Underlying and proximate drivers of biodiversity changes in Mesoamerican biosphere reserves

Author:

Auliz-Ortiz Daniel Martín1ORCID,Benítez-Malvido Julieta1,Arroyo-Rodríguez Víctor12ORCID,Dirzo Rodolfo34ORCID,Pérez-Farrera Miguel Ángel5ORCID,Luna-Reyes Roberto6ORCID,Mendoza Eduardo7,Álvarez-Añorve Mariana Yólotl2,Álvarez-Sánchez Javier8ORCID,Arias-Ataide Dulce María9,Ávila-Cabadilla Luis Daniel2ORCID,Botello Francisco10ORCID,Braasch Marco11ORCID,Casas Alejandro1ORCID,Campos-Villanueva Delfino Álvaro12,Cedeño-Vázquez José Rogelio13ORCID,Chávez-Tovar José Cuauhtémoc14ORCID,Coates Rosamond12ORCID,Dechnik-Vázquez Yanus15ORCID,del Coro Arizmendi María16ORCID,Dias Pedro Américo17ORCID,Dorado Oscar9,Enríquez Paula18ORCID,Escalona-Segura Griselda19ORCID,Farías-González Verónica16ORCID,Favila Mario E.20ORCID,García Andrés21ORCID,García-Morales Leccinum Jesús22ORCID,Gavito-Pérez Fernando23,Gómez-Domínguez Héctor5,González-García Fernando24ORCID,González-Zamora Arturo25ORCID,Cuevas-Guzmán Ramón26ORCID,Haro-Belchez Enrique27ORCID,Hernández-Huerta Arturo Heriberto28,Hernández-Ordoñez Omar10,Horváth Anna29ORCID,Ibarra-Manríquez Guillermo1ORCID,Lavín-Murcio Pablo Antonio30,Lira-Saade Rafael16ORCID,López-Díaz Karime31ORCID,MacSwiney G. M. Cristina32ORCID,Mandujano Salvador24ORCID,Martínez-Camilo Rubén33ORCID,Martínez-Ávalos José Guadalupe34,Martínez-Meléndez Nayely35ORCID,Monroy-Ojeda Alan36ORCID,Mora Francisco1ORCID,Mora-Olivo Arturo34ORCID,Muench Carlos37,Peña-Mondragón Juan L.38ORCID,Percino-Daniel Ruth39ORCID,Ramírez-Marcial Neptalí18ORCID,Reyna-Hurtado Rafael19ORCID,Rodríguez-Ruíz Erick Rubén40ORCID,Sánchez-Cordero Víctor10ORCID,Suazo-Ortuño Ireri7,Terán-Juárez Sergio Alejandro41ORCID,Valdivieso-Pérez Ingrid Abril42,Valencia Vivian43ORCID,Valenzuela-Galván David44ORCID,Vargas-Contreras Jorge Albino45ORCID,Vázquez-Pérez José Raúl18,Vega-Rivera Jorge Humberto21,Venegas-Barrera Crystian Sadiel22ORCID,Martínez-Ramos Miguel1ORCID

Affiliation:

1. Instituto de Investigaciones en Ecosistemas y Sustentabilidad, Universidad Nacional Autónoma de México, Morelia 58190, Mexico

2. Escuela Nacional de Estudios Superiores Unidad Mérida, Universidad Nacional Autónoma de México, Mérida 97357, Mexico

3. Department of Biology, Stanford University, Palo Alto, CA 9430

4. Department of Earth Systems Science, Stanford University, Palo Alto, CA 9430

5. Herbario Eizi Matuda, Laboratorio de Ecología, Evolutiva, Instituto de Ciencias Biológicas Universidad de Ciencias y Artes de Chiapas, Tuxtla Gutiérrez 29039, Mexico

6. Dirección de Áreas Naturales y Vida Silvestre, Secretaría de Medio Ambiente e Historia Natural, Tuxtla Gutiérrez 29000, Mexico

7. Instituto de Investigaciones sobre los Recursos Naturales, Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, Morelia 58337, Mexico

8. Facultad de Ciencias, Universidad Nacional Autónoma de México, Coyoacán, Ciudad de México 04510, Mexico

9. Centro de Investigación y Educación Ambiental Sierra de Huautla, Universidad Autónoma del Estado de Morelos, Cuernavaca 62914, Mexico

10. Departamento de Zoología, Instituto de Biología, Universidad Nacional Autónoma de México, Coyoacán, Ciudad de México 04510, Mexico

11. Faktorgruen, Landschaftsarchitekten bdla Beratende Ingenieure, Abteilung Landschaftsplanung, Rottweil, Baden-Württemberg 78628, Germany

12. Estación de Biología Tropical Los Tuxtlas, Instituto de Biología, Universidad Nacional Autónoma de México, San Andrés Tuxtla, Veracruz 95701, Mexico

13. Departamento de Sistemática y Ecología Acuática, El Colegio de la Frontera Sur, Unidad Chetumal, Chetumal 77014, Mexico

14. Departamento de Ciencias Ambientales, Universidad Autónoma Metropolitana Unidad Lerma, Lerma, Estado de México 52006, Mexico

15. Pre-Planning Center of the Gulf, Federal Electricity Comission, Boca del Río, Veracruz 94295, Mexico

16. Facultad de Estudios Superiores Iztacala, Universidad Nacional Autónoma de México, Tlalneplantla 54090, Mexico

17. Primate Behavioral Ecology Lab, Instituto de Neuroetología, Universidad Veracruzana, Xalapa, Veracruz 91190, Mexico

18. Departamento de Conservación de la Biodiversidad, El Colegio de la Frontera Sur, Unidad San Cristóbal, San Cristóbal de Las Casas, Chiapas 29290, Mexico

19. Departamento de Conservación de la Biodiversidad, El Colegio de la Frontera Sur, Unidad Campeche, Campeche 24500, Mexico

20. Red de Ecoetología, Instituto de Ecología, A.C., Xalapa, Veracruz 91070, Mexico

21. Estación de Biología Chamela, Instituto de Biología, Universidad Nacional Autónoma de México, San Patricio 48980, Mexico

22. Departamento de Posgrado e Investigación, Instituto Tecnológico de Ciudad Victoria, Ciudad Victoria, Tamaulipas 87010, Mexico

23. Reserva de la Biosfera Sierra de Manantlán, Comisión Nacional de Áreas Naturales Protegidas, Autlán de Navarro 48903, Mexico

24. Red Biología y Conservación de Vertebrados, Instituto de Ecología, A.C., Xalapa, Veracruz 91073, Mexico

25. Instituto de Investigaciones Biológicas, Universidad Veracruzana, Xalapa, Veracruz 911901, Mexico

26. Departamento de Ecología y Recursos Naturales, Centro Universitario de la Costa Sur, Universidad de Guadalajara, Autlán de Navarro 48900, Mexico

27. Regenerando Nuestro Entorno Asociación Civil, Catemaco, Veracruz 95870, Mexico

28. Red de Ambiente y Sustentabilidad, Instituto de Ecología, A.C., Xalapa, Veracruz 91070, Mexico

29. Quirón, Centro de Intervenciones Asistidas con Equinos y Formación para el Bienestar y Sustentabilidad, Asociación Civil, Comitán de Domínguez 30039, Mexico

30. Instituto de Ciencias Biomédicas, Universidad Autónoma de Ciudad Juárez, Ciudad Juárez, Chihuahua 32315, Mexico

31. Centro de Investigación en Ciencias Cognitivas, Universidad Autónoma del Estado de Morelos, Cuernavaca 62209, Mexico

32. Centro de Investigaciones Tropicales, Universidad Veracruzana, Xalapa, Veracruz 91019, Mexico

33. Unidad Villa Corzo, Facultad de Ingeniería, Universidad de Ciencias y Artes de Chiapas, Villa de Corzo 30520, Mexico

34. Instituto de Ecología Aplicada, Universidad Autónoma de Tamaulipas, Ciudad Victoria, Tamaulipas 87019, Mexico

35. Orquidario y Jardín Botánico "Comitán", Secretaría de Medio Ambiente e Historia Natural, Comitán de Domínguez 30106, Mexico

36. KiekariTerra A.C., Rancho Kiekari, Xico, Veracruz 91240, Mexico

37. Coordinación Universitaria para la Sustentabilidad, Universidad Nacional Autónoma de México, Coyoacán, Ciudad de México 04510, Mexico

38. Consejo Nacional de Humanidades, Ciencia y Tecnología -Instituto de Investigaciones en Ecosistemas y Sustentabilidad, Universidad Nacional Autónoma de México, Morelia 58190, Mexico

39. Departamento de Ecología Evolutiva, Instituto de Ecología, Universidad Nacional Autónoma de México, Coyoacán, Ciudad de México 04510, Mexico

40. Comisión de Parques y Biodiversidad de Tamaulipas, Gobierno del Estado de Tamaulipas, Ciudad Victoria, Tamaulipas 87083, Mexico

41. División de Estudios de Posgrado e Investigación, Tecnológico Nacional de México, Campus Ciudad Victoria, Ciudad Victoria, Tamaulipas 87010, Mexico

42. División de Estudios de Posgrado e Investigación, Instituto Tecnológico de Conkal, Tecnológico Nacional de México, Conkal 97345, Mexico

43. Department of Environment, Agriculture and Geography, Bishop’s University, Sherbrooke, QC J1M 1Z7, Canada

44. Centro de Investigación en Biodiversidad y Conservación, Universidad Autónoma del Estado de Morelos, Cuernavaca 62209, Mexico

45. Facultad de Ciencias Químico-Biológicas, Universidad Autónoma de Campeche, Campeche 24039, Mexico

Abstract

Protected areas are of paramount relevance to conserving wildlife and ecosystem contributions to people. Yet, their conservation success is increasingly threatened by human activities including habitat loss, climate change, pollution, and species overexploitation. Thus, understanding the underlying and proximate drivers of anthropogenic threats is urgently needed to improve protected areas’ effectiveness, especially in the biodiversity-rich tropics. We addressed this issue by analyzing expert-provided data on long-term biodiversity change (last three decades) over 14 biosphere reserves from the Mesoamerican Biodiversity Hotspot. Using multivariate analyses and structural equation modeling, we tested the influence of major socioeconomic drivers (demographic, economic, and political factors), spatial indicators of human activities (agriculture expansion and road extension), and forest landscape modifications (forest loss and isolation) as drivers of biodiversity change. We uncovered a significant proliferation of disturbance-tolerant guilds and the loss or decline of disturbance-sensitive guilds within reserves causing a “winner and loser” species replacement over time. Guild change was directly related to forest spatial changes promoted by the expansion of agriculture and roads within reserves. High human population density and low nonfarming occupation were identified as the main underlying drivers of biodiversity change. Our findings suggest that to mitigate anthropogenic threats to biodiversity within biosphere reserves, fostering human population well-being via sustainable, nonfarming livelihood opportunities around reserves is imperative.

Publisher

Proceedings of the National Academy of Sciences

Subject

Multidisciplinary

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