Trade-offs and efficiencies in optimal budget-constrained multispecies corridor networks

• Published in: Conservation biology Vol. 31; no. 1; pp. 192 - 202
• Main Authors: Dilkina, Bistra, Houtman, Rachel, Gomes, Carla P., Montgomery, Claire A., McKelvey, Kevin S., Kendall, Katherine, Graves, Tabitha A., Bernstein, Richard, Schwartz, Michael K.
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: United States Wiley Periodicals Inc 01.02.2017; Blackwell Publishing Ltd
• Subjects: Animals; Biodiversity; Budgeting; Budgets; conectividad; Connecting; Connectivity; conservacián rentable; Conservation; Conservation areas; Conservation of Natural Resources; conservation planning; corredor de vida silvestre; Corridors; Cost control; Costs; cost‐effective conservation; Ecology; economics; Economies of scale; economía; Ecosystem; especies amenazadas; Grizzly bears; Gulo gulo; Habitat selection; Linkages; Montana; optimización; Optimization; planificación de la conservación; Protected areas; Solutions; Species; threatened species; Tradeoffs; Ursus arctos; wildlife corridor; áreas protegidas; United States > US; Montana; USA, Montana; economía; planificación de la conservación; conservation planning; corredor de vida silvestre; especies amenazadas; áreas protegidas; conservacián rentable; optimización; cost-effective conservation; conectividad; economics; wildlife corridor; optimization; protected areas; threatened species; Connectivity
• ISSN: 0888-8892; 1523-1739
• DOI: 10.1111/cobi.12814

Conservation biologists recognize that a system of isolated protected areas will be necessary but insufficient to meet biodiversity objectives. Current approaches to connecting core conservation areas through corridors consider optimal corridor placement based on a single optimization goal: commonly, maximizing the movement for a target species across a network of protected areas. We show that designing corridors for single species based on purely ecological criteria leads to extremely expensive linkages that are suboptimal for multispecies connectivity objectives. Similarly, acquiring the least-expensive linkages leads to ecologically poor solutions. We developed algorithms for optimizing corridors for multispecies use given a specific budget. We applied our approach in western Montana to demonstrate how the solutions may be used to evaluate trade-offs in connectivity for 2 species with different habitat requirements, different core areas, and different conservation values under different budgets. We evaluated corridors that were optimal for each species individually and for both species jointly. Incorporating a budget constraint and jointly optimizing for both species resulted in corridors that were close to the individual species movement-potential optima but with substantial cost savings. Our approach produced corridors that were within 14% and 11% of the best possible corridor connectivity for grizzly bears (Ursus arctos) and wolverines (Gulo gulo), respectively, and saved 75% of the cost. Similarly, joint optimization under a combined budget resulted in improved connectivity for both species relative to splitting the budget in 2 to optimize for each species individually. Our results demonstrate economies of scale and complementarities conservation planners can achieve by optimizing corridor designs for financial costs and for multiple species connectivity jointly. We believe that our approach will facilitate corridor conservation by reducing acquisition costs and by allowing derived corridors to more closely reflect conservation priorities. Los biólogos de la conservación reconocen que un sistema de áreas protegidas aisladas será necesario pero insuficiente para alcanzar los objetivos de la biodiversidad. Las estrategias actuales para conectar las áreas núcleos de conservación por medio de corredores consideran la ubicación óptima de estos con base en un solo objetivo de optimización: maximizar, comúnmente, el movimiento de una especie blanco a lo largo de una red de áreas protegidas. Mostramos que diseñar los corredores para una especie única con base solamente en un criterio ecológico lleva a enlazamientos extremadamente caros que son sub-óptimos para los objetivos de conectividad de especies múltiples. De manera similar, adquirir los enlazamientos menos caros lleva a soluciones ecológicamente pobres. Desarrollamos algoritmos para optimizarlos corredores para el uso de especies múltiples dado un presupuesto específico. Aplicamos nuestra estrategia en el oeste de Montana para demostrar cómo las soluciones pueden utilizarse para evaluar las compensaciones en la conectividad de dos especies con requerimientos de habitat diferentes, áreas nucleares diferentes y valores de conservación diferentes bajo presupuestos diferentes. Evaluamos los corredores que fueron óptimos para cada especie individualmente y para ambas especies en conjunto. Incorporar una restricción de presupuesto y optimizar en conjunto para ambas especies resultó en corredores que estuvieron próximos al potencial óptimo de movimiento de las especies individuales pero con ahorros sustanciales de gastos. Nuestra estrategia produjo corredores que estuvieron dentro del 14 % y el 11 % de la mejor conectividad posible entre corredores para los osos pardos (Ursus arctos) y los glotones (Gulo gulo), respectivamente, y ahorro el 75 % del costo. De igual manera, la optimización conjunta bajo un presupuesto combinado resultó en una conectividad mejorada para ambas especies en relación a la división del presupuesto en dos para optimizar para cada especie individualmente. Nuestros resultados demuestran la economía de escala y las complementariedades que los planeadores de la conservación pueden obtener al optimizar los diseños del corredor para financiar los costos y para los objetivos de conectividad de especies múltiples en conjunto. Creemos que nuestra estrategia puede facilitar la conservación de corredores al reducir los costos de adquisición y al permitir que los corredores derivados reflejen más cercanamente las prioridades de conservación.