Exposure of wetlands important for nonbreeding waterbirds to sea-level rise in the Mediterranean.

Sea-level rise (SLR) is expected to cause major changes to coastal wetlands, which are among the world's most vulnerable ecosystems and are critical for nonbreeding waterbirds. Because strategies for adaptation to SLR, such as nature-based solutions and designation of protected areas, can locally reduce the negative effects of coastal flooding under SLR on coastal wetlands, it is crucial to prioritize adaptation efforts, especially for wetlands of international importance for biodiversity. We assessed the exposure of coastal wetlands important for nonbreeding waterbirds to projected SLR along the Mediterranean coasts of 8 countries by modeling future coastal flooding under 7 scenarios of SLR by 2100 (from 44- to 161-cm rise) with a static inundation approach. Exposure to coastal flooding under future SLR was assessed for 938 Mediterranean coastal sites (≤30 km from the coastline) where 145 species of nonbreeding birds were monitored as part of the International Waterbird Census and for which the monitoring area was delineated by a polygon (64.3% of the coastal sites monitored in the Mediterranean region). Thirty-four percent of sites were threatened by future SLR, even under the most optimistic scenarios. Protected study sites and study sites of international importance for waterbirds were, respectively, 1.5 and 2 times more exposed to SLR than the other sites under the most optimistic scenario. Accordingly, we advocate for the development of a prioritization scheme to be applied to these wetlands for the implementation of strategies for adaptation to SLR to anticipate the effects of coastal flooding. Our study provides major guidance for conservation planning under global change in several countries of the Mediterranean region.

Exposición de los humedales de importancia para las aves acuáticas no reproductoras al incremento del nivel del mar en el Mediterráneo Resumen Se espera que el incremento en el nivel del mar (INM) cause cambios importantes en los humedales costeros, los cuales se encuentran entre los ecosistemas más vulnerables y son críticos para las aves acuáticas no reproductoras. Es crucial la priorización de los esfuerzos de adaptación, especialmente en los humedales con importancia internacional para la biodiversidad, ya que las estrategias de adaptación ante el INM, como las soluciones basadas en la naturaleza y la designación de áreas protegidas, pueden reducir localmente los efectos negativos de las inundaciones costeras por INM en los humedales costeros. Evaluamos la exposición de los humedales costeros con importancia para las aves acuáticas no reproductoras ante el INM proyectado en las costas del Mediterráneo en ocho países con un modelo de inundaciones costeras en el futuro bajo siete escenarios de INM para el año 2100 (de 44 a 161 cm) con un enfoque de inundación estática. Evaluamos la exposición a las inundaciones costeras bajo el INM futuro en 938 sitios costeros del Mediterráneo (≤ 30 km a partir de la costa), en donde monitoreamos a 145 especies de aves no reproductoras como parte del Censo Internacional de Aves Acuáticas y para los cuales el área de monitoreo estuvo delineada con un polígono (64.3% de los sitios costeros monitoreados en la región Mediterránea). El 34% de los sitios se vio amenazado por el INM en el futuro, incluso con los escenarios más optimistas. Los sitios de estudio protegidos y los sitios de estudio de importancia internacional para las aves acuáticas estuvieron expuestos 1.5 y 2 veces más al INM que otros sitios con el escenario más optimista. De acuerdo con esto, abogamos por el desarrollo de un esquema de priorización para aplicarse en estos humedales para la implementación de estrategias de adaptación al INM para anticipar los efectos de las inundaciones costeras. Nuestro estudio proporciona información importante para la planeación de la conservación bajo el cambio global en varios de los países del Mediterráneo.

Decomposing the spatial and temporal effects of climate on bird populations in northern European mountains.

The relationships between species abundance or occurrence versus spatial variation in climate are commonly used in species distribution models to forecast future distributions. Under "space-for-time substitution", the effects of climate variation on species are assumed to be equivalent in both space and time. Two unresolved issues of space-for-time substitution are the time period for species' responses and also the relative contributions of rapid- versus slow reactions in shaping spatial and temporal responses to climate change. To test the assumption of equivalence, we used a new approach of climate decomposition to separate variation in temperature and precipitation in Fennoscandia into spatial, temporal, and spatiotemporal components over a 23-year period (1996-2018). We compiled information on land cover, topography, and six components of climate for 1756 fixed route surveys, and we modeled annual counts of 39 bird species breeding in the mountains of Fennoscandia. Local abundance of breeding birds was associated with the spatial components of climate as expected, but the temporal and spatiotemporal climatic variation from the current and previous breeding seasons were also important. The directions of the effects of the three climate components differed within and among species, suggesting that species can respond both rapidly and slowly to climate variation and that the responses represent different ecological processes. Thus, the assumption of equivalent species' response to spatial and temporal variation in climate was seldom met in our study system. Consequently, for the majority of our species, space-for-time substitution may only be applicable once the slow species' responses to a changing climate have occurred, whereas forecasts for the near future need to accommodate the temporal components of climate variation. However, appropriate forecast horizons for space-for-time substitution are rarely considered and may be difficult to reliably identify. Accurately predicting change is challenging because multiple ecological processes affect species distributions at different temporal scales.

Protected area characteristics that help waterbirds respond to climate warming.

Protected area networks help species respond to climate warming. However, the contribution of a site's environmental and conservation-relevant characteristics to these responses is not well understood. We investigated how composition of nonbreeding waterbird communities (97 species) in the European Union Natura 2000 (N2K) network (3018 sites) changed in response to increases in temperature over 25 years in 26 European countries. We measured community reshuffling based on abundance time series collected under the International Waterbird Census relative to N2K sites' conservation targets, funding, designation period, and management plan status. Waterbird community composition in sites explicitly designated to protect them and with management plans changed more quickly in response to climate warming than in other N2K sites. Temporal community changes were not affected by the designation period despite greater exposure to temperature increase inside late-designated N2K sites. Sites funded under the LIFE program had lower climate-driven community changes than sites that did not received LIFE funding. Our findings imply that efficient conservation policy that helps waterbird communities respond to climate warming is associated with sites specifically managed for waterbirds.

Las redes de áreas protegidas ayudan a las especies a responder al calentamiento climático. Sin embargo, se sabe muy poco sobre la contribución de las características ambientales y relevantes para la conservación de un sitio a estas respuestas. Investigamos cómo la composición de las comunidades no reproductivas de aves acuáticas (97 especies) en la red (3,018 sitios) Natura 2000 de la Unión Europea (N2K) cambió en respuesta a los incrementos de la temperatura durante más de 25 años en 26 países europeos. Medimos la reorganización comunitaria con base en series temporales de abundancia recolectadas durante el Censo Internacional de Aves Acuáticas en relación con los objetivos de conservación de los sitios N2K, el periodo de asignación de fondos y el estado del plan de manejo. La composición comunitaria de las aves acuáticas en los sitios con planes de manejo y designados explícitamente para su protección cambió más rápidamente en respuesta al calentamiento climático que en otros sitios N2K. Los cambios comunitarios temporales no se vieron afectados por el periodo de asignación a pesar de una mayor exposición al incremento de la temperatura dentro de los sitios N2K de asignación tardía. Los sitios financiados por el programa LIFE tuvieron menos cambios comunitarios causados por el clima que los sitios que no recibieron este financiamiento. Nuestros hallazgos sugieren que la política de conservación eficiente que ayuda a las comunidades de aves acuáticas a responder al calentamiento climático está asociada con sitios específicamente gestionados para las aves acuáticas.

Benefits of protected areas for nonbreeding waterbirds adjusting their distributions under climate warming.

Climate warming is driving changes in species distributions and community composition. Many species have a so-called climatic debt, that is, shifts in range lag behind shifts in temperature isoclines. Inside protected areas (PAs), community changes in response to climate warming can be facilitated by greater colonization rates by warm-dwelling species, but also mitigated by lowering extirpation rates of cold-dwelling species. An evaluation of the relative importance of colonization-extirpation processes is important to inform conservation strategies that aim for both climate debt reduction and species conservation. We assessed the colonization-extirpation dynamics involved in community changes in response to climate inside and outside PAs. To do so, we used 25 years of occurrence data of nonbreeding waterbirds in the western Palearctic (97 species, 7071 sites, 39 countries, 1993-2017). We used a community temperature index (CTI) framework based on species thermal affinities to investigate species turnover induced by temperature increase. We determined whether thermal community adjustment was associated with colonization by warm-dwelling species or extirpation of cold-dwelling species by modeling change in standard deviation of the CTI (CTISD ). Using linear mixed-effects models, we investigated whether communities in PAs had lower climatic debt and different patterns of community change than communities outside PAs. For CTI and CTISD combined, communities inside PAs had more species, higher colonization, lower extirpation, and lower climatic debt (16%) than communities outside PAs. Thus, our results suggest that PAs facilitate 2 independent processes that shape community dynamics and maintain biodiversity. The community adjustment was, however, not sufficiently fast to keep pace with the large temperature increases in the central and northeastern western Palearctic. Our results underline the potential of combining CTI and CTISD metrics to improve understanding of the colonization-extirpation patterns driven by climate warming.

Beneficios de las Áreas Protegidas para las Aves Acuáticas No Reproductoras que Están Ajustando su Distribución Debido al Calentamiento Climático Resumen El calentamiento climático está generando cambios en la distribución y en la composición comunitaria de las especies. Muchas de ellas tienen una deuda climática, es decir, los cambios en la distribución se atrasan con respecto a los cambios en las isoclinas térmicas. Dentro de las áreas protegidas (APs), los cambios comunitarios como respuesta al calentamiento climático pueden facilitarse mediante tasas mayores de colonización por especies de climas cálidos, pero también pueden mitigarse al reducir las tasas de extirpación de las especies de climas fríos. Se requiere una evaluación de la importancia relativa de los procesos de colonización-extirpación para orientar las estrategias de conservación que buscan la reducción de la deuda climática y la conservación de las especies. Analizamos las dinámicas de colonización-extirpación que participan en los cambios comunitarios como respuesta al clima dentro y fuera de las APs. Para realizar lo anterior, usamos datos tomados durante 25 años de la presencia de aves acuáticas no reproductoras en el Paleártico occidental (97 especies, 7,071 sitios, 39 países, 1993-2017). Usamos un marco de trabajo del índice de temperatura comunitaria (ITC) basado en las afinidades térmicas de las especies para así investigar la rotación de especies inducida por el incremento en la temperatura. Determinamos si el ajuste térmico en la comunidad estuvo asociado con la colonización por especies de climas cálidos o con la extirpación de especies de climas fríos al modelar el cambio mediante una desviación estándar del ITC (ITCDS ). Con los modelos lineales de efectos mixtos investigamos si las comunidades dentro de las APs tenían una deuda climática más baja y patrones diferentes de cambio comunitario que las comunidades localizadas fuera de las APs. Con la combinación del ITC y deL ITCDS , las comunidades dentro de las APs tuvieron más especies, una mayor colonización, una menor extirpación y una deuda climática más baja (16%) que las comunidades fuera de las APs. Por lo tanto, nuestros resultados sugieren que las APs facilitan dos procesos independientes que moldean las dinámicas comunitarias y mantienen la biodiversidad. Sin embargo, el ajuste comunitario no fue lo suficientemente rápido para mantener el paso de los grandes incrementos en la temperatura de las regiones central y noreste del Paleártico occidental. Nuestros resultados resaltan el potencial que tiene la combinación de las medidas del ITC y del ICTDS para mejorar el entendimiento de los patrones de colonización-extirpación causados por el calentamiento climático.

Antagonistic effect of natural habitat conversion on community adjustment to climate warming in nonbreeding waterbirds.

Although the impacts of climate and land-use changes on biodiversity have been widely documented, their joint effects remain poorly understood. We evaluated how nonbreeding waterbird communities adjust to climate warming along a gradient of land-use change. Using midwinter waterbird counts (132 species) at 164 major nonbreeding sites in 22 Mediterranean countries, we assessed the changes in species composition from 1991 to 2010, relative to thermal niche position and breadth, in response to regional and local winter temperature anomalies and conversion of natural habitats. We observed a low-level, nonsignificant community adjustment to the temperature increase where natural habitat conversion occurred. At the sites affected by natural habitat conversion, the relative increase of warm-dwelling species in response to climate warming was 6 times lower and the relative species decline was 3 times higher than in the sites without natural habitat conversion. We found no evidence of community adjustment to climate warming when natural habitat conversion was >5% over 15 years. This strong negative effect suggests an antagonistic interaction between climate warming and habitat change. These results underline the importance of habitat conservation in community adjustment to climate warming.

Efecto Antagonista de la Conversión de Hábitats Naturales sobre el Ajuste Comunitario ante el Calentamiento Climático en Aves Acuáticas No Reproductoras Resumen Aunque el impacto de los cambios del clima y del uso de suelo sobre la biodiversidad está ampliamente documentado, los efectos conjuntos de estos cambios todavía no están entendidos del todo. Evaluamos cómo las comunidades no reproductoras de aves acuáticas se ajustan al calentamiento climático a la par de un gradiente de cambio de uso de suelo. Usamos conteos de aves acuáticas (132 especies) realizados en pleno invierno en 164 sitios no reproductores importantes en 22 países mediterráneos, evaluamos los cambios en la composición entre 1991 y 2010 en relación a la posición termal y a la amplitud del nicho en respuesta a las anomalías en la temperatura invernal local y a la conversión de hábitats naturales. Observamos un ajuste comunitario no significativo de bajo nivel al incremento de la temperatura en los lugares en donde ocurrió la conversión del hábitat natural. En los sitios afectados por la conversión del hábitat natural, el incremento relativo de las especies de hábitats cálidos como respuesta al calentamiento climático fue seis veces más bajo y la declinación relativa de especies fue tres veces más alto que en los sitios sin conversión del hábitat natural. No encontramos evidencias del ajuste comunitario al calentamiento climático cuando la conversión del hábitat natural fue >5% durante 15 años. Este efecto negativo pronunciado sugiere una interacción antagonista entre el calentamiento climático y el cambio del hábitat. Estos resultados remarcan la importancia que la conservación del hábitat tiene para el ajuste comunitario ante el calentamiento climático.