Identifying socioeconomic and biophysical factors driving forest loss in protected areas.

Protected areas (PAs) are a commonly used strategy to confront forest conversion and biodiversity loss. Although determining drivers of forest loss is central to conservation success, understanding of them is limited by conventional modeling assumptions. We used random forest regression to evaluate potential drivers of deforestation in PAs in Mexico, while accounting for nonlinear relationships and higher order interactions underlying deforestation processes. Socioeconomic drivers (e.g., road density, human population density) and underlying biophysical conditions (e.g., precipitation, distance to water, elevation, slope) were stronger predictors of forest loss than PA characteristics, such as age, type, and management effectiveness. Within PA characteristics, variables reflecting collaborative and equitable management and PA size were the strongest predictors of forest loss, albeit with less explanatory power than socioeconomic and biophysical variables. In contrast to previously used methods, which typically have been based on the assumption of linear relationships, we found that the associations between most predictors and forest loss are nonlinear. Our results can inform decisions on the allocation of PA resources by strengthening management in PAs with the highest risk of deforestation and help preemptively protect key biodiversity areas that may be vulnerable to deforestation in the future.

Identificación de los factores biofísicos y socioeconómicos que impulsan la pérdida de bosques en las áreas protegidas Resumen Las áreas protegidas son una estrategia de uso común para hacer frente a la conversión forestal y la pérdida de biodiversidad. Aunque determinar los factores que impulsan la pérdida de bosques es fundamental para el éxito de la conservación, su comprensión se ve limitada por los supuestos de modelación convencionales. Utilizamos la regresión de bosques aleatorios para evaluar los posibles impulsores de la deforestación en las áreas protegidas de México, considerando las relaciones no lineales y las interacciones de orden superior que subyacen a los procesos de deforestación. Los impulsores socioeconómicos (densidad de carreteras, densidad de población humana) y las condiciones biofísicas subyacentes (precipitaciones, distancia al agua, elevación, pendiente) fueron predictores más fuertes de la pérdida de bosques que las características de las áreas protegidas, como la edad, el tipo y la efectividad de la gestión. Dentro de las características de las áreas protegidas, las variables que reflejan una gestión colaborativa y equitativa y el tamaño del área protegida fueron los predictores más potentes de la pérdida de bosques, aunque con menor poder explicativo que las variables socioeconómicas y biofísicas. A diferencia de los métodos utilizados anteriormente, que suelen basarse en el supuesto de relaciones lineales, observamos que las asociaciones entre la mayoría de los predictores y la pérdida de bosques no son lineales. Nuestros resultados pueden servir de base para la toma de decisiones sobre la asignación de los recursos para las áreas protegidas, reforzando la gestión en las zonas protegidas con mayor riesgo de deforestación y ayudando a proteger de forma preventiva zonas clave para la biodiversidad que pueden ser vulnerables a la deforestación en el futuro.

Effects of Amazonian flying rivers on frog biodiversity and populations in the Atlantic rainforest.

Given the speed at which humans are changing the climate, species with high degrees of endemism may not have time to avoid extinction through adaptation. We investigated through teleconnection analysis the origin of rainfall that determines the phylogenetic diversity of rainforest frogs and the effects of microclimate differences in shaping the morphological traits of isolated populations (which contribute to greater phylogenetic diversity and speciation). We also investigated through teleconnection analysis how deforestation in Amazonia can affect ecosystem services that are fundamental to maintaining the climate of the Atlantic rainforest biodiversity hotspot. Seasonal winds known as flying rivers carry water vapor from Amazonia to the Atlantic Forest, and the breaking of this ecosystem service could lead Atlantic Forest species to population decline and extinction in the short term. Our results suggest that the selection of morphological traits that shape Atlantic Forest frog diversity and their population dynamics are influenced by the Amazonian flying rivers. Our results also suggest that the increases of temperature anomalies in the Atlantic Ocean due to global warming and in the Amazon forest due to deforestation are already breaking this cycle and threaten the biodiversity of the Atlantic Forest hotspot.

Efectos de los ríos voladores de la Amazonía sobre la diversidad y las poblaciones de ranas en la Mata Atlántica Resumen Con la velocidad a la que la humanidad está alterando el clima, puede que las especies con un nivel elevado de endemismo no cuenten con tiempo suficiente para adaptarse y evitar la extinción. Usamos un análisis de teleconexión para investigar el origen de las precipitaciones que determinan la diversidad filogenética de las ranas selváticas y los efectos de las diferencias microclimáticas sobre la determinación de las características morfológicas de las poblaciones aisladas, las cuales contribuyen a una mayor especiación y diversidad filogenética. También utilizamos este análisis para investigar cómo la deforestación en la Amazonía puede afectar los servicios ambientales que son fundamentales para mantener el punto caliente de biodiversidad que es la Mata Atlántica. Los ríos voladores son vientos estacionales que transportan vapor de agua desde la Amazonía hasta la Mata Atlántica; la interrupción de este servicio ambiental podría derivar en la declinación poblacional y la extinción a corto plazo de las especies en este ecosistema. Nuestros resultados sugieren que los ríos voladores de la Amazonía influyen sobre la selección de las características morfológicas que determinan la diversidad de ranas y sus dinámicas poblacionales en la Mata Atlántica. Nuestros resultados también sugieren que el incremento de anomalías térmicas en el Océano Atlántico, causadas por el calentamiento global, y en la Amazonía, causadas por la deforestación, ya están interrumpiendo este ciclo y son una amenaza para la biodiversidad del punto caliente que es la Mata Atlántica.

Scale dependency of conservation outcomes in a forest-offsetting scheme.

Offset schemes help avoid or revert habitat loss through protection of existing habitat (avoided deforestation), through the restoration of degraded areas (natural regrowth), or both. The spatial scale of an offset scheme may influence which of these 2 outcomes is favored and is an important aspect of the scheme's design. However, how spatial scale influences the trade-offs between the preservation of existing habitat and restoration of degraded areas is poorly understood. We used the largest forest offset scheme in the world, which is part of the Brazilian Forest Code, to explore how implementation at different spatial scales may affect the outcome in terms of the area of avoided deforestation and area of regrowth. We employed a numerical simulation of trade between buyers (i.e., those who need to offset past deforestation) and sellers (i.e., landowners with exceeding native vegetation) in the Brazilian Amazon to estimate potential avoided deforestation and regrowth at different spatial scales of implementation. Allowing offsets over large spatial scales led to an area of avoided deforestation 12 times greater than regrowth, whereas restricting offsets to small spatial scales led to an area of regrowth twice as large as avoided deforestation. The greatest total area (avoided deforestation and regrowth combined) was conserved when the spatial scale of the scheme was small, especially in locations that were highly deforested. To maximize conservation gains from avoided deforestation and regrowth, the design of the Brazilian forest-offset scheme should focus on restricting the spatial scale in which offsets occur. Such a strategy could help ensure conservation benefits are localized and promote the recovery of degraded areas in the most threatened forest landscapes.

Los esquemas de compensación ayudan a evitar o revertir la pérdida de hábitat mediante la protección del hábitat existente (deforestación evitada), mediante la restauración de áreas degradadas (recrecimiento natural) o ambos. La escala espacial de una mitigación puede influir en cuál de ellos es seleccionado y es un aspecto importante del diseño de esquema. Sin embargo, no se entiende bien cómo influye la escala espacial en las compensaciones entre la preservación del hábitat existente y la restauración de áreas degradadas. Utilizamos el esquema de compensación forestal más grande del mundo, que forma parte del Código Forestal Brasileño, para explorar cómo la implementación a diferentes escalas espaciales puede afectar el resultado en términos de la superficie de deforestación evitada y el área de recrecimiento. Empleamos una simulación numérica del comercio entre compradores (i. e., aquellos que necesitan compensar la deforestación pasada) y vendedores (i. e., propietarios con exceso de vegetación nativa) en la Amazonía brasileña para estimar deforestación evitada y el recrecimiento a diferentes escalas espaciales de implementación. Permitir compensaciones en grandes escalas espaciales dio lugar a una superficie de deforestación evitada 12 veces mayor que de recrecimiento, mientras que restringir compensaciones a pequeñas escalas espaciales dio lugar a una superficie de recrecimiento dos veces mayor que la deforestación evitada. La mayor superficie total (deforestación evitada y recrecimiento combinados) se conservó cuando la escala espacial del esquema era pequeña, especialmente en localidades muy deforestadas. Para maximizar los beneficios de conservación derivados de la deforestación evitada y el recrecimiento, el diseño del esquema brasileño de compensaciones debe centrarse en restringir la escala espacial en la que se producen las compensaciones. Esta estrategia ayudaría a garantizar que los beneficios de la conservación sean localizados y promuevan la recuperación de zonas degradadas en los paisajes forestales más amenazados.