SUBROGADOS O INDICADORES DE LA BIODIVERSIDAD

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1 SUBROGADOS O INDICADORES DE LA BIODIVERSIDAD Taller: Información sobre biodiversidad para la conservación medioambiental Estación Biológica La Selva 15 al 18 de abril de 2013 Tania Urquiza turquiza@conabio.gob.mx

2 La biodiversidad es imposible de estimar o cuantificar en su totalidad

3 Identificar los subrogados para la región El concepto de biodiversidad debe hacerse operativo a través del uso de sustitutos o subrogados (surrogates): 1) Deben ser cuantificables, i.e. cuánto de los valores subrogados ha sido representado en un plan de conservación 2) Se deben poder estimar de manera realista (colectas de campo, datos de sensores remotos y modelos) Margules y Sarkar 2009

4 Categorías de subrogados o Ambientales: datos biogeofísicos (categóricos o continuos) - de terreno - climáticos - de sustrato o Clasificaciones ecológicas o Taxonómicos: grupos de especies mejor conocidos, especies en riesgo, endémicas, selección basada en conceptos.

5 Ambientales y Ecológicas Ecorregiones: Categorías de subrogados Olson et al Cantú et al Rouget et al. 2003

6 o Subrogados verdaderos: Pretenden representar a la biodiversidad general o verdadera o Subrogados estimados: Pretenden representar a los subrogados verdaderos (Sarkar y Margules 2002)

7 Subrogados verdaderos : Subrogados estimados: 1) Diversidad de especies 2) Especies en riesgo Parámetros ambientales Grupos de especies 3) Diversidad de comunidades bióticas -Zonas de vida -Regiones biogeográficas -Ecorregiones

8 Valores subrogados tradicionales basados en las especies Sombrilla Clave por su papel funcional Carismáticas De importancia comercial Conspicuas

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10 Algunas consideraciones del tipos de datos > errores de omisión > errores de comisión

11 Establecer objetivos y metas de conservación Consideraciones que deben hacerse explicitas: 1. Principios biológicos 2. Limitaciones sociopolíticas y otras similares Cuánto es suficiente? vs. Cuánto es posible conservar?

12 Recomendaciones y compromisos políticos : 1982, Congreso Mundial de Parques, 1987 Comisión Brundland: 10-12% de un país 2004 Programa de Trabajo sobre Áreas protegidas del CDB: 12% de cada ecorregión Nagoya CDB: 17% de la superficie mundial terrestre y de aguas continentales; 10% de la superficie costera y marina. Estudios de planeación en conservación: Metas y objetivos de conservación (Ejemplos) Noss y Cooperrider 1994 [revisión de planes de conservación]: 4-99%, generalmente entre 25 y 75% 1998, Soulé y Sanjayan: 50% de una región Maiorano et al. 2006: 10% (>=25,000 km 2 ) a 100% (<= 500 km 2 ).

13 - Asegurar persistencia en áreas individuales y en el paisaje en su totalidad 1) Teoría biogeográfica (McArthur y Wilson, 1967; Pereira y Daily 2006) 2) Dinámica metapoblacional (Conectividad entre poblaciones locales, corredores de hábitat) 3) Requerimientos espaciales (tamaño mínimo de población viable) 4) Efectos de modificación del hábitat (en paisajes fragmentados se puede requerir un manejo espacial, ej. restauración del hábitat) Margules & Sarkar 2008 S = ca z Arrhenius, 1921; Mac Arthur and Wilson, 1967

14 Estimación del área que se requiere para mantener una población viable: Drummond et al. 2009; Allen et al. 2001, Leech et al. 2008, entre otros: Área critica mínima (minimum critical area)= Ámbito hogareño de la especie x la población mínima viable (estudios de análisis de viabilidad de poblaciones, PVA). Datos teóricos: Traill et al (meta-análisis publicaciones PVA en los últimos 30 años): mamíferos: 3876 (95% IC, ). Reed et al. 2003: PMV de vertebrados: 7000 asegurar persistencia en el largo plazo Traill et al. 2010: PMV 10,000 persistencia 100 años, con un 90% de probabilidad Drummond et al. 2009: Mamíferos: PMV: 500 para especies comunes; y 2000 para especies en riesgo de extinción

15 Rondinini & Chiozza 2010 Cómo decidir cómo establecer la meta de conservación?

16 Evaluación de los subrogados Campo activo de investigación! Topic=("surrogates") AND Topic=(conservation planning) Timespan=All Years. =228 Topic=("conservation planning") AND Topic=(indicators) Timespan=All Years =275 Web of knowledge

17 Evaluación de los subrogados Ferrier y Watson 1997; Rodrigues y Brooks 2007

18 Selección de áreas prioritarias para la conservación de los vertebrados terrestres: es posible usar un grupo como indicador? Objetivo: evaluar si un sistema de áreas para la conservación diseñado para un taxón de vertebrados terrestres es adecuado para representar y cumplir con las metas cuantitativas de conservación asignadas a las especies de otros taxones

19 % de especies Mejor solución para: Mamíferos Anfibios Aves Reptiles No. de unidades de planeación Curvas de acumulación de la proporción de especies de otros grupos en sitios prioritarios para la conservación (mejor solución global) seleccionados para los anfibios, reptiles, aves y mamíferos. Las líneas punteadas indican el intervalo de confianza de 95%.

20 Especies presentes en la mejor solución global para el grupo objetivo Todas las especies seleccionadas Anfibios (n= 208) Reptiles (n = 424) Aves (n=273) Mamíferos (n=241) Promedio* Anfibios 208 (100%) 172 (82.7%) 156 (75%) 131 (63%) 73.5% Reptiles 331 (78.1%) 424 (100%) 330 (77.8%) 316 (74.5%) 76.8% Aves 261 (95.6%) 271 (99.3%) 273 (100%) 269 (98.5%) 97.8% * Mamíferos 161 (66.8%) 180 (75.1%) 167 (69.3%) 241 (100%) 70.4% Total 961 (83.9%) 1047 (91.5%) 926 (80.8%) 957 (83.5%) Promedio % 85.7% 74.0% 78.7% Especies endémicas seleccionadas Anfibios (n= 208) Reptiles (n = 424) Aves (n=273) Mamíferos (n=241) Promedio * 1 no se incluye al grupo objetivo Anfibios 188 (100%) 158 (84%) 144 (76.6%) 119 (63.3%) 74.6% Reptiles 275 (78.8%) 349 (100%) 273 (78.2%) 258 (73.9%) 76.9% Aves 94 (96.9%) 94 (96.9%) 97 (100%) 97 (100%) 97.9% * Mamíferos 97 (75.8%) 107 (83.6%) 98 (76.5%) 128 (100%) 78.6% Total 654 (85.8%) 708 (92.9%) 612 (80.3%) 602 (79.0%) Promedio % 88.2% 77.1% 79.1% * P 0.02

21 Eficacia de los substitutos para cubrir a otros grupos Estimación del número de especies seleccionadas en 477 hexágonos de la mejor solución global para el grupo objetivo. Anfibios (n= 208) Reptiles (n = 424) Aves (n=273) Mamíferos (n=241) Promedio * Anfibios 208 (100%) 143 ± 13 (68.8%) 115 ± 12 (55.3%) 115 ± 9 (55.3%) 59.8% Reptiles 331 (78.1%) 424 (100%) 277 ± 13 (65.3%) 290 ± 12 (68.4%) 70.7% Aves 261 (95.6%) 270 ± 1 (98.9%) 273 (100%) 267 ± 2 (97.8%) 97.3%* Mamíferos 161 (66.8%) 163 ± 14 (67.6) 150 ± 11 (62.2%) 241 (100%) 65.6% Total 961 (83.9%) 1000 (87.3%) 815 (71.1%) 913 (79.7%) Promedio * 80.1% 78.4% 60.9% 73.8%

22 Sitios prioritarios para la conservación de mamíferos terrestres: evaluación de los criterios de selección de indicadores Objetivo: determinar si un sistema de áreas para la conservación basado en la selección de especies endémicas, raras y en riesgo de extinción es apropiado para representar a otras especies de este mismo grupo taxonómico.

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24 Otros casos de estudio: Rondinini y Boitani 2006; Moore et al. 2003; Larsen et al. 2009; Lawler et al. 2003, Rodrigues & Brooks, 2007, Lawler & White 2008, etc. Como en otros estudios cualquiera de los subconjuntos de subrogados logran representar a una gran proporción de especies no consideradas en el análisis (> 50%) Se pueden aplicar criterios para hacer una selección a priori? Difícil de predecir

25 Podemos predecir la eficiencia de un grupo de subrogados? Un mayor número de subrogados o áreas seleccionadas significa que mejora la representación de la biodiversidad? No es consistente entre estudios Sin embargo. Un grupo de especies de distribución restringida que ocupan diversos ambientes son mejores subrogados Mayor efectividad cuando se usan como indicadores las especies amenazadas y endémicas.

26 Algunas recomendaciones Sacar provecho a los datos de biodiversidad sin caer en la ciencia ficción. Seguir un enfoque multitaxones y considerar a todas las especies de las que se cuenta con información de calidad. La planeación sistemática debe ser un proceso dinámico. Trabajar en conjunto con expertos de diversas disciplinas y que conocen bien la realidad de la región

27 Consideraciones de las amenazas a la biodiversidad Taller: Información sobre biodiversidad para la conservación medioambiental 15 al 18 de abril de 2013 Estación Biológica La Selva Tania Urquiza turquiza@conabio.gob.mx

28 El papel de las amenazas en la planeación sistemática - La razón por la que surge la disciplina - Concepto clave de la biología de la conservación - Con frecuencia no se consideran de manera explicita las amenazas a la biodiversidad en estudios de planeación (i.e. Pressey 2007) Búsqueda en Web of Knowledge: Systematic conservation planning (225 desde 2000) Conservation planning (aprox desde 1961) Systematic conservation planning + threats (35 desde 2000) Conservation planning + threats (312 desde 1994)

29 Los factores de amenaza y vulnerabilidad están relacionados con la persistencia de la biodiversidad. Factores de amenaza: Actividades o fenómenos que tienen consecuencias negativas para la diversidad biológica. Las amenazas pueden afectar de manera diferencia a los diversos elementos de la biodiversidad y pueden ser sitioespecificas. Vulnerabilidad: El riesgo que tiene un área de ser transformada por medio de impacto causado a la biodiversidad por diversos factores de presión o amenaza / Sensibilidad de las especies a los impactos de los factores de amenaza.

30 Por qué considerarlas? Los factores de presión o amenaza pueden comprometer a los sistema de áreas para la conservación en términos de su adecuación, completitud, efectividad, flexibilidad, y representación de los elementos de la biodiversidad Qué factores de presión o amenaza considerar? Factores raíz o indirectos (demográficos, económicos, políticos) Factores directos (ej. cambios en el uso del suelo y la vegetación, especies exóticas, explotación, cambio climático, contaminación)

31 Cómo considerarlas? - Considerar la vulnerabilidad de los sitios en el proceso de priorización, sobretodo cuando las acciones se planean en un intervalo de tiempo. - Minimizar posibles conflictos entre la conservación de la biodiversidad y los intereses socioeconómicos - Maximizar la selección en sitios sujetos a mayores impactos - Maximizar la selección de sitios en zonas poco impactadas - Evitar seleccionar sitios en zonas en donde ya no es posible llevar a cabo acciones de conservación. - Para asignar metas de conservación.

32 Considerar la vulnerabilidad de los sitios en el proceso de priorización, sobretodo cuando las acciones se planean en un intervalo de tiempo (Margules y Pressey 2000)

33 Minimizar posibles conflictos entre la conservación de la biodiversidad y los intereses socioeconómicos.

34 Herramientas de planificación sistemática Taller: Información sobre biodiversidad para la conservación medioambiental 15 al 18 de abril de 2013 Estación Biológica La Selva Tania Urquiza ConsNet

35 Criterios para decidir que herramienta de PSC usar -Economía espacial -Eficiencia computacional -Flexibilidad -Transparencia -Universalidad -Modularidad Factibilidad para cumplir con los objetivos planteados Sarkar et al. 2006

36 Elementos que consideran las herramientas de PSA Lista de unidades de planeación Lista del tamaño de las unidades de planeación Lista de subrogados (estimados) de la biodiversidad Una meta para cada subrogado Una expectativa de encontrar un subrogado en cada una de las unidades de planeación (presencia/ausencia o datos de probabilidades o abundancias) Retícula Hexágonos Otro tipo de unidades. Ej. Hidrológicas

37 Herramientas de PSC - Utilizan el concepto de complementariedad Formas de resolver dos problemas de optimización relacionados entre si: 1) Problema de Minimización de Área: seleccionar el conjunto de celdas, con la superficie mínima total en la que cada subrogado logre su meta asignada 2) Problema de Maximización de la Representatividad: dada una superficie total establecida maximizar el número de subrogados que logran sus metas dentro de esa área. Margules & Sarkar 2008

38 Tipos de algoritmos de optimización Algoritmos óptimos: Usan procesos matemáticos complejos (programación lineal) que seleccionan los todos los sitios que satisfacen el modelo exactamente, i.e. obtienen una solución óptima al problema cuando este existe. No obstante, dependiendo de la naturaleza del problema pueden ser imposibles de resolver en tiempos razonables.

39 Tipos de algoritmos de optimización Algoritmos heurísticos: cuando la solución se determina con base en reglas para encontrar la mejor solución al problema. Ej. reglas para maximizar las nuevas adiciones: greedy (avaro), priorizar por complementariedad, riqueza o rareza de los subrogados. wikipedia Un algoritmo heurístico es un algoritmo de una sola vía, que lleva a cabo una secuencia de pasos una sola vez

40 Sitio 1 Sitio 2 Sitio 3 Sitio 4 Sitio 5 Sitio 6 Sitio 7 Sitio 8 Sitio 9 Sitio 10 Sitio 11 Sitio 12 Sitio 13 Sitio 14 Sitio 15 Reglas heurísticas Regla 0 Seleccionar celdas que contengan el mayor número de especies Regla 1 Seleccionar la celda o celdas que contengan la mayor cantidad de subrogados complementarios. Regla 2 (Rareza I) Si existe una disyuntiva, elegir la celda o celdas que agregan el subrogado más raro (i.e. la menos frecuente en la matriz de datos) Regla 3- Si existe una disyuntiva al aplicar la regla 2, elegir la primera celda de la lista # sp. Complementarias # de sp. acumuladas 200 0

41 Algoritmos metaheurísticos: Un modelo meta-heurístico controla la ejecución de los algoritmos heurístico de una sola vía, aplicándolo numerosas veces, hasta que se satisfacen otros criterios independientes (multicriterio). Exploran adecuadamente el espacio de búsqueda. -Generan buenas soluciones al problema -Son de naturaleza probabilística Standford University

42 Herramientas de computo en la planeación sistemática de la conservación Óptimos: CPLEX; XPRESS Heurísticos: C-Plan; WorldMap; ResNet, Target. Metaheurísticos: Marxan; ConsNet.

43 Marxan: Herramienta para identificar una combinación de unidades de planificación que cumplirá, con un costo mínimo, las metas cuantitativas de biodiversidad definidas por el usuario (Ball y Possingham 2000; Possingham et al 2000). Función objetivo:

44 1 2

45 .. Criterios: Cumplimiento de metas Minimizar costos Minimizar área 1,000,000

46 Modificador de longitud de la frontera (BLM) Ej. BLM x 10 > >

47 Frecuencia de selección: 86% 20 % 30% 14% 19% 100% 12% 0% 50% 70% 15% 97% 80 % 80% 78% 100 % 90% 45% 100% Unidades Irremplazables Game y Grantham: Una unidad con el 100% de frecuencia de selección puede ser o no ser irremplazable en el sentido estricto, pero sí significa que contribuye de manera importante a proporcionar soluciones eficientes.

48 Consideraciones de escala A B La herramienta de priorización selecciona preferentemente sitios con mayor cobertura (A) del elemento de conservación para cumplir las metas en la menor área posible. Sin embargo, si el elemento presenta distribución restringida y fragmentada se podrán seleccionar sitios con poca cobertura (B) para logar cumplir con las metas de conservación establecidas.

49 DATOS DE ENTRADA: PUVSPR species pu amount

50 SPEC id type target spf target2 sepdistance sepnum name targetocc E aves E aves aves aves E aves aves E mamíferos mamíferos reptiles anfibios anfibios angiospermas 0

51 TARGET2, tamaño mínimo de agrupamiento: Esta variable especifica un tamaño mínimo de agrupamiento para la representación de los objetos de conservación en el sistema de áreas de conservación

52 TARGETOCC, metas cuantitativas para las incidencias de objetos de conservación: Esa variable especifica la cantidad mínima de incidencias de un objeto de conservación requeridas en el sistema de reservas. Cuando se desea que el objeto estuviese representado en una mayor cantidad de unidades de planificación.

53 SEPNUM, meta cuantitativa para incidencias de objetos aislados: Hace referencia a la cantidad requerida de incidencias separadas mutuamente en agrupamientos válidos cuando se establece un tamaño mínimo de agrupamiento utilizando target2 SEPDISTANCE, distancia mínima de separación

54 PU id cost status xloc yloc $

55 Condición de la Unidad de Planificación 1 0 3

56 DATOS DE SALIDA: PU # % planning unit solution

57 DATOS DE SALIDA: Conservation Feature Feature Name Target Amount Held Occurrence s Held Target Met Separation Target 4656 aves yes aves yes aves 4649 aves 4647 aves 4642 aves E E yes yes yes yes aves yes

58 Realiza una priorización jerárquica con base en el nivel de ocurrencia de los elementos de la biodiversidad en las unidades de análisis para maximizar la complementariedad del sistema de áreas. Considera también el valor de conectividad (puede considerar diferentes tipos: conectividad estructural o específica para especies o ambientes. No es necesario definir metas de conservación Permite integrar un análisis de incertidumbre (i.e. representa la certeza de la información biológica durante el proceso de planeación).

59 + conectividad

60 Tools for systematic area-based planning and plans have proliferated, but very few have yet led to changes in land use on the ground. Balmford y Cowling

61 Trabajando juntos..