Increasing ecological realism in conservation network design
a case study in Belize and an evaluation of global satellite telemetry for connectivity research
| dc.contributor.advisor | Balkenhol, Niko Prof. Dr. | |
| dc.contributor.author | Hofman, Maarten | |
| dc.date.accessioned | 2017-06-22T07:46:49Z | |
| dc.date.available | 2017-06-22T07:46:49Z | |
| dc.date.issued | 2017-06-22 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0023-3E86-1 | |
| dc.identifier.uri | http://dx.doi.org/10.53846/goediss-6365 | |
| dc.identifier.uri | http://dx.doi.org/10.53846/goediss-6365 | |
| dc.identifier.uri | http://dx.doi.org/10.53846/goediss-6365 | |
| dc.language.iso | eng | de |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | |
| dc.subject.ddc | 570 | de |
| dc.title | Increasing ecological realism in conservation network design | de |
| dc.title.alternative | a case study in Belize and an evaluation of global satellite telemetry for connectivity research | de |
| dc.type | doctoralThesis | de |
| dc.contributor.referee | Wiegand, Kerstin Prof. Dr. | |
| dc.date.examination | 2017-05-15 | |
| dc.description.abstractger | Der Verlust und die Fragmentierung natürlicher Habitate bedingt durch anthropgene Störungen stellen weltweit eine große Herausforderung dar. In Kombination mit dem Klimawandel tragen diese Prozesse zum Verlust der lokaler und globaler Artenvielfalt bei. Im speziellen zerschneidet die Fragmentierung zusammenhängende Naturräume, was zu einer verringerten Größe, sowie zu geographischer, demographischer und auch genetischer Isolation von Populationen führen kann. Naturschutznetzwerke wurden dafür eingerichtet um die Konnektivität zwischen den verbleibenden Habitaten aufrecht zu halten und das Aussterberisiko zu minimieren. Diese Naturschutznetzwerke setzen sich oft sowohl aus Naturschutzgebieten als auch aus Korridoren und Trittsteine zusammen. In der Praxis basiert die Ausweisung solche Netzwerke häufig auf Expertenwissen. In die Landschaftsökologie werden neue Modelanätze erforscht, um solche Schutznetzwerke besser zu identifizieren, zu bewerten und zu optimieren. Diese Modelle zielen darauf ab, ökologische Prozesse in ihrer Komplexität besser abbilden zu können, um unzureichende Schutzmaßnamen zu vermeiden. Solche Modelle benötigen allerdings sehr detallierte ökologische Daten, die im Naturschutz nich immer zur verfügung stehen oder nur schwer zu erheben sind. Im Rahmen meiner Doktorarbeit wurde die Planung und Ausweisung solcher Netzwerke, die Herausforderungen und Anwendungsmöglichkeiten neuer Modelle mit zumehmendem Informationsgehalt näher betrachtet. Dafür wurden sowohl Fernerkundungsdaten als auch Vorkommensnachweise von Weißlippenpekaris Tayassu pecari verwendet, um die potenzielle Konnektivität innerhalb des Staates Belize zu modellieren. Dieser bedrohte waldlebende Paarhufer stelt eine Schirm-art für den Naturschutz dar, da sie auf große zusammenhängende Habitate angewiesen ist und sich nur über kurze Distanzen ausbreitet. Für die Studie wurden Daten über die Effektivität ausgewiesener Schutzgebiete verwendet, um die Habitateignung sowie die Konnektivität besonders geeigneter Lebensräume zu bestimmen. Es konnte dabei festgestellt werden, dass das neue Model zur Ausweitung des bereits bestehenden Schutznetzwerks beitrug, indem es alternatieve Korridore und neue wichtigen Flächen für den Lebensraumverbund identifizierte. Desweiteren wurde ein Pekari im südlichen Belize mit einem GPS-Sender ausgestattet, um detailliertere Daten über die Lebensraumnutzung zu erhalten und anschließend das Model bezüglich der Konnektivität besser parameterisieren zu können. Allerdings konnte dabei festgestellt werden, dass die Erhebung solcher Daten durch die Bewaldung als auch durch die Beschaffenheit des Terrains erheblich negativ beeinflusst wurde. Darüber hinaus konnte beobachtet werden, dass die erfolgreiche \"{Ubertragung der GPS-Lokalisierungen stark von der Aktivität des Tieres abhängig war. Daher konnten die Ergebnisse zwar nicht direkt für die Modellierung der Konnektivität verwendet werden, aber die Streifsgebietsgröße konnte berechnet werden. Die geschätzte Streifsgebietgröße, die relativ geringe Bewegungsraten sowie die Präferenz bewaldeter Gebiete waren vergleichbar mit den Ergebnissen anderer Studien für diese Tierart. Abschließend wurde eine weltweite Bewertung der Leistungsfähigkeit von GPS-Telemetrie im Rahmen der Wildtierforschung durchgeführt. Dabei wurde auf eine standardisierten Fragebogen zurückgegriffen, um auch die Probleme bei nicht erfolgreichen Forschungsvorhaben berücksichtigen zu können. Es konnten Informationen von über 3.000 Telemetriesendern gesammelt werden, die für 63 verschiedene Tierarten in über 143 Untersuchungsgebieten eingesetzt wurden. Das Ziel war Einblicke über die Einflusse der Umwelt, Topographie, sowie bestimmter Arteigenschaften und der Beschaffenheit der Sendereinheit auf die erfolgreiche Datenerhebung, sowie deren erfolgreiche Übertragung oder Gründe für den Ausfall des Senders zu erheben. Es konnte festgestellt werden, dass es im Durchschnitt für das jeweilige Projekt, einen relativ hohen Anteil erfolgreich aufgezeichnete Positionen gab, dieser entsprach allerdings nicht immer den Erwartungen der Forscher. Außerdem waren artabhängige und senderspezifische Eigenschaften häufiger ausschlaggebend für die erfolgreiche Erhebung der Daten, als Umweltfaktoren. Die \"{Ubertragungsraten waren generell sehr hoch, aber bei der satellitengestützten Übertragung fehleranfälliger. Bei nahezu der Hälfte aller Anwendungen versagten die Sender bereits frühzeitig, was in der Hälfte dieser Fälle auf technisches Versagen zurückzuführen war. Die Modellierung der funktionellen Landschaftskonnektivität mit Einbindung ökologischer Erkentnisse ist für eine effektive Ausweisung von Naturschutznetzwerke unumgänglich. Die Ergebnisse dieser Studie zeigten, dass bereits eine geringfügige Erhöhung der verfügbaren Daten zu einer besseren Planungsgrundlage für Naturschutznetzwerken führen. Trotz des erheblichen technologischen Fortschritts und neuen Auswertungsansätzen, ist die ökologische Detailschärfe der Modelle immer noch stark durch technische Defizite und die Verfügbarkeit ausreichender Daten eingeschränkt. Schlussendlich ist die effektive Planung von Naturschutznetzwerke auf die Zusammenarbeit verschiedener Fachgebiete angewiesen, die die empirische Erhebung der Daten sowie deren Analyse, Modellierung und praktischen Umsetzung vereint. | de |
| dc.description.abstracteng | Human-caused fragmentation and loss of natural habitat are among the world’s major challenges today. In combination with climate change, these processes contribute to soaring local and global extinction of many plant and animal species. Specifically, habitat loss and fragmentation disrupt contiguous natural areas, leading to low population sizes and geographic, demographic, and genetic isolation of populations. To avoid increased risk of extinction, conservation networks are created to preserve connectivity between the remaining patches of natural habitat. Oftentimes, conservation networks are clusters of protected areas connected through corridors or stepping-stone linkages. In applied conservation these networks have largely been based on expert-opinion. In landscape ecological research, more systematic modelling approaches are being developed to identify, evaluate, and optimise networks. These models aim to increase ecological realism in network design in order to avoid misguided management actions. However, increasing the ecological complexity in models requires more detailed ecological data, which is not always available in conservation settings. In this dissertation, I investigate the challenges and opportunities that arise when aiming for conservation network design based on models that use increasingly detailed ecological information. I used remotely-sensed landscape data and species detection data in Belize to model potential connectivity for white-lipped peccaries Tayassu pecari. This species is an endangered forest ungulate and acts as an umbrella species due to its large area requirements and relatively short dispersal distance. I included data on protected area effectiveness to determine habitat suitability, and estimated connections between high-suitability areas. I found that the model contributed to and augmented the current conservation network design by identifying alternative corridor routes and areas that were particularly important for connectivity conservation. Additionally, I deployed a satellite telemetry collar on a white-lipped peccary in southern Belize to obtain more detailed ecological data to parametrize the connectivity model. However, I found that data collection for the species was challenging, presumably due to the effects of forest cover and terrain ruggedness. I also observed that the success of GPS fixes was lowered by animal activity. The resulting data did not allow for connectivity modelling, but yielded an average home-range size estimate and relatively slow movement rates compared to other estimates for the species, and confirmed the species’ preference for forested habitats. Lastly, I conducted a global evaluation of satellite telemetry performance in wildlife research. I used a standardised questionnaire to avoid the bias towards successful implementations that is suspected to be present in the literature. I gathered information from over 3,000 telemetry units deployed on 63 species over 143 study areas, aiming to gain insight into the relative influence of the environment, topography, species characteristics, and unit specifications on the success of fix acquisition, data transfer and unit failure rate. I found that, in an average project, fix acquisition was relatively high but nonetheless only just satisfied researchers’ expectations. Species and unit characteristics were more important predictors of success rates than environmental factors. Data transfer rates were generally high, with satellite-based data transfer performing slightly worse. However, close to half of the deployments failed prematurely, and half of these suffered a technical malfunction. Understanding and modelling functional connectivity with increasing ecological realism is necessary for effective conservation network design. Network design based on moderately data-demanding models seems to be an achievable objective for current applied connectivity conservation initiatives. However, despite considerable developments in technology and analysis methods, modelling with high levels of ecological detail is still challenged by technological shortcomings and limited availability of detailed data. Ultimately, effective conservation network design depends on the continued collaboration between the modelling, empirical, and applied domains of connectivity conservation. | de |
| dc.contributor.coReferee | Reyna-Hurtado, Rafael | |
| dc.contributor.thirdReferee | Gibbons, James | |
| dc.subject.eng | white-lipped peccary | de |
| dc.subject.eng | Belize | de |
| dc.subject.eng | landscape connectivity | de |
| dc.subject.eng | satellite telemetry | de |
| dc.subject.eng | GPS-collar | de |
| dc.subject.eng | movement ecology | de |
| dc.subject.eng | habitat suitability | de |
| dc.subject.eng | questionnaire | de |
| dc.subject.eng | boosted beta regression | de |
| dc.subject.eng | MaxEnt | de |
| dc.identifier.urn | urn:nbn:de:gbv:7-11858/00-1735-0000-0023-3E86-1-2 | |
| dc.affiliation.institute | Fakultät für Forstwissenschaften und Waldökologie | de |
| dc.subject.gokfull | Forstwirtschaft (PPN621305413) | de |
| dc.identifier.ppn | 890859655 |