Evaluating sampling sufficiency in fish assemblage surveys: a similarity-based approach Yong Cao, David P. Larsen, and Robert M. Hughes Abstract: The number and identity of fish species occurring at a site at a particular time provide basic information for assessing biological integrity, inferring fish assemblage – environment relationships, and determining biodiversity pat- terns. Conclusions are often dependent on how sufficiently species richness and composition of fish assemblages are characterized by sampling. The proportion of total species richness obtained in a sample is an explicit measure of sam- pling sufficiency. However, because total species richness (TSR tru ) at a site is often unknown, sampling sufficiency can- not be determined directly. To overcome this difficulty, we developed a new approach, which is based on a relationship between the proportion of TSR tru or %TSR tru and the similarity among replicate samples (autosimilarity). With autosimilarity measured with the Jaccard coefficient (JC), a simple relationship was established: %TSR tru = 100JC. Fourteen sites where TSR tru was reached or approached during sampling were selected from four surveys to validate this relationship. We used the approach to estimate the sample sizes required for 90, 95, and 100% TSR tru , indicating that widely differing sampling efforts among sites are needed to obtain the same proportion of the local species pool. The results strongly support the use of the new approach in evaluating sampling sufficiency in stream and river fish surveys. Résumé : Le nombre et l’identité des espèces de poissons présentes à un site à un moment donné sont les informations de base qui servent à évaluer l’intégrité biologique, à déterminer les relations des peuplements de poissons avec leur environnement et à décrire la structure de la biodiversité. Les conclusions que l’on tire dépendent donc souvent de la précision avec laquelle on a pu établir par échantillonnage la richesse en espèces et la composition des peuplements de poissons. La proportion de la richesse spécifique totale obtenue par échantillon est une mesure explicite de la suffisance de l’échantillonnage. Cependant, parce que la richesse spécifique totale (TRS tru ) à un site est souvent inconnue, la suffi- sance de l’échantillonnage ne peut être déterminée directement. Pour résoudre ce problème, nous avons exploré une nouvelle approche qui se base sur la relation entre la proportion de TRS tru , ou le %TRS tru , et la similarité entre des échantillons répétés (autosimilarité). À l’aide du coefficient de similarité de Jaccard (JC), une relation simple a pu être établie : %TRS tru = 100JC. Quatorze sites tirés de quatre inventaires dans lesquels TRS tru avait été déterminé ou appro- ché par échantillonnage ont été retenus pour valider la relation. Nous avons ainsi estimé les tailles d’échantillons requi- ses pour obtenir 90, 95 et 100% de TRS tru ; d’un site à un autre, des efforts très différents d’échantillonnages sont nécessaires pour obtenir une même précision de l’estimation du pool d’espèces locales. Nos résultats soulignent forte- ment la nécessité d’adopter une nouvelle approche pour évaluer la suffisance de l’échantillonnage dans les inventaires de poissons des rivières et des ruisseaux. [Traduit par la Rédaction] Cao et al. 1793 Introduction Fish assemblage surveys are conducted mainly for three purposes: detection of the spatial–temporal patterns of spe- cies diversity and community structure in relation to envi- ronmental factors (e.g., Jackson and Harvey 1989; Benson and Magnuson 1992; Maret et al. 1997), assessment of bio- logical integrity (Karr 1991; Hughes et al. 1998; Barbour et al. 1999), and conservation of biodiversity (Allan and Flecker 1993; Angermeier and Winston 1999; Whittier and Kincaid 1999). A critical aspect of assemblage surveys is sampling sufficiency, on which conclusions are often de- pendent. As with other taxa, determining sampling suffi- ciency is challenging in fish surveys. An ideal option for determining sampling sufficiency is to sample until species accumulation curves level (Gauch 1982; Kent and Coker 1992). This approach is practical when species richness is low and habitats are relatively homogeneous. However, spe- Can. J. Fish. Aquat. Sci. 58: 1782–1793 (2001) © 2001 NRC Canada 1782 DOI: 10.1139/cjfas-58-9-1782 Received December 6, 2000. Accepted June 15, 2001. Published on the NRC Research Press Web site at http://cjfas.nrc.ca on August 17, 2001. J16122 Y. Cao. 1 NRC Research Associate, c/o Western Ecology Division, NHEERL-USEPA, 200 SW 35th Street, Corvallis, OR 97333, U.S.A. D.P. Larsen. Western Ecology Division, NHEERL-USEPA, 200 SW 35th Street, Corvallis, OR 97333, U.S.A. R.M. Hughes. Dynamac International, Inc., c/o USEPA Western Ecology Division, 200 SW 35th Street, Corvallis, OR 97333, U.S.A. 1 Corresponding author at Department of Fisheries and Wildlife, Utah State University, Logan, UT 84322-5210, U.S.A. (e-mail: yong.cao@cnr.usu.edu).