A multidisciplinary approach to estimating wolf population size for long-term conservation.

The wolf (Canis lupus) is among the most controversial of wildlife species. Abundance estimates are required to inform public debate and policy decisions, but obtaining them at biologically relevant scales is challenging. We developed a system for comprehensive population estimation across the Italian alpine region (100,000 km2 ), involving 1513 trained operators representing 160 institutions. This extensive network allowed for coordinated genetic sample collection and landscape-level spatial capture-recapture analyses that transcended administrative boundaries to produce the first estimates of key parameters for wolf population status assessment. Wolf abundance was estimated at 952 individuals (95% credible interval 816-1120) and 135 reproductive units (i.e., packs) (95% credible interval 112-165). We also estimated that mature individuals accounted for 33-45% of the entire population. The monitoring effort was spatially estimated thereby overcoming an important limitation of citizen science data. This is an important approach for promoting wolf-human coexistence based on wolf abundance monitoring and an endorsement of large-scale harmonized conservation practices.

Una estrategia multidisciplinaria para la estimación del tamaño poblacional de los lobos para la conservación a largo plazo Resumen El lobo (Canis lupus) está entre las especies de fauna más controversiales. Se requieren estimaciones de abundancia para informar al debate público y las decisiones políticas, pero es un reto obtenerlos en escalas con relevancia biológica. Desarrollamos un sistema para la estimación completa de la población en la región alpina de Italia (100,000 km2 ), con la participación de 1,513 operadores entrenados que representan a 160 instituciones. Esta red extensa permitió una colecta coordinada de muestras genéticas y análisis de captura-recaptura espacial que trascendieron las fronteras administrativas para así producir las primeras estimaciones de los parámetros clave para la evaluación del estado de la población de los lobos. Se estimó la abundancia en 952 individuos (95% intervalo de confianza 816-1120) y 135 unidades reproductivas (es decir, manadas) (95% intervalo de confianza 112-165). También estimamos que los individuos maduros representaban el 33-45% de toda la población. El esfuerzo de monitoreo se estimó espacialmente, por lo que sobrepasó una limitación importante de la ciencia ciudadana. Esta estrategia es importante para promover la coexistencia entre lobos y humanos con base en el monitoreo de la abundancia y el apoyo a las prácticas armonizadas de conservación a gran escala.

Reserve design to optimize functional connectivity and animal density.

Ecological distance-based spatial capture-recapture models (SCR) are a promising approach for simultaneously estimating animal density and connectivity, both of which affect spatial population processes and ultimately species persistence. We explored how SCR models can be integrated into reserve-design frameworks that explicitly acknowledge both the spatial distribution of individuals and their space use resulting from landscape structure. We formulated the design of wildlife reserves as a budget-constrained optimization problem and conducted a simulation to explore 3 different SCR-informed optimization objectives that prioritized different conservation goals by maximizing the number of protected individuals, reserve connectivity, and density-weighted connectivity. We also studied the effect on our 3 objectives of enforcing that the space-use requirements of individuals be met by the reserve for individuals to be considered conserved (referred to as home-range constraints). Maximizing local population density resulted in fragmented reserves that would likely not aid long-term population persistence, and maximizing the connectivity objective yielded reserves that protected the fewest individuals. However, maximizing density-weighted connectivity or preemptively imposing home-range constraints on reserve design yielded reserves of largely spatially compact sets of parcels covering high-density areas in the landscape with high functional connectivity between them. Our results quantify the extent to which reserve design is constrained by individual home-range requirements and highlight that accounting for individual space use in the objective and constraints can help in the design of reserves that balance abundance and connectivity in a biologically relevant manner.

Diseño de Reservas para Optimizar la Conectividad Funcional y la Densidad Animal Resumen Los modelos de captura-recaptura espacial (CRE) basados en distancias ecológicas son un método prometedor para estimar la densidad animal y la conectividad, las cuales afectan los procesos poblacionales espaciales y, en última instancia, la persistencia de las especies. Exploramos cómo se puede integrar a los modelos CRE en los marcos de diseño de reserva que explícitamente reconocen tanto la distribución espacial de los individuos como su uso del espacio resultante de la estructura del paisaje. Formulamos el diseño de reservas de vida silvestre como un problema de optimización de presupuesto limitado y realizamos una simulación para explorar 3 diferentes objetivos de optimización informados por CRE que priorizaron diferentes metas de conservación mediante la maximización del número de individuos protegidos; la conectividad de la reserva y la conectividad ponderada por la densidad. También estudiamos el efecto sobre nuestros objetivos de hacer que los requerimientos individuales de uso de espacio fuesen satisfechos por la reserva de manera que se pudiese considerar que los individuos estaban protegidos (referidos como restricciones de rango de hogar). La maximización de la densidad de la población local resultó en reservas fragmentadas que probablemente no contribuyan a la persistencia de la población a largo plazo, mientras que la maximización de la conectividad produjo reservas que protegían al menor número de individuos. Sin embargo, la maximización de la conectividad ponderada por la densidad o la imposición preventiva de restricciones de rango de hogar en el diseño de reservas produjo reservas compuestas por conjuntos de parcelas mayormente compactas espacialmente que cubrían áreas de densidad alta en el paisaje con alta conectividad funcional entre ellas. Nuestros resultados cuantifican la extensión a la cual el diseño de reservas esta limitado por los requerimientos de rango de hogar individuales y resaltan que la consideración del uso de espacio individual en el objetivo y limitaciones puede ayudar al diseño de reservas que equilibren la abundancia y la conectividad de manera biológicamente relevante.

Toward accurate and precise estimates of lion density.

Reliable estimates of animal density are fundamental to understanding ecological processes and population dynamics. Furthermore, their accuracy is vital to conservation because wildlife authorities rely on estimates to make decisions. However, it is notoriously difficult to accurately estimate density for wide-ranging carnivores that occur at low densities. In recent years, significant progress has been made in density estimation of Asian carnivores, but the methods have not been widely adapted to African carnivores, such as lions (Panthera leo). Although abundance indices for lions may produce poor inferences, they continue to be used to estimate density and inform management and policy. We used sighting data from a 3-month survey and adapted a Bayesian spatially explicit capture-recapture (SECR) model to estimate spatial lion density in the Maasai Mara National Reserve and surrounding conservancies in Kenya. Our unstructured spatial capture-recapture sampling design incorporated search effort to explicitly estimate detection probability and density on a fine spatial scale, making our approach robust in the context of varying detection probabilities. Overall posterior mean lion density was estimated to be 17.08 (posterior SD 1.310) lions >1 year old/100 km2 , and the sex ratio was estimated at 2.2 females to 1 male. Our modeling framework and narrow posterior SD demonstrate that SECR methods can produce statistically rigorous and precise estimates of population parameters, and we argue that they should be favored over less reliable abundance indices. Furthermore, our approach is flexible enough to incorporate different data types, which enables robust population estimates over relatively short survey periods in a variety of systems. Trend analyses are essential to guide conservation decisions but are frequently based on surveys of differing reliability. We therefore call for a unified framework to assess lion numbers in key populations to improve management and policy decisions.