An introduction to decision science for conservation.

Biodiversity conservation decisions are difficult, especially when they involve differing values, complex multidimensional objectives, scarce resources, urgency, and considerable uncertainty. Decision science embodies a theory about how to make difficult decisions and an extensive array of frameworks and tools that make that theory practical. We sought to improve conceptual clarity and practical application of decision science to help decision makers apply decision science to conservation problems. We addressed barriers to the uptake of decision science, including a lack of training and awareness of decision science; confusion over common terminology and which tools and frameworks to apply; and the mistaken impression that applying decision science must be time consuming, expensive, and complex. To aid in navigating the extensive and disparate decision science literature, we clarify meaning of common terms: decision science, decision theory, decision analysis, structured decision-making, and decision-support tools. Applying decision science does not have to be complex or time consuming; rather, it begins with knowing how to think through the components of a decision utilizing decision analysis (i.e., define the problem, elicit objectives, develop alternatives, estimate consequences, and perform trade-offs). This is best achieved by applying a rapid-prototyping approach. At each step, decision-support tools can provide additional insight and clarity, whereas decision-support frameworks (e.g., priority threat management and systematic conservation planning) can aid navigation of multiple steps of a decision analysis for particular contexts. We summarize key decision-support frameworks and tools and describe to which step of a decision analysis, and to which contexts, each is most useful to apply. Our introduction to decision science will aid in contextualizing current approaches and new developments, and help decision makers begin to apply decision science to conservation problems.

Las decisiones sobre la conservación de la biodiversidad son difíciles de tomar, especialmente cuando involucran diferentes valores, objetivos multidimensionales complejos, recursos limitados, urgencia y una incertidumbre considerable. Las ciencias de la decisión incorporan una teoría sobre cómo tomar decisiones difíciles y una variedad extensa de marcos de trabajo y herramientas que transforman esa teoría en práctica. Buscamos mejorar la claridad conceptual y la aplicación práctica de las ciencias de la decisión para ayudar al órgano decisorio a aplicar estas ciencias a los problemas de conservación. Nos enfocamos en las barreras para la aceptación de las ciencias de la decisión, incluyendo la falta de capacitación y de conciencia por estas ciencias; la confusión por la terminología común y cuáles herramientas y marcos de trabajo aplicar; y la impresión errónea de que la aplicación de estas ciencias consume tiempo y debe ser costosa y compleja. Para asistir en la navegación de la literatura extensa y dispar de las ciencias de la decisión, aclaramos el significado de varios términos comunes: ciencias de la decisión, teoría de la decisión, análisis de decisiones, toma estructurada de decisiones y herramientas de apoyo para las decisiones. La aplicación de las ciencias de la decisión no tiene que ser compleja ni debe llevar mucho tiempo; de hecho, todo comienza con saber cómo pensar detenidamente en los componentes de una decisión mediante el análisis de decisiones (es decir, definir el problema, producir objetivos, desarrollar alternativas, estimar consecuencias y realizar compensaciones). Lo anterior se logra de mejor manera mediante la aplicación de una estrategia prototipos rápidos. En cada paso, las herramientas de apoyo para las decisiones pueden proporcionar visión y claridad adicionales, mientras que los marcos de apoyo para las decisiones (p.ej.: gestión de amenazas prioritarias y planeación sistemática de la conservación) pueden asistir en la navegación de los diferentes pasos de un análisis de decisiones para contextos particulares. Resumimos los marcos de trabajo y las herramientas más importantes de apoyo para las decisiones y describimos el paso, y el contexto, del análisis de decisiones para el que es más útil aplicarlos. Nuestra introducción a las ciencias de la decisión apoyará en la contextualización de las estrategias actuales y los nuevos desarrollos, y ayudarán al órgano decisorio a comenzar a aplicar estas ciencias en los problemas de conservación.

A framework for allocating conservation resources among multiple threats and actions.

Land managers decide how to allocate resources among multiple threats that can be addressed through multiple possible actions. Additionally, these actions vary in feasibility, effectiveness, and cost. We sought to provide a way to optimize resource allocation to address multiple threats when multiple management options are available, including mutually exclusive options. Formulating the decision as a combinatorial optimization problem, our framework takes as inputs the expected impact and cost of each threat for each action (including do nothing) and for each overall budget identifies the optimal action to take for each threat. We compared the optimal solution to an easy to calculate greedy algorithm approximation and a variety of plausible ranking schemes. We applied the framework to management of multiple introduced plant species in Australian alpine areas. We developed a model of invasion to predict the expected impact in 50 years for each species-action combination that accounted for each species' current invasion state (absent, localized, widespread); arrival probability; spread rate; impact, if present, of each species; and management effectiveness of each species-action combination. We found that the recommended action for a threat changed with budget; there was no single optimal management action for each species; and considering more than one candidate action can substantially increase the management plan's overall efficiency. The approximate solution (solution ranked by marginal cost-effectiveness) performed well when the budget matched the cost of the prioritized actions, indicating that this approach would be effective if the budget was set as part of the prioritization process. The ranking schemes varied in performance, and achieving a close to optimal solution was not guaranteed. Global sensitivity analysis revealed a threat's expected impact and, to a lesser extent, management effectiveness were the most influential parameters, emphasizing the need to focus research and monitoring efforts on their quantification.

Un Marco de Referencia para Asignar Recursos para la Conservación entre Múltiples Amenazas y Acciones Resumen Los administradores de tierras deciden cómo asignar recursos entre múltiples amenazas que pueden abordarse por medio de múltiples acciones. Adicionalmente, estas acciones varían en viabilidad, efectividad y costo. Buscamos proporcionar una manera para optimizar la asignación de recursos para abordar varias amenazas cuando están disponibles muchas opciones de manejo, incluyendo opciones mutuamente excluyentes. Con una formulación de la decisión como un problema combinatorio de optimización, nuestro marco de referencia toma como entradas el impacto esperado y el costo de cada amenaza para cada acción (incluyendo hacer nada) y para cada presupuesto generalizado identifica la acción óptima a realizar ante cada amenaza. Comparamos la solución óptima con una aproximación de un algoritmo avaricioso fácil de calcular y una variedad de esquemas plausibles de clasificación. Aplicamos el marco de trabajo al manejo de múltiples especies de plantas introducidas en las áreas alpinas de Australia. Desarrollamos un modelo de invasión para predecir el impacto esperado en 50 años para cada combinación de especie-acción que consideró el estado actual de invasión para cada especie (ausente, localizada, ampliamente distribuida), la probabilidad de invasión, la tasa de esparcimiento, el impacto, cuando abundante, de cada especie y la efectividad de manejo de cada combinación especie-acción. Descubrimos que la acción recomendada para una amenaza cambia con el presupuesto, que no existe una acción única de manejo óptimo para cada especie y que considerar más de una acción candidata puede incrementar sustancialmente la eficiencia general del plan de manejo. La solución aproximada (solución clasificada por rentabilidad) tuvo un buen desempeño cuando el presupuesto fue igual al costo de las acciones prioritarias, lo que indica que esta estrategia sería efectiva si el presupuesto está fijado como parte del proceso de priorización. Los esquemas de clasificación variaron en cuanto a desempeño, y lograr una solución cercana a lo óptimo no estuvo garantizado. El análisis de sensibilidad global reveló que el impacto esperado de una amenaza y, a menor grado, la efectividad del manejo no fueron los parámetros con mayor influencia, lo que enfatiza la necesidad de enfocar la investigación y los esfuerzos de monitoreo en la cuantificación del impacto esperado y la efectividad del manejo.

Current practices in the identification of critical habitat for threatened species.

The term critical habitat is used to describe the subset of habitat that is essential to the survival and recovery of species. Some countries legally require that critical habitat of listed threatened and endangered species be identified and protected. However, there is little evidence to suggest that the identification of critical habitat has had much impact on species recovery. We hypothesized that this may be due at least partly to a mismatch between the intent of critical habitat identification, which is to protect sufficient habitat for species persistence and recovery, and its practice. We used content analysis to systematically review critical habitat documents from the United States, Canada, and Australia. In particular, we identified the major trends in type of information used to identify critical habitat and in occupancy of habitat identified as critical. Information about population viability was used to identify critical habitat for only 1% of the species reviewed, and for most species, designated critical habitat did not include unoccupied habitat. Without reference to population viability, it is difficult to determine how much of a species' occupied and unoccupied habitat will be required for persistence. We therefore conclude that the identification of critical habitat remains inconsistent with the goal of protecting sufficient habitat to support persistence and recovery of the species. Ensuring that critical habitat identification aligns more closely with its intent will improve the accuracy of the designations and may therefore help improve the benefits to species recovery when combined with adequate implementation and enforcement of legal protections.