Integrating agriculture and conservation: The value of fallow land and its management for farmland and steppe bird conservation

Abstract

Extensive farmland ecosystems are widespread and biodiversity-rich, yet they face important human pressures since the beginning of agriculture intensification, which is leading them into a severe biodiversity crisis. As a result, farmland bird populations - particularly specialist species such as steppe birds - are declining dramatically. In Europe, steppe birds are associated with “cereal steppes”, which are extensive agricultural landscapes where crop rotations include fallow fields. Fallows are key breeding and foraging habitats for farmland birds and usually present open vegetation structures essential for steppe birds. This thesis, situated in a cereal steppe in Catalonia (north-eastern Spain), evaluates the importance of fallow land and its management for enhancing farmland and steppe bird populations. Because population monitoring is key to evaluate the status of populations, I also explored the importance of accounting for imperfect detection when estimating farmland bird population trends. By using a Hierarchical Distance Sampling (HDS) model, I found that heterogeneous detection across observers and years could bias trend estimates when not accounted for. Through a HDS community model integrating data of 37 farmland bird species, I revealed the lack of efficiency of conservation measures applied in fallow fields, currently promoted by the European Common Agricultural Policy (Agri-Environmental Schemes and Greening), to increase farmland bird abundance. However, a local conservation measure targeted specifically at steppe birds (Targeted Fallow Management, TFM) ‒ consisting of agricultural practices on fallows applied once or twice annually before the breeding season ‒ enhanced steppe bird abundance. Through path analyses, I could disentangle the mechanisms behind TFM success and found that TFM fulfils species-specific requirements by modulating the vegetation structure. Finally, I used the first GPS data on the declining Pin-tailed sandgrouse (Pterocles alchata) to demonstrate the importance of fallow land during the breeding season, when cereal vegetation is tall and unsuitable for steppe birds causing a habitat bottleneck. This thesis provides applied guidelines for conservation planning, from population monitoring to mechanisms involved in the success of specific conservation measures. The key finding is the importance of promoting not only fallow- land presence, but also its management, to improve its conservation efficiency. These guidelines have great potential to be included within the upcoming European agricultural reform (CAP post- 2020) and help prevent imminent population and species extinctions.

Els paisatges agrícoles són ecosistemes rics en biodiversitat, però des de mitjans del segle passat Europa pateix un procés d'intensificació agrícola que està causant la pèrdua d'aquesta biodiversitat a gran velocitat. Com a conseqüència, les poblacions d'ocells de medis agrícoles ‒ en particular espècies especialistes com els ocells estèpics ‒ pateixen un fort declivi. A Europa, els ocells estèpics estan estretament associats a les estepes cerealistes de la Península Ibèrica, que són paisatges oberts i plans on predomina el cultiu del cereal, en rotació amb guarets i altres cultius herbacis. Els guarets són hàbitats essencials per a l'alimentació i nidificació dels ocells de medis agrícoles, i normalment presenten una vegetació baixa en altura i cobertura que resulta òptima per els ocells estèpics. Aquesta tesi avalua la importància del guaret i la seva gestió per a la millora de les poblacions d'ocells agrícoles i estèpics. L'estudi es desenvolupa en una estepa cerealista de Catalunya (nord-est d'Espanya) en la qual s'apliquen mesures compensatòries per a la conservació d'ocells estèpics des de l'any 2015. En aquest context, la tesi també explora la importància de tenir en compte la detectabilitat per a l'estima de tendències poblacionals d'ocells en ecosistemes agrícoles, ja que el monitoratge és un aspecte essencial per avaluar l'estat de les poblacions. La tesi demostra l'eficiència d'una mesura de conservació d'àmbit local específicament dissenyada pels ocells estèpics, que consisteix en la gestió de guarets (“Targeted Fallow Management, TFM”). Mitjançant l'ús d'anàlisi de ruta (“Path analysis”), aquesta tesi revela el mecanisme ecològic d'actuació de la mesura TFM, que satisfà els requeriments específics de diferents espècies d'ocells estèpics mitjançant una gestió adequada de l'estructura de la vegetació. A més, TFM va resultar ser més eficaç que les mesures de conservació en guarets promogudes en el marc de la Política Agrària Comuna Europea (Greening i Mesures Agroambientals) per augmentar l'abundància de la comunitat d'ocells, especialment dels ocells estèpics. Aquests resultats s'han obtingut mitjançant l'aplicació de models jeràrquics de mostreig per distàncies (“Hierarchical Distance Sampling, HDS”). També s'utilitzen els models HDS per demostrar que l'existència d'una detecció heterogènia entre observadors i al llarg dels anys pot ocasionar estimes de tendències poblacionals errònies si no es té en compte la detecció imperfecta. Finalment, utilitzant dades GPS de ganga (Pterocles alchata), també es demostra la importància del guaret quan el creixement del cereal a la primavera ocasiona un coll d'ampolla en la quantitat disponible d'hàbitat òptim per aquesta espècie. Aquesta tesi proporciona recomanacions útils per la planificació de mesures de conservació, des de l'etapa inicial del monitoratge fins a comprendre quins són els mecanismes ecològics subjacents a les mesures de conservació més exitoses. La seva principal contribució és la importància d'una adequada gestió dels guarets per augmentar el seu valor com a eina de conservació. Aquestes recomanacions són especialment oportunes per poder ser incloses en la nova reforma de la Política Agrària Comuna, i així contribuir a la conservació d'aquestes espècies.

Los paisajes agrícolas son ecosistemas ricos en biodiversidad, pero desde mediados del siglo pasado Europa sufre un proceso de intensificación agrícola que está causando la pérdida de esta biodiversidad a gran velocidad. Como consecuencia, las poblaciones de aves de medios agrícolas ‒ en particular especies especialistas como las aves esteparias ‒ sufren un declive alarmante. En Europa, las aves esteparias están estrechamente asociadas a las estepas cerealistas de la Península Ibérica, que son paisajes abiertos y llanos en los que predomina el cultivo del cereal, en rotación con barbechos y otros cultivos herbáceos. Los barbechos son hábitats esenciales para la alimentación y nidificación de aves de medios agrícolas, y normalmente presentan una vegetación baja en altura y cobertura que resulta óptima para las aves esteparias. Esta tesis evalúa la importancia de las tierras en barbecho y su manejo para la mejora de las poblaciones de aves de medios agrícolas y esteparios. El estudio se desarrolla en una estepa cerealista de Cataluña (noreste de España) en la que se aplican medidas compensatorias para la conservación de aves esteparias desde el año 2015. En este marco, la tesis también explora la importancia de tener en cuenta la detectabilidad para la estima de tendencias poblacionales de aves en ecosistemas agrícolas, ya que el monitoreo es un aspecto esencial para evaluar el estado de las poblaciones. La tesis demuestra la eficiencia de una medida de conservación de ámbito local, específicamente diseñada para las aves esteparias, consistente en el manejo de barbechos (“Targeted Fallow Management, TFM”). Mediante el uso de análisis de ruta (“Path analysis”), esta tesis revela el mecanismo ecológico de actuación de la medida TFM, que satisface los requerimientos específicos de distintas especies de aves esteparias mediante una gestión adecuada de la estructura de la vegetación. Además, TFM resultó ser más eficaz que las medidas de conservación en barbechos en el marco de la Política Agraria Común Europea (Greening y Medidas Agroambientales) para aumentar la abundancia de la comunidad de aves, en especial de las aves esteparias. Estos resultados se han obtenido mediante la aplicación de modelos jerárquicos de muestreo por distancias (“Hierarchical Distance Sampling, HDS”). También se utiliza HDS para demostrar que la existencia de una detección heterogénea entre observadores y a lo largo de los años puede ocasionar estimas de tendencias poblacionales erróneas para ciertas especies, si no se tiene en cuenta la detección imperfecta. Finalmente, utilizando datos GPS de ganga ibérica (Pterocles alchata), también se demuestra la importancia del barbecho cuando el crecimiento del cereal en primavera ocasiona un cuello de botella en la cantidad de hábitat óptimo disponible para esta especie. Esta tesis proporciona recomendaciones útiles para la planificación de medidas de conservación, desde la etapa de monitoreo hasta comprender cuáles son los mecanismos ecológicos subyacentes a las medidas de conservación más exitosas. Su principal contribución es la importancia de una adecuada gestión de los barbechos para aumentar su valor como herramienta de conservación. Estas recomendaciones son especialmente oportunas para ser incluidas en la nueva reforma de la Política Agraria Común, y así contribuir a la conservación de estas especies.