• Título:  MODELADO ESPACIO-TEMPORAL DE LOS SERVICIOS QUE PROPORCIONA LA BIODIVERSIDAD EN LOS MATORRALES DE LA CORDILLERA CANTÁBRICA (NO ESPAÑA). EFECTOS DE LOS CAMBIOS SOCIOECONÓMICOS A VARIAS ESCALAS.
• Autor:  Morán Ordóñez, Alejandra
• Universidad:  Universidad de León
• Departamento:  Biodiversidad y gestión ambiental
• Fecha de Lectura:  18/05/2012
• Mención Europeo / Mención Internacional: concedido
• Programa de doctorado:  ECOLOGÍA Y TECNOLOGÍA AMBIENTAL
• Dirección: 
  • DE LUIS CALABUIG, ESTANISLAO (DIRECTOR)
  • SUAREZ SEOANE, SUSANA (DIRECTOR)
  • CALVO GALVAN, LEONOR (DIRECTOR)
• Tribunal: 
  • GÓMEZ SAL, ANTONIO (PRESIDENTE)
  • TÁRREGA GARCÍA-MARES, REYES (SECRETARIO)
  • BAUDRY, JACQUES (VOCAL)
  • ALONSO RODRÍGUEZ, MARÍA ISABEL (VOCAL)
  • LAIOLO, PAOLA (VOCAL)
• Descriptores: 
  • ECOLOGIA VEGETAL
• Localización:  BIBLIOTECA UNIVERSITARIA SAN ISIDORO
• 2012moranmodel.pdf
• Resumen:
  ABSTRACT Mountain systems often represent biodiversity hotspots. Due to a combination of their ecological characteristics (strong altitudinal gradients favouring small-scale diversity at short distances) and low intensity management practices (e.g. extensive livestock grazing and small scale agriculture), these areas can sustain a significant diversity of ecosystems and species. Such diversity represents the key factor that allows mountain systems to provide a wide range of ecosystem services, beneficial for both human societies and the species occurring within these landscapes. However, the depopulation of rural areas and the ensuing land abandonment, especially marked since the 1960s, has led to the loss of traditional management, in turn determining loss of semi-natural and natural habitats, homogenization of landscape patterns and loss of biodiversity in the short-medium term. In this Thesis I study land use and land cover changes in the southern slope of the Cantabrian Mountains (NW Spain), at different spatio-temporal scales, identifying the main biophysical and socio-economic factors driving the observed changes. Particular attention is paid to the analysis of the ecosystem services that landscape mosaics of heathlands, shrublands, grasslands and rocks, provide at different institutional scales (ranging from local to international), and to how to raise awareness of their values among the public, stakeholders and managers. This knowledge can represent valuable supporting information when designing current and future management strategies aimed at preserving the conservation values of these landscapes. Firstly we carried out an assessment of land cover changes at the regional scale between 1991 and 2004, a key period for the implementation of land conservation policies, on the basis of a temporal series of land cover maps created from LANDSAT images though supervised classification methods (accuracy >85%). The main changes were the increase of forest due to secondary succession and the loss of shrub related to shrub-cutting management practices. Spatially explicit models of landscape change were built to predict areas where future land cover changes may occur (i.e. forest recovery). Additionally, we evaluated whether the observed changes in forest and shrub cover and structure may have been determined by land protection status. We determined that in protected areas management measures allowed for decreasing shrub area and connectedness, while these increased in non-protected areas. As supervised classification outputs (land cover maps) did not prove useful for distinguishing among specific heath and shrub covers, we incorporated LANDSAT channels in distribution modelling algorithms to determine the current distribution patterns of four heath and shrub formations of high conservation interest, dominated by species with different life traits (specialist vs. generalist). We also evaluated whether including biotic interactions as covariates in distribution modelling approaches would increase the accuracy of predictions, and how the spatial variation of environmental limiting factors of individual species would determine the success of a species under a competition scenario. LANDSAT channels allowed the detection of the specific signal of the dominant species in the canopy of each habitat, improving the accuracy of the models (especially those of the generalist species) and showing some advantages over other remote sensing information traditionally used in species distribution modelling approaches (spectral indices and land cover maps). The most accurate models were those considering abiotic factors, biotic interactions and remote sensing data as predictors. We observed that when two species competed, the dominant species became the main limiting factor for the weakest species, restricting its distribution to competition free areas. Finally, we characterized the ecosystem services provided by heathlands landscapes (heterogeneous mosaics of heathlands, grasslands and rocks). In particular, we analysed how social changes undergone since the second half of the twentieth century (1950s-2010s) modified both the heathland landscape patterns and the stakeholders¿ perception of ecosystem services provided by heathlands, at different institutional scales ranging from local to international. We defined the threats currently faced by heathlands and their services across multiple scales and discussed potential management measures. We observed that, in the last sixty years, the demand of provisioning services from heathland landscapes (at local and regional scales) has significantly declined in favour of cultural services, mainly demanded at national and international scales. Finally, we evaluated a practical case study regarding the interaction between ecosystem services (demand of grazing resources and suitability of habitat for breeding bird species). The results of this Thesis represent a significant improvement of our comprehensive ecological knowledge of the territory, and provide useful information for the implementation of management strategies in the Cantabrian Mountains. RESUMEN Los sistemas de montaña constituyen importantes refugios de biodiversidad. Sus características ambientales particulares, así como las prácticas de manejo de baja intensidad a que han sido sometidas durante siglos (pastoreo extensivo y agricultura de subsistencia), han favorecido la coexistencia de una amplia diversidad de ecosistemas y especies. Esta biodiversidad es un elemento clave que determina su capacidad para generar una amplia gama de servicios ecosistémicos de los que se beneficia todo el conjunto de especies que habitan y utilizan esos paisajes, incluyendo las sociedades humanas. Sin embargo, la despoblación de las áreas rurales de montaña y el abandono gradual del territorio, así como de las prácticas de manejo tradicional, especialmente importante desde la década de los 60, ha supuesto, en muchos casos, la pérdida de hábitats naturales y semi-naturales, así como la homogeneización del paisaje, con sustanciales efectos negativos para su biodiversidad a corto-medio plazo. En esta Tesis se analizan los cambios producidos en el paisaje de la vertiente sur de la Cordillera Cantábrica (NO España), a diferentes escalas espacio-temporales, identificando las fuerzas ambientales y socio-económicas que han conducido estos cambios. Se dedica especial atención a la puesta en valor de los mosaicos paisajísticos de matorral, pastizal y roca, tratando de mejorar el conocimiento sobre los servicios ecosistémicos que éstos proveen a diferentes escalas institucionales (de local a internacional). Esta información puede ser de gran valor como apoyo en la toma de decisiones actuales y futuras orientadas a la conservación y/o manejo de estos paisajes. En primer lugar, se realizó una valoración a escala regional de la dinámica del paisaje para el periodo 1991-2004, crítico para la implementación de las políticas de conservación en esta zona, a partir de mapas de ocupación del suelo derivados de la clasificación supervisada de imágenes LANDSAT (fiabilidad >85%). Los principales cambios detectados fueron el incremento del bosque (asociado a procesos de sucesión secundaria) y la pérdida de matorral (causada por prácticas de manejo tales como los desbroces). En base a esta información, se construyeron modelos espacialmente explícitos que permiten predecir cuáles son las zonas con mayor probabilidad de cambio de ocupación del suelo (ej. recuperación del bosque). De forma complementaria, se evaluó la relación entre las diferentes dinámicas de cambio observadas para estos ecosistemas y el grado de protección del territorio. Se determinó que las medidas de gestión aplicadas en las zonas protegidas favorecían una disminución en la extensión y conectividad de los ecosistemas de matorral que, por el contrario, se incrementaban en las zonas no protegidas. Los mapas de ocupación del suelo derivados de la clasificación supervisada no permitieron discernir específicamente entre diferentes tipos de ecosistemas de matorral. Por ello, en un siguiente paso, se analizó el efecto de incorporar las bandas de las imágenes LANDSAT en modelos de distribución de hábitats que tenían como objeto determinar los patrones de distribución de cuatro tipos de formaciones de matorral con diferentes rasgos vitales (especialistas vs. generalistas). Asimismo, se valoró si la adición de información sobre interacciones bióticas mejoraba las predicciones de los modelos de distribución y/o permitía evaluar si la variación espacial de los factores que limitan la distribución de cada especie podría determinar su éxito bajo condiciones de competencia. La incorporación de las bandas LANDSAT aumentó la exactitud de los modelos (especialmente los de los matorrales dominados por especies generalistas), dado que fue posible detectar la señal específica de la especie dominante. Esto supuso una ventaja frente al uso de otros datos derivados de teledetección tradicionalmente más utilizados en modelos de distribución de especies (mapas supervisados o índices espectrales). Los modelos más exactos fueron aquéllos que consideraron conjuntamente variables bióticas, abióticas y bandas LANDSAT como predictores. Se observó que cuando dos especies compiten, la especie dominante actúa como factor limitante para la otra especie, forzando a ésta a ocupar zonas libres de competencia. Finalmente, se caracterizaron los servicios ecosistémicos proporcionados por los mosaicos paisajísticos de matorral, pastizal y roca. En concreto, se analizó cómo los cambios sociales devenidos desde la segunda mitad del siglo veinte (1950-2010) han modificado, tanto los patrones espaciales del paisaje, como la percepción y demanda de los servicios que se pueden obtener de éstos (a distintas escalas institucionales desde local a internacional). A continuación se describieron las principales amenazas para la provisión de servicios a diferentes escalas, y se propusieron posibles estrategias de gestión. Se observó que, en los últimos sesenta años, la demanda de servicios de aprovisionamiento de dichos mosaicos (a escalas local y regional) ha disminuido significativamente en favor de la demanda de servicios culturales (a escala nacional e internacional). Finalmente se evaluó, con un caso práctico, la interacción entre la provisión y demanda de distintos servicios (demanda de pastos para ganadería extensiva y disponibilidad de hábitat adecuado para comunidades de aves). Los resultados de este trabajo permitieron obtener un conocimiento integrado del territorio que puede resultar de gran utilidad para el desarrollo de planes de conservación y gestión en la Cordillera Cantábrica.