Nature's Contributions to People and biodiversity of Peruvian forests and shrublands: spatiotemporal patterns, conservation and hazards

Abstract

La conservació dels boscos tropicals és una prioritat global perquè contenen la major part de la biodiversitat global i fan contribucions de la naturalesa a les persones (NCPs) fonamentals. L'actual pressió de canvi d'ús del sòl en països tropicals està provocant una desforestació i degradació sense precedents. Encara que les àrees protegides (APs) són considerades essencials per a conservar la biodiversitat, encara no és clara la seva eficàcia en la protecció de múltiples NCPs, així com el seu rol contra la desforestació. Igualment, l'anàlisi de la variabilitat dels efectes dels motors de la desforestació a diferents escales és crucial per a abordar la conservació de boscos. A més, es reconeix al foc com un factor clau per a comprendre la desforestació tropical. El Perú és un país megadivers, amb la quarta superfície de bosc tropical del món, la segona de la selva amazònica i també altres boscos tropicals menys estudiats. Aquesta tesi analitza la distribució espacio-temporal, la conservació i els perills dels NCPs i biodiversitat dels boscos i matolls peruans, a escala nacional i regional. Per a això s'han analitzat 1) la multifuncionalitat de les PAs en la conservació de punts calents de NCPs i biodiversitat dels boscos i matolls; 2) les taxes de desforestació en l'espai i el temps dins i fora de les APs; 3) l'efecte dels possibles motors de la desforestació; i 4) la dinàmica espacio-temporal dels incendis, les cobertures afectades i el canvi de boscos i matolls post-incendi. La distribució dels NCPs i la biodiversitat variava entre regions, i algunes sinergies nacionals entre els NCPs i la biodiversitat i entre els NCPs van canviar a escala regional. Així mateix, les actuals APs peruanes no van protegir un percentatge significatiu de punts calents de biodiversitat i NCPs únics o múltiples. Addicionalment, múltiples punts calents no es poden protegir en la mateixa àrea. Per tant, la identificació de punts calents és el primer pas per a aconseguir APs multifuncionals en un país megadivers. Així, un pla de conservació centrat únicament en la biodiversitat no pot preservar adequadament NCPs en un país megadivers. Per contra, les APs peruanes han aconseguit evitar la desforestació. No obstant això, les taxes de desforestació a nivell nacional i regional s'han accelerat en les últimes dècades, excepte en la costa. A més, hem trobat variacions en la força, relació i tipus de motors de desforestació nacionals a escala regional o entre regions. Per tant, l'anàlisi sobre la desforestació tropical ha d'incloure diferents escales espacials segons les característiques ecològiques i socioculturals de l'àrea. També trobem variacions regionals en termes d'àrea cremada, estacionalitat dels incendis, freqüència, grandària, tipus de cobertura cremada i cobertura predominant post-incendio. Significativament, hem observat que, després de 20 anys, prop de la meitat o més dels boscos i matolls cremats s'han transformar a altres cobertures, principalment pastures. A més, els boscos i matolls romanents tenen llargs períodes de recuperació, sent més susceptibles a les pertorbacions. En conseqüència, el foc amenaça la biodiversitat i els NCPs al Perú. En general, aquesta tesi dona informació valuosa per a millorar la planificació nacional de conservació de boscos. A més, els nostres resultats també orienten a la formulació de polítiques que abordin les deficiències legislatives i enforteixin la legislació de canvis de coberta forestal. Així mateix, aquesta tesi posa l'accent en la importància de tenir en compte les variacions regionals per a desenvolupar estratègies de conservació efectives. No obstant això, aquesta tesi emfatitza en la necessitat de millorar les dades nacionals per a poder fer millors prediccions. Finalment, els nostres resultats no son vàlids únicament pel Perú, sinó que també podrien estendre's a altres àrees tropicals.

La conservación de los bosques tropicales es una prioridad global ya que contienen la mayor parte de la biodiversidad global y producen fundamentales contribuciones de la naturaleza a las personas (NCPs). La presión actual de cambio de cobertura y uso del suelo ha conllevado a una deforestación y degradación sin precedentes en países tropicales. Aunque las áreas protegidas (PAs) se consideran esenciales para la conservación de la biodiversidad, aún no está clara su efectividad en la protección de múltiples NCPs ni su rol contra la deforestación. Por lo tanto, el análisis de la variabilidad de los efectos de los motores potenciales de deforestación a diferentes escalas es crucial para la conservación. Entre ellos, el fuego es un factor clave para comprender la deforestación tropical. Perú es un país megadiverso que posee el cuarto bosque tropical más grande del mundo, la segunda selva amazónica y también otros bosques tropicales poco estudiados. En esta tesis, analizamos la distribución espaciotemporal, la conservación y las amenazas de los NCPs y la biodiversidad de los bosques y matorrales peruanos, a escala nacional y regional. Para ello se ha analizado 1) la multifuncionalidad de las PAs en la conservación de puntos calientes de NCPs y biodiversidad de los bosques y matorrales; 2) las tasas de deforestación espaciotemporalmente dentro y fuera de las APs; 3) el efecto de potenciales motores de deforestación; y 4) la dinámica espaciotemporal de los incendios, las coberturas afectadas y el cambio de bosques y matorrales post-incendio. Encontramos que la distribución de NCPs y la biodiversidad variaba entre regiones. Además, algunas sinergias nacionales entre los NCPs y la biodiversidad y entre los NCPs cambiaron a escala regional. Asimismo, las actuales PAs no protegieron un porcentaje significativo de puntos calientes únicos o múltiples de biodiversidad y de NCPs. Adicionalmente, múltiples puntos calientes no se pueden proteger en la misma área. En consecuencia, la identificación de puntos calientes es el primer paso para lograr PAs multifuncionales en un país megadiverso. Un plan de conservación centrado únicamente en la biodiversidad no puede preservar adecuadamente NCPs. Por el contrario, encontramos que las PAs han logrado evitar la deforestación. Sin embargo, las tasas de deforestación a nivel nacional y regional se han acelerado en las dos últimas décadas, excepto en la región de la Costa. Además, hemos encontrado variaciones en la fuerza, relación y motores de deforestación nacionales a escala regional o entre regiones. Por consiguiente, el análisis sobre la deforestación tropical debe incluir diferentes escalas espaciales según las características ecológicas y socioculturales del área. También hemos encontrado variaciones regionales en términos de área quemada, estacionalidad de los incendios, frecuencia, tamaño, tipo de cobertura quemada y cobertura predominante post-incendio de bosques y matorrales. Significativamente, hemos observado que tras 20 años, cerca de la mitad o más de los bosques y matorrales quemados se transformaron en otros tipos de coberturas, mayormente pastos. Además, los bosques y matorrales remanentes tienen largos períodos de recuperación y son más susceptibles a las perturbaciones. En consecuencia, el fuego amenaza la biodiversidad y los NCPs en Perú. En general, esta tesis brinda información valiosa para mejorar la planificación nacional para la conservación de los bosques. Además, nuestros hallazgos también orientan a los formuladores de políticas a abordar deficiencias legislativas y fortalecer la legislación sobre cambios de la cubierta forestal. Asimismo, esta tesis hace hincapié en la importancia de tomar en cuenta las variaciones regionales para desarrollar estrategias de conservación efectivas. Sin embargo, esta tesis enfatiza en la necesidad de mejorar los datos nacionales para mejores estos alcances. Finalmente, nuestros hallazgos no se limitan a Perú, sino que también podrían extenderse a otras áreas tropicales.

Tropical forest conservation is a global priority because they contain most of the world's biodiversity and produce fundamental Nature's Contributions to People (NCPs). The current pressure to land cover land use change, mainly by agriculture and mining, in many tropical countries has been leading to unprecedented deforestation and degradation processes. Although the protected areas (PAs) are considered essential for the conservation of biodiversity, their effectiveness in protecting multiple NCPs and halting deforestation is still unclear. Therefore, the analysis of potential drivers of tropical deforestation across scales is crucial to address forest conservation. Among these, fire is a key driver in understanding tropical forest deforestation. Peru is a megadiverse country that holds the fourth global largest tropical forest, the second largest portion of the Amazon rainforest and other poorly studied tropical forests such as the dry forests, tropical montane forests and Andean forests. In this thesis, we analyzed the spatiotemporal distribution, conservation and hazards of Peruvian forests and shrublands NCPs and Biodiversity at national and regional scales. To do so, we have analyzed 1) the multifunctionality of protection areas in the conservation of forests and shrublands NCPs and biodiversity hotspots; 2) the spatiotemporal deforestation rates in and outside protected areas; 3) the effect of potential drivers of deforestation; and 4) the spatiotemporal dynamics of fires, affected land covers and forest and shrubland change after fire. We have found that the distribution of potential NCPs and biodiversity varied across regions. Moreover, some national synergies between the NCPs and biodiversity and among NCPs change to trade-offs at the regional scale. Additionally, we have detected that the current Peruvian PAs inadequately protected a significant percentage of biodiversity hotspots and single or multiple NCPs hotspots. Furthermore, multiple hotspots cannot be protected in the same area. Therefore, hotspot identification is the first step towards achieving multifunctional PAs in a megadiverse country, and a conservation plan solely focused on biodiversity cannot adequately preserve NCPs. In contrast, we found that the Peruvian PAs have succeeded in avoiding deforestation. Nonetheless, national and regional deforestation rates have accelerated in the two last decades, except in the Coast region. Moreover, we have detected variations on the strength, relation and type of drivers from national at regional scale or among regions. Thus, the analyses on tropical deforestation should include different spatial scales according to the ecological and socio-cultural characteristics of the study area. We also have found regional variations in terms of burned area, fire seasonality, frequency, size, land cover burned and predominant post-fire land cover of burned forests and shrublands. Significantly, we have found that nearly half or more of burned forests and shrublands were transformed into different land covers, mainly grasslands, in 20 years. In addition, the remaining post-fire forests and shrublands have long recovery periods and are more susceptible to disturbances. Therefore, fire threatens the biodiversity and potential NCPs of forests and shrublands in Peru. Overall, this thesis provides valuable information for improving forest national conservation planning. Furthermore, our findings also guide policymakers to address legislative deficiencies and strengthen the forest cover change legislation. Moreover, this thesis highlights the importance of accounting for regional variations to develop effective conservation strategies. However, this thesis emphasizes the need of improving national data for better approaches. Our findings are not restricted to Peru but could be extend to other tropical areas.