Dynamic simulation of socio-ecological systems: sustainability in Biosphere Reserves

La aplicación de una perspectiva sistémica en la gestión de las Reservas de la Biosfera es importante a la hora de abordar la estrecha relación entre los procesos ambientales y socioeconómicos, así como los potenciales factores limitantes, particularmente evidentes en el caso de sistemas insulares áridos como la Reserva de la Biosfera de Fuerteventura (RBF), Islas Canarias. El desarrollo turístico de la isla ha favorecido la ocupación del territorio por usos antropogénicos, lo que está incrementando la vulnerabilidad del sistema hacia procesos como el sobrepastoreo y la degradación de hábitats naturales que albergan numerosas especies amenazadas. Con el objetivo de elaborar una herramienta que contribuya a un desarrollo más equilibrado y multifuncional de las reservas de la biosfera insulares, se ha desarrollado un modelo dinámico para la RBF, estructurado en 5 sectores: usos del territorio, conservación de la biodiversidad, recursos hídricos, calidad ambiental y socioturístico. El modelo, calibrado con datos del periodo 1996-2011, integra un conjunto de 30 indicadores de sostenibilidad con el fin de evaluar su evolución e interacciones en la RBF a lo largo del tiempo. Los resultados de la comparación de los valores observados con los simulados, así como de las pruebas de verificación aplicadas, señalan que el modelo es capaz de reproducir el comportamiento de este sistema socio-ecológico. Esta herramienta permite realizar un análisis de los cambios recientes y los conflictos entre los principales factores e indicadores, y así convertirse en una herramienta para favorecer una gestión orientada a minimizar esos conflictos y a reforzar políticas de desarrollo sostenible en la Reserva.The application of a systemic perspective on the management of Biosphere Reserves is important to address the close relationships between the environmental and socio-economic processes and to take into account potential limiting factors, particularly evident in the case of insular arid systems as the Fuerteventura Biosphere Reserve (FBR), (Canary Islands). The tourist development on the island is leading to increasing land dedicated to anthropogenic uses, which is emphasizing the vulnerability of this system to other processes such as overgrazing and degradation of natural habitats that host numerous endangered species. In order to elaborate a tool which contributes to a more balanced and multifunctional development of the insular biosphere reserves, a dynamic model for FBR has been developed, structured in 5 model sectors: land use, biodiversity conservation, water resources, environmental quality and socio-touristic. The model, calibrated with data of the 1996–2011 period, integrates a set of 30 sustainability indicators to monitor their changes and interactions in the FBR over time. Results regarding comparison between observed and simulated values and the verification tests applied showed that the model is able to match the behaviour of this socio-ecological system. This decision-support tool allows analyzing the recent changes and trade-offs between the main environmental factors and indicators, thereby facilitating a management aimed to minimize those trade-offs and reinforce sustainable development policies in the Reserve.Este trabajo se ha desarrollado en parte dentro del proyecto: “Herramienta avanzada para la gestión sostenible y el desarrollo de un sistema de información y participación en las Reservas de la Biosfera” financiado por el Ministerio de Industria, Turismo y Comercio, dentro del Subprograma: Avanza Competitividad I+D+i 2010-2012. Ha contado igualmente con el apoyo del proyecto “IDIGEO: Plataforma para la Investigación y Desarrollo de Sistemas de Información Geomática”, MICINN, Convocatoria ACTEPARQ 2009

Modelling the effects of land use change on the nutrient dynamics in a coastal agricultural watershed: the Mar Menor case (Southeastern Spain)

Se ha elaborado un enfoque integrado de modelización de la dinámica hidrológica de una cuenca agrícola, la cuenca de la laguna costera del Mar Menor (Sudeste de España), para analizar los efectos de los cambios de uso a medio y largo plazo sobre los flujos de nutrientes que alcanzan la laguna y sus humedales periféricos. Se ha elaborado un modelo socioambiental sin dimensión espacial explícita que presta especial atención a los factores socio-económicos y los cambios de uso. Se presentan también los resultados preliminares de la aplicación al Mar Menor del modelo ELM (Ecological Landscape Modeling), un modelo hidroecológico con dimensión espacial explícita, como mejora de la modelización hidrológica de la cuenca. Los resultados del modelo integrado (1970-2012) muestran el significativo incremento de la entrada de nutrientes en la laguna del Mar Menor, la existencia de grandes fluctuaciones interanuales y el papel de los humedales en la retención de una parte de tales nutrientes. Se ha aplicado el modelo para analizar los efectos previsibles de distintas medidas de gestión orientadas a reducir la exportación de nutrientes a la laguna del Mar Menor, en particular la reutilización de drenajes agrícolas y la recuperación de humedales. Los resultados de la simulación de tales medidas señalan que la recuperación de humedales es más eficaz que la reutilización de drenajes, consiguiendo una reducción más significativa de los nutrientes que finalmente alcanzan el Mar Menor.An integrated modelling approach on the nutrient dynamics has been developed for its application in the agricultural watershed of the Mar Menor coastal lagoon (South-eastern Spain), in order to analyse the long-term effects of land-use change on the nutrients inputs into the lagoon and associated wetlands. A lumped dynamic model has been developed which focuses on the socio-economic factors and land-use changes and their effects on the watershed-scale nutrient flows. In addition, a preliminary application of the ELM (Ecological Landscape Model), an eco-hydrological spatial dynamic model, has been carried out as an ongoing improvement of the hydrological modelling module. Simulation results for the 1970-2012 period showed a noticeable increase in nutrient inflows into the Mar Menor lagoon, highlighting the high inter-annual variability and the role of associated wetlands to remove part of the nutrients. The modeling approach was applied to explore the potential effects of several management measures aiming at reducing the export of nutrients from the agricultural fields into the Mar Menor lagoon, particularly studying measures to reuse agricultural leakages and plans for wetlands restoration. Results showed that wetlands restoration achieves a higher reduction in the inflow of nutrients into the lagoon, doubling those achieved by reusing agricultural leakages.El presente trabajo ha sido parcialmente financiado con el contrato: “Modelización integrada para la gestión sostenible del Mar Menor”, elaborado para TRAGSA (2011-2012)

FENOLOGÍA DEL CARRICERÍN COMÚN ACROCEPHALUS SCHOENOBAENUS (LINNAEUS, 1758) Y LA BUSCARLA UNICOLOR LOCUSTELLA LUSCINIOIDES (SAVI, 1824) EN EL PARQUE NATURAL DE EL HONDO (ALICANTE, SE ESPAÑA)

The complete phenology of two transaharan migrant passerines present in El Hondo Natural Park (Alicante province, SE Spain), Sedge warbler Acrocephalus schoenobaenus and Savi’s warbler Locustella luscinioides is shown, from the results of a Constant Effort Sites ringing scheme developed in this wetland from 1992 to 2003. Savi’s Warblers (59% of both species’ total ringed birds) peaked in August, while for Sedge warblers (41% of total) the main peak occurred in April. The phenology of these birds is similar to other sites of Eastern Spain, although an earlier spring passage of Savi’s warbler is reported from other localities of South-eastern Spain. Breeding of this species, previously reported, has not been confirmed.Se muestra la fenologia completa de dos migrantes transaharianos en el Parque Natural de El Hondo (provincia de Alicante, SE Espana), el Carricerin Comun Acrocephalus schoenobaenus y la Buscarla Unicolor Locustella luscinioides, a partir de datos de Estaciones de Esfuerzo Constante realizadas en este humedal desde 1992 hasta 2003. Los anillamientos de Buscarla Unicolor (59% del total) alcanzaron su maximo en agosto mientras que para los carricerines comunes (41%) hubo un pico principal en abril. La fenologia de estas aves es similar a la de otras areas del este de Espana, aunque para la Buscarla Unicolor, se ha indicado un paso mas temprano en primavera en otras areas del sureste de Espana. La reproduccion de esta especie, anteriormente senalada, no se ha confirmad

Abundancias y densidades relativas de zorro Vulpes vulpes (Linnaeus, 1758) en un humedal del sudeste ibérico: implicaciones para la conservación de sus poblaciones

This paper reports on the Red Fox Vulpes vulpes population estimates inside “El Hondo“ Natural Park (Alicante, SE Iberian Peninsula). The estimates were scored as number of encounters in transects of variable length during 1993-2006. Red Fox counts were standardized as kilometric abundance indexes (Individuals/km) and relative densities Foxes/km2). Red Fox was observed in this wetland at very low densities (0,3-0,6 Foxes/km2) compared with other European sites and with an apparently slight tendency to increase in the last ten years. The relative abundances (IKA) ranged be- tween 0,6 -1,3 Foxes/km. The presence of refuse tips in the boundaries of Park is suggested as factor accounting for the establishment of the Red Fox at this Park. These observations suggest the implementation of specific studies and conservation measures, by means of a particular methodology, to allow reinforce the biodiversity of this wetland for the vertebrates.Este artículo sumariza las estimas poblacionales del zorro Vulpes vulpes en el interior del Parque Natural de “El Hondo” (Alicante, SE Península Ibérica). Las observaciones fueron realizadas por medio de avistamientos durante 1993-2006. El zorro está presente en la zona a muy bajas densidades (0,3-0,6 zorros/km2), comparado con otras áreas Europeas y con una aparente ligera tendencia al incremento en los últimos diez años. Las abundancias relativas (IKA) oscilaron entre 0,6-1,3 zorros/km. La presencia de vertederos y basureros en los límites del parque es sugerido como factor a tener en cuenta para el establecimiento del zorro en este Parque. Estas observaciones sugieren la implementación de futuros estudios específicos en este humedal, mediante metodología apropiada, y aplicar medidas de conservación que permitan reforzar la biodiversidad de este humedal para los vertebrados

COMPARACIÓN ENTRE GRUPOS DE VEGETACIÓN OBTENIDOS MEDIANTE MÉTODOS MULTIVARIANTES Y SINTÁXONES EN LA DESCRIPCIÓN DE COMUNIDADES VEGETALES HALÓFILAS

Six vegetation groups (A-F) had been defined in the salt steppes of the Guadalentín (Murcia) by means of multivariate methods. Each of them is characterized by the dominance of certain halophytic or subhalophytic species. In the present paper, ordination techniques (correspondence analysis and canonical correspondence analysis) are used to compare four of these groups (A-D) with syntaxa –associations or subassociations described in Southeastern Spain or, more generally, in the Mediterranean region. The affinities and disagreements between each group and supposedly related syntaxa are shown and discussed. In general terms, there is not a good correspondence between vegetation groups and syntaxa, specially in the cases of group B (characterized by dominance ofFrankenia corymbosa or Limonium caesium) and group D (characterized by dominance of Halocnemum strobilaceum). The differences can be attributed to the particular conditions of the salt steppes of the Guadalentín, also to vegetation changes that are taking place in them or the presence of certain species which are scarce or absent in other mediterranean salt marshes and salt steppes. Sometimes a vegetation group can be related to an association but, within its range of variation, the group represents certain form linked to local or particular circumstances. This shows that the variation which exists within an association (or subassociation) can be very outstanding ecologically, and that there are difficulties to extrapolate environmental parameters from one representation of an association to another.En los saladares del Guadalentín (Murcia) se definieron, mediante métodos multivariantes, seis grupos de vegetación (A-F), cada uno de ellos caracterizado por la dominancia de determinadas especies halófilas o subhalófilas. En el presente trabajo, se utilizan técnicas de ordenación (análisis de correspondencias y análisis de correspondencias canónicas) para comparar cuatro de estos grupos (A-D) con sintáxones: asociaciones o subasociaciones descritas para el sureste ibérico o para la región mediterránea en general. Se exponen y se discuten las afinidades y discrepancias de cada grupo con los sintáxones supuestamente relacionados. En términos generales, la correspondencia entre grupos de vegetación y sintáxones no es buena, especialmente en el caso de los grupos B (caracterizado por la dominancia de Frankenia corymbosa o Limonium caesium) y D (caracterizado por la dominancia de Halocnemum strobilaceum). Las diferencias se pueden atribuir a las condiciones específicas de los saladares del Guadalentín, a los cambios de vegetación que tienen lugar en ellos o a la presencia de determinadas especies ausentes o escasas en otros saladares mediterráneos. En ocasiones, un grupo de vegetación se puede vincular a una asociación, pero, dentro del rango de variación de la misma, representa una determinada forma, asociada a circunstancias locales o particulares. Esto pone de manifiesto que la variación que se da dentro de las asociaciones o subasociaciones puede ser muy relevante ecológicamente, y que existen dificultades para extrapolar valores de parámetros ambientales entre distintas representaciones de una misma asociación

CARTOGRAFIA ECOLÓGICA DE LA FAUNA Y ORGANIZACIÓN DEL TERRITORIO: APROXIMACIÓN AL CASO DEL MAR MENOR Y SISTEMAS ADYACENTES

The need for including faunistic and ecological aspects in studies of land use has been analyzed, either from a methodological point of view or taking into account animal populations of great interest. This survey has been located the in Mar Menor lagoon and its ecological surroundings. Essentially, populations of molluscs, crustaceans, reptiles, fishes, birds and mammals have been used. The method of work has been based on characterizing homogeneous environmental sectors with regard to subatratum, relief, vegetation and degree of human activity. By field extensive prospection analysis of available bibliographical sources, as well as information obtained from other investigators, the ecological characterization of these animal communities has been obtained. Twenty eight faunistic units have been considered in all, whose description comprises structure. Functioning, dynamics and environmental conditions, closely related to the taxonomic operational components of the study. Finally besides aspects of conservation and exploitation in relation to the studied animal populations, the present day environmental conditions along the coast of the Mar Menor lagoon have been studied too.Se analiza la necesidad de incluir en los estudios de utilización del territorio los factores ecológicos y faunísticos, tanto desde el punto de vista metodológico como desde la consideración de las taxocenosis animales de mayor interés. El trabajo se ha realizado en el área del Mar Menor y su entorno ecológico. Se han tenido en cuenta, fundamentalmente, las taxocenosis de crustáceos, moluscos, reptiles, peces, aves y mamíferos. El método de estudio se ha basado en la caracterización de sectores ambientales internamente homogéneos en cuanto a sustrato, relieve, vegetación y grado de influencia humana. Mediante la prospección extensiva de campo y el análisis de la información bibliográfica disponible, junto con el conocimiento obtenido de otros investigadores, se ha llegado a una tipificación de las comunidades animales que habitan cada sector. En total, se han delimitado 28 unidades, cuya descripción comprende la estructura, funcionamiento, dinámica y estado ambiental de las mismas, siempre en estrecha relación con las componentes taxonómicas operacionales que se han tenido en cuenta, y que quedan claramente establecidas en el trabajo. Por último, además de aspectos de conservación y explotación de los ecosistemas, en relación a las poblaciones animales estudiadas, se analiza el estado actual de la calidad ambiental de este tramo del litoral murciano, incidiendo a través de aspectos puntuales en el marco global del planeamiento con bases ecológicas, que con carácter de urgencia precisa el área estudiada

PROCESOS DE COLONIZACIÓN Y EXTINCIÓN DE PLANTAS VASCULARES EN LOS SALADARES DEL GUADALENTÍN (SE ESPAÑA)

Lists of vascular plant species were compiled in 1991 and 1998 within Guadalentín salt steppe fragments (Region of Murcia, SE Spain), where human disturbance during the last 25 years has been substantial, leading to considerable changes in island sizes. Our aim was to determine whether equilibrium hypothesis explains the species-area relationship found in the study site and to elucidate the main factors determining colonization and extinction rates. Colonization and extinction rates between 1991 and 1998 were calculated in islands which have suffered less disturbance and related to area, percentage of change in the area of each patch and distance to the nearest potential sources of species. In the considered period, a differential extinction process associated with human disturbance has resulted in reductions in species number within each patch. Equilibrium theory must be taken into consideration to explain the species-area relations as there is a strong inverse correlation between extinction rates and area. Colonization rates are not related to island sizes but to the percentage of change in the area of islands that explains losses and increases in species number higher than those expected taking into consideration species-area relationships. Distance has no effect on colonization rates, as the fragments are isolated in a functional sense.En el presente trabajo se analiza la información correspondiente a dos inventarios de plantas vasculares (1991 y 1998) realizados en los saladares del Guadalentín (Murcia, SE España), donde la perturbación humana ha conducido a cambios drásticos en el tamaño de los fragmentos de vegetación de saladar. El estudio tiene como objetivo evaluar si la hipótesis del equilibrio explica las relaciones especies-área observadas. Para ello se calcularon las tasas de colonización y extinción entre 1991 y 1998, y se relacionaron con el área, el porcentaje de cambio del área y la distancia a la fuente potencial de especies más cercana. En el periodo considerado, un proceso de extinción diferencial asociado a la perturbación humana condujo a la reducción del número de especies por fragmento. La hipótesis del equilibrio debe ser considerada para explicar las relaciones especies-área en la zona de estudio, ya que se observó una fuerte correlación inversa entre las tasas de extinción y el área. Las tasas de colonización no se relacionaron con el tamaño de los fragmentos, sino con el porcentaje de cambio en el área. La distancia a las fuentes de especies no explica la variación de las tasas de colonización, lo que sugiere que las manchas de saladar se encuentran separadas por distancias similares y que la mayoría de los fragmentos se encuentran aislados funcionalmente

Análisis de las propuestas de los actores sociales en la recuperación ambiental de la Bahía de Portmán (Región de Murcia). Nuevas perspectivas para un desarrollo sostenible

La bahía de Portmán representa uno de los casos de contaminación más importantes en el Mediterráneo. En este trabajo se analizan las posiciones de los diferentes actores sociales, así como las principales fortalezas-debilidades y oportunidades-amenazas que existen en las posibilidades de un planteamiento estratégico de regeneración de la bahía y de la Sierra Minera. Desde una perspectiva socio-ecológica, los análisis realizados ponen de manifiesto las potencialidades para el desarrollo de un turismo ambiental y cultural de este entorno. Sin embargo, las propias debilidades y amenazas podrían superar esas potencialidades si no se lleva a cabo una gestión cuidadosa y una apuesta clara por un modelo de desarrollo sensible en extremo con el patrimonio natural, paisajístico y cultural. Un modelo de turismo ligado a la restauración ambiental y al consenso con los agentes sociales locales debe constituir un elemento básico para la adaptación del territorio como producto turístico, y así debe reflejarse en las futuras decisiones

RELACIONES ESPECIES-ÁREA EN LOS SALADARES DEL GUADALENTÍN (SE IBÉRICO, ESPAÑA) E IMPLICACIONES PARA LA CONSERVACIÓN, RESTAURACIÓN Y GESTIÓN

The aim of the study is to investigate the relationship between the number of plant species in Guadalentín salt steppe fragments and their area, in order to obtain the model describing this relation, to offer an explanation of species-area relationship by means of the main ecological theories and to apply the results to achieve conservation strategies for the study site. Power function and exponential models describe accurately the species-area relationship in Guadalentín salt steppes. Path analysis confirms that contribution of fragment size to species number is approximately twice that of habitats, although both Equilibrium Hypothesis and Habitat Diversity Hypothesis should be considered. The study of species-area relation constitutes a framework to obtain conservation strategies. So, fragments with positive residual values in the species-area curves could have more interest of conservation than those with negative residual values because of their greater species richness. Comparing the species-area curve with curves obtained with data for series of 2, 3 and 4 islands randomly selected, we conclude that SLOSS (single large or several small reserves) effect is not present in the study site. So, conservating two small fragments would be better than conservating a single large one of the same total area.En el presente trabajo se analiza la relación existente entre el número de especies vegetales en los fragmentos de los saladares del Guadalentín (SE Ibérico) y el área de los mismos, con objeto de obtener el modelo que describa dicha relación, explicarla en función de las teorías ecológicas propuestas y aplicar los resultados obtenidos a la consecución de criterios de conservación para la zona de estudio. Los modelos potencial y exponencial proporcionan ajustes satisfactorios a la hora de explicar la relación especies-área encontrada en los saladares del Guadalentín. El path análisis confirma que la contribución relativa del área sobre el número de especies se aproxima al doble de la correspondiente al hábitat, aunque en la explicación de la relación especies-área deberían ser consideradas tanto la Hipótesis del Equilibrio como la Hipótesis de Diversidad de Hábitats. El estudio de la relación especies-área resulta útil para la consecución de criterios de conservación. Así, los fragmentos a los que corresponden residuos positivos en la curva especies-área presentan un mayor interés de conservación, en relación con su mayor riqueza de especies, que los que poseen residuos negativos. Asimismo, la comparación de la curva especies- área con series de curvas obtenidas para agrupaciones de fragmentos realizadas al azar indica que en la zona de estudio no se produce efecto SLOSS (single large or several small reserves), por lo que resulta conveniente priorizar, frente a la conservación de un fragmento de área extensa, la correspondiente a un grupo de manchas de superficie más reducida que sumen la misma área total

Climatic suitability derived from species distribution models captures community responses to an extreme drought episode

The differential responses of co-occurring species in rich communities to climate change-particularly to drought episodes-have been fairly unexplored. Species distribution models (SDMs) are used to assess changes in species suitability under environmental shifts, but whether they can portray population and community responses is largely undetermined, especially in relation to extreme events. Here we studied a shrubland community in SE Spain because this region constitutes an ecotone between the Mediterranean biome and subtropical arid areas, and it has recently suffered its driest hydrological year on record. We used four different modeling algorithms (Mahalanobis distance, GAM, BRT, and MAXENT) to estimate species' climatic suitability before (1950-2000) and during the extreme drought. For each SDM, we related species' climatic suitability with their remaining green canopy as a proxy for species resistance to drought. We consistently found a positive correlation between remaining green canopy and species' climatic suitability before the event. This relationship supports the hypothesis of a higher vulnerability of populations living closer to their species' limits of aridity tolerance. Contrastingly, climatic suitability during the drought did not correlate with remaining green canopy, likely because the exceptional episode led to almost zero suitability values. Overall, our approach highlights climatic niche modeling as a robust approach to standardizing and comparing the behavior of different co-occurring species facing strong climatic fluctuations. Although many processes contribute to resistance to climatic extremes, the results confirm the relevance of populations' position in the species' climatic niche for explaining sensitivity to climate change