The susceptibility of species to extinctions in model communities

Despite the fact that the loss of a species from a community has the potential to cause a dramatic decline in biodiversity, for example through cascades of secondary extinctions, little is known about the factors contributing to the extinction risk of any particular species. Here we expand earlier modeling approaches using a dynamic food-web model that accounts for bottom-up as well as top-down effects. We investigate what factors influence a species’ extinction risk and time to extinction of the non-persistent species.We identified three basic properties that affect a species’ risk of extinction. The highest extinction risk is born by species with (1) low energy input (e.g. high trophic level), (2) susceptibility to the loss of energy pathways (e.g. specialists with few prey species) and (3) dynamic instability (e.g. low Hill exponent and reliance on homogeneous energy channels when feeding on similarly sized prey).Interestingly, and different from field studies, we found that the trophic level and not the body mass of a species influences its extinction risk. On the other hand, body mass is the single most important factor determining the time to extinction of a species, resulting in small species dying first. This suggests that in the field the trophic level might have more influence on the extinction risk than presently recognized.

ZusammenfassungObwohl wir wissen, dass Artensterben durch sekundäre Aussterbefälle weitreichende Verluste von Biodiversität in Artengemeinschaften auslösen kann, ist wenig bekannt über Faktoren, die das Aussterberisiko einer bestimmten Art beeinflussen. Hier erweitern wir frühere theoretische Arbeiten mit Hilfe eines dynamischen Nahrungsnetzmodells, das sowohl top-down als auch bottom-up Effekte berücksichtigt. Wir untersuchen welche Faktoren das Aussterberisiko und die Zeit bis zum Aussterben der nicht persistenten Arten beeinflussen.Wir identifizierten drei fundamentale Eigenschaften, die sich auf das Aussterberisiko einer Art auswirken. Das höchste Risiko tragen Arten mit (1) niedriger Energiezufuhr (z.B. mit hohem trophischen Level), (2) Anfälligkeit für den Verlust von Energiepfaden (z.B. Spezialisten mit wenig Beutearten) und (3) dynamischer Instabilität (z.B. mit niedrigem Hill Exponenten und Abhängigkeit von homogenen Energiepfaden durch Fraßan ähnlich großen Beutearten).Unser Modell zeigt, dass, anders als in Feldstudien festgestellt, nicht die Körpergröße einer Art sondern ihr trophischer Level ihr Aussterberisiko beeinflusst. Für die Zeit bis zum Aussterben auf der anderen Seite ist die Körpergröße der wichtigste bestimmende Faktor. Dies führt dazu, dass die kleinen Arten als Erste aussterben. Somit könnte sich der trophische Level einer Art mehr als bisher angenommen auf ihr Aussterberisiko auswirken.