A standard approach for including climate change responses in IUCN Red List assessments.

The International Union for Conservation of Nature (IUCN) Red List is a central tool for extinction risk monitoring and influences global biodiversity policy and action. But, to be effective, it is crucial that it consistently accounts for each driver of extinction. Climate change is rapidly becoming a key extinction driver, but consideration of climate change information remains challenging for the IUCN. Several methods can be used to predict species' future decline, but they often fail to provide estimates of the symptoms of endangerment used by IUCN. We devised a standardized method to measure climate change impact in terms of change in habitat quality to inform criterion A3 on future population reduction. Using terrestrial nonvolant tetrapods as a case study, we measured this impact as the difference between the current and the future species climatic niche, defined based on current and future bioclimatic variables under alternative model algorithms, dispersal scenarios, emission scenarios, and climate models. Our models identified 171 species (13% out of those analyzed) for which their current red-list category could worsen under criterion A3 if they cannot disperse beyond their current range in the future. Categories for 14 species (1.5%) could worsen if maximum dispersal is possible. Although ours is a simulation exercise and not a formal red-list assessment, our results suggest that considering climate change impacts may reduce misclassification and strengthen consistency and comprehensiveness of IUCN Red List assessments.

Una estrategia estándar para incluir las respuestas al cambio climático en las evaluaciones de la Lista Roja de la UICN Resumen La Lista Roja de la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza (UICN) es una herramienta central para el monitoreo del riesgo de extinción e influye sobre las acciones y políticas para la biodiversidad. Para que esta herramienta sea efectiva, es crucial que tenga en cuenta de manera regular cada factor de extinción. El cambio climático se está convirtiendo rápidamente en un factor de extinción importante, pero considerar información sobre este factor todavía es un reto para la UICN. Se pueden usar varios métodos para predecir la declinación de una especie en el futuro, pero generalmente fallan en proporcionar estimaciones de los síntomas del peligro usados por la UICN. Diseñamos un método estandarizado para medir el impacto del cambio climático en términos del cambio en la calidad del hábitat para informar el criterio A3 sobre la reducción futura de las poblaciones. Usamos a los tetrápodos terrestres no voladores como estudio de caso para medir este impacto como la diferencia entre el nicho climático actual y futuro de las especies, definido con base en las variables bioclimáticas actuales y futuras con algoritmos de modelos alternativos, escenarios de dispersión y emisión y modelos climáticos. Nuestros modelos identificaron 171 especies (13% de las especies analizadas) para las que su categoría actual en la lista roja podría empeorar bajo el criterio A3 si no logran dispersarse más allá de su distribución actual en el futuro. Las categorías para 14 especies (1.5%) podrían empeorar si es posible la dispersión máxima. Aunque realizamos una simulación y no una evaluación formal para listas rojas, nuestros resultados sugieren que considerar los impactos del cambio climático podría reducir la clasificación incorrecta y fortalecer la coherencia y exhaustividad de las evaluaciones de la Lista Roja de la UICN.

Impacts of climate change on herpetofauna diversity in the Qinghai-Tibetan Plateau.

Although numerous studies on the impacts of climate change on biodiversity have been published, only a handful are focused on the intraspecific level or consider population-level models (separate models per population). We endeavored to fill this knowledge gap relative to the Qinghai-Tibetan plateau (QTP) by combining species distribution modeling (SDMs) with population genetics (i.e., population-level models) and phylogenetic methods (i.e., phylogenetic tree reconstruction and phylogenetic diversity analyses). We applied our models to 11 endemic and widely distributed herpetofauna species inhabiting high elevations in the QTP. We aimed to determine the influence of environmental heterogeneity on species' responses to climate change, the magnitude of climate-change impacts on intraspecific diversity, and the relationship between species range loss and intraspecific diversity losses under 2 shared socioeconomic pathways (SSP245 and SSP585) and 3 future periods (2050s, 2070s, and 2090s). The effects of global climatic change were more pronounced at the intraspecific level (22% of haplotypes lost and 36% of populations lost) than the morphospecies level in the SSP585 climate change scenario. Maintenance of genetic diversity was in general determined by a combination of factors including range changes, species genetic structure, and the part of the range predicted to be lost. This is owing to the fact that the loss and survival of populations were observed in species irrespective of the predicted range changes (contraction or expansion). In the southeast (mountainous regions), climate change had less of an effect on range size (>100% in 3 species) than in central and northern QTP plateau regions (range size <100% in all species). This may be attributed to environmental heterogeneity, which provided pockets of suitable climate in the southeast, whereas ecosystems in the north and central regions were homogeneous. Generally, our results imply that mountainous regions with high environmental heterogeneity and high genetic diversity may buffer the adverse impacts of climate change on species distribution and intraspecific diversity. Therefore, genetic structure and characteristics of the ecosystem may be crucial for conservation under climate change.

Impactos del cambio climático sobre la diversidad de herpetofauna en la meseta Qinghai-Tíbet Región Aunque se han publicado numerosos estudios sobre los impactos del cambio climática en la biodiversidad, son muy pocos los que se enfocan en el nivel intraespecífico o que consideran modelos a nivel poblacional (modelos separados por población). Intentamos cerrar este vacío de conocimiento en relación con la meseta Qinghai-Tíbet (MQT) con la combinación entre modelos de distribución de especies (MDE) y genética poblacional (modelos a nivel poblacional) y métodos filogenéticos (reconstrucción de árboles filogenéticos y análisis de diversidad filogenética). Aplicamos nuestros modelos a once especies endémicas de herpetofauna con distribución amplia en las elevaciones más altas de la MQT. Nos planteamos determinar la influencia de la heterogeneidad de las especies sobre la respuesta de las especies al cambio climático, la magnitud de los impactos del cambio climático sobre la diversidad intraespecífica y la relación entre la pérdida de distribución de la especie y las pérdidas de diversidad intraespecífica bajo dos vías socioeconómicas (SSP245 y SSP585) y tres periodos del futuro (2050s, 2070s y 2090s). Los efectos del cambio climático global fueron más pronunciados a nivel intraespecífico (22% de pérdida en los haplotipos y 36% en las poblaciones) que al nivel morfoespecie en el escenario de cambio climático SSP585. El mantenimiento de la diversidad genética casi siempre estuvo determinado por una combinación de factores que incluyen cambios en la distribución, estructura genética de las especies y la parte de la distribución que se pronosticó se perdería. Esto se debe a que observamos la pérdida y supervivencia de las poblaciones sin importar los cambios pronosticados en la distribución (contracción o expansión). En las regiones montañosas del sureste, el cambio climático tuvo un efecto menor sobre la distribución (>100% en tres especies) comparado con las regiones de la meseta central y del norte de la MQT (distribución <100% en todas las especies). Esto puede atribuirse a la heterogeneidad ambiental, la cual proporciona recovecos de clima adecuado en el sureste, mientras que los ecosistemas en las regiones central y norte fueron homogéneos. De manera general, nuestros resultados implican que las regiones montañosas con una elevada heterogeneidad ambiental y una gran diversidad genética podrían reducir los impactos adversos del cambio climático sobre la distribución de las especies y la diversidad intraespecífica. Por lo tanto, la estructura genética y las características del ecosistema pueden ser cruciales para conservar bajo el cambio climático.

Identifying climate change refugia for South American biodiversity.

Refugia-based conservation offers long-term effectiveness and minimize uncertainty on strategies for climate change adaptation. We used distribution modelling to identify climate change refugia for 617 terrestrial mammals and to quantify the role of protected areas (PAs) in providing refugia across South America. To do so, we compared species potential distribution across different scenarios of climate change, highlighting those regions likely to retain suitable climatic conditions by year 2090, and explored the proportion of refugia inside PAs. Moist tropical forests in high-elevation areas with complex topography concentrated the highest local diversity of species refugia, although regionally important refugia centers occurred elsewhere. Andean-Amazon forests contained climate change refugia for more than half of the continental species' pool and for up to 87 species locally (17 × 17 km2 grid cell). The highlands of the southern Atlantic Forest also included megadiverse refugia for up to 76 species per cell. Almost half of the species that may find refugia in the Atlantic Forest will do so in a single region-the Serra do Mar and Serra do Espinhaço. Most of the refugia we identified, however, were not in PAs, which may contain <6% of the total area of climate change refugia, leaving 129-237 species with no refugia inside the territorial limits of PAs of any kind. Our results reveal a dismal scenario for the level of refugia protection in some of the most biodiverse regions of the world. Nonetheless, because refugia tend to be in high-elevation, topographically complex, and remote areas, with lower anthropogenic pressure, formally protecting them may require a comparatively modest investment.

Identificación de refugios para la biodiversidad de Sudamérica ante el cambio climático Resumen Las estrategias de conservación basadas en refugios ofrecen efectividad a largo plazo y minimizan la incertidumbre sobre las estrategias de adaptación al cambio climático. Utilizamos modelos de distribución para identificar los refugios del cambio climático de 617 especies de mamíferos terrestres y cuantificar el papel de las áreas protegidas en la provisión de refugios en Sudamérica. Para esto, comparamos la distribución potencial de las especies en diferentes escenarios de cambio climático, destacando las regiones que probablemente conservarán las condiciones climáticas adecuadas para el año 2090, y exploramos la proporción de refugios dentro de las áreas protegidas. Los bosques tropicales húmedos de zonas de gran altitud y topografía compleja concentraron la mayor diversidad local de refugios de especies, aunque también hubo centros de refugio de importancia regional en otras localidades. Los bosques amazónicos andinos albergaron los refugios ante el cambio climático de más de la mitad del conjunto de especies continentales y para hasta 87 especies a escala local (celda cuadriculada de 17 × 17 km2 ). Las tierras altas del sur del Bosque Atlántico también incluyeron refugios megadiversos para hasta 76 especies por celda. Casi la mitad de las especies que pueden refugiarse en el Bosque Atlántico lo harán en una sola región: la Serra do Mar y la Serra do Espinhaço. Sin embargo, la mayoría de los refugios que identificamos no estaban en áreas protegidas, las cuales pueden contener <6% del área total de refugios del cambio climático, dejando entre 129 y 237 especies sin refugio dentro de los límites territoriales de las áreas protegidas de cualquier tipo. Nuestros resultados revelan un panorama desolador para el nivel de protección de los refugios en algunas de las regiones con mayor biodiversidad del mundo. No obstante, dado que los refugios suelen encontrarse en zonas remotas de gran altitud con topografía compleja y menor presión antropogénica, protegerlos formalmente puede requerir una inversión comparativamente modesta.

Validating graph-based connectivity models with independent presence-absence and genetic data sets.

Habitat connectivity is a key objective of current conservation policies and is commonly modeled by landscape graphs (i.e., sets of habitat patches [nodes] connected by potential dispersal paths [links]). These graphs are often built based on expert opinion or species distribution models (SDMs) and therefore lack empirical validation from data more closely reflecting functional connectivity. Accordingly, we tested whether landscape graphs reflect how habitat connectivity influences gene flow, which is one of the main ecoevolutionary processes. To that purpose, we modeled the habitat network of a forest bird (plumbeous warbler [Setophaga plumbea]) on Guadeloupe with graphs based on expert opinion, Jacobs' specialization indices, and an SDM. We used genetic data (712 birds from 27 populations) to compute local genetic indices and pairwise genetic distances. Finally, we assessed the relationships between genetic distances or indices and cost distances or connectivity metrics with maximum-likelihood population-effects distance models and Spearman correlations between metrics. Overall, the landscape graphs reliably reflected the influence of connectivity on population genetic structure; validation R2 was up to 0.30 and correlation coefficients were up to 0.71. Yet, the relationship among graph ecological relevance, data requirements, and construction and analysis methods was not straightforward because the graph based on the most complex construction method (species distribution modeling) sometimes had less ecological relevance than the others. Cross-validation methods and sensitivity analyzes allowed us to make the advantages and limitations of each construction method spatially explicit. We confirmed the relevance of landscape graphs for conservation modeling but recommend a case-specific consideration of the cost-effectiveness of their construction methods. We hope the replication of independent validation approaches across species and landscapes will strengthen the ecological relevance of connectivity models.

La conectividad entre hábitats es un objetivo fundamental de las políticas de conservación actuales y con frecuencia se modela con grafos de paisaje (conjuntos de teselas de hábitat [nodos] conectados por vías potenciales de dispersión [enlaces]). Estos grafos se construyen a menudo con opiniones de expertos y modelos de distribución de especies (MDE), por lo que carecen de la validación empírica a partir de datos que reflejan de mejor manera la conectividad funcional. Por consiguiente, analizamos si los grafos de paisaje reflejan cómo la conectividad de hábitats influye sobre el flujo genético, que es uno de los principales procesos evolutivos. Con este propósito, modelamos la red de hábitats de un ave forestal (Setophaga plumbea) en Guadalupe con grafos basados en la opinión de un experto, en el índice de especialización de Jacobs o en un MDE. Usamos datos genéticos (712 aves de 27 poblaciones) para computar los índices genéticos locales y las distancias genéticas entre pares de poblaciones. Por último, analizamos las relaciones entre los índices o distancias genéticas y las distancias de costo o las métricas de conectividad con modelos de distancias de tipo maximum-likelihood-population-effect y correlaciones de Spearman entre las métricas e índices. En general, los grafos de paisaje reflejaron de manera confiable la influencia de la conectividad sobre la estructura genética de las poblaciones; el R2 de validación llegó hasta 0.30 y los coeficientes de correlación llegaron hasta 0.71. Aun así, la relación entre la pertinencia ecológica de los grafos, los requerimientos de datos y los métodos de construcción y análisis no fue directa porque los grafos basados en el método de construcción el más complejo (modelado a partir de la distribución de la especie) a veces tuvieron menos pertinencia ecológica que los otros. Los métodos de validación cruzada y los análisis de sensibilidad nos permitieron hacer espacialmente explícitas las ventajas y limitaciones de cada método de construcción. Así, confirmamos la pertinencia que tienen los grafos de paisaje para la conservación, aunque recomendamos se considere caso por caso el ratio entre la complejidad y la calidad de los métodos de construcción. Esperamos que la replicación de estrategias de validación independiente por varios paisajes y especies fortalezcan la pertinencia ecológica de los modelos de conectividad.

Boosting freshwater fish conservation with high-resolution distribution mapping across a large territory.

The lack of high-resolution distribution maps for freshwater species across large extents fundamentally challenges biodiversity conservation worldwide. We devised a simple framework to delineate the distributions of freshwater fishes in a high-resolution drainage map based on stacked species distribution models and expert information. We applied this framework to the entire Chinese freshwater fish fauna (>1600 species) to examine high-resolution biodiversity patterns and reveal potential conflicts between freshwater biodiversity and anthropogenic disturbances. The correlations between spatial patterns of biodiversity facets (species richness, endemicity, and phylogenetic diversity) were all significant (r = 0.43-0.98, p < 0.001). Areas with high values of different biodiversity facets overlapped with anthropogenic disturbances. Existing protected areas (PAs), covering 22% of China's territory, protected 25-29% of fish habitats, 16-23% of species, and 30-31% of priority conservation areas. Moreover, 6-21% of the species were completely unprotected. These results suggest the need for extending the network of PAs to ensure the conservation of China's freshwater fishes and the goods and services they provide. Specifically, middle to low reaches of large rivers and their associated lakes from northeast to southwest China hosted the most diverse species assemblages and thus should be the target of future expansions of the network of PAs. More generally, our framework, which can be used to draw high-resolution freshwater biodiversity maps combining species occurrence data and expert knowledge on species distribution, provides an efficient way to design PAs regardless of the ecosystem, taxonomic group, or region considered.

Potenciación de la conservación de peces de agua dulce con mapeos de distribución de alta resolución a lo largo de un territorio extenso Resumen La falta de mapas de distribución en alta resolución para las especies de agua dulce en grandes extensiones es un reto importante para la conservación mundial de la biodiversidad. Diseñamos un marco simple para delinear la distribución de los peces de agua dulce en un mapa de drenaje en alta resolución basado en los modelos apilados de la distribución de las especies y la información de expertos. Aplicamos este marco a toda la ictiofauna de agua dulce en China (>1600 especies) para analizar los patrones en alta resolución de la biodiversidad y revelar los conflictos potenciales entre la biodiversidad de agua dulce y las perturbaciones antropogénicas. Todas las correlaciones entre los patrones espaciales de las facetas de la biodiversidad (riqueza de especies, endemismo y diversidad filogenética) fueron importantes (r = 0.43-0.98, p < 0.001). Las áreas con valores altos de diferentes facetas de la biodiversidad se traslaparon con las perturbaciones antropogénicas. Las áreas protegidas existentes que actualmente cubren el 22% del territorio de China, protegen 25-2% del hábitat de los peces, 16-23% de las especies y 30-31% de las áreas de conservación prioritarias. Además, 6-21% de las especies se encontraban totalmente desprotegidas. Estos resultados sugieren que se necesita extender la red de áreas protegidas para asegurar la conservación de los peces de agua dulce de China y los bienes y servicios que proporcionan. En concreto, los niveles medio a bajo de los grandes ríos y sus lagos asociados del noreste al suroeste de China albergaron los ensambles de especies más diversos y por lo tanto deberían ser el objetivo de las futuras expansiones de la red de áreas protegidas. De forma más generalizada, nuestro marco, el cual puede usarse para trazar mapas en alta resolución de la biodiversidad de agua dulce al combinar los datos de presencia de las especies y el conocimiento de los expertos sobre su distribución, proporciona un método eficiente para diseñar las áreas protegidas sin importar el ecosistema, región o grupo taxonómico considerado.

Abundance estimation of unmarked animals based on camera-trap data.

The rapid improvement of camera traps in recent decades has revolutionized biodiversity monitoring. Despite clear applications in conservation science, camera traps have seldom been used to model the abundance of unmarked animal populations. We sought to summarize the challenges facing abundance estimation of unmarked animals, compile an overview of existing analytical frameworks, and provide guidance for practitioners seeking a suitable method. When a camera records multiple detections of an unmarked animal, one cannot determine whether the images represent multiple mobile individuals or a single individual repeatedly entering the camera viewshed. Furthermore, animal movement obfuscates a clear definition of the sampling area and, as a result, the area to which an abundance estimate corresponds. Recognizing these challenges, we identified 6 analytical approaches and reviewed 927 camera-trap studies published from 2014 to 2019 to assess the use and prevalence of each method. Only about 5% of the studies used any of the abundance-estimation methods we identified. Most of these studies estimated local abundance or covariate relationships rather than predicting abundance or density over broader areas. Next, for each analytical approach, we compiled the data requirements, assumptions, advantages, and disadvantages to help practitioners navigate the landscape of abundance estimation methods. When seeking an appropriate method, practitioners should evaluate the life history of the focal taxa, carefully define the area of the sampling frame, and consider what types of data collection are possible. The challenge of estimating abundance of unmarked animal populations persists; although multiple methods exist, no one method is optimal for camera-trap data under all circumstances. As analytical frameworks continue to evolve and abundance estimation of unmarked animals becomes increasingly common, camera traps will become even more important for informing conservation decision-making.

Estimación de la Abundancia de Animales No Marcados con Base en Datos de Cámaras Trampa Resumen La rápida mejoría de las cámaras trampa en las décadas recientes ha revolucionado el monitoreo de la biodiversidad. A pesar de su clara aplicación en las ciencias de la conservación, las cámaras trampa han sido utilizadas pocas veces para modelar la abundancia de las poblaciones de animales no marcados. Buscamos resumir los retos que enfrenta la estimación de la abundancia de animales no marcados, compilar una perspectiva general de los marcos analíticos de trabajo existentes y proporcionar una guía para aquellos practicantes que buscan un método adecuado. Cuando una cámara registra múltiples detecciones de animales no marcados, no se puede determinar si las imágenes representan a diferentes individuos en movimiento o a un solo individuo que entra repetidamente a la zona de visión de la cámara. Sumado a esto, el movimiento animal ofusca una definición clara del área de muestreo y, como resultado, del área a la cual corresponde un estimado de abundancia. Después de reconocer estos retos, identificamos seis estrategias analíticas y revisamos 927 estudios con cámaras trampa publicados entre 2014 y 2019 para evaluar el uso y la prevalencia de cada método. Solamente en el 5% de los estudios se usó cualquiera de los métodos de estimación de abundancia que identificamos. La mayoría de estos estudios estimaron la abundancia local o las relaciones de covarianza en lugar de predecir la abundancia o la densidad a lo largo de áreas más amplias. Después, para cada estrategia analítica, recopilamos los requerimientos de datos, suposiciones, ventajas y desventajas para ayudar a los practicantes a navegar el paisaje de los métodos de estimación de abundancia. Cuando los practicantes busquen un método apropiado deberán evaluar la historia de vida del taxón focal, definir cuidadosamente el área del marco de muestreo y considerar cuáles tipos de recolección de datos son posibles. El reto de estimar la abundancia de poblaciones de animales no marcados persiste; aunque existan muchos métodos, no hay método único óptimo para los datos de las cámaras trampa que cumpla con todas las circunstancias. Mientras los marcos analíticos de trabajo sigan evolucionando y la estimación de la abundancia de animales no marcados sea cada vez más común, las cámaras trampa serán todavía más importantes para informar la toma de decisiones de conservación.

How decisions about fitting species distribution models affect conservation outcomes.

Species distribution models (SDMs) are increasingly used in conservation and land-use planning as inputs to describe biodiversity patterns. These models can be built in different ways, and decisions about data preparation, selection of predictor variables, model fitting, and evaluation all alter the resulting predictions. Commonly, the true distribution of species is unknown and independent data to verify which SDM variant to choose are lacking. Such model uncertainty is of concern to planners. We analyzed how 11 routine decisions about model complexity, predictors, bias treatment, and setting thresholds for predicted values altered conservation priority patterns across 25 species. Models were created with MaxEnt and run through Zonation to determine the priority rank of sites. Although all SDM variants performed well (area under the curve >0.7), they produced spatially different predictions for species and different conservation priority solutions. Priorities were most strongly altered by decisions to not address bias or to apply binary thresholds to predicted values; on average 40% and 35%, respectively, of all grid cells received an opposite priority ranking. Forcing high model complexity altered conservation solutions less than forcing simplicity (14% and 24% of cells with opposite rank values, respectively). Use of fewer species records to build models or choosing alternative bias treatments had intermediate effects (25% and 23%, respectively). Depending on modeling choices, priority areas overlapped as little as 10-20% with the baseline solution, affecting top and bottom priorities differently. Our results demonstrate the extent of model-based uncertainty and quantify the relative impacts of SDM building decisions. When it is uncertain what the best SDM approach and conservation plan is, solving uncertainty or considering alterative options is most important for those decisions that change plans the most.

Efecto de las Decisiones sobre Modelos Adecuados de Distribución de Especies sobre los Resultados de Conservación Resumen Los modelos de distribución de especies (MDEs) se usan cada vez más en la planeación de la conservación y del uso de suelo como contribuciones para describir los patrones de la biodiversidad. Estos modelos pueden construirse de maneras diferentes y las decisiones sobre la preparación de datos, selección de las variables de pronóstico y la adecuación y evaluación del modelo alteran las predicciones resultantes. Generalmente, la verdadera distribución de las especies se desconoce y se carece de los datos independientes para verificar cuál variante de MDE elegir. Dicha incertidumbre con los modelos es preocupante para los planificadores. Analizamos cómo once decisiones rutinarias sobre el modelo, su complejidad, los predictores, el tratamiento del sesgo y el establecimiento de umbrales para los valores pronosticados alteraron los patrones de prioridades de conservación para 25 especies. Creamos los modelos con MaxEnt y los corrimos en Zonation para determinar el rango de prioridad de los sitios. Aunque todas las variantes de los MDE tuvieron un buen desempeño (área bajo la curva >0.7), todos produjeron predicciones espaciales diferentes para las especies y diferentes soluciones prioritarias de conservación. Las prioridades tuvieron la alteración más fuerte cuando se decidió no considerar el sesgo o aplicar umbrales binarios a los valores pronosticados; en promedio, el 40% y 35%, respectivamente, de todas las celdas de la cuadrícula recibieron una clasificación opuesta de prioridad. Cuando se forzó una complejidad alta para el modelo, se alteraron menos las soluciones de conservación que cuando se forzó la simplicidad (14% y 24% de las celdas con valores opuestos de clasificación, respectivamente). El uso de menos registros de especies para construir modelos o elegir tratamientos alternativos para el sesgo tuvo efectos intermedios (25% y 23%, respectivamente). Según la elección del modelo, las áreas prioritarias se traslaparon mínimamente en 10-20% con la solución de la línea base, afectando a las prioridades de arriba y abajo de maneras diferentes. Nuestros resultados demuestran el alcance de la incertidumbre basada en los modelos y cuantifican el impacto relativo de las decisiones al construir los MDE. Cuando no es seguro cuál es el mejor plan de conservación ni la mejor estrategia de MDE, es de suma importancia solucionar la incertidumbre o considerar soluciones alternativas para aquellas decisiones que más cambian los planes.

Will global change modify the distribution of the Anadenanthera colubrina (Fabales: Fabaceae) plant, a key species in dry tropical forest?

Introduction: Seasonally dry tropical forests (SDTF) are one of the most threatened terrestrial ecosystems on the planet as a consequence of global change. They harbor high biodiversity and provide a wide range of ecosystem services; therefore, their conservation is a priority worldwide. Climate warming, as well as land use patterns, are leading to species distribution range shifts. Objective: The objective of this work was to study the current and future potential distribution of a SDTF representative tree species (Anadenanthera colubrina) in the Argentinian Sub Andean Piedmont nucleus and to assess the effects of land use and climate changes. Methods: Current and future potential distribution was modeled with Maxent, using 49 presence points and 20 variables. Climate change effects were estimated in four different temperature and carbon dioxide concentration scenarios. Land use changes were determined subtracting the deforested area until 2017 to the current and future potential distribution of the species. Results: A. colubrina current distribution represents 18 % of Northwestern Argentina. Land use changes decreased almost 25 % of it and climate change will probably cause a retraction in the East and a slight expansion towards the West and South of the current distribution. The synergistic effect of land use and climate change projected to the worst scenario would reduce 63 % of its current distribution. Conclusions: Our data demonstrate the central role of distribution range studies to assess the effects of anthropic activities. Climate change and land use change would have a negative and synergistic effect on the distribution of A. colubrina. Although a possible expansion of the Sub Andean Piedmont nucleus of SDTF would occur, this expansion may be limited by the Sub Andean mountain range that could act as an orographic barrier.

Introducción: Los Bosques Tropicales Estacionalmente Secos (BTES) son unos de los ecosistemas terrestres más amenazados del planeta como consecuencia del cambio global. Estos bosques albergan una alta biodiversidad y proporcionan una amplia gama de servicios ecosistémicos, por lo que su conservación es una prioridad a nivel mundial. El cambio climático y el cambio en los usos del suelo están afectando la distribución de las especies. Objetivo: El objetivo de este trabajo fue estudiar la distribución potencial de una especie representativa de BTES (Anadenanthera colubrina) en el núcleo del Piedemonte subandino argentino y evaluar los efectos del cambio en los usos del suelo y del cambio climático sobre su distribución. Métodos: La distribución actual y futura de A. colubrina fue modelada con Maxent, utilizando 49 puntos de presencia y 20 variables. Los efectos del cambio climático se estimaron en cuatro escenarios que difieren en los niveles de temperatura y concentración de dióxido de carbono. Los efectos del cambio en el uso del suelo se estimaron descontando el área deforestada hasta el 2017 a la distribución actual y futura de la especie. Resultados: La distribución actual de A. colubrina representa un 18 % del Noroeste Argentino. Los cambios en el uso del suelo produjeron una disminución del 25 % del área de distribución actual y el cambio climático probablemente causará una retracción al Este y una expansión hacia el oeste y sur de su distribución. El efecto sinérgico del cambio en el uso del suelo y el cambio climático podría producir una pérdida del 63 % considerando el peor escenario de cambio climático. Conclusiones: Nuestros datos demuestran el rol fundamental de los estudios de distribución para evaluar los efectos de las actividades antrópicas. Los cambios en los usos del suelo y el cambio climático podrían tener un efecto negativo y sinérgico sobre la distribución de A. colubrina. La posible expansión del núcleo Piedemonte de SDTF hacia el oeste y el sur de la región no estaría limitada por cambios en el uso del suelo, aunque las cadenas montañosas podrían actuar como barreras orográficas y limitar la expansión.

Matching expert range maps with species distribution model predictions.

Species' range maps based on expert opinion are a critical resource for conservation planning. Expert maps are usually accompanied by species descriptions that specify sources of internal range heterogeneity, such as habitat associations, but these are rarely considered when using expert maps for analyses. We developed a quantitative metric (expert score) to evaluate the agreement between an expert map and a habitat probability surface obtained from a species distribution model. This method rewards both the avoidance of unsuitable sites and the inclusion of suitable sites in the expert map. We obtained expert maps of 330 butterfly species from each of 2 widely used North American sources (Glassberg [1999, 2001] and Scott [1986]) and computed species-wise expert scores for each. Overall, the Glassberg maps secured higher expert scores than Scott (0.61 and 0.41, respectively) due to the specific rules (e.g., Glassberg only included regions where the species was known to reproduce whereas Scott included all areas a species expanded to each year) they used to include or exclude areas from ranges. The predictive performance of expert maps was almost always hampered by the inclusion of unsuitable sites, rather than by exclusion of suitable sites (deviance outside of expert maps was extremely low). Map topology was the primary predictor of expert performance rather than any factor related to species characteristics such as mobility. Given the heterogeneity and discontinuity of suitable landscapes, expert maps drawn with more detail are more likely to agree with species distribution models and thus minimize both commission and omission errors.

Concordancia entre los Mapas de Extensión Realizados por Expertos y las Predicciones de los Modelos de Distribución de Especies Resumen Los mapas de extensión de especies basados en la opinión de expertos son un recurso de suma importancia para la planeación de la conservación. Los mapas realizados por expertos generalmente van acompañados de las descripciones de las especies que detallan el origen de la heterogeneidad interna de la distribución, como las asociaciones entre hábitats, pero rara vez se consideran estas descripciones cuando se usan los mapas de expertos para un análisis. Desarrollamos una medida cuantitativa (puntaje de expertos) para evaluar la concordancia entre un mapa realizado por expertos y una superficie probable de hábitat obtenida a partir del modelo de distribución de especies (SDM). Este método recompensa tanto a la evasión de sitios inadecuados como a la inclusión de sitios adecuados en el mapa realizado por expertos. Obtuvimos los mapas realizados por expertos para 330 especies de mariposas a partir de dos fuentes norteamericanas usadas ampliamente (Glassberg [1999, 2001] y Scott [1986]) y calculamos los puntajes de expertos, hablando de cada especie, para cada mapa. En general, los mapas de Glassberg aseguraron puntajes de expertos más altos que los de Scott (0.61 y 0.41 respectivamente) debido a las reglas específicas (p. ej., Glassberg sólo incluyó las regiones en donde es sabido que la especie se reproduce, mientras que Scott incluyó todas las áreas a las que la especie se expandió cada año) que cada una usa para incluir o excluir áreas de las distribuciones. El desempeño pronosticado de los mapas realizados por expertos casi siempre se vio afectado por la inclusión de los sitios inadecuados, en lugar de estar afectado por la exclusión de sitios adecuados (la desviación fuera de los mapas realizados por expertos fue extremadamente baja). La topología del mapa fue el indicador primario del desempeño de los expertos en lugar de cualquier factor relacionado con las características de la especie, como la movilidad. Dada la heterogeneidad y la discontinuidad de los paisajes adecuados, los mapas realizados por expertos dibujados con mayor detalle tienen una mayor probabilidad de concordar con los SMD y por lo tanto minimizar los errores de comisión y de omisión.

Decision-support tools for dynamic management.

Spatial management is a valuable strategy to advance regional goals for nature conservation, economic development, and human health. One challenge of spatial management is navigating the prioritization of multiple features. This challenge becomes more pronounced in dynamic management scenarios, in which boundaries are flexible in space and time in response to changing biological, environmental, or socioeconomic conditions. To implement dynamic management, decision-support tools are needed to guide spatial prioritization as feature distributions shift under changing conditions. Marxan is a widely applied decision-support tool designed for static management scenarios, but its utility in dynamic management has not been evaluated. EcoCast is a new decision-support tool developed explicitly for the dynamic management of multiple features, but it lacks some of Marxan's functionality. We used a hindcast analysis to compare the capacity of these 2 tools to prioritize 4 marine species in a dynamic management scenario for fisheries sustainability. We successfully configured Marxan to operate dynamically on a daily time scale to resemble EcoCast. The relationship between EcoCast solutions and the underlying species distributions was more linear and less noisy, whereas Marxan solutions had more contrast between waters that were good and poor to fish. Neither decision-support tool clearly outperformed the other; the appropriateness of each depends on management purpose, resource-manager preference, and technological capacity of tool developers. Article impact statement: Marxan can function as a decision-support tool for dynamic management scenarios in which boundaries are flexible in space and time.

Herramientas de Apoyo para la Toma de Decisiones en el Manejo Dinámico Resumen El manejo espacial es una estrategia valiosa para llevar hacia adelante los objetivos regionales para la conservación de la naturaleza, el desarrollo económico y la salud humana. Uno de los retos del manejo espacial es la navegación a través de la priorización de múltiples caracteres. Este reto se vuelve más pronunciado dentro de los escenarios de manejo dinámico, en los cuales los límites son flexibles en el tiempo y en el espacio como respuesta a las cambiantes condiciones biológicas, ambientales o socioeconómicas. Para implementar el manejo dinámico, se necesitan herramientas de apoyo para la toma de decisiones para guiar a la priorización espacial conforme la distribución de los caracteres se modifica bajo condiciones cambiantes. Marxan es una herramienta de apoyo para la toma de decisiones utilizada ampliamente y diseñada para escenarios de manejo estático, pero su utilidad para el manejo dinámico no ha sido evaluada. EcoCast es una nueva herramienta de apoyo para la toma de decisiones desarrollada explícitamente para el manejo dinámico de múltiples caracteres, pero carece de algunas funcionalidades que tiene Marxan. Usamos un análisis de información retrospectiva para comparar la capacidad de estas dos herramientas para priorizar a cuatro especies marinas en un escenario de manejo dinámico con respecto a la sustentabilidad de las pesquerías. Configuramos exitosamente la herramienta Marxan para que operara dinámicamente con respecto a una escala diaria de tiempo y así se asemejara a EcoCast. La relación entre las soluciones de EcoCast y las distribuciones subyacentes de las especies fue más lineal y menos ruidosa, mientras que las soluciones de Marxan tuvieron un mayor contraste entre las aguas que eran buenas y aquellas que eran pobres para los peces. Ninguna de las dos herramientas de apoyo para la toma de decisiones tuvo un mejor desempeño que la otra; la pertinencia de cada una depende del propósito del manejo, la preferencia del administrador de los recursos y la capacidad tecnológica de quienes desarrollan la herramienta.

Applying network theory to prioritize multispecies habitat networks that are robust to climate and land-use change.

Designing connected landscapes is among the most widespread strategies for achieving biodiversity conservation targets. The challenge lies in simultaneously satisfying the connectivity needs of multiple species at multiple spatial scales under uncertain climate and land-use change. To evaluate the contribution of remnant habitat fragments to the connectivity of regional habitat networks, we developed a method to integrate uncertainty in climate and land-use change projections with the latest developments in network-connectivity research and spatial, multipurpose conservation prioritization. We used land-use change simulations to explore robustness of species' habitat networks to alternative development scenarios. We applied our method to 14 vertebrate focal species of periurban Montreal, Canada. Accounting for connectivity in spatial prioritization strongly modified conservation priorities and the modified priorities were robust to uncertain climate change. Setting conservation priorities based on habitat quality and connectivity maintained a large proportion of the region's connectivity, despite anticipated habitat loss due to climate and land-use change. The application of connectivity criteria alongside habitat-quality criteria for protected-area design was efficient with respect to the amount of area that needs protection and did not necessarily amplify trade-offs among conservation criteria. Our approach and results are being applied in and around Montreal and are well suited to the design of ecological networks and green infrastructure for the conservation of biodiversity and ecosystem services in other regions, in particular regions around large cities, where connectivity is critically low.

Predicting occurrence of juvenile shark habitat to improve conservation planning.

Fishing and habitat degradation have increased the extinction risk of sharks, and conservation strategies recognize that survival of juveniles is critical for the effective management of shark populations. Despite the rapid expansion of marine protected areas (MPAs) globally, the paucity of shark-monitoring data on large scales (100s-1000s km) means that the effectiveness of MPAs in halting shark declines remains unclear. Using data collected by baited remote underwater video systems (BRUVS) in northwestern Australia, we developed generalized linear models to elucidate the ecological drivers of habitat suitability for juvenile sharks. We assessed occurrence patterns at the order and species levels. We included all juvenile sharks sampled and the 3 most abundant species sampled separately (grey reef [Carcharhinus amblyrhynchos], sandbar [Carcharhinus plumbeus], and whitetip reef sharks [Triaenodon obesus]). We predicted the occurrence of juvenile sharks across 490,515 km2 of coastal waters and quantified the representation of highly suitable habitats within MPAs. Our species-level models had higher accuracy (ĸ ≥ 0.69) and deviance explained (≥48%) than our order-level model (ĸ = 0.36 and deviance explained of 10%). Maps of predicted occurrence revealed different species-specific patterns of highly suitable habitat. These differences likely reflect different physiological or resource requirements between individual species and validate concerns over the utility of conservation targets based on aggregate species groups as opposed to a species-focused approach. Highly suitable habitats were poorly represented in MPAs with the most restrictions on extractive activities. This spatial mismatch possibly indicates a lack of explicit conservation targets and information on species distribution during the planning process. Non-extractive BRUVS provided a useful platform for building the suitability models across large scales to assist conservation planning across multiple maritime jurisdictions, and our approach provides a simple for method for testing the effectiveness of MPAs.

Improving effectiveness of systematic conservation planning with density data.

Systematic conservation planning aims to design networks of protected areas that meet conservation goals across large landscapes. The optimal design of these conservation networks is most frequently based on the modeled habitat suitability or probability of occurrence of species, despite evidence that model predictions may not be highly correlated with species density. We hypothesized that conservation networks designed using species density distributions more efficiently conserve populations of all species considered than networks designed using probability of occurrence models. To test this hypothesis, we used the Zonation conservation prioritization algorithm to evaluate conservation network designs based on probability of occurrence versus density models for 26 land bird species in the U.S. Pacific Northwest. We assessed the efficacy of each conservation network based on predicted species densities and predicted species diversity. High-density model Zonation rankings protected more individuals per species when networks protected the highest priority 10-40% of the landscape. Compared with density-based models, the occurrence-based models protected more individuals in the lowest 50% priority areas of the landscape. The 2 approaches conserved species diversity in similar ways: predicted diversity was higher in higher priority locations in both conservation networks. We conclude that both density and probability of occurrence models can be useful for setting conservation priorities but that density-based models are best suited for identifying the highest priority areas. Developing methods to aggregate species count data from unrelated monitoring efforts and making these data widely available through ecoinformatics portals such as the Avian Knowledge Network will enable species count data to be more widely incorporated into systematic conservation planning efforts.

Mejoría de la Efectividad de la Planeación Sistemática de la Conservación con Datos de Densidad Resumen La planeación sistemática de la conservación tiene como meta diseñar redes de áreas protegidas que cumplan con objetivos de conservación a lo largo de grandes paisajes. El diseño óptimo de estas redes de conservación se basa con mayor frecuencia en modelos de idoneidad de hábitat o probabilidad de occurrencia de especies, a pesar de la evidencia existente de que las predicciones de esos modelos pueden no estar fuertemente correlacionadas con la densidad de especies. Hipotetizamos que las redes de conservación diseñadas con las distribuciones de la densidad de especies conservan con mayor eficiencia a las poblaciones de todas las especies consideradas que las redes diseñadas con modelos de probabilidad de occurencia. Para probar esta hipótesis usamos el algoritmo Zonation de planeación de la conservación para evaluar los diseños de redes de conservación basados en la probabilidad de ocurrencia versus los modelos de densidad para 26 especies de aves terrestres en el noroeste del Pacífico en los Estados Unidos. Evaluamos la efectividad de cada red de conservación con base en las densidades pronosticadas de cada especie y la diversidad de especies pronosticada. Las clasificaciones de Zonation de los modelos de alta densidad protegieron a más individuos por especie cuando las redes protegieron el 10-40% de la más alta prioridad del paisaje. Comparado con los modelos basados en la densidad, los modelos basados en la ocurrencia protegieron a más individuos en el 50% más bajo de las áreas prioritarias de los paisajes. Las dos estrategias conservaron la diversidad de especies de formas similares: la diversidad pronosticada fue más alta en las localidades de alta prioridad en ambas redes de conservación. Concluimos que tanto los modelos de densidad como los de probabilidad de ocurrencia pueden ser útiles para establecer prioridades de conservación, pero que los modelos basados en la densidad son más adecuados para identificar las áreas de más alta prioridad. Desarrollar métodos para agregar datos de conteos de especies a partir de esfuerzos de monitoreo no relacionados y hacer que estos datos estén disponibles en portales eco-informáticos como la Avian Knowledge Network permitirá que los datos de conteos de especies se incorporen más ampliamente en esfuerzos de planeación sistemática de la conservación.

Effects of climate change, invasive species, and disease on the distribution of native European crayfishes.

Climate change will require species to adapt to new conditions or follow preferred climates to higher latitudes or elevations, but many dispersal-limited freshwater species may be unable to move due to barriers imposed by watershed boundaries. In addition, invasive nonnative species may expand into new regions under future climate conditions and contribute to the decline of native species. We evaluated future distributions for the threatened European crayfish fauna in response to climate change, watershed boundaries, and the spread of invasive crayfishes, which transmit the crayfish plague, a lethal disease for native European crayfishes. We used climate projections from general circulation models and statistical models based on Mahalanobis distance to predict climate-suitable regions for native and invasive crayfishes in the middle and at the end of the 21st century. We identified these suitable regions as accessible or inaccessible on the basis of major watershed boundaries and present occurrences and evaluated potential future overlap with 3 invasive North American crayfishes. Climate-suitable areas decreased for native crayfishes by 19% to 72%, and the majority of future suitable areas for most of these species were inaccessible relative to native and current distributions. Overlap with invasive crayfish plague-transmitting species was predicted to increase. Some native crayfish species (e.g., noble crayfish [Astacus astacus]) had no future refugia that were unsuitable for the modeled nonnative species. Our results emphasize the importance of preventing additional introductions and spread of invasive crayfishes in Europe to minimize interactions between the multiple stressors of climate change and invasive species, while suggesting candidate regions for the debatable management option of assisted colonization.

The effect of highly variable topography on the spatial distribution of Aniba perutilis (Lauraceae) in the Colombian Andes

Topography is a factor that can significantly affect the diversity and the distribution of trees species in tropical forests. Aniba perutilis, a timber species listed as vulnerable to extinction, is widely distributed in Andean forest fragments, especially in those with highly variable topography. Based on field surveys and logistic regression analyses, we studied the population structure and the effect of highly variable topography on the spatial distribution of this tree in three protected forest fragments in the central Andes of Colombia. Individuals of A. perutilis were mainly found on mountain ridges and hills with gentle slopes; no individuals were found in valleys. Using a species distribution model with presence/absence data, we showed that the available habitat for A. perutilis is significantly smaller than the extension of the fragments and much smaller than the extension of the currently protected areas. Our results have important implications for the conservation of A. perutilis and likely for other threatened Andean tree species, which can also have locally restricted distributions due to highly variable local topography.

La topografía es un factor que puede afectar considerablemente la diversidad y la distribución de las especies de árboles tropicales. Aniba perutilis, una especie de árbol maderable vulnerable a la extinción, está ampliamente distribuida en fragmentos de bosques andinos, especialmente en aquellos con topografía altamente variable. A partir de trabajo de campo y análisis de regresión logística, estudiamos la estructura de la población y los efectos de la topografía sobre la distribución espacial de este árbol en tres fragmentos de bosque en la cordillera central de Colombia que actualmente se encuentran protegidos. Los individuos de A. perutilis se encontraron principalmente en los filos de montaña y colinas con gradientes topográficos suaves; no se encontraron individuos en los valles. A partir de un modelo de distribución de especies usando datos de presencia/ausencia, mostramos que el hábitat disponible para A. perutilis es considerablemente más pequeño que la extensión de los fragmentos y mucho más reducido que la extensión actual de las áreas protegidas. Nuestros resultados tienen implicaciones importantes para la conservación de A. perutilis y probablemente otras especies de árboles andinos amenazados, los cuales pueden estar restringidos de forma similar debido a la variabilidad topográfica local.