Accounting for spatial heterogeneity in the added conservation value of land protection when prioritizing protected areas.

To combat biodiversity loss, there is increasing interest in safeguarding habitat by expanding protected areas. Given limited resources in conservation, organizations must invest in places that will add the greatest amount of value in species protection. To determine the added conservation value of protection, one needs to consider the level of human disturbance in areas that would result if they were left unprotected. In recent years, data resources have become available that reveal the spatial heterogeneity in human disturbance over large spatial extents worldwide. We investigated how accounting for heterogeneity in future disturbance in unprotected areas affects prioritization of protected areas by determining the added value offered by protection of different areas. We applied a complementarity-based framework for protected area prioritization to select protected areas in the coterminous United States under different assumptions about the heterogeneity of future disturbance in unprotected areas. Prioritizing protected areas while incorrectly assuming spatially homogeneous disturbance in unprotected areas, a common assumption, led to a loss of 76% of possible conservation gain for a given budget. The conservation return on investment from protecting candidate areas was positively correlated (0.44) to future human disturbance in that area if it was left unprotected. Our results show that the ability to identify cost-effective protected area networks depends on how one accounts for the ecological contribution of private lands that remain unprotected.

Existe un creciente interés por salvaguardar los hábitats mediante la expansión de áreas protegidas para combatir la pérdida de la biodiversidad. Debido a los recursos limitados para la conservación, las organizaciones deben invertir en localidades que adicionarán la mayor cantidad de valor a la protección de las especies. Para determinar el valor de conservación adicionado por la protección se necesita considerar el nivel de perturbación humana en las áreas que ocurriría si se les dejara desprotegidas. En años recientes, han quedado disponibles recursos informativos que revelan la heterogeneidad espacial en la perturbación humana a lo largo de grandes extensiones espaciales a nivel mundial. Investigamos cómo considerar esta heterogeneidad en las futuras perturbaciones de las áreas desprotegidas afecta la priorización de las áreas protegidas mediante la determinación del valor adicionado que ofrece la protección de diferentes áreas. Aplicamos un marco de trabajo basado en la complementariedad para la priorización de áreas protegidas para seleccionar estas áreas en los estados colindantes de los Estados Unidos bajo diferentes suposiciones sobre la heterogeneidad de las perturbaciones futuras en las áreas desprotegidas. La priorización de las áreas protegidas mientras se asumía incorrectamente la perturbación espacial homogénea en las áreas desprotegidas, una suposición común, resultó en una pérdida del 76% de la posible ganancia de conservación para un presupuesto dado. El rendimiento de la conservación en la inversión a partir de la protección de las áreas candidatas estuvo correlacionado positivamente (0.44) con las perturbaciones humanas en el futuro si el área permanece desprotegida. Nuestros resultados muestran que la capacidad de identificar las redes rentables de áreas protegidas depende de cómo se consideran las contribuciones ecológicas de las tierras privadas que permanecen desprotegidas.

Using decision science to evaluate global biodiversity indices.

Global biodiversity indices are used to measure environmental change and progress toward conservation goals, yet few indices have been evaluated comprehensively for their capacity to detect trends of interest, such as declines in threatened species or ecosystem function. Using a structured approach based on decision science, we qualitatively evaluated 9 indices commonly used to track biodiversity at global and regional scales against 5 criteria relating to objectives, design, behavior, incorporation of uncertainty, and constraints (e.g., costs and data availability). Evaluation was based on reference literature for indices available at the time of assessment. We identified 4 key gaps in indices assessed: pathways to achieving goals (means objectives) were not always clear or relevant to desired outcomes (fundamental objectives); index testing and understanding of expected behavior was often lacking; uncertainty was seldom acknowledged or accounted for; and costs of implementation were seldom considered. These gaps may render indices inadequate in certain decision-making contexts and are problematic for indices linked with biodiversity targets and sustainability goals. Ensuring that index objectives are clear and their design is underpinned by a model of relevant processes are crucial in addressing the gaps identified by our assessment. Uptake and productive use of indices will be improved if index performance is tested rigorously and assumptions and uncertainties are clearly communicated to end users. This will increase index accuracy and value in tracking biodiversity change and supporting national and global policy decisions, such as the post-2020 global biodiversity framework of the Convention on Biological Diversity.

Uso de las Ciencias de la Decisión para Evaluar los Índices Globales de Biodiversidad Resumen Los índices globales de biodiversidad se usan para medir el cambio ambiental y el avance hacia los objetivos de conservación, aunque pocos han sido evaluados completamente en cuanto a su capacidad para detectar las tendencias de interés como las declinaciones de especies amenazadas o la función del ecosistema. Evaluamos cualitativamente nueve índices de uso común para dar seguimiento a la biodiversidad a escala global y regional contra cinco criterios relacionados con los objetivos, diseño, comportamiento, incorporación de la incertidumbre y restricciones (p. ej.: costos y disponibilidad de datos) mediante una estrategia estructurada basada en las ciencias de la decisión. La evaluación se basó en la literatura de referencia para los índices disponibles al momento del análisis. Identificamos cuatro vacíos importantes en los índices estudiados: las vías para lograr los objetivos (objetivos medios) no fueron siempre claras o relevantes para los resultados deseados (objetivos fundamentales); el análisis del índice y el entendimiento del comportamiento esperado casi siempre fueron escasos; pocas veces se consideró o explicó la incertidumbre; y casi nunca se consideraron los costos de la implementación. Estos vacíos pueden hacer que los índices sean inadecuados en ciertos contextos de toma de decisiones y son problemáticos para los índices vinculados a los objetivos de biodiversidad y las metas de sustentabilidad. Es de suma importancia asegurarse que los objetivos del índice sean claros y que su diseño esté respaldado por un modelo de procesos relevantes para tratar con los vacíos identificados en nuestro estudio. La aceptación y el uso productivo de los índices mejorarán si el desempeño del índice es evaluado rigurosamente y las suposiciones e incertidumbres se les comunican claramente a los usuarios finales. Lo anterior aumentará la precisión y valor del índice en el seguimiento de los cambios de la biodiversidad y en el apoyo a las decisiones políticas nacionales y mundiales, como el marco de trabajo para la biodiversidad post-2020 establecido por la Convención sobre la Diversidad Biológica.

Urban sprawl into Natura 2000 network over Europe.

Urban growth is a major threat to biodiversity conservation at the global scale. Its impacts are expected to be especially detrimental when it sprawls into the landscape and reaches sites of high conservation value due to the species and ecosystems they host, such as protected areas. I analyzed the degree of urbanization (i.e., urban cover and growth rate) from 2006 to 2015 in protected sites in the Natura 2000 network, which, according to the Habitats and Birds Directives, harbor species and habitats of high conservation concern in Europe. I used data on the degree of land imperviousness from COPERNICUS to calculate and compare urban covers and growth rates inside and outside Natura 2000. I also analyzed the relationships of urban cover and growth rates with a set of characteristics of Natura sites. Urban cover inside Natura 2000 was 10 times lower than outside (0.4% vs. 4%) throughout the European Union. However, the rates of urban growth were slightly higher inside than outside Natura 2000 (4.8% vs. 3.9%), which indicates an incipient urban sprawl inside the network. In general, Natura sites affected most by urbanization were those surrounded by densely populated areas (i.e., urban clusters) that had a low number of species or habitats of conservation concern, albeit some member states had high urban cover or growth rate or both in protected sites with a large number of species or habitats of high conservation value. Small Natura sites had more urban cover than large sites, but urban growth rates were highest in large Natura sites. Natura 2000 is protected against urbanization to some extent, but there is room for improvement. Member states must enact stricter legal protection and control law enforcement to halt urban sprawl into protected areas under the greatest pressure from urban sprawl (i.e., close to urban clusters). Such actions are particularly needed in Natura sites with high urban cover and growth rates and areas where urbanization is affecting small Natura sites of high conservation value, which are especially vulnerable and concentrated in the Mediterranean region.

Expansión Urbana dentro de la Red Natura 2000 en Europa Resumen El crecimiento urbano es una amenaza importante para la conservación de la biodiversidad a escala global. Se espera que los impactos de este crecimiento sean especialmente perjudiciales cuando se expande por el paisaje y alcanza sitios de alto valor para la conservación por las especies y ecosistemas que albergan, como lo son las áreas protegidas. Analicé el grado de urbanización (cobertura urbana y tasa de crecimiento) entre 2006 y 2015 dentro de los sitios protegidos de la red Natura 2000, la cual, de acuerdo con las Directivas de Aves y Hábitats, alberga especies y hábitats de alto interés para la conservación en Europa. Usé información sobre el grado de impermeabilidad del suelo tomados de COPERNICUS para calcular y comparar coberturas urbanas y tasas de crecimiento dentro y fuera de la red Natura 2000. También analicé las relaciones de la cobertura urbana y las tasas de crecimiento con un conjunto de características de los sitios Natura. La cobertura urbana dentro de la red Natura 2000 fue diez veces más baja que afuera (0.4% vs. 4%) a lo largo de la Unión Europea. Sin embargo, las tasas de crecimiento urbano fueron ligeramente más altas dentro de la red Natura 2000 que fuera (4.8% vs. 3.8%), lo cual indica una expansión urbana incipiente dentro de la red. En general, los sitios Natura más afectados por la urbanización fueron aquellos rodeados por áreas densamente pobladas (es decir, conglomerados urbanos) que tenían un número bajo de especies o hábitats de interés para la conservación, aunque algunos estados miembros de la UE tuvieron una cobertura urbana o una tasa de crecimiento alta o ambas en sitios protegidos con un número elevado de especies o hábitats de alto valor para la conservación. Los sitios Natura pequeños tuvieron mayor cobertura urbana que los sitios más grandes, pero las tasas de crecimiento urbano fueron más altas en los sitios Natura grandes. La red Natura 2000 está protegida contra la urbanización hasta cierto punto, pero todavía se puede mejorar mucho más. Los estados miembros de la UE deben promulgar una protección legal más estricta y controlar la aplicación de la ley para detener la expansión urbana hacia las áreas protegidas más cercanas a los conglomerados urbanos. Dichas acciones son necesarias en sitios Natura con una cobertura urbana extensa y tasas de crecimiento altas y en áreas en donde la urbanización está afectando a espacios Natura pequeños con un valor alto de conservación, los cuales son especialmente vulnerables y se encuentran concentrados en la región mediterránea.

A strategy for the next decade to address data deficiency in neglected biodiversity.

Measuring progress toward international biodiversity targets requires robust information on the conservation status of species, which the International Union for Conservation of Nature (IUCN) Red List of Threatened Species provides. However, data and capacity are lacking for most hyperdiverse groups, such as invertebrates, plants, and fungi, particularly in megadiverse or high-endemism regions. Conservation policies and biodiversity strategies aimed at halting biodiversity loss by 2020 need to be adapted to tackle these information shortfalls after 2020. We devised an 8-point strategy to close existing data gaps by reviving explorative field research on the distribution, abundance, and ecology of species; linking taxonomic research more closely with conservation; improving global biodiversity databases by making the submission of spatially explicit data mandatory for scientific publications; developing a global spatial database on threats to biodiversity to facilitate IUCN Red List assessments; automating preassessments by integrating distribution data and spatial threat data; building capacity in taxonomy, ecology, and biodiversity monitoring in countries with high species richness or endemism; creating species monitoring programs for lesser-known taxa; and developing sufficient funding mechanisms to reduce reliance on voluntary efforts. Implementing these strategies in the post-2020 biodiversity framework will help to overcome the lack of capacity and data regarding the conservation status of biodiversity. This will require a collaborative effort among scientists, policy makers, and conservation practitioners.

Una Estrategia para la Siguiente Década para Enfrentar la Deficiencia de Datos de la Biodiversidad Ignorada Resumen La medida del avance hacia los objetivos internacionales para la biodiversidad requiere información sólida sobre el estado de conservación de las especies, la cual proporciona la Lista Roja de Especies Amenazadas de la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza (UICN). Sin embargo, los grupos más hiperdiversos, como los invertebrados, las plantas y los hongos, carecen de datos y capacidad, particularmente en regiones megadiversas o de endemismo alto. Las políticas de conservación y las estrategias de biodiversidad dirigidas hacia el cese de la pérdida de biodiversidad para el 2020 necesitan ser adaptadas para solucionar estas insuficiencias de información para después del año 2020. Diseñamos una estrategia de ocho puntos para cerrar las brechas existentes en los datos mediante la reactivación de la investigación exploratoria en el campo sobre la distribución, abundancia y ecología de las especies; la vinculación más cercana entre la investigación taxonómica y la conservación; la mejora a las bases de datos mundiales sobre biodiversidad mediante la presentación obligatoria de datos espacialmente explícitos para las publicaciones científicas; el desarrollo de una base mundial de datos espaciales sobre las amenazas para la biodiversidad para facilitar las valoraciones de la Lista Roja de la UICN; la automatización de las preevaluaciones mediante la integración de datos de distribución y datos de amenazas espaciales; el desarrollo de la capacidad en la taxonomía, la ecología y el monitoreo de la biodiversidad en países con una gran riqueza de especies o endemismos; la creación de programas de monitoreo de especies para los taxones menos conocidos; el desarrollo de suficientes mecanismos de financiamiento para reducir la dependencia de los esfuerzos voluntarios. La implementación de estas estrategias en el marco de trabajo para la biodiversidad posterior al 2020 ayudará a superar la falta de capacidad y datos con respecto al estado de conservación de la biodiversidad. Lo anterior requerirá de un esfuerzo colaborativo entre científicos, formuladores de políticas y practicantes de la conservación.

Matching biodiversity indicators to policy needs.

At the global scale, biodiversity indicators are typically used to monitor general trends, but are rarely implemented with specific purpose or linked directly to decision making. Some indicators are better suited to predicting future change, others are more appropriate for evaluating past actions, but this is seldom made explicit. We developed a conceptual model for assigning biodiversity indicators to appropriate functions based on a common approach used in economics. Using the model, indicators can be classified as leading (indicators that change before the subject of interest, informing preventative actions), coincident (indicators that measure the subject of interest), or lagging (indicators that change after the subject of interest has changed and thus can be used to evaluate past actions). We classified indicators based on ecological theory on biodiversity response times and management objectives in 2 case studies: global species extinction and marine ecosystem collapse. For global species extinctions, indicators of abundance (e.g., the Living Planet Index or biodiversity intactness index) were most likely to respond first, as leading indicators that inform preventative action, while extinction indicators were expected to respond slowly, acting as lagging indicators flagging the need for evaluation. For marine ecosystem collapse, indicators of direct responses to fishing were expected to be leading, while those measuring ecosystem collapse could be lagging. Classification defines an active role for indicators within the policy cycle, creates an explicit link to preventative decision-making, and supports preventative action.

Alineamiento entre los Indicadores de Biodiversidad y los Requerimientos Políticos Resumen En la escala global, los indicadores de biodiversidad se usan comúnmente para monitorear las tendencias generales pero rara vez se implementan con un propósito específico o vinculados directamente con la toma de decisiones. Algunos indicadores son mejores para predecir los cambios futuros, mientras que otros son más apropiados para la evaluación de acciones pasadas, aunque lo anterior casi nunca se comunica explícitamente. Desarrollamos un modelo conceptual para la atribución de indicadores de biodiversidad a funciones apropiadas con base en una estrategia común que se usa en la economía. Con este modelo, los indicadores pueden clasificarse como principales (indicadores que cambian antes que el sujeto de interés, orientando así las acciones preventivas), coincidentes (indicadores que miden al sujeto de interés) o rezagados (indicadores que cambian después de que el sujeto de interés ha cambiado y por lo tanto puede usarse para evaluar las acciones pasadas). Clasificamos los indicadores con base en la teoría ecológica sobre los tiempos de respuesta de la biodiversidad y los objetivos de manejo en dos estudios de caso: la extinción mundial de especies y el colapso de los ecosistemas marinos. Para la extinción mundial de especies, los indicadores de abundancia (p. ej.: el Índice del Planeta Viviente o el índice de biodiversidad intacta) fueron los más probables en tener una respuesta pronta como indicadores principales que orientan las acciones preventivas, mientras que se esperó que los indicadores de extinción tuvieran respuestas lentas, por lo que actuarían como indicadores rezagados que disminuyeron la necesidad de evaluación. Para el colapso de los ecosistemas marinos, se anticipó que los indicadores de las respuestas directas a la pesca fueran los indicadores principales, mientras que aquellos que miden el colapso del ecosistema podrían ser indicadores rezagados. La clasificación define un papel activo para los indicadores dentro del ciclo de políticas, crea un vínculo explícito con la toma de decisiones preventivas y respalda la acción preventiva.

Evaluating and expanding the European Union's protected-area network toward potential post-2020 coverage targets.

The Convention on Biological Diversity's (CBD) strategic plan will expire in 2020, but biodiversity loss is ongoing. Scientists call for more ambitious targets in the next agreement. The nature-needs-half movement, for example, has advocated conserving half of Earth to solve the biodiversity crisis, which has been translated to protecting 50% of each ecoregion. We evaluated current protection levels of ecoregions in the territory of one of the CBD's signatories, the European Union (EU). We also explored the possible enlargement of the Natura 2000 network to implement 30% or 50% ecoregion coverage in the EU member states' protected area (PA) network. Based on the most recent land-use data, we examined whether ecoregions have enough natural area left to reach such high coverage targets. We used a spatially explicit mixed integer programing model to estimate the least-cost expansion of the PA network based on 3 scenarios that put different emphasis on total conservation cost, ecological representation of ecosystems, or emphasize an equal share of the burden among member states. To realize 30% and 50% ecoregion coverage, the EU would need to add 6.6% and 24.2%, respectively, of its terrestrial area to its PA network. For all 3 scenarios, the EU would need to designate most recommended new PAs in seminatural forests and other semi- or natural ecosystems. Because 15 ecoregions did not have enough natural area left to implement the ecoregion-coverage targets, some member states would also need to establish new PAs on productive land, allocating the largest share to arable land. Thirty percent ecoregion coverage was met by protecting remaining natural areas in all ecoregions except 3, where productive land would also need to be included. Our results support discussions of higher ecoregions protection targets for post-2020 biodiversity frameworks.

Evaluación y Expansión de la Red de Áreas Protegidas de la Unión Europea hacia Objetivos Potenciales de Cobertura Post 2020 Resumen El plan estratégico del Convenio sobre la Diversidad Biológica (CBD) expirará en 2020, pero la pérdida de la biodiversidad continúa. Los científicos exigen objetivos más ambiciosos para el siguiente acuerdo. Por ejemplo, la corriente la-naturaleza-necesita-la-mitad ha abogado por la conservación de la mitad del planeta para resolver la crisis de la biodiversidad, lo que se ha traducido a la protección del 50% de cada ecoregión. Evaluamos los niveles actuales de protección de las ecoregiones en el territorio de uno de los signatarios de la CBD, la Unión Europea (UE). También exploramos el posible crecimiento de la red Natura 2000 para implementar una cobertura del 30% o 50% de las ecoregiones en la red de áreas protegidas (AP) de los estados miembros de la UE. Con base en los datos más recientes de uso de suelo, examinamos si las ecoregiones todavía tienen suficiente área natural como para alcanzar tales objetivos tan altos de cobertura. Usamos un modelo de programación entera mixta espacialmente explícito para estimar la expansión más asequible de la red de AP con base en tres escenarios que colocan un énfasis diferente sobre el costo total de la conservación, la representación ecológica de los ecosistemas o que enfaticen un porcentaje equitativo de la carga entre los estados miembros. Para alcanzar una cobertura del 30% y 50% de las ecoregiones, la UE necesitaría añadir 6.6% y 24.2%, respectivamente, de su área terrestre a la red de AP. Para los tres escenarios, la UE necesitaría designar la mayoría de las nuevas AP recomendadas en bosques seminaturales y en otros ecosistemas semi- o totalmente naturales. Debido a que 15 ecoregiones no tenían ya suficiente área natural para implementar los objetivos de cobertura de ecoregiones, algunos estados miembros también necesitarían establecer nuevas AP en suelo productivo, asignando la proporción mayor al suelo arable. La cobertura del 30% de las ecoregiones se alcanzó con la protección de las áreas naturales permanecientes en todas las ecoregiones salvo tres, en donde el suelo productivo también necesitaría estar incluido. Nuestros resultados respaldan las discusiones sobre objetivos más altos de protección de ecoregiones para los marcos de trabajo post 2020 para la biodiversidad.

Improving collaboration in the implementation of global biodiversity conventions.

Eight conventions make up the biodiversity cluster of multilateral environmental agreements (MEAs) that provide the critical international legal framework for the conservation and sustainable use of nature. However, concerns about the rate of implementation of the conventions at the national level have triggered discussions about the effectiveness of these MEAs in halting the loss of biodiversity. Two main concerns have emerged: lack of capacity and resources and lack of coherence in implementing multiple conventions. We focused on the latter and considered the mechanisms by which international conventions are translated into national policy. Specifically, we examined how the Strategic Plan for Biodiversity 2011-2020 and the associated Aichi Biodiversity Targets have functioned as a unifying grand plan for biodiversity conservation. This strategic plan has been used to coordinate and align targets to promote and enable more effective implementation across all biodiversity-related conventions. Results of a survey of 139 key stakeholders from 88 countries suggests streamlining across ministries and agencies, improved coordination mechanisms with all relevant stakeholders, and better knowledge sharing between conventions could improve cooperation among biodiversity-related conventions. The roadmap for improving synergies among conventions agreed to at the 13th Convention on Biological Diversity's Conference of Parties in 2016 includes actions such as mechanisms to avoid duplication in national reporting and monitoring on conventions and capacity building related to information and knowledge sharing. We suggest the scientific community can actively engage and contribute to the policy process by establishing a science-policy platform to address knowledge gaps; improving data gathering, reporting, and monitoring; developing indicators that adequately support implementation of national plans and strategies; and providing evidence-based recommendations to policy makers. The latter will be particularly important as 2020 approaches and work to develop a new biodiversity agenda for the next decade is beginning.

Mejora en la Colaboración en la Implementación de las Convenciones Mundiales sobre la Biodiversidad Resumen Ocho convenciones son las que forman la agrupación multilateral de acuerdos ambientales (MEAs, en inglés), los cuales proporcionan el marco de trabajo legal importante para la conservación y el uso sustentable de la naturaleza. Sin embargo, la preocupación por la tasa de implementación de estas convenciones a nivel nacional ha disparado discusiones sobre la efectividad de estas MEAs para detener la pérdida de la biodiversidad. Han surgido dos preocupaciones principales: la falta de capacidad y recursos y la falta de coherencia en la implementación de múltiples convenciones. Nos enfocamos en la segunda y consideramos los mecanismos mediante los cuales las convenciones internacionales se transforman en reglamentos y políticas nacionales. En específico, examinamos cómo el Plan Estratégico para la Biodiversidad 2011 - 2020 y los Objetivos de Biodiversidad de Aichi asociados han funcionado como un gran plan unificador para la conservación de la biodiversidad. Este plan estratégico se ha usado para coordinar y alinear los objetivos para promover y habilitar una implementación más efectiva a lo largo de todas las convenciones relacionadas con la biodiversidad. Los resultados de una encuesta entre 139 accionistas clave de 88 países sugieren la optimización en los ministerios y en las agencias, una coordinación mejorada de los mecanismos entre todos los accionistas relevantes, y una mejor partición del conocimiento entre las convenciones podría aumentar la cooperación entre las convenciones relacionadas con la biodiversidad. La hoja de ruta para mejorar las sinergias entre las convenciones, acordada en la Conferencia de Participantes de la 13ra Convención sobre la Diversidad Biológica en 2016, incluye acciones como los mecanismos para evitar la duplicación de reportes y monitoreos nacionales sobre las convenciones y la capacidad de construcción relacionada con la partición de la información y el conocimiento. Sugerimos que la comunidad científica pueda participar activamente y contribuir al proceso de políticas al establecer una plataforma política-científica que resuelva los vacíos en el conocimiento; mejore la recolección, reporte y monitoreo de datos, desarrolle indicadores que respalden adecuadamente a la implementación de planes y estrategias nacionales; y proporcione recomendaciones basadas en evidencia para los políticos. La última acción será de particular importancia conforme se aproxima el 2020 y se inicie la labor por desarrollar una nueva agenda de biodiversidad para la siguiente década.