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Combining the Species-Area-Habitat Relationship and Environmental Cluster Analysis to Set Conservation Priorities: a Study in the Zhoushan Archipelago, China



Abstract: Identification of priority areas is a fundamental goal in conservation biology. Because of a lack of detailed information about species distributions, conservation targets in the Zhoushan Archipelago (China) were established on the basis of a species–area–habitat relationship (choros model) combined with an environmental cluster analysis (ECA). An environmental-distinctness index was introduced to rank areas in the dendrogram obtained with the ECA. To reduce the effects of spatial autocorrelation, the ECA was performed considering spatial constraints. To test the validity of the proposed index, a principal component analysis–based environmental diversity approach was also performed. The priority set of islands obtained from the spatially constrained cluster analysis coupled with the environmental-distinctness index had high congruence with that from the traditional environmental-diversity approach. Nevertheless, the environmental-distinctness index offered the advantage of giving hotspot rankings that could be readily integrated with those obtained from the choros model. Although the Wilcoxon matched-pairs test showed no significant difference among the rankings from constrained and unconstrained clustering process, as indicated by cophenetic correlation, spatially constrained cluster analysis performed better than the unconstrained cluster analysis, which suggests the importance of incorporating spatial autocorrelation into ECA. Overall, the integration of the choros model and the ECA showed that the islands Liuheng, Mayi, Zhoushan, Fodu, and Huaniao may be good candidates on which to focus future efforts to conserve regional biodiversity. The 4 types of priority areas, generated from the combination of the 2 approaches, were explained in descending order on the basis of their conservation importance: hotspots with distinct environmental conditions, hotspots with general environmental conditions, areas that are not hotspots with distinct environmental conditions, and areas that are not hotspots with general environmental conditions.


Resumen: La identificación de áreas prioritarias es una meta fundamental en la biología de la conservación. Debido a la escasez de información detallada sobre la distribución de especies, los objetivos de conservación en el Archipiélago Shoushan (China) fueron establecidos con base en la relación especies-área-hábitat (modelo choros) combinada con un análisis clúster ambiental. Se introdujo un índice de distinción ambiental para clasificar áreas en el dendrograma obtenido con el análisis clúster ambiental. Para reducir los efectos de autocorrelación espacial, en el análisis clúster ambiental se consideraron las limitaciones espaciales. Para probar la validez del índice propuesto, también se aplicó un método de diversidad ambiental basado en un análisis de componentes principales. El conjunto prioritario de islas obtenido del análisis clúster espacialmente constreñido aparejado con el índice de distinción ambiental tuvo gran congruencia con el obtenido con el enfoque tradicional de diversidad ambiental. Sin embargo, el índice de distinción ambiental tuvo la ventaja de proporcionar clasificaciones de áreas de importancia que podían ser integradas fácilmente con las obtenidas del modelo choros. Aunque las pruebas de Wilcoxon no mostraron diferencia significativa entre las clasificaciones del proceso de agrupamiento constreñido y no constreñido, como indica la correlación cofenética, el análisis clúster espacialmente constreñido funcionó mejor que el análisis clúster no constreñido, lo cual sugiere la importancia de la incorporación de la autocorrelación espacial al análisis clúster ambiental. En general, la integración del modelo choros y el análisis clúster ambiental mostró que las islas Liuheng, Mayi, Zhoushan, Fodu y Huaniao pueden ser buenos candidatos para la aplicación de futuros esfuerzos para conservar la biodiversidad regional. Los cuatro tipos de áreas prioritarias, generados de la combinación de los dos métodos, fueron ubicados en orden descendente con base en su importancia de conservación: áreas de importancia con condiciones ambientales distintas, áreas de importancia con condiciones ambientales generales, áreas que no son tan importantes con condiciones ambientales distintas y áreas que no son tan importantes con condiciones ambientales generales.

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