Prioritizing Conservation Effort through the Use of Biological Soil Crusts as Ecosystem Function Indicators in an Arid Region

Authors

  • MATTHEW A. BOWKER,

    Corresponding author
    1. Southwest Biological Science Center, Canyonlands Field Station, U.S. Geological Survey, 2290 S.W. Resource Boulevard, Moab, UT 84532, U.S.A.
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  • MARK E. MILLER,

    1. Southwest Biological Science Center, Canyonlands Field Station, U.S. Geological Survey, 2290 S.W. Resource Boulevard, Moab, UT 84532, U.S.A.
    2. Grand Staircase-Escalante National Monument, 190 E. Center Street, Kanab, UT 84741, U.S.A.
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  • JAYNE BELNAP,

    1. Southwest Biological Science Center, Canyonlands Field Station, U.S. Geological Survey, 2290 S.W. Resource Boulevard, Moab, UT 84532, U.S.A.
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  • THOMAS D. SISK,

    1. Center for Environmental Science and Education, Northern Arizona University, Box 5694, Flagstaff, AZ 86011, U.S.A.
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  • NANCY C. JOHNSON

    1. Center for Environmental Science and Education, Northern Arizona University, Box 5694, Flagstaff, AZ 86011, U.S.A.
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§ Current address: Área de Biodiversidad y Conservación, Universidad Rey Juan Carlos, c/Tulipán s/n., E-28933 Móstoles (Madrid), Spain, email matthew.bowker@urjc.es

Abstract

Abstract: Conservation prioritization usually focuses on conservation of rare species or biodiversity, rather than ecological processes. This is partially due to a lack of informative indicators of ecosystem function. Biological soil crusts (BSCs) trap and retain soil and water resources in arid ecosystems and function as major carbon and nitrogen fixers; thus, they may be informative indicators of ecosystem function. We created spatial models of multiple indicators of the diversity and function of BSCs (species richness, evenness, functional diversity, functional redundancy, number of rare species, number of habitat specialists, nitrogen and carbon fixation indices, soil stabilization, and surface roughening) for the 800,000-ha Grand Staircase-Escalante National Monument (Utah, U.S.A.). We then combined the indicators into a single BSC function map and a single BSC biodiversity map (2 alternative types of conservation value) with an unweighted averaging procedure and a weighted procedure derived from validations performance. We also modeled potential degradation with data from a rangeland assessment survey. To determine which areas on the landscape were the highest conservation priorities, we overlaid the function- and diversity-based conservation-value layers on the potential degradation layer. Different methods for ascribing conservation-value and conservation-priority layers all yielded strikingly similar results (r= 0.89–0.99), which suggests that in this case biodiversity and function can be conserved simultaneously. We believe BSCs can be used as indicators of ecosystem function in concert with other indicators (such as plant-community properties) and that such information can be used to prioritize conservation effort in drylands.

Abstract

Resumen: La priorización de la conservación usualmente se concentra en la conservación de especies raras o biodiversidad, en lugar de los procesos ecológicos. Esto se debe parcialmente a una carencia de indicadores informativos del funcionamiento del ecosistema. Las capas de suelo biológico (CSB) atrapan y retienen suelo y agua en los ecosistemas áridos y funcionan como fijadores de carbono y nitrógeno; por lo tanto, pueden ser indicadores informativos de la diversidad y funcionamiento de las CSB (riqueza de especies, uniformidad, diversidad funcional, redundancia funcional, número de especies raras, número de especialistas de hábitat, índices de fijación de nitrógeno y carbono, estabilización del suelo y aspereza superficial) de las 800,000 ha del Monumento Nacional Grand Staircase-Escalante (Utah, E. U. A.). Posteriormente combinamos los indicadores en un mapa funcional de CBS y un mapa de biodiversidad (con dos tipos alternativos de valor de conservación) con un procedimiento de media no ponderada y un procedimiento ponderado derivado del desempeño de las validaciones. También modelamos la degradación potencial con datos de la evaluación del terreno. Para determinar las áreas del paisaje que tenían la mayor prioridad de conservación, sobrepusimos las capas de conservación basadas en el funcionamiento y la biodiversidad con la capa de la degradación potencial. Todos los diferentes métodos para asignar capas de valor de conservación y de prioridad de conservación produjeron resultados sorprendentemente similares (r= 0.89–0.99), lo cual sugiere que, en este caso, la biodiversidad y el funcionamiento pueden ser conservados simultáneamente. Creemos que las CBS pueden ser utilizadas como indicadores del funcionamiento del ecosistema conjuntamente con otros indicadores (como las propiedades de las comunidades de plantas) y que tal información puede ser utilizada para priorizar los esfuerzos de conservación en tierras áridas.

Ancillary