Use of Land Facets to Plan for Climate Change: Conserving the Arenas, Not the Actors

Authors

  • PAUL BEIER,

    Corresponding author
    1. School of Forestry and Merriam-Powell Center for Environmental Research, Northern Arizona University, Flagstaff, AZ 96011-5018, U.S.A.
      email paul.beier@nau.edu
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  • BRIAN BROST

    1. School of Forestry and Merriam-Powell Center for Environmental Research, Northern Arizona University, Flagstaff, AZ 96011-5018, U.S.A.
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email paul.beier@nau.edu

Abstract

Abstract: Even under the most optimistic scenarios, during the next century human-caused climate change will threaten many wild populations and species. The most useful conservation response is to enlarge and link protected areas to support range shifts by plants and animals. To prioritize land for reserves and linkages, some scientists attempt to chain together four highly uncertain models (emission scenarios, global air–ocean circulation, regional circulation, and biotic response). This approach has high risk of error propagation and compounding and produces outputs at a coarser scale than conservation decisions. Instead, we advocate identifying land facets—recurring landscape units with uniform topographic and soil attributes—and designing reserves and linkages for diversity and interspersion of these units. This coarse-filter approach would conserve the arenas of biological activity, rather than the temporary occupants of those arenas. Integrative, context-sensitive variables, such as insolation and topographic wetness, are useful for defining land facets. Classification procedures such as k-means or fuzzy clustering are a good way to define land facets because they can analyze millions of pixels and are insensitive to case order. In regions lacking useful soil maps, river systems or riparian plants can indicate important facets. Conservation planners should set higher representation targets for rare and distinctive facets. High interspersion of land facets can promote ecological processes, evolutionary interaction, and range shift. Relevant studies suggest land-facet diversity is a good surrogate for today's biodiversity, but fails to conserve some species. To minimize such failures, a reserve design based on land facets should complement, rather than replace, other approaches. Designs based on land facets are not biased toward data-rich areas and can be applied where no maps of land cover exist.

Abstract

Resumen: Aun bajo los escenarios más optimistas, el cambio climático provocado por humanos será una amenaza para muchas poblaciones y especies silvestres durante el próximo siglo. La respuesta de conservación más útil es ampliar y conectar áreas protegidas para soportar cambios en la distribución de plantas y animales. Para priorizar tierras para reservas y corredores, algunos científicos intentan enlazar cuatro modelos sumamente inciertos (escenarios de emisión, circulación global de aire y océanos, circulación regional y respuesta biótica). Este método tiene el alto riesgo de propagación e intensificación de errores y produce resultados a una escala más gruesa que las decisiones de conservación. En su lugar, proponemos que se identifiquen los elementos territoriales– unidades paisajísticas recurrentes con atributos topográficos y edáficos uniformes. Este método de filtro grueso podría conservar las arenas de actividad biológica en vez de los ocupantes temporales de esas arenas. Variables integradoras, sensibles al contexto, como la insolación y la humedad topográfica, son útiles para definir los elementos territoriales. Los procedimientos de clasificación como el algoritmo de las k medias o el agrupamiento difuso son adecuados para definir elementos territoriales porque pueden analizar millones de pixeles y son insensibles al orden de casos. En regiones que carecen de mapas de suelo útiles, los sistemas hidrológicos o las plantas ribereñas pueden indicar elementos importantes. Los planificadores de la conservación deberían fijar objetivos de representación más altos para elementos raros y distintivos. La gran diseminación de los elementos territoriales puede promover procesos ecológicos, interacción evolutiva y cambios en la distribución. Estudios relevantes sugieren que la diversidad de elementos territoriales es un buen sustituto para la biodiversidad actual, pero deja de conservar algunas especies. Para minimizar esas fallas, un diseño de reservas basado en elementos territoriales podría complementar, no reemplazar, otros métodos. Los diseños basados en elementos territoriales no están sesgados hacia áreas ricas en datos y pueden ser aplicados donde no existen mapas de cobertura de suelos.

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