A social-ecological approach to assess the effects of global change on mountain ecosystems: gamification as a strategy to transfer knowledge to society

Abstract

Els sistemes muntanyosos proveeixen recursos essencials que van més enllà dels seus llindars geogràfics, com aigua dolça i productes alimentaris. A més, les muntanyes tenen una alta biodiversitat, actuen com a embornals de carboni, i proveeixen serveis intangibles lligats a valors estètics, culturals, i recreacionals. Aquestes regions són unes de les més amenaçades pel canvi climàtic, i també estan exposades a pressions socioeconòmiques. La seva capacitat d'adaptar-se determinarà la preservació dels seus serveis ecosistèmics, així com el benestar dels seus habitants. Així doncs, és essencial que es planifiquin estratègies d'adaptació que assegurin un desenvolupament sostenible d'aquestes regions. Per fer-ho adequadament, cal estudiar les muntanyes emprant aproximacions socioecològiques (SES), que busquen entendre les relacions entre aspectes socioeconòmics i ecològics per fer front a problemes ambientals. A més, tot i que planificar estratègies per adaptar-se és clau, la conscienciació de la població per fer front al canvi climàtic també és un aspecte fonamental del procés d'adaptació. Així doncs, experts afegeixen que cal trobar noves maneres de comunicar ciència i conscienciar sobre el canvi climàtic.

Per tant, aquesta tesi té dos objectius principals. El primer objectiu és estudiar les muntanyes, especialment els Pirineus, des d'un punt de vista socioecològic. El segon objectiu és desenvolupar una innovadora eina, un joc educatiu, per transmetre els descobriments de la tesi i conscienciar sobre el canvi climàtic. Per aconseguir el primer objectiu, el Capítol 1 d'aquesta tesi revisa la literatura sobre SES de muntanya i l'emmarca sota un mateix marc conceptual, a fi d'identificar patrons i buits de coneixements. Els resultats d'aquest capítol mostren que molts dels estudis no combinen informació socioeconòmica i ecològica per analitzar els seus sistemes. La majoria dels treballs inclouen poques variables, i rarament empren dades ambientals quantitatives. A més, sovint ometen els drivers socioeconòmics.

Basant-se en els resultats del Capítol 1, els Capítols 2 i 3 miren d'adreçar alguns dels buits de coneixement identificats. Així doncs, el Capítol 2 té l'objectiu de facilitar la inclusió dels drivers socioeconòmics en el procés de presa de decisions. En aquest capítol, s'introdueixen unes pautes dissenyades a prevenir la maladaptació, que combinen drivers socioeconòmics i ambientals globals amb les diverses postures dels locals. Aquestes guies poden ajudar a detectar conflictes entre els locals i el que s'imposa externament a través de tendències socioeconòmiques. La seva implementació a la regió dels Pirineus mostra que una estratègia Degrowth és la que més encaixa amb els locals, mentre que una tendència Business-As-Usual originaria conflicte. El Capítol 3 analitza la mateixa regió dels Pirineus des d'un punt de vista socioecològic utilitzant variables quantitatives, incloent-hi hidrològiques, d'usos del sòl, climàtiques, ambientals, de biodiversitat i socioeconòmiques. Gràcies a analitzar quantitativament les relacions entre elements, podem entendre com funciona el sistema. Això permet determinar punts forts i febles del sistema a pressions externes, com el canvi climàtic. Els resultats d'aquest capítol revelen que el sistema depèn de fonts externes, majoritàriament turisme, per mantenir un creixement econòmic. Aquest enfocament en turisme, però, afecta negativament els recursos hídrics i a la biodiversitat, situació agreujada pel canvi climàtic. A més, fa que la regió sigui vulnerable a pressions macroeconòmiques externes. Una diversificació de l'economia, i particularment potenciar l'agricultura sostenible, ajudaria a prevenir una futura recessió econòmica i la degradació dels ecosistemes. Finalment, el Capítol 4 descriu el desenvolupament d'un joc educatiu fet per comunicar d'una manera amena els descobriments dels Capítols 2 i 3 a un públic no expert. Així doncs, el prototip, BALANCE, mostra les relacions entre variables socioecològiques dels Pirineus (Capítol 3), així com possibles escenaris de desenvolupament i com els locals es poden veure afectats per les decisions preses (Capítol 2).

Los sistemas montañosos proveen recursos esenciales que van más allá de sus umbrales geográficos, como agua y productos alimentarios. Además, las montañas tienen una alta biodiversidad, actúan como sumidero de carbono, y proveen servicios intangibles ligados a valores estéticos, culturales, y de recreación. Estas regiones son unas de las más amenazadas por el cambio climático, y también están expuestas a presiones socioeconómicas. Su capacidad de adaptarse determinará la preservación de sus servicios ecosistémicos, así como el bienestar de sus habitantes. Así pues, es esencial que se planifiquen estrategias de adaptación que aseguren un desarrollo sostenible de estas regiones. Para hacerlo adecuadamente, hay que estudiar las montañas empleando aproximaciones socioecológicas (SES), que buscan entender las relaciones entre aspectos socioeconómicos y ecológicos para hacer frente a problemas ambientales. Además, a pesar de que planificar estrategias para adaptarse es clave, la concienciación de la población para hacer frente al cambio climático también es un aspecto fundamental de la adaptación. Así pues, expertos añaden que hay que encontrar nuevas maneras de concienciar sobre el cambio climático.

Así pues, esta tesis tiene dos objetivos principales. El primero es estudiar las montañas, especialmente los Pirineos, desde un punto de vista socioecológico. El segundo es desarrollar una herramienta innovadora, un juego educativo, para transmitir los descubrimientos de la tesis y concienciar sobre el cambio climático. Para conseguir el primer objetivo, el Capítulo 1 revisa la literatura sobre SES de montaña y lo enmarca bajo un mismo marco conceptual, a fin de identificar patrones y vacíos de conocimientos. Los resultados de este capítulo muestran que muchos de los estudios no combinan información socioeconómica y ecológica para analizar sus sistemas. La mayoría de los trabajos incluyen pocas variables, y raramente emplean datos ambientales cuantitativos. Además, a menudo omiten los drivers socioeconómicos.

Basándose en los resultados del Capítulo 1, los Capítulos 2 y 3 abordan algunos de los vacíos de conocimiento identificados. Así pues, el Capítulo 2 tiene el objetivo de facilitar la inclusión de los drivers socioeconómicos en el proceso de toma de decisiones. En este capítulo, se introducen unas pautas diseñadas a prevenir la maladaptación, que combinan drivers socioeconómicos y ambientales globales con las diversas posturas de los locales. Estas guías pueden ayudar a detectar conflictos entre los locales y presiones socioeconómicas externas. Su implementación en la región de los Pirineos muestra que una estrategia Degrowth es la que mejor encajaría con los locales, mientras que Business-As-Usual causaría conflicto. El Capítulo 3 analiza la misma región de los Pirineos desde un punto de vista socioecológico utilizando variables cuantitativas, incluyendo hidrológicas, de usos del suelo, climáticas, ambientales, de biodiversidad y socioeconómicas. Analizando cuantitativamente las relaciones entre elementos podemos entender cómo funciona el sistema. Esto permite determinar sus puntos fuertes y débiles a presiones externas, como el cambio climático. Los resultados revelan que el sistema depende de fuentes externas, mayoritariamente turismo, para mantener un crecimiento económico. Este enfoque en turismo, no obstante, afecta negativamente los recursos hídricos y a la biodiversidad, situación agravada por el cambio climático. Además, hace que la región sea vulnerable a presiones macroeconómicas externas. Una diversificación de la economía, particularmente potenciando la agricultura sostenible, ayudaría a prevenir una futura recesión económica y la degradación de los ecosistemas. Finalmente, el Capítulo 4 describe el desarrollo de un juego educativo hecho para comunicar de una manera amena los descubrimientos de los Capítulos 2 y 3 a un público no experto. Así pues, el prototipo, BALANCE, muestra las relaciones entre variables socioecológicas de los Pirineos (Capítulo 3), así como posibles escenarios de desarrollo y como los locales se pueden ver afectados por las decisiones tomadas (Capítulo 2).

Mountain systems provide resources that extend beyond their geographic boundaries, such as freshwater or food products. They are also highly rich in biodiversity, act as carbon sinks, and provide intangible services linked to aesthetics, cultural heritage, and recreational values. These regions are one of the most threatened by climate change, and are also exposed to socioeconomic pressures. Their adaptive capacity will determine the preservation of the ecosystem services they provide, as well as the wellbeing of their inhabitants. It is thus essential to develop sound adaptation strategies to ensure a sustainable development of such systems. To do so, mountains can be studied using social-ecological system (SES) approaches, which aim to understand the interactions between socioeconomic and ecological aspects of environmental challenges. While developing adaptation strategies is key, citizen awareness and engagement are also critical aspects of adaptation. Thus, researchers argue that it is essential to find new ways to communicate science topics and raise awareness about climate change. In light of this, this thesis has two main objectives. The first objective is to study mountains, and particularly the Pyrenees, from a social-ecological system's perspective. The second objective is to explore the development of an innovative tool, namely a Serious Game, to communicate the findings of this thesis to raise awareness about climate change. To achieve the first objective, Chapter 1 reviews the current mountain SES literature by framing it under the same scope, in order to identify trends and knowledge gaps. Chapter 1 reveals that the majority of the mountain SES literature does not combine socioeconomic and ecological information to study their systems. It shows that most studies include few social-ecological elements, and that quantitative environmental data is seldom used. Additionally, it reveals that socioeconomic drivers are usually overseen. Based on the findings from Chapter 1, Chapters 2 and 3 attempt to address some of the identified gaps. Chapter 2 aims to facilitate the inclusion of socioeconomic drivers into decision making. It presents a set of guidelines designed to prevent maladaptation by combining socio-economic and environmental drivers with local mindsets. These guidelines can help detect potential sources of conflict between what the locals envision for the regions' development, and what global socioeconomic trends enforce externally. The application of these guidelines to the Pyrenees reveals that Degrowth is the socioeconomic trend that better aligns with the locals' interests, while a Business-As-Usual path rises great conflict. Chapter 3 analyses the same Pyrenean region from a social-ecological system perspective using a comprehensive set of quantitative variables, including hydrological, land-use, climatic, environmental, biodiversity, and socio-economic elements. By quantitatively analyzing the relationship between these elements, we are able to describe and understand how the system functions. This allows to detect weaknesses and strengths to face external drivers, such as climate change. The results from Chapter 3 reveal that the system heavily relies on external sources, mainly tourism, to maintain economic growth. The focus on tourism has impacts on water resources and biodiversity, which can be aggravated by climate change. Moreover, it makes the region vulnerable to changes in macroeconomic trends. A diversification of the economy, and particularly promoting sustainable agriculture, could help prevent economic recession and environmental degradation in the region. Finally, Chapter 4 explores the development of a Serious Game to communicate the findings of Chapters 2 and 3 in an enjoyable manner to non-expert audiences. Thus, BALANCE, the developed prototype, features how the diverse social-ecological variables of the Pyrenean system are connected (Chapter 3), as well as potential socioeconomic pathways for development and how the interests of the inhabitants can be compromised depending on the choices made (Chapter 2).