The role of urban biodiversity in green infrastructure multifunctionality and environmental justice

Abstract

A mesura que les àrees urbanes s'amplien, el contacte de la societat amb la natura es veu cada vegada més limitat als paisatges urbans, destacant la necessitat d'explorar les interaccions entre la biodiversitat urbana, la infraestructura verda urbana (IVU) i el benestar humà. La distribució espacial, accessibilitat i qualitat dels ecosistemes urbans són aspectes importants a considerar en avaluar aquestes interaccions. Reconèixer el paper fonamental de la biodiversitat en el suport de la IVU i la provisió de serveis ecosistèmics (SE) és clau. Això requereix un examen dels patrons espacials de la IVU i les característiques ecològiques que contribueixen a la producció de SE. Aquesta tesi examina la contribució de la biodiversitat urbana a la multifuncionalitat de la infraestructura verda des d'una perspectiva de justícia ambiental. La investigació es desenvolupa a través de tres capítols empírics independents, cadascun construint sobre els resultats de l'anterior i corresponent a un objectiu de recerca específic, utilitzant Vitoria-Gasteiz, la "Capital Verda Europea", com a estudi de cas, una ciutat de mida mitjana i la capital del País Basc. El Capítol II va avaluar la natura salvatge urbana i la qualitat de l'hàbitat de la IVU com a predictors de la biodiversitat adaptats als ecosistemes urbans. Per aconseguir-ho, adapto eines de modelatge espacial tradicionalment utilitzades en àrees amb mínima influència humana. Aquesta adaptació desafia la perspectiva tradicional que considera que els usos del sòl urbans són només fonts de amenaces per als paisatges no dominats per humans, enlloc de reconèixer el seu potencial com a fonts d'hàbitat. Els resultats de Vitoria-Gasteiz revelen nivells variables de qualitat relativa de l'hàbitat i natura salvatge, amb espais verds petits i fragmentats que no aconsegueixen donar suport efectivament a la biodiversitat urbana en comparació amb espais verds periurbans més grans i menys fragmentats. El Capítol III se centra en com els factors socioeconòmics i històrics donen forma als ecosistemes urbans i regulen la provisió de SE des d'una perspectiva de justícia ambiental distributiva. Utilitzant dades de teledetecció i censos, examino els efectes de luxe i llegat en la biodiversitat urbana, la cobertura vegetal i els SE, considerant efectes interactius entre variables sociodemogràfiques i biofísiques d'interès. Els resultats suggereixen que la biodiversitat urbana està impulsada principalment per factors socioeconòmics relacionats amb l'"estatut" social (és a dir, una alta educació), mentre que la cobertura vegetal i els SE reguladors estan influïts per llegats de gestió en interacció amb la densitat de població. Al Capítol IV, analitzo els patrons espacials de desajustos en l'oferta i demanda de regulació tèrmica de SE, considerant factors sociodemogràfics i de salut que impulsen desigualtats en l'exposició a la calor urbana com a risc ambiental. Això implica la integració de dades de teledetecció, salut i sociodemogràfiques amb eines d'intel·ligència artificial i sistemes d'informació geogràfica. Els resultats destaquen disparitats en la vulnerabilitat al calor, amb una major exposició observada entre comunitats desafavorides en contrast amb àrees més acomodades. Els tres capítols proporcionen coneixement sobre la qualitat ecològica dels espais urbans, la influència dels factors socioeconòmics en la natura urbana i el seu impacte cascada en el benestar humà, a través de disparitats en l'accés als SE. En conjunt, aquests tres estudis empírics ofereixen idees valuoses sobre la influència de factors socioeconòmics i de salut en la qualitat i distribució dels ecosistemes urbans, i el seu impacte cascada en el benestar humà i l'accés desigual als SE. Aquests descobriments contribueixen a una millor comprensió dels sistemes socioecològics urbans, proporcionant idees pràctiques per avançar en les agendes urbanes cap a un desenvolupament urbà equitatiu, tant a Vitoria-Gasteiz com més enllà.

Conforme las áreas urbanas se expanden, el contacto de la sociedad con la naturaleza se ve cada vez más limitado a los paisajes urbanos, resaltando la necesidad de explorar las interacciones entre la biodiversidad urbana, la infraestructura verde urbana (IVU) y el bienestar humano. La distribución espacial, accesibilidad y calidad de los ecosistemas urbanos son aspectos importantes a considerar al evaluar estas interacciones. Reconocer el papel fundamental de la biodiversidad en el soporte de la IVU y la provisión servicios ecosistémicos (SE) es clave. Esto requiere un examen de los patrones espaciales de la IVU y las características ecológicas que contribuyen a la producción de SE. Esta tesis examina la contribución de la biodiversidad urbana a la multifuncionalidad de la infraestructura verde desde una perspectiva de justicia ambiental. La investigación se desarrolla a través de tres capítulos empíricos independientes, cada uno construyendo sobre los resultados del anterior y correspondiendo a un objetivo de investigación específico, utilizando Vitoria-Gasteiz, la "Capital Verde Europea", como estudio de caso, una ciudad de tamaño mediano y la capital del País Vasco. El Capítulo II evaluó la naturaleza silvestre urbana y la calidad del hábitat de la IVU como predictores de la biodiversidad adaptados a los ecosistemas urbanos. Para lograr esto, adapto herramientas de modelado espacial tradicionalmente utilizadas en áreas con mínima influencia humana. Esta adaptación desafía la perspectiva tradicional que considera que los usos del suelo urbanos son solo fuentes de amenazas para paisajes no dominados por humanos, en lugar de reconocer su potencial como fuentes de hábitat. Los resultados de Vitoria-Gasteiz revelan niveles variables de calidad relativa del hábitat y naturaleza silvestre, con espacios verdes pequeños y fragmentados que no logran apoyar efectivamente la biodiversidad urbana en comparación con espacios verdes periurbanos más grandes y menos fragmentados. El Capítulo III se centra en cómo factores socioeconómicos e históricos dan forma a los ecosistemas urbanos y regulan la provisión de SE desde una perspectiva de justicia ambiental distributiva. Utilizando datos de teledetección y censos, examino los efectos de lujo y legado en la biodiversidad urbana, la cobertura vegetal y los SE, considerando efectos interactivos entre variables sociodemográficas y biofísicas de interés. Los hallazgos sugieren que la biodiversidad urbana está impulsada principalmente por factores socioeconómicos relacionados con el "estatus" social (es decir, una alta educación), mientras que la cobertura vegetal y los SE reguladores están influenciados por legados de gestión en interacción con la densidad de población. En el Capítulo IV, analizo los patrones espaciales de desajustes en la oferta y demanda de regulación térmica de SE, considerando factores sociodemográficos y de salud que impulsan desigualdades en la exposición al calor urbano como riesgo ambiental. Esto implica la integración de datos de teledetección, salud y sociodemográficos con herramientas de inteligencia artificial y sistemas de información geográfica. Los resultados destacan disparidades en la vulnerabilidad al calor, con una mayor exposición observada entre comunidades desfavorecidas en contraste con áreas más acomodadas. Los tres capítulos proporcionan conocimiento sobre la calidad ecológica de los espacios urbanos, la influencia de los factores socioeconómicos en la naturaleza urbana y su impacto en cascada en el bienestar humano, a través de disparidades en el acceso a los SE. En conjunto, estos tres estudios empíricos ofrecen ideas valiosas sobre la influencia de factores socioeconómicos y de salud en la calidad y distribución de los ecosistemas urbanos, y su impacto cascada en el bienestar humano y el acceso desigual a los SE. Estos hallazgos contribuyen a una mejor comprensión de los sistemas socioecológicos urbanos, proporcionando ideas prácticas para avanzar en las agendas urbanas hacia un desarrollo urbano equitativo, tanto en Vitoria-Gasteiz como más allá.

As urban areas expand, societal contact with nature is increasingly confined to cityscapes, highlighting the need to explore the interactions between urban biodiversity, urban green infrastructure (UGI), and human well-being. The spatial distribution, accessibility, and quality of urban ecosystems are important aspects to consider when assessing these interactions. For instance, the uneven distribution and accessibility to UGI may cause many urban dwellers to live in poor environmental conditions with direct impacts on their health. Recognising the critical role of biodiversity in supporting UGI and the provision of ecosystem services (ES) is key. This requires an examination of the UGI spatial patterns and ecological characteristics that contribute to the production of ES. This dissertation examines the contribution of urban biodiversity to the multifunctionality of green infrastructure from an environmental justice perspective. The research unfolds through three standalone empirical chapters, each building on the outcomes of the previous one and corresponding to a specific research objective, using the "European Green Capital" Vitoria-Gasteiz, a middle-sized city and the capital of the Basque Country, as a case study. Chapter II assessed the urban wildness and habitat quality of UGI as biodiversity predictors adapted to urban ecosystems. To achieve this, I adapt spatial modelling tools traditionally used in areas with minimal human influence. This adaptation challenges the traditional perspective that considers urban land uses solely sources of threats to non-human-dominated landscapes, rather than recognising their potential as habitat sources. Results from Vitoria-Gasteiz reveal varying levels of relative habitat quality and wildness, with small and fragmented green spaces failing to effectively support urban biodiversity compared with larger and less fragmented periurban green spaces. Chapter III focuses on how socioeconomic and historical factors shape urban ecosystems and regulate ES provision from a distributive environmental justice perspective. Using remote sensing and census data, I examine luxury and legacy effects on urban biodiversity, vegetation cover, and ES, considering interactive effects among sociodemographic and biophysical variables of interest. Findings suggest that urban biodiversity is primarily driven by socioeconomic factors related to social "status" (i.e. high education attainment), whereas vegetation cover and regulating ES are influenced by management legacies in interaction with population density. In Chapter IV, I analyse the spatial patterns of temperature regulation ES supply and demand mismatches, considering sociodemographic and health factors driving distributional inequalities in exposure to urban heat as an environmental hazard. The results highlight the existence of disparities in access to nature-based urban cooling and hence the level of heat vulnerability, with increased exposure observed in areas inhabited by disadvantaged communities in contrast to more affluent areas. Together, these three empirical studies provide valuable insights into the influence of socioeconomic and health factors on urban ecosystem quality and distribution, and their cascading impact on human well-being and inequitable access to ES. These findings contribute to a better understanding of urban socio-ecological systems, providing actionable insights for advancing urban agendas towards equitable urban development in both Vitoria-Gasteiz and beyond.