Modeling the dispersion of atelines (primates, atelinae) through scenarios of climate change and habitat fragmentation in Colombia. Conservation implications for the persistence of species into the future

Abstract. Prioritizing landscape connectivity is a primary objective in the conservation planning of biodiversity, since it is assumed that there will be scenarios where the dispersal of species would be necessary due to habitat fragmentation and climate change. Atelines (Primates, Atelinae) include species of Spider Monkeys (Ateles spp.) and Woolly monkeys (Lagothrix spp.); primates with great importance for the tropical forest ecosystems where they inhabit because of their role as seed dispersers. Due to habitat loss and habitat fragmentation, hunting and illegal trade, these species are increasingly endangered. The aim of this study is to identify priority areas of conservation for ateline dispersal in Colombia in order to maintain connectivity among their populations under scenarios of habitat fragmentation and climate change in the period 2000-2020. Spatiotemporal functions of habitat quality and cost flow were constructed to evaluate the probability of dispersal and the dispersal flux of each species under a graph-theoretical approach, based on the following variables: i) net primary productivity, ii) cover type, human iii) population density and iv) climatic habitat suitability. The resulting dispersal scenarios show differences between species located in different regions: i) species distributed in the Amazon (A. belzebuth and L. lagothricha lagothricha) do not show problems in terms of spatial or temporary connectivity; ii) A. geoffroyi distributed over the Pacific region shows a slight trend towards habitat fragmentation, however in the short term (10 years) these effects do not cause ruptures in the connectivity for the species; iii) Andean species (A. hybridus and L. lagothricha lugens) show a clear and drastic loss of habitat over time, strongly limiting their current and future dispersion possibilities. Changes in habitat climatic suitability for A. belzebuth, A. geoffroyi and L. lagothricha lagothricha are higher in moister and warmer low-land areas, responding to increases in precipitation and temperature projected in climate change scenarios. For A. hybridus and L. lagothricha lugens the climatic habitat suitability is greater in warmer regions with moderate elevations, where major process of deforestation have occurred over dry and Andean forests. Based on connectivity analysis we propose the following as conservation targets: i) source patches, ii) areas of persistence, iii) lost, iv) and regenerated habitat, v) stepping stones, vi) the most efficient network of habitat connected patches (minimum spanning tree), vii) and the probable physical connections where species dispersal would take place. Spatial and persistent habitat representativeness in protected areas (PAs) for each species is low. The results show that larger PAs can be an effective measure for habitat conservation of species, since patches of remaining habitat under these regions are mostly conserved. We identify the Serranía de San Lucas as a priority conservation area; it is not legally protected and is the main source patch for A. hybridus, the ateline species treated in most detail.Priorizar la conectividad del paisaje es uno de los objetivos primordiales en la planeación para la conservación de la biodiversidad, ya que se asume que existirán escenarios donde la dispersión de las especies será necesaria debido a la fragmentación de hábitat y el cambio climático. Los Atelinos (Primates, Atelinae) incluyen las especies de Monos Araña (Ateles spp.) y Monos Lanudos (Lagothrix spp.); primates de gran importancia para los ecosistemas de bosque tropical húmedo donde habitan por su rol como dispersores de semillas. Debido a la fragmentación y pérdida de hábitat, la cacería y el comercio ilegal, estas especies están cada vez más en peligro de extinción. El objetivo de este estudio es identificar áreas prioritarias de conservación para la dispersión de los atelinos en Colombia con el fin de mantener la conectividad entre sus poblaciones bajo escenarios de fragmentación de hábitat y cambio climático en el periodo 2000-2020. Se construyeron funciones de calidad de hábitat y costo de flujo espaciotemporales para evaluar la probabilidad de dispersión y el flujo de dispersión de cada una de las especies bajo un enfoque de teoría de grafos, con base en las siguientes variables: i) productividad primaria neta, ii) tipo de cobertura, iii) densidad poblacional humana e idoneidad de iv)hábitat climática. Los escenarios de dispersión resultantes muestran diferencias entre las especies localizadas en diferentes regiones: i) las especies distribuidas en la región amazónica (A. belzebuth and L. lagothricha lagothricha) no mostraron problemas en términos de conectividad espacial o temporal; ii) A. geoffroyi distribuido sobre la región pacífica, muestra una leve tendencia negativa hacía la fragmentación de hábitat, sin embargo a corto plazo (10 años) estos efectos no causan rupturas en la conectividad para la especie; iii) las especies Andinas (A. hybridus and L. lagothricha lugens) muestran una clara y drástica pérdida de hábitat a través del tiempo, limitando fuertemente sus posibilidades de dispersión actuales y futuras. Los cambios en la idoneidad de hábitat climática para A. belzebuth, A. geoffroyi y L. lagothricha lagothricha son más altos en áreas más húmedas y cálidas de tierras bajas, respondiendo a los incrementos en precipitación y temperatura proyectados en los escenarios de cambio climático. Para A. hybridus y L. lagothricha lugens la idoneidad de hábitat climática es mayor en regiones más cálidas con elevaciones moderadas, donde los procesos de deforestación más importantes han ocurrido sobre los bosques secos y andinos. Con base en el análisis de conectividad se propusieron los siguientes objetos de conservación: i) parches fuente, ii) áreas de hábitat persistente, iii) perdida iv) y regenerada, v) stepping stones, vi) la red más eficiente de los parches de hábitat conectados (minimum spanning tree), vii) y las conexiones físicas probables donde la dispersión de las especies se llevaría a cabo. La representatividad espacial y de persistencia de hábitat en las áreas protegidas para cada especie es baja. Los resultados muestran que áreas protegidas más grandes pueden ser una medida efectiva de conservación del hábitat de las especies, ya que los parches de hábitat remanente bajo estas regiones están mayormente conservados. Se identifica la Serranía de San Lucas como una zona prioritaria de conservación, ya que esta no está legalmente protegida y es el principal parche fuente para A. hybridus, la especie de atelinos más amenazada.Maestrí

Improving the identification of priority areas for conserving neotropical biodiversity : assessing uncertainties in spatial conservation prioritization

Critical thresholds in habitat reduction besides multiple threats such as climate change are leading to a biodiversity decline (Newbold et al. 2016; Betts et al. 2017; Melo et al. 2018; Roque et al. 2018), consistently predicted in multiple scenarios (Jenkins 2003; Thomas et al. 2004; Pereira et al. 2010; Bellard et al. 2012). Accordingly, extinction rates of species are now 8 to 100 times higher than those previously known (Ceballos et al. 2015). This biodiversity crisis imposes new challenges on conservation planning for prioritizing locations and efforts to guarantee the persistence of species and ecosystems over time (Meir et al. 2004; Wilson et al. 2016; Reside et al. 2018). The most common initiatives in conservation planning for safeguarding biodiversity and counteract biodiversity decline continue to be the expansion of the protected areas (PAs) systems (Jenkins & Joppa 2009; Watson et al. 2014). However, in a world increasingly dominated by human transformation processes (Ellis & Ramankutty 2008; Ellis 2011) and with limited economic resources for conservation (Wilson et al. 2009; Waldron et al. 2013), it is critical to expand this view and integrate conservation practices in human-modified landscapes (Ellis 2013). The adequate allocation of the limited resources available for biodiversity conservation is crucial for achieving global, national, and sub-national conservation targets (Dobrovolski et al. 2014; Pouzols et al. 2014; Venter et al. 2014; Di Marco et al. 2016; Espirito-Santo et al. 2017). Consequently, a critical issue in spatial conservation prioritization should be to minimize the uncertainty about what and where to conserve, in order to maximize the success of conservation planning (Regan et al. 2009; Wilson et al. 2009). Thus, I tested in this thesis how robustness of the planning process may be increased by applying the three principles proposed in the systematic conservation planning framework, (1) representation, (2) persistence, and (3) cost-efficiency (Margules & Sarkar 2007), but also by highlighting the variability of the conservation prioritization process to diverse approaches using different information (Langford et al. 2011). I evaluated the impact of several approaches and analyzed the sensitivity of the identification of priority areas for conservation in the Neotropics, one of the most biodiverse regions in the world, and also one with the most urgent needs of identifying conservation priorities. I present a comprehensive spatial conservation prioritization that addressed the composition (8563 spp.), structure (663 ecosystems), and function (5382 ecological groups) of biodiversity, showing the regional variability of conservation priorities according to the biodiversity attribute represented (Chapter 1). Also, I applied different approaches of costs and factors associated with the persistence of Neotropical biodiversity, and framed them in the land-sharing/sparing model to propose possible conservation actions in the region (Chapter 2). Finally, I evaluated multiple variables related to the systematic conservation planning principles, representation, persistence, and cost-efficiency, to analyze what factors better guide conservation priorities in the Neotropics across regional and national levels (Chapter 3). My results showed that Aichi 11 target for conserving 17% of terrestrial biodiversity in the Neotropics cannot be fulfilled with the current PAs. The prioritized areas proposed, as well as PAs, meet on average 60% of conservation targets, but being 60% more efficient in the extent of area selected. I show that in the most threatened biodiversity hotspots, the effectiveness and representativeness of biodiversity depend strictly on the inclusion of new conservation areas. Comparing biodiversity attributes, I found a higher level of surrogacy using a compositional approach explained by the number of biodiversity features and their overlapping levels. However, conservation priorities vary regionally, suggesting that the use of a single biodiversity attribute, may lead to inaccurate selections of conservation priorities (Chapter 1). I also found that costs are more influential in the selection of conservation areas than persistence measures. Using the variability in the priority areas found, we identified regions where land acquisition would be most suitable for conservation and restoration (land-sparing), and areas where conservation agreements would be more appropriate to implement restoration or wildlife-friendly farming conservation strategies (land-sharing) (Chapter 2). Through a sensitivity analysis, we found that representativeness of biodiversity, and particularly the proportion of natural habitats guides conservation priorities at the regional level, while the factors associated with costs and persistence are more critical at the Neotropical level. In the Neotropics, conservation priorities responded to the spatial conservation prioritization model, favoring complementarity and reducing conservation costs (Chapter 3). However, conservation planning at the regional level should consider several mechanisms to guarantee the success of biodiversity protection over time (Chapters 1, 2 and 3). Finally, I concluded that there is no single approach or a combination of them, which cover the whole variability in spatial information on biodiversity, costs, and persistence to conservation. Regional differences in conservation areas selected influence conservation planning differently, consequently leading to identify distinct priorities and conservation actions related. The regional variability in conservation areas selection found indicates more different strategies that should be applied to conservation planning, since biodiversity attributes, and cost and persistence approaches guide the selection differently (Chapters 1 and 2). However, despite variability in conservation areas selection, we could identify priority areas where coincidences over multiple approaches occur (Chapters 1 and 2). In these areas, the uncertainty in defining priority areas is reduced, supporting the definition of more robust conservation priorities and actions by identifying those factors related to conservation areas selection (Chapter 3). These irreplaceable areas were located in critical and threatened global biodiversity hotspots, e.g., the Chaco, the Atlantic forest, the Pantanal, Cerrado, and Caatinga regions in Brazil, and the moist and dry forests of northern Andes (Chapters 1 and 2).Doctor en Estudios Ambientales y RuralesDoctoradohttps://orcid.org/0000-0001-6570-439Xhttps://scholar.google.com/citations?user=R89PYbAAAAAJ&hl=es&oi=aohttps://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=000123529

Modelación del efecto de escenarios de cobertura sobre la migración de nutrientes (N, P 2 O 5 ) en la cuenca alta del río Magdalena (Huila, Colombia)

La expansión e intensificación del uso de la frontera agrícola han determinado crecientes procesos de deforestación, así como el aumento de la fertilización, las cuales deterioran la calidad de agua en cuencas de áreas rurales. En Colombia esta problemática es especialmente marcada en la región andina. Este estudio aplica un modelo de simulación hidrológica para comparar el efecto de cuatro escenarios de manejo espacial de la cobertura sobre la migración de nutrientes provenientes de prácticas agrícolas en la cuenca alta del río Magdalena. La simulación del movimiento del agua por laderas y canales realizada mostró un aceptable desempeño (S/ σΔ=0,84; R=0,82; R2=0,67); sin embargo, la dinámica de migración de contaminantes fue insensible a los cambios en la cobertura vegetal realizados en las configuraciones de las distintas simulaciones (p≥0,05), pues se encontraron reducciones en las cargas de contaminantes, en el punto de cierre del área de estudio, que oscilaban tan sólo entre 2% y 4%. Las reducciones presentadas se explican en razón de las propiedades intrínsecas de la vegetación, como barrera ante el flujo de sedimentos, su capacidad de aumentar los procesos de infiltración en el suelo y, por ende, disminuir los procesos de escorrentía y la absorción de nutrientes por parte de las plantas

Modelación del efecto de escenarios de cobertura sobre la migración de nutrientes (N, P 2 O 5 ) en la cuenca alta del río Magdalena (Huila, Colombia)

La expansión e intensificación del uso de la frontera agrícola han determinado crecientes procesos de deforestación, así como el aumento de la fertilización, las cuales deterioran la calidad de agua en cuencas de áreas rurales. En Colombia esta problemática es especialmente marcada en la región andina. Este estudio aplica un modelo de simulación hidrológica para comparar el efecto de cuatro escenarios de manejo espacial de la cobertura sobre la migración de nutrientes provenientes de prácticas agrícolas en la cuenca alta del río Magdalena. La simulación del movimiento del agua por laderas y canales realizada mostró un aceptable desempeño (S/ σΔ=0,84; R=0,82; R2=0,67); sin embargo, la dinámica de migración de contaminantes fue insensible a los cambios en la cobertura vegetal realizados en las configuraciones de las distintas simulaciones (p≥0,05), pues se encontraron reducciones en las cargas de contaminantes, en el punto de cierre del área de estudio, que oscilaban tan sólo entre 2% y 4%. Las reducciones presentadas se explican en razón de las propiedades intrínsecas de la vegetación, como barrera ante el flujo de sedimentos, su capacidad de aumentar los procesos de infiltración en el suelo y, por ende, disminuir los procesos de escorrentía y la absorción de nutrientes por parte de las plantas

Modelación del efecto de escenarios de cobertura sobre la migración de nutrientes (N, P 2 O 5 ) en la cuenca alta del río Magdalena (Huila, Colombia)

The combination of deforestation due to agricultural frontier expansion and the increased use of fertilizers due to agricultural intensification has lead to an increase in the load of sediments and pollutants that negatively affect water quality in rural areas. This problem is particularly serious in the Colombian Andean region. This study applies a hydrological simulation model to compare the effect of four vegetable coverage management scenarios on nutrient migration from agricultural practices in the Upper Magdalena river basin. The simulation of water movement over hillsides and channels, which was run using the MIKE SHE and MIKE 11 models, showed an acceptable performance (S/ ?? =0.84, R=0.82, R2=0.67). However, pollutant migration showed a very low sensitivity to vegetable coverage in the configuration of the different model simulations (p > 0.05), with reductions in pollutant loads ranging only between 2 and 4%. Such reductions have to do with the intrinsic properties of vegetation (which act like a barrier to sediment flow,) with its ability to increase soil infiltration (therefore reducing runoff,) and with nutrient absorption by plants.La expansión e intensificación del uso de la frontera agrícola han determinado crecientes procesos de deforestación, así como el aumento de la fertilización, las cuales deterioran la calidad de agua en cuencas de áreas rurales. En Colombia esta problemática es especialmente marcada en la región andina. Este estudio aplica un modelo de simulación hidrológica para comparar el efecto de cuatro escenarios de manejo espacial de la cobertura sobre la migración de nutrientes provenientes de prácticas agrícolas en la cuenca alta del río Magdalena. La simulación del movimiento del agua por laderas y canales realizada mostró un aceptable desempeño (S/ ??=0,84; R=0,82; R2=0,67); sin embargo, la dinámica de migración de contaminantes fue insensible a los cambios en la cobertura vegetal realizados en las configuraciones de las distintas simulaciones (p?0,05), pues se encontraron reducciones en las cargas de contaminantes, en el punto de cierre del área de estudio, que oscilaban tan sólo entre 2% y 4%. Las reducciones presentadas se explican en razón de las propiedades intrínsecas de la vegetación, como barrera ante el flujo de sedimentos, su capacidad de aumentar los procesos de infiltración en el suelo y, por ende, disminuir los procesos de escorrentía y la absorción de nutrientes por parte de las plantas

Libro Rojo de Aves de Colombia.Volumen II

Es necesario hacer evaluaciones periódicas para monitorear el progreso o retroceso en el estado de conservación de las especies y, por tanto, de las políticas de conservación (Farrier et ál. 2007; Butchart 2008; Amaya-Espinel et ál. 2011). El  presente libro es el segundo de una obra de dos volúmenes que remplaza totalmente el libro rojo del año 2002 (Renjifo et ál. 2002). En la introducción del primer volumen de este libro rojo (Renjifo et ál. 2014) se hizo una síntesis del desarrollo de los libros rojos en el mundo, del desarrollo del sistema actualmente vigente de categorías y criterios de la UICN, y del desarrollo de las listas y libros rojos de aves en Colombia. Así mismo se describió cómo fue el proceso de investigación y colaboración conducente a la publicación de ese volumen caracterizado en cinco fases que condujeron a la publicación del volumen I. Este volumen II culmina una investigación que comenzó en el año 2008. Aquí analizamos el riesgo de extinción de las especies de todas las regiones y ecosistemas no cubiertos en el volumen I (ecosistemas abiertos, secos, insulares, acuáticos continentales y marinos, tierras altas del Darién y Sierra Nevada de Santa Marta y bosques húmedos de tierras bajas del centro, norte y oriente del país). Para mayor detalle sobre este punto, véase la sección Síntesis de resultados. Anhelamos que la obra inspire a los investigadores de manera que estimule el desarrollo de un conocimiento más profundo de estas especies, a las autoridades ambientales y la sociedad civil para orientar medidas efectivas de conservación, y a la ciudadanía para infundir un mayor aprecio y compromiso por la conservación de nuestro patrimonio avifaunístico.Bogotá, D. C

Libro Rojo de Aves de Colombia. Volumen I. Bosques Húmedos de los Andes y la Costa Pacífica

Libro Rojo de Aves de Colombia. Volumen I. Bosques Húmedos de los Andes y la Costa Pacífica.Bogotá, D. C

Evaluación objetiva de los servicios hidrológicos ecosistémicos en áreas tropicales: una experiencia colombiana en zonas áridas y semiáridas

"""Este estudio presenta una metodología para abordar el desafío de demostrar objetivamente los Servicios Hidrológicos Ecosistémicos (EHS). Se utiliza un estudio de caso en la región de la Península de La Guajira (Colombia), con un enfoque en el EHS de la regulación del caudal de agua. La metodología hipotetiza que los EHS que no han sido demostrados objetivamente conducen a fallas en la implementación de los lineamientos de Pagos por Servicios Ecosistémicos (PSA). Siguiendo esta idea, hemos tratado de comprender y cuantificar la relación entre la cobertura vegetal y la regulación del caudal. relación y la existencia del mencionado EHS en el Ecosistema de La Guajira, determinamos los cambios en la cobertura terrestre de 2000 a 2013 utilizando el Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada (NDVI), y también cuantificamos el regulación del caudal mediante series de tiempo hidrológicas y meteorológicas en el área de estudio. Los métodos de análisis utilizados fueron insuficientes para determinar la influencia de la vegetación en la regulación hídrica EHS; sin embargo, se observó una mayor influencia de la morfometría en cuencas de mediano y gran tamaño. Otro hallazgo importante muestra la relevancia de seleccionar una resolución espacial y temporal adecuada a la hora de cuantificar los servicios de regulación del caudal de agua y su relación con las características de la cobertura terrestre. De esta forma, este ejercicio muestra la complejidad de cuantificar EHS. Además, destacamos algunos aspectos que se deben tener en cuenta para cuantificar adecuadamente la regulación de los caudales por cobertura vegetal ""."This study presents a methodology to address the challenge of objectively demonstrating Ecosystem Hydrological Services (EHS). A case study is used in the region of the La Guajira Peninsula (Colombia), with a focus on the EHS of water flow regulation. The proposed methodology hypothesizes that EHS that have not been objectively demonstrated lead to failures in the implementation of guidelines of Payments for Ecosystem Services (PES). Following this idea, we have tried to understand and quantify the relationship between vegetation coverage and streamflow regulation. To prove this relationship and the existence of the mentioned EHS in the La Guajira Ecosystem, we determined land cover changes from 2000 to 2013 using the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), and we also quantified the streamflow regulation using hydrological and meteorological time series in the study area. The analysis methods used were insufficient to determine the influence of vegetation on hydric regulation EHS; nevertheless, a greater influence of morphometry was observed in medium-and large-sized basins. Another important finding shows the relevance of selecting an adequate spatial and time resolution when quantifying water flow regulation services and its relationship with land cover characteristics. In this way, this exercise shows the complexity of quantifying EHS. Furthermore, we highlight some aspects that must be taken into account to properly quantify streamflow regulation due to vegetation coverageQ3Reflexión Económica, Administrativa y Contable (REAC

Objective assessment of ecosystem hydrological services in tropical areas: A Colombian experience in arid and semi-arid zones

"Este estudio presenta una metodología para abordar el desafío de demostrar objetivamente los Servicios Hidrológicos Ecosistémicos (EHS). Se utiliza un estudio de caso en la región de la Península de La Guajira (Colombia), con un enfoque en el EHS de la regulación del caudal de agua. La metodología hipotetiza que los EHS que no han sido demostrados objetivamente conducen a fallas en la implementación de los lineamientos de Pagos por Servicios Ecosistémicos (PSA). Siguiendo esta idea, hemos tratado de comprender y cuantificar la relación entre la cobertura vegetal y la regulación del caudal. relación y la existencia del mencionado EHS en el Ecosistema de La Guajira, determinamos los cambios en la cobertura terrestre de 2000 a 2013 utilizando el Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada (NDVI), y también cuantificamos elregulación del caudal mediante series de tiempo hidrológicas y meteorológicas en el área de estudio. Los métodos de análisis utilizados fueron insuficientes para determinar la influencia de la vegetación en la regulación hídrica EHS; sin embargo, se observó una mayor influencia de la morfometría en cuencas de mediano y gran tamaño. Otro hallazgo importante muestra la relevancia de seleccionar una resolución espacial y temporal adecuada a la hora de cuantificar los servicios de regulación del caudal de agua y su relación con las características de la cobertura terrestre. De esta forma, este ejercicio muestra la complejidad de cuantificar EHS. Además, destacamos algunos aspectos que se deben tener en cuenta para cuantificar adecuadamente la regulación de los caudales por cobertura vegetal ”.This study presents a methodology to address the challenge of objectively demonstrating Ecosystem Hydrological Services (EHS). A case study is used in the region of the La Guajira Peninsula (Colombia), with a focus on the EHS of water flow regulation. The proposed methodology hypothesizes that EHS that have not been objectively demonstrated lead to failures in the implementation of guidelines of Payments for Ecosystem Services (PES). Following this idea, we have tried to understand and quantify the relationship between vegetation coverage and streamflow regulation. To prove this relationship and the existence of the mentioned EHS in the La Guajira Ecosystem, we determined land cover changes from 2000 to 2013 using the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), and we also quantified thestreamflow regulation using hydrological and meteorological time series in the study area. The analysis methods used were insufficient to determine the influence of vegetation on hydric regulation EHS; nevertheless, a greater influence of morphometry was observed in medium-and large-sized basins. Another important finding shows the relevance of selecting an adequate spatial and time resolution when quantifying water flow regulation services and its relationship with land cover characteristics. In this way, this exercise shows the complexity of quantifying EHS. Furthermore, we highlight some aspects that must be taken into account to properly quantify streamflow regulation due to vegetation coverageQ3Reflexión Económica, Administrativa y Contable (REAC