The spatial distribution of salmon and steelhead redds and optimal sampling design

Abstract

Redd surveys are used extensively to estimate spawner population size for Pacific salmon (Onchorynchus spp.). Because redds tend to be spatially aggregated, estimates of total redds based on subsamples of the potential spawning grounds can be uncertain unless the spatial structure is accounted for. Here we use known redd locations for three populations over several years to compare five different probability sampling designs through simulation. The coefficient of variation (CV) for estimates based on simple random sampling was high, with values well over 15% when sampling a third of the reaches. Moving to a spatially balanced sampling design (generalized random tessellation stratified; GRTS) produced improvements in two of the three watersheds (16%-22% reduction in CV). Estimates based on a stratified GRTS design and a GRTS design that included a census of all reaches close to the peak count had higher accuracy, with an approximate CV of one-half to one-third of GRTS alone. We show how these improvements are predicted by theory and under which conditions the different approaches are likely to perform well.Résumé : Les dénombrements de nids de frai sont largement utilisés pour estimer la taille de populations de géniteurs de saumons du Pacifique (Onchorynchus spp.). Étant donné que les nids de frai sont souvent regroupés dans l'espace, les estimations de leur nombre total reposant sur des sous-échantillons des lieux de frai potentiels peuvent s'avérer incertaines si la structure spatiale n'est pas prise en considération. Nous utilisons des emplacements connus de nids de frai pour trois populations sur plusieurs années afin de comparer par simulation cinq plans d'échantillonnage aléatoire différents. Les coefficients de variation (CV) pour les estimations basées sur un échantillonnage aléatoire simple étaient élevés, les valeurs dépassant de beaucoup 15 % quand un tiers des tronçons était échantillonné. L'utilisation d'un plan d'échantillonnage spatialement équilibré (stratifié par tessellation aléatoire généralisée; GRTS) a produit des améliorations pour deux des trois bassins versants (réduction de 16 % à 22 % des CV). Les estimations basées sur un plan GRTS stratifié et un plan GRTS qui inclue le recensement de tous les tronçons situés à proximité du maximum de nids dénombrés présentaient une plus grande exactitude, les CV approximatifs allant de la moitié au tiers du CV pour le GRTS seul. Nous démontrons que ces améliorations sont prédites par la théorie et illustrons dans quelles conditions ces différentes approches sont susceptibles de donner de bons résultats. [Traduit par la Rédaction]

Estimating population size and observation bias for spring Chinook Salmon

“…Second, without an estimate of observation error, the person conducting a PVA will assign all the annual variation in redds as coming from process error, which contributes directly to the probability of quasi-extinction (observation error does not). Observation error among redd survey protocols is variable (Chasco et al, 2014;Courbois et al, 2008;Liermann, Rawding, Pess, & Glaser, 2015) and covariates that vary through time (e.g., redd density and observer experience) influence error within a given protocol (e.g., this study). It is unclear to what extent this unknown variability in observation error within a single time series has biased population growth curves and ultimately predictions of quasi-extinction risk probability.…”

Sampling Methods and Survey Designs for Larval Lampreys

“…Stratified random and clustered random sampling designs can be beneficial for selecting sampling sites, especially when a species displays a clumped distribution (Table 4; Lawrence et al 2015;Liermann et al 2015;McGarvey et al 2016), as observed for larval lampreys.…”

“…Stratified random and clustered random sampling designs can be beneficial for selecting sampling sites, especially when a species displays a clumped distribution (Table 4; Lawrence et al 2015; Liermann et al 2015; McGarvey et al 2016), as observed for larval lampreys. Stratified random surveys require all potential sites to be characterized by “strata.” For example, one stratum may be sites with pool habitat, whereas another may be sites with nonpool habitat.…”

A Stepwise Approach to Assess the Occupancy State of Larval Lampreys in Streams

“…We suggest use of a spatially balanced design to ensure spatial coverage and improve precision when compared to simple random sampling, especially when a species exhibits a clumped distribution (Lawrence et al 2015;Liermann et al 2015;McGarvey et al 2016), as observed for larval lampreys (Torgersen and Close 2004;Stone and Barndt 2005).…”