Evaluating the role of trophic interactions on forest restoration and resilience under global change

Abstract

La conversió i la destrucció d'àrees naturals per a ús agrícola és una forma comuna de canvi en l'ús del sòl que ha conduït a una degradació significativa dels ecosistemes a tot el món. Aquest problema es veu exacerbat per la doble crisi de canvi climàtic i la pèrdua de biodiversitat, marcada per l'augment de les temperatures i augment d'esdeveniments extrems com ara inundacions i sequeres. Aquests factors, juntament amb la destrucció de l'hàbitat i l'extinció d'espècies, ressalten la necessitat urgent de iniciatives per restaurar els ecosistemes i millorar-ne la resiliència. Els esforços en aquest camp han augmentat a les darreres dècades, impulsats per la urgent necessitat de combatre la degradació dels ecosistemes. No obstant això, durant el desenvolupament d'iniciatives de restauració, sovint es troben diversos obstacles, cosa que porta a casos on els esforços de restauració no aconsegueixen mantenir els seus beneficis en el temps, destacant la necessitat davaluar els resultats de les accions de restauració i els seus mecanismes subjacents per garantir la resiliència dels ecosistemes davant del canvi ambiental. En aquesta tesi, explorem aquests temes per al cas dels ecosistemes forestals, mitjançant la investigació del paper de la dispersió de llavors en l'èxit de la restauració forestal, l'anàlisi dels factors que influeixen en la recuperació de la diversitat d'espècies arbòries, i l'anàlisi de la resiliència a les pertorbacions en nous enfocaments de restauració com en els esforços de rewilding. Per assolir aquest objectiu, en duem a terme tres enfocaments analítics diferents: una revisió sistemàtica (Capítol 2), un enfocament de modelatge basat en un esquema de seguiment a llarg termini (Capítol 3) i una metanàlisi (Capítol 4). Els nostres resultats esperen millorar la comprensió de la recuperació i resiliència dels ecosistemes, particularment davant de la pèrdua de biodiversitat i les creixents pertorbacions derivades del canvi climàtic. Al mateix temps, considerem que poden proporcionar informació valuosa per a les avaluacions de restauració. Mentre les nacions de tot el món treballen a desenvolupar plans de restauració, com la Dècada de les Nacions Unides per a la Restauració dels Ecosistemes (2021-2030) i la Llei de Restauració de la Naturalesa de la UE, els nostres resultats podrien ser importants per avaluar i valorar els rendiments de les inversions en restauració, així com per millorar la qualitat dels esforços futurs per reparar els boscos degradats a diferents regions. Tot i això, els nostres resultats també plantegen preguntes importants sobre si les estratègies de restauració destinades a augmentar la resiliència davant el canvi climàtic seran suficients per abordar la creixent amenaça de pertorbacions abiòtiques, com els incendis forestals extrems o sequeres.

La conversión y destrucción de áreas naturales para uso agrícola es una forma común de cambio en el uso del suelo que ha conducido a una degradación significativa de los ecosistemas en todo el mundo. Este problema se ve exacerbado por la doble crisis de cambio climático y la pérdida de biodiversidad, marcada por el aumento temperaturas y aumento de eventos extremos como inundaciones y sequías. Estos factores, junto con la destrucción del hábitat y la extinción de especies, resaltan la urgente necesidad de iniciativas para restaurar los ecosistemas y mejorar su resiliencia. Los esfuerzos en este campo han aumentado en las últimas décadas, impulsados por la apremiante necesidad de combatir la degradación de los ecosistemas. Sin embargo, durante el desarrollo de iniciativas de restauración, a menudo se encuentran diversos obstáculos, lo que lleva a casos donde los esfuerzos de restauración no logran mantener sus beneficios en el tiempo, destacando la necesidad de evaluar los resultados de las acciones de restauración y sus mecanismos subyacentes para garantizar la resiliencia de los ecosistemas frente al cambio ambiental. En esta tesis, exploramos estos temas para el caso de los ecosistemas forestales, mediante la investigación del papel de la dispersión de semillas en el éxito de la restauración forestal, el análisis de los factores que influyen en la recuperación de la diversidad de especies arbóreas y el análisis de la resiliencia a las perturbaciones en nuevos enfoques de restauración como en los esfuerzos de rewilding. Para lograr este objetivo, llevamos a cabo tres enfoques analíticos diferentes: una revisión sistemática (Capítulo 2), un enfoque de modelado basado en un esquema de seguimiento a largo plazo (Capítulo 3) y un metanálisis (Capítulo 4). Nuestros hallazgos esperan mejorar la comprensión de la recuperación y resiliencia de los ecosistemas, particularmente ante la pérdida de biodiversidad y las crecientes perturbaciones derivadas del cambio climático, y pueden proporcionar información valiosa para las evaluaciones de restauración. Mientras las naciones de todo el mundo trabajan en desarrollar planes de restauración, como la Década de las Naciones Unidas para la Restauración de los Ecosistemas (2021-2030) y la Ley de Restauración de la Naturaleza de la UE, nuestros resultados podrían ser importantes para evaluar y valorar los rendimientos de las inversiones en restauración, así como para mejorar la calidad de los esfuerzos futuros para reparar los bosques degradados en diferentes regiones. Sin embargo, nuestros resultados también plantean preguntas importantes sobre si las estrategias de restauración destinadas a aumentar la resiliencia frente al cambio climático serán suficientes para abordar la creciente amenaza de perturbaciones abióticas, como los incendios forestales extremos o sequías.

The conversion and destruction of natural areas for agricultural use is a common form of land use change that leads to significant ecosystem degradation worldwide. This issue is exacerbated by the dual crisis of climate change and biodiversity loss, marked by rising temperatures and increased disturbance events such as flooding and extreme droughts. These factors, along with habitat destruction and species extinction, highlight the urgent need for initiatives to restore ecosystems and enhance their resilience. Efforts in this field have grown over the past decades, driven by the pressing need to combat land degradation. However, during the development of restoration initiatives, various obstacles are often encountered, leading to instances where restoration efforts fail to sustain their benefits over time highlighting the need to assess the outcomes of restoration actions and their underpinning mechanisms to ensure ecosystem resilience to environmental change. In this thesis, we aimed at exploring these issues for the case of forest ecosystems, by investigating the role of seed dispersal in forest restoration success, the factors that influence the recovery of tree species diversity and whether resilience to disturbances is enhanced in novel restoration approaches such as rewilding efforts. To achieve this goal, we conducted three different analytical approaches: a systematic review (Chapter 2), a modelling approach based on a long-term monitoring scheme (Chapter 3), and a meta-analysis (Chapter 4). Our findings will enhance our understanding of ecosystem recovery and resilience, particularly in the face of biodiversity loss and increasing climate change disturbances, and they may provide valuable insights for restoration assessments. As nations worldwide work on developing restoration plans, such as the UN Decade on Ecosystem Restoration (2021–2030) and the EU Restoration Law, our results could be important for evaluating and assessing returns on restoration investments, as for improving the quality of future efforts to repair degraded forests in different regions. Yet, our results also raise important questions about whether current restoration strategies aimed at boosting resilience in the face of climate change will be sufficient to address the growing threat of abiotic disturbances, such as extreme wildfires or drought events.