Sample Size for the Diagnosis of Conservation Units

: Use of the phylogenetic species concept in defining conservation units is based on the assumption that the fixation of a particular character state in a population is diagnostic of a long history of reproductive isolation. In practice, diagnosis is usually based on the character states of a small sample of individuals rather than the states of the entire population. Unfortunately, when sample sizes are small, samples in which all individuals share one character state can easily be drawn from populations that are actually polymorphic. I describe statistical methods for examining how much confidence can be placed in the diagnosis of a conservation unit, given the operative sample size. The methods estimate the probability of drawing a sample in which all individuals show the same state, if individuals with unsampled ( hidden) states actually exist in the population at some hypothetical frequency (e.g., 0.05). I considered finite and infinite population-size models. The infinite population-size model suggests that in order to reject with 95% confidence the hypothesis that 5% of individuals carry hidden character states, a sample of 59 individuals is necessary. Finite population-size models give slightly smaller critical sample sizes for diagnosis with 95% confidence. I describe methods for including the effect of uncertainty in estimating population size when calculating critical sample size, and I discuss extensions to multiple characters and the impact of spatial structuring of character states. My results suggest that confident diagnosis requires sample sizes much larger than those commonly used when the phylogenetic species concept is applied to defining conservation units. Resumen: El uso del concepto de especie filogenetica en la definicion de unidades de conservacion se basa en el supuesto de que la fijacion de una caracteristica particular en una poblacion sea un diagnostico de una larga historia de aislamiento reproductivo. En la practica, el diagnostico se basa por lo general en las caracteristicas de una muestra pequena de individuos y no en las condiciones de la poblacion en su totalidad. Desafortunadamente, cuando los tamanos de muestra son pequenos, las muestras en las que todos los individuos comparten una caracteristica pueden ser facilmente extraidas de poblaciones que son en realidad polimorficas. En este trabajo describo los metodos estadisticos para examinar cuanta confianza puede ser puesta en el diagnostico de una unidad de conservacion, dado el tamano poblacional operativo. Los metodos estiman la probabilidad de extraccion de una muestra en la cual todos los individuos muestran la misma caracteristica y existen individuos con una condicion no muestreada (escondida) en la poblacion a una frecuencia hipotetica ( por ejemplo, 0.05). Considere modelos con tamanos poblacionales finitos e infinitos. El modelo con tamano poblacional infinito sugiere que para rechazar con un 95% de confianza la hipotesis de que 5% de los individuos poseen caracteristicas escondidas, se necesita un tamano de muestra de 59 individuos. El modelo con tamano poblacional finito dio tamanos de muestra criticos ligeramente menores para un diagnostico con un 95% de confianza. Se describen los metodos para incluir el efecto de la incertidumbre en la estimacion del tamano poblacional cuando se calcula el tamano de muestra critico. Las extensiones a caracteristicas multiples y el impacto de la estructura espacial sobre las caracteristicas es tambien discutido. Mis resultados sugieren que un diagnostico confiable requiere de tamanos de muestra mucho mas grandes que aquellos comunmente usados cuando se aplica el concepto de especie filogenetica a la definicion de unidades de conservacion.