Conservation planning using individual-based modeling: assessing anthropogenic impacts on endangered species

Abstract

Human activities have historically influenced wildlife in multifaceted ways. However, the relentless expansion of human populations and changing consumption patterns have led to unprecedented habitat conversion and degradation, coupled with the proliferation of anthropogenic infrastructures. These changes result in significant spatio-temporal landscape alterations leading to habitat degradation and exposure to additional mortality factors, significantly impacting the survival of numerous species, and posing threats to ecosystems and biodiversity. To safeguard ecosystem functioning and ensure species survival, robust conservation strategies and tools are essential to guide conservation policies based on cost-effective management aimed at sustainable development. Swift and well-informed actions are crucial in urgent conservation scenarios, supported by a comprehensive understanding of wildlife responses to anthropogenic threats and management efforts. This underscores the growing importance of predictive ecology in optimizing biodiversity conservation outcomes. This thesis combined several technological, methodological, and scientific advancements to assess how endangered vertebrate species respond to various anthropogenic impacts, with the goal of informing management actions and supporting conservation planning. In this context Individual-based models (IBMs) stand as a promising tool, given their process-based nature and bottom-up approach, which allow for the representation of intraspecific and environmental variability. Focusing on three distinct species of conservation concern, native to the Mediterranean region, this research employed IBMs to examine the demographic effects of pressing anthropogenic impacts, such as human-induced spatio-temporal habitat changes and anthropogenic mortality associated with energy infrastructure. Overall, results highlighted the influence of interactions between patch spatial and temporal attributes on post-colonization demography within dynamic environments and how environmental changes across space and time affect long-term population trends. Results also demonstrated the significant impact that anthropogenic mortality due to power lines can have on wildlife populations. Notably, this thesis provided compelling evidence of the potential of IBMs as a tool to support the management and conservation of endangered species; - Planeamento de Conservação utilizando Individual-Based Models: Avaliando Impactos Antropogénicos em Espécies Ameaçadas Resumo: O crescimento e expansão das populações humanas e as mudanças nos padrões de consumo tem levado a uma conversão e degradação de habitats sem precedentes, juntamente com a proliferação de infraestruturas antropogénicas. Estas alterações resultam em modificações espácio-temporais muito significativas na paisagem e expõem a vida selvagem a fatores adicionais de mortalidade, ameaçando a sobrevivência de numerosas espécies e impactando ecossistemas e biodiversidade. Para salvaguardar o funcionamento dos ecossistemas e a sobrevivência das espécies, são essenciais estratégias e ferramentas de conservação robustas para orientar políticas de gestão custo-efetivas visando um desenvolvimento sustentável. Ações rápidas e bem informadas são cruciais em cenários de conservação urgentes, suportadas por uma compreensão abrangente das respostas das populações às ameaças antropogénicas e aos esforços de conservação. Isto sublinha a crescente importância da ecologia preditiva na otimização de ações de conservação. Esta tese combinou diferentes avanços tecnológicos, metodológicos e científicos para avaliar a resposta de espécies de vertebrados ameaçadas por vários impactos antropogénicos, com o objetivo de informar ações de gestão e apoiar o planeamento da conservação. Neste contexto, os Individual-Based Models (IBMs) destacam-se como uma ferramenta promissora, dada a sua natureza baseada em processos, que permite representar a heterogeneidade individual e ambiental. Focando-se em três espécies ameaçadas, nativas da região Mediterrânica, esta investigação utilizou IBMs para examinar os efeitos demográficos de impactos antropogénicos, como alterações espácio-temporais e a mortalidade associada a infraestruturas. No geral, os resultados destacaram a influência de interações entre atributos espaciais do habitat na demografia pós-colonização em ambientes dinâmicos, e como as mudanças ambientais no tempo e do espaço afetam as tendências populacionais a longo prazo. Foi também demonstrado o impacto significativo que a mortalidade causada por linhas elétricas pode ter nas populações, assim como o potencial da utilização de IBMs como ferramentas de apoio à gestão e conservação de espécies ameaçadas.