Subjective modeling choices and the robustness of impact evaluations in conservation science.

Arbitrary modeling choices are inevitable in scientific studies. Yet, few empirical studies in conservation science report the effects these arbitrary choices have on estimated results. I explored the effects of subjective modeling choices in the context of counterfactual impact evaluations. Over 5000 candidate models based on reasonable changes in the choice of statistical matching algorithms (e.g., genetic and nearest distance mahalanobis matching), the parametrization of these algorithms (e.g., number of matches), and the inclusion of specific covariates (e.g., distance to nearest city, slope, or rainfall) were valid for studying the effect of Virunga National Park in Democratic Republic of the Congo on changes in tree cover loss and carbon storage over time. I randomly picked 2000 of the 5000 candidate models to determine how much and which subjective modeling choices affected the results the most. All valid models indicated that tree cover loss decreased and carbon storage increased in Virunga National Park from 2000 to 2019. Nonetheless, the order of magnitude of the estimates varied by a factor of 3 (from -4.78 to -13.12 percentage points decrease in tree cover loss and from 20 to 46 t Ce/ha for carbon storage). My results highlight that modeling choices, notably the choice of the matching algorithm, can have significant effects on point estimates and suggest that more structured robustness checks are a key step toward more credible findings in conservation science.

Selecciones Subjetivas de Modelos y la Contundencia de las Evaluaciones de Impacto en las Ciencias de la Conservación Resumen Las selecciones arbitrarias de modelos son inevitables en los estudios científicos. Sin embargo, pocos estudios empíricos en las ciencias de la conservación reportan los efectos de estas selecciones arbitrarias sobre los resultados estimados. Exploré los efectos de las selecciones subjetivas de modelos en el contexto de las evaluaciones de impacto contrafactuales. Más de 5000 modelos candidatos basados en cambios razonables en la elección de los algoritmos de emparejamiento estadístico (p. ej.: emparejamiento genético y de distancia más cercana mahalanobis), la parametrización de estos algoritmos (p. ej.: número de parejas) y la inclusión de covariados específicos (p. ej.: distancia a la ciudad más cercana, inclinación, precipitación) fueron válidos para estudiar el efecto del Parque Nacional Virunga en la República Democrática del Congo sobre la pérdida de cobertura arbórea y el almacenamiento de carbono a través del tiempo. Escogí al azar 2000 de los 5000 modelos candidatos para determinar cuántos y cuáles selecciones subjetivas de los modelos afectaron más al resultado. Todos los modelos válidos indicaron que la pérdida de la cobertura arbórea disminuyó y el almacenamiento de carbono incrementó en el Parque Nacional Virunga desde entre el año 2000 y el 2019. No obstante, el orden de magnitud de las estimaciones varió con un factor de 3 (una disminución de -4.78 hasta -13.12 puntos porcentuales en la pérdida de la cobertura arbórea y de 20 hasta 46 t Ce/ha para el almacenamiento de carbono). Mis resultados resaltan que la selección de los modelos, notablemente la elección del algoritmo de emparejamiento, puede tener efectos significativos sobre las estimaciones de puntos y sugieren que las revisiones más estructuradas de la contundencia son un paso importante hacia descubrimientos más creíbles en las ciencias de la conservación.

Diversidad florística y captura de carbono en robledales y pasturas con árboles en Santa Isabel, Tolima, Colombia / Floristic diversity and carbon capture in oak groves and pastures with trees in Santa Isabel, Tolima, Colombia

Introducción: La acelerada transformación de los usos del suelo en los Andes colombianos han afectado la diversidad y la provisión de servicios ecosistémicos. Objetivo: Se caracterizó la estructura y composición florística, junto a la estimación del carbono almacenado en biomasa de bosques primarios intervenidos y pasturas con árboles en Santa Isabel, Tolima. Métodos: En cada sistema, se establecieron cinco parcelas de muestreo: rectangulares de 1 000 m2 cada una en bosques y circulares de 707 m2 en pasturas, para medir todos los individuos con diámetro a 1.30 m de altura, ≥10 cm. La biomasa se estimó a partir de modelos alométricos multi-especies y un modelo genérico en el caso de biomasa abajo del suelo. Resultados: En el bosque se registró una abundancia promedio de 642 ± 125 individuos/ha, se encontraron 25 familias, 39 géneros, 43 especies y morfoespecies en 0.5 ha de muestreo. Quercus humboldtii y Ladenbergia macrocarpa fueron las especies con el mayor Índice de Valor de Importancia (IVI = 32.5 y 11.2, respectivamente) en los bosques. En pasturas se encontraron 175.0 ± 21.3 individuos/ha, pertenecientes a 8 familias, 9 géneros, 10 especies y morfoespecies en 0.35 ha de muestreo. Eugenia spp. y Weinmannia pubescens tuvieron la mayor importancia ecológica (19.5 y 17.6 %, respectivamente) en pasturas. El bosque almacenó en promedio 125.0 ± 30.0 t C/ha, comparado con 18.4 ± 1.8 t C/haen pasturas. Conclusiones: Estos hallazgos muestran alta capacidad de almacenamiento de carbono en estos usos del suelo, lo cual contribuye a mantener o disminuir la concentración de gases de efecto invernadero en la atmósfera, y por ende, son un referente que permite desarrollar estrategias de conservación, con miras a mitigar el cambio climático.

Introduction: The accelerated transformation of land uses in the Colombian Andes has affected diversity and the provision of ecosystem services. Objective: The structure and floristic composition and the estimation of the carbon stored in biomass of intervened primary forests and pastures with trees in Santa Isabel, Tolima, was described. Methods: In each system, five sampling plots were established: rectangular of 1 000 m2 each in forests and circular of 707 m2 in pastures to measure all individuals with a diameter of 1.30 m in height, ≥10 cm. The biomass was estimated from multi-species allometric models and a generic model in the case of below-ground biomass. Results: In the forest, an average abundance of 642 ± 125 individuals / ha was recorded, finding 25 families, 39 genera, 43 species and morphospecies in 0.5 ha of sampling. Quercus humboldtii and Ladenbergia macrocarpa were the species with the highest Importance Value Index (IVI = 32.5 and 11.2, respectively) in the forests. In pastures, 175.0 ± 21.3 individuals / ha were found, belonging to 8 families, 9 genera, 10 species and morphospecies in 0.35 ha of sampling. Weinmannia pubescens and Eugenia spp. had the greatest ecological importance (19.5 and 17.6 %, respectively) in pastures. The forest stored an average of 125.0 ± 30.0 t C/ ha, compared to 18.4 ± 1.8 t C/ha in pastures. Conclusions: These findings show high carbon storage capacity in these land uses, which contributes to maintain or decrease the concentration of greenhouse gases in the atmosphere, and therefore, are a benchmark that allows to develop conservation strategies, with a view to mitigate climate change.

Composición florística, estructura y biomasa de los bosques de pino-encino en la reserva Santa Rosa, Tisey, Estelí, Nicaragua / Floristic composition, structure and biomass of pine-oak forests in the reserve Santa Rosa, Tisey, Estelí, Nicaragua

ResumenLos bosques de Pino-Encino se distribuyen desde el centro de México hasta el norte de Nicaragua y representan un ecosistema de importancia para la conservación en Mesoamérica. En Nicaragua, diferentes áreas protegidas fueron creadas para la preservación de este ecosistema tal como la reserva natural Tisey-Estanzuela, pero son considerados susceptibles a la degradación debido a la deforestación y la agricultura, así como presentarse en un nicho ecológico estrecho (700 a 1 500 msnm). En este trabajo, estudiamos la estructura y composición florística en un gradiente de altitud en un bosque mixto de PinusQuercus de tierras altas en Estelí, en el norte de Nicaragua. Un inventario de vegetación en 15 parcelas rectangulares (0.1 ha 20X50 m) fue llevado a cabo para identificar patrones de densidad de árboles, diversidad de especies y almacenamiento de carbono. En cada parcela todos los fustes con diámetro mayor o igual a 2.5 cm fueron identificados a especie y medidos (diámetro a la altura del pecho y altura total). Un total de 1 081 individuos de 24 especies (17 familias y 21 géneros) fueron registrados, siendo Q. sapotifolia, P. maximinoi, C. vicentina, M. coriacea y S. gladulosum las especies más abundantes representando 92 % de los individuos. Tres asociaciones vegetales fueron definidas basadas en la abundancia y dominancia de Q. sapotifolia, P. maximinoi y las otras especies, dos de estas asociaciones fueron dominadas por Pinus (Bosque de Pino y Bosques de Pino-encino) a altitudes entre 1 300 a 1 400 msnm, mientras la tercera asociación por encinos y otras especies (Cletha vicentina, Myrsine coriaceae, Sapium glandulosum) fue encontrada principalmente a altitudes mayores de 1 400 msnm. La composición y diversidad de especies fue influenciada significativamente por la dominancia de Pinus, mostrando una correlación negativa entre la dominancia y la riqueza de especies de árboles latifoliados diferentes de Quercus spp. Sin embargo, la asociación dominada por Pinus presentó un volumen y biomasa de fustes mayor comparado con las otras asociaciones. Los resultados de este estudio sugieren que los bosques dominados por doseles de encinos o pino-encino presentan la diversidad más alta, mientras bosques dominados por Pinus presentan menor diversidad arbórea por mayor biomasa aérea y almacenamiento de carbono. Por tal razón, se sugiere que estrategias de pagos por servicios ambientales como secuestro de carbono o conservación de la biodiversidad tomen en cuenta las diferencias de las asociaciones encontradas.

AbstractThe pine-oak forest is distributed from Central Mexico to the North of Nicaragua and represent an important ecosystem for conservation in Mesoamerica. In Nicaragua, several protected areas were established for the preservation of this ecosystem, such as the natural reserve Tisey-Estanzuela; however, this forest is considered susceptible to degradation, due to increasing deforestation and agricultural activities, besides being a narrow ecological niche (700 to 1 500 masl). We studied the floristic composition, forest structure and biomass along an altitude gradient dominated by Pinus-Quercus in forest stands on the highlands of Esteli, Northern Nicaragua. A vegetation survey on 15 plots (0.1 ha = 20x50 m) was carried out to identify patterns of tree density and diversity, and carbon stocks. In each plot, all the woody stems with diameter greater or equal to 2.5 cm were identified to species and the diameter at breast height and total height were measured. A total amount of 1 081 individuals of 24 species (17 families and 21 genera) were registered, being Q. sapotifolia, P. maximinoi, C. vicentina, M. coriacea and S. gladulosum the most abundant species representing 92 % of the individuals. Three forest associations were defined based on the abundance and dominance of Q. sapotifolia, P. maximinoi and the other species, two of those associations were dominated by Pinus (pine forest and pine-oak forest) at altitudes between 1 300 to 1 400 masl, while the third association, dominated by oak and other species (Cletha vicentina, Myrsine coriaceae and Sapium glandulosum), was found mainly at altitudes higher than 1 400 masl. Tree composition and species richness was influenced significantly by the dominance of Pinus, showing a negative correlation between the dominance and species richness of broadleaved trees other than Quercus spp. with the dominance of Pinus spp. (P < 0.001). However, the association dominated by Pinus, presented higher stem volume and biomass compared with other associations. The results from this study suggest that stands with both, an oak- or oak-pine-dominated canopy, presented the highest diversity, while Pinus dominated stands presented lower tree diversity, but higher aerial biomass and carbon storage. For this reason, we suggest that the strategies for ecosystem service payments as carbon sequestration or biodiversity conservation, must take into account differences in the type of forest associations found in this work.

Synergies and trade-offs in achieving global biodiversity targets.

After their failure to achieve a significant reduction in the global rate of biodiversity loss by 2010, world governments adopted 20 new ambitious Aichi biodiversity targets to be met by 2020. Efforts to achieve one particular target can contribute to achieving others, but different targets may sometimes require conflicting solutions. Consequently, lack of strategic thinking might result, once again, in a failure to achieve global commitments to biodiversity conservation. We illustrate this dilemma by focusing on Aichi Target 11. This target requires an expansion of terrestrial protected area coverage, which could also contribute to reducing the loss of natural habitats (Target 5), reducing human-induced species decline and extinction (Target 12), and maintaining global carbon stocks (Target 15). We considered the potential impact of expanding protected areas to mitigate global deforestation and the consequences for the distribution of suitable habitat for >10,000 species of forest vertebrates (amphibians, birds, and mammals). We first identified places where deforestation might have the highest impact on remaining forests and then identified places where deforestation might have the highest impact on forest vertebrates (considering aggregate suitable habitat for species). Expanding protected areas toward locations with the highest deforestation rates (Target 5) or the highest potential loss of aggregate species' suitable habitat (Target 12) resulted in partially different protected area network configurations (overlapping with each other by about 73%). Moreover, the latter approach contributed to safeguarding about 30% more global carbon stocks than the former. Further investigation of synergies and trade-offs between targets would shed light on these and other complex interactions, such as the interaction between reducing overexploitation of natural resources (Targets 6, 7), controlling invasive alien species (Target 9), and preventing extinctions of native species (Target 12). Synergies between targets must be identified and secured soon and trade-offs must be minimized before the options for co-benefits are reduced by human pressures.