorsque les méthodes de capture–recapture basées sur l'ADN sont employées pour estimer les populations de Grizzlis (Ursus arctos). Notre approche suppose le recours aux modèles de Pradel du programme MARK pour étudier les relations entre le recrutement, la survie apparente, les taux de recapture et la distance entre le site moyen de capture et le bord de la grille d'étude. Lorsque la population est fermée démographiquement, on peut supposer que la survie apparente donne une estimation de la fidélité des ours à la grille et que le recrutement est un bon indicateur des taux d'addition dans la grille. Une population de base a été définie d'après l'analyse de Pradel et elle fournit une approximation de la taille de la population dans la grille. Le modèle de la population fermée de Higgins dans le programme MARK sert à obtenir des estimations robustes de la superpopulation par la modélisation explicite de la relation entre la probabilité de capture d'un Grizzli et la distance entre son point de capture et la bordure de la grille. Les données sur l'ADN obtenues au cours d'un inventaire par capture–recapture en Colombie-Britannique illustrent bien la méthode. L'analyse de Pradel indique que les ours dont les points moyens de capture sont en deça de 10 km de la bordure de la grille ont des taux de fidélité plus faibles et des taux d'addition plus élevés. À partir de la population d'ours capturés à une distance supérieure à 10 km de la bordure de la grille, on obtient par extrapolation une estimation de la population de base considérablement plus faible que les estimations simples de la superpopulation obtenues avec le programme CAPTURE. L'estimation de la superpopulation d'après le modèle de Higgins est plus précise que les estimations obtenues avec le programme CAPTURE. Nos résultats illustrent bien les risques d'une interprétation trop simpliste des estimations obtenues par des modèles applicables à des populations fermées. Cette méthode permet d'explorer davantage les causes spatiales de l'absence des conditions requises pour qu'une population soit fermée et de déterminer le pourcentage d'erreur relié à l'absence de ces conditions.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: April 1, 2001

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