Prioritizing biodiversity conservation in degraded environments: mapping landscape connectivity challenges using biological data and local ecological knowledge
Landscape connectivity; Ecological network; Species habitat network; Biotope distribution model; Ecotopes
Abstract :
[en] This thesis aimed to develop methodologies for identifying biodiversity conservation priorities in fragmented landscapes while considering meta-population dynamics and species' habitat connectivity. The research encompassed several key aspects of biodiversity conservation in degraded landscape as mapping biotope and species corridors connecting them.
To begin, the study focused on delineating landscape elements using the concept of ecotopes, which are the smallest homogeneous units within a cartographic system. A novel approach utilizing spectral information and topography enhanced the ecological homogeneity of ecotope delineation. These ecotopes proved suitable for modeling biotope distribution, which is crucial for understanding landscape conservation priorities and guiding field inventories.
Subsequently, a biotope modeling framework was developed to accurately predict the presence of multiple biotopes within a region by incorporating vegetation dynamics. The concept of Potential Natural Vegetation (PNV) was utilized, assigning biotopes to PNV categories. This approach resulted in a robust presence/absence dataset for calibration and exhibited significant improvements in model sensitivity compared to traditional methods. The importance of PNV modeling in capturing the historical ecological envelope of biotopes was underscored.
Moving forward, the research explored the mapping of species corridors, using the case of the wildcat as an example. Various approaches were compared, including expert knowledge and modeling methods based on species observations. A data-driven approach utilizing presence-only data outperformed others in terms of efficiency, while all approaches identified the same critical corridors, emphasizing the importance of maintaining connectivity. Graph analysis revealed different central patches crucial for landscape connectivity, suggesting the data-driven approach when accurate data are available and the knowledge-driven approach when understanding of species habitat is well established.
The study then extended to modeling multiple species habitat networks to ensure landscape connectivity for species with different connectivity needs. A knowledge-driven approach was employed by considering fragmentation-sensitive focal species and their associated life history traits. Cluster analysis grouped species based on sensitivity to fragmentation, facilitating species choice to perform graph-based analyses for prioritizing connectivity stakes.
In conclusion, this thesis developed methodologies for identifying biodiversity conservation priorities in fragmented landscapes. The findings contribute to understanding and promoting landscape connectivity and emphasize the importance of incorporating such ecological considerations in landscape planning and management. [fr] Cette thèse a pour objectif de développer des méthodologies pour identifier les priorités de conservation de la biodiversité dans des paysages fragmentés en tenant compte de la dynamique des méta-populations et de la connectivité des habitats des espèces. La recherche a englobé plusieurs aspects clés de la conservation de la biodiversité dans les paysages dégradés, tels que la cartographie des biotopes et des corridors d'espèces les reliant.
Pour commencer, l'étude s'est concentrée sur la délimitation des éléments du paysage en utilisant le concept d'écotopes, qui sont les plus petites unités homogènes d’un système cartographique. Une nouvelle approche utilisant des données spectrales et la topographie a amélioré l'homogénéité écologique de la délimitation des écotopes. Ces écotopes se sont révélés adaptés pour modéliser la distribution des biotopes, ce qui est crucial pour comprendre les priorités de conservation du paysage et guider les inventaires sur le terrain.
Ensuite, une approche de modélisation des biotopes a été développé pour prédire avec précision la présence de plusieurs biotopes dans une région en intégrant l’aspect dynamique des communautés végétales. Le concept de Végétation Naturelle Potentielle (VNP) a été utilisé pour regrouper les biotopes par contexte écologique. Cette approche a permis d'obtenir un ensemble de données de présence/absence robustes pour la calibration des modèles et a présenté des améliorations significatives de la sensibilité du modèle par rapport aux méthodes traditionnelles. L'importance de la modélisation des VNP pour saisir l’enveloppe écologique historique des biotopes a été soulignée.
Par la suite, nous avons exploré la cartographie des corridors d'espèces, en utilisant l'exemple du chat sauvage. Différentes approches ont été comparées, notamment les connaissances d'experts et les méthodes de modélisation basées sur les observations d'espèces. Une approche basée sur les données de présence seule s'est avérée plus performante en termes d'efficacité, tandis que toutes les approches ont identifié les mêmes corridors critiques pour maintenir la connectivité du réseau. L'analyse des graphes a révélé différents points centraux cruciaux pour la connectivité du paysage, suggérant l'approche basée sur les données lorsque des données précises sont disponibles et l'approche basée sur les connaissances lorsque la compréhension de l'habitat des espèces est bien établie.
La recherche s'est ensuite étendue à la modélisation de réseaux d'habitats de plusieurs espèces afin de garantir la connectivité du paysage pour des espèces ayant des besoins de connectivité différents. Une approche basée sur les connaissances a été utilisée en tenant compte des espèces focales sensibles à la fragmentation et de leurs traits de vie associés. L'analyse statistique par cluster a regroupé les espèces en fonction de leur sensibilité à la fragmentation, facilitant le choix des espèces pour effectuer des analyses basées sur les graphes afin de prioriser les enjeux de connectivité.
En conclusion, cette thèse a développé des méthodologies permettant d'identifier les priorités de conservation de la biodiversité dans les paysages fragmentés. Les résultats contribuent à la compréhension et à la promotion de la connectivité des paysages et soulignent l'importance de prendre en compte ces considérations écologiques dans la planification et la gestion des paysages.
Disciplines :
Physical, chemical, mathematical & earth Sciences: Multidisciplinary, general & others
Author, co-author :
Bourdouxhe, Axel ; Université de Liège - ULiège > TERRA Research Centre
Language :
English
Title :
Prioritizing biodiversity conservation in degraded environments: mapping landscape connectivity challenges using biological data and local ecological knowledge
Alternative titles :
[fr] Prioriser la conservation de la biodiversité dans les environnements dégradés : cartographier les enjeux de connectivité du paysage en utilisant des données biologiques et l'expertise écologiques locales.
