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Integrating Landscape and Metapopulation Modeling Approaches: Viability of the Sharp-Tailed Grouse in a Dynamic Landscape

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Abstract

Abstract: The lack of management experience at the landscape scale and the limited feasibility of experiments at this scale have increased the use of scenario modeling to analyze the effects of different management actions on focal species. However, current modeling approaches are poorly suited for the analysis of viability in dynamic landscapes. Demographic (e.g., metapopulation) models of species living in these landscapes do not incorporate the variability in spatial patterns of early successional habitats, and landscape models have not been linked to population viability models. We link a landscape model to a metapopulation model and demonstrate the use of this model by analyzing the effect of forest management options on the viability of the Sharp-tailed Grouse ( Tympanuchus phasianellus) in the Pine Barrens region of northwestern Wisconsin (U.S.A.). This approach allows viability analysis based on landscape dynamics brought about by processes such as succession, disturbances, and silviculture. The landscape component of the model (LANDIS) predicts forest landscape dynamics in the form of a time series of raster maps. We combined these maps into a time series of patch structures, which formed the dynamic spatial structure of the metapopulation component (RAMAS). Our results showed that the viability of Sharp-tailed Grouse was sensitive to landscape dynamics and demographic variables such as fecundity and mortality. Ignoring the landscape dynamics gave overly optimistic results, and results based only on landscape dynamics (ignoring demography) lead to a different ranking of the management options than the ranking based on the more realistic model incorporating both landscape and demographic dynamics. Thus, models of species in dynamic landscapes must consider habitat and population dynamics simultaneously.

Abstract

Resumen: La falta de experiencia de gestión a nivel de paisaje y la limitada factibilidad de experimentos a esta escala han incrementado el uso de modelos de escenarios para analizar los efectos de diferentes acciones de gestión sobre especies locales. Sin embargo, los métodos de modelaje actuales son poco adecuados para el análisis de viabilidad en paisajes dinámicos. Modelos demográficos (por ejemplo, metapoblaciones) de especies que habitan estos paisajes no incorporan la variabilidad de los patrones espaciales de hábitats en sucesión temprana, y los modelos de paisaje no se han vinculado con modelos de viabilidad poblacional. Vinculamos un modelo de paisaje con uno metapoblacional y demostramos el uso de este modelo analizando el efecto de opciones de gestión forestal sobre la viabilidad de Tympanuchus phasianellus en la región de Pine Barrens al noreste de Wisconsin (E.U.A.). Este método permite el análisis de viabilidad con base en la dinámica del paisaje debido a procesos como sucesión, perturbación y silvicultura. El componente paisajístico del modelo (LANDIS) predice la dinámica del paisaje forestal a mediante de una serie de tiempo de mapas ráster. Combinamos estos mapas en una serie de tiempo de estructuras de parches, que formaban la estructura espacial dinámica del componente metapoblacional (RAMAS). Nuestros resultados muestran que la viabilidad de Tympanuchus phasianellus fue sensible a la dinámica del paisaje y a variables como la fecundidad y mortalidad. Ignorar la dinámica del paisaje proporcionó resultados demasiado optimistas y resultados basados solo en la dinámica del paisaje (ignorando la demografía) llevaron a una clasificación diferente de las opciones de gestión que la clasificación basada en el modelo más realista que incorpora tanto la dinámica del paisaje como la demográfica. Por tanto, los modelos de especies en paisajes dinámicos deben considerar simultáneamente tanto al hábitat como a la población.

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