The global network of marine protected areas is not ready to face projected climate change

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Camps Suárez, Núria
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.1/19233
Resumo: A current challenge of climate change adaptation is determining how resource management and conservation programs are designed to comprehensively protect biodiversity under present and future conditions. Marine protected areas (MPAs) are primary management tools aiming to reduce localized anthropogenic impacts on marine biodiversity but their implementation has neglected future climate change resilience, potentially reducing their performance in the years to come. Here, we ask if the global network of MPAs is ready to face future climate change by estimating its degree of exposure to novel climates (i.e., future conditions non-existent today) and by testing if its distribution inside each country's Exclusive Economic Zones is optimal. Our analyses were based on climatic analogs (sigma dissimilarity) using four biologically meaningful variables (temperature, oxygen, pH and primary productivity) from present-day conditions to the end of the 21st century, under contrasting Shared Socioeconomic Pathways (SSP) scenarios (SSP1-1.9 and SSP5-8.5). Our results show 8.59% of the MPAs exposed to novel climate under SSP1-1.9 in contrast to 81.05% under SSP5-8.5 (average sigma dissimilarity of MPAs: 0.7 and 4.40 with SSP1-1.9 and SSP5-8.5, respectively). Such novel conditions, particularly aggravated in tropical and polar regions, will likely produce local population extinctions and range shifting, while species search for climatic analogs. The four variables considered had a similar contribution on projected novel climates, reinforcing their role in driving range shifts at global scales. Moreover, only 9.6% and 4.7% of MPAs (SSP1-1.9 vs. SSP5-8.5) were estimated to be located in regions of national EEZs with reduced novel climates, suggesting the importance of considering climate change resilience during implementation phases. Overall, we show that broad compliance to the Paris Agreement expectations is key to increasing global MPA resilience and achieving international conservation targets like the post-2020 framework of the Convention on Biological Diversity, which considers expanding global MPA coverage up to 30% by 2030.
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Here, we ask if the global network of MPAs is ready to face future climate change by estimating its degree of exposure to novel climates (i.e., future conditions non-existent today) and by testing if its distribution inside each country's Exclusive Economic Zones is optimal. Our analyses were based on climatic analogs (sigma dissimilarity) using four biologically meaningful variables (temperature, oxygen, pH and primary productivity) from present-day conditions to the end of the 21st century, under contrasting Shared Socioeconomic Pathways (SSP) scenarios (SSP1-1.9 and SSP5-8.5). Our results show 8.59% of the MPAs exposed to novel climate under SSP1-1.9 in contrast to 81.05% under SSP5-8.5 (average sigma dissimilarity of MPAs: 0.7 and 4.40 with SSP1-1.9 and SSP5-8.5, respectively). Such novel conditions, particularly aggravated in tropical and polar regions, will likely produce local population extinctions and range shifting, while species search for climatic analogs. The four variables considered had a similar contribution on projected novel climates, reinforcing their role in driving range shifts at global scales. Moreover, only 9.6% and 4.7% of MPAs (SSP1-1.9 vs. SSP5-8.5) were estimated to be located in regions of national EEZs with reduced novel climates, suggesting the importance of considering climate change resilience during implementation phases. Overall, we show that broad compliance to the Paris Agreement expectations is key to increasing global MPA resilience and achieving international conservation targets like the post-2020 framework of the Convention on Biological Diversity, which considers expanding global MPA coverage up to 30% by 2030.Um desafio atual da adaptação às alterações climáticas é determinar como os programas de gestão e conservação de recursos marinhos foram concebidos para proteger a biodiversidade sob condições ambientais do presente e futuro. Os impactos das alterações climáticas nos ecossistemas marinhos estão entre os desafios mais difíceis que a nossa sociedade enfrenta hoje e no próximo século. Em algumas regiões, a temperatura dos oceanos aumentou de 1 a 3 ºC devido à absorção de mais de 90% do calor adicional retido pelos gases com efeito de estufa. Este aquecimento, associado à crescente estratificação das águas pouco profundas, pode ainda levar à desoxigenação, potencialmente afetando a produção primária, entre outros processos físicos e geoquímicos. Além disso, a absorção de dióxido de carbono antropogénico leva à acidificação do oceano, o que já desencadeou uma queda no pH de 0,3 a 0,5 unidades, tornando difícil a calcificação de organismos marinhos que formam conchas ou esqueletos de carbonato de cálcio. Juntos, o efeito sinergético do aquecimento, desoxigenação, pH e declínio da produtividade levou a múltiplas mudanças na biodiversidade e habitats marinhos. As áreas marinhas protegidas (AMP) são ferramentas de gestão primária que visam reduzir os impactos antropogénicos na biodiversidade marinha, mas a sua implementação negligenciou a resiliência às alterações climáticas futuras, potencialmente reduzindo o seu desempenho nos anos vindouros. Por conseguinte, muitos países costeiros comprometeram-se a designar uma proporção significativa das suas Zonas Económicas Exclusivas Marinhas (ZEE) como AMP (por exemplo, acordo pós-2020 que pretende conservar 30% até 2030). Atualmente, aproximadamente 8% do oceano global é coberto por AMP, mas uma localização ótima pode ser crucial para aumentar a resiliência das AMPs face às alterações climáticas, uma vez que algumas regiões dentro das Zonas Económicas Exclusivas do país podem vir a mudar menos do que outras. Falta, no entanto, uma visão integrada e global da exposição global das AMPs às alterações climáticas. Aqui, perguntamos se a atual rede global de AMP está pronta para enfrentar as alterações climáticas futuras. Estimámos o seu grau de exposição à dissimilaridade climática futuro e testámos se a sua distribuição dentro das ZEEs é óptima. As nossas análises foram baseadas em análogos climáticos (sigma dissimilaridade) utilizando quatro variáveis com significado biológico (temperatura, oxigénio, pH e produtividade primária) desde as condições atuais até ao final do século XXI, sob cenários contrastantes de Shared Socioeconomic Pathways (SSP1-1,9 e SSP5-8,5). Estas variáveis foram escolhidas considerando que estão abertamente disponíveis (fontes de dados climáticos mostradas nos métodos) e que são biologicamente importantes, conduzindo à adequação do habitat das espécies marinhas (Zhao et al., 2020, McHenry et al., 2019; Kroeker et al., 2019; Lauchlan & Nagelkerken, 2020; Kroeker et al., 2013). A metodologia de análogos climáticos quantifica a semelhança do clima de um local relativamente às condições de outro local e/ou período de tempo (Beniston et al., 2014). Utiliza uma Distância Euclidiana Normalizada (SED) de locais/períodos climáticos para determinar a distância Mahalanobis (MD), da qual se extrai a dissimilaridade de Sigma, uma métrica normalizada e independente das escalas de variabilidade das variáveis climáticas. Globalmente, esta métrica pode ser entendida como o número de desvios padrão de variabilidade climática (ICV) num determinado local (Lotterhos et al., 2021). Além disso, também estimámos a contribuição das variáveis para a dissimilaridade climática. As análises de análogos climáticos do clima têm sido largamente utilizadas para projetar os impactos das alterações climáticas nas APs terrestres (por exemplo, Graham et al., 2019; Hoffman et al., 2019), mas apenas um estudo foi realizado no domínio marinho. Este centrou-se em AMPs muito grandes, não abrangendo as zonas costeiras, e estimou que 97% destas estarão sujeitas a novos climas até 2100, ou seja, a condições inexistentes no presente (Johonson & Watson, 2021). O presente estudo fornece linhas de base sobre a exposição das AMPs às alterações climáticas, abordando a avaliação dos impactos na biodiversidade que será crucial para a futura gestão e implementação de AMPs. Por conseguinte, ao realizar dos análises análogos climáticos baseadas em variáveis biologicamente significativas, fornecemos pela primeira vez uma visão global da exposição de AMP a futuras alterações climáticas sob cenários contrastantes de emissões de SSP. Os resultados sugerem várias implicações para as ações de conservação, dando informação para a designação inteligente de uma rede de AMP, desde a gestão de AMP a nível local (localizados de forma óptima) até à extensão global (oceano global). O amplo cumprimento do Acordo de Paris parece crucial para a futura resiliência e funcionamento dos AMP face a climas futuros, uma vez que os resultados foram altamente dependentes do cenário SSP, com maior grau de novidade (ou seja, condições inexistentes na linha de base atual) no pior cenário considerdado. Os valores moderados e extremos dos novos climas foram três vezes superiores para a SSP5-8,5, causando a deslocação de análogos em distâncias mais longas. Além disso, parece haver áreas adicionais dentro das ZEEs que podem proporcionar melhores condições climáticas no futuro do que a atual rede de AMPs. As quatro dimensões do clima consideradas tiveram o mesmo impacto na dissimilaridade climática, reforçando o seu potencial papel como agentes de alterações das distribuições de espécies à escala global. No entanto, para SSP1-1.9, as variáveis mostraram algum grau de padrão espacial. Em geral, o oxigénio dissolvido e a produtividade contribuíram para a novidade climática em regiões tropicais do Sul, como o Indo-Pacífico. Por outro lado, para a SSP5-8.5, o Ártico e a Antárctica apresentaram contribuições mais elevadas de pH e temperatura máxima na determinação de novas condições. Além disso, apenas 9,6% e 4,7% das AMPs (SSP1-1,9 vs. SSP5-8,5) foram estimadas em regiões de ZEE nacionais com reduzida alteração do clima (mas não-análogo), o que sugere a importância de considerar a resiliência às alterações climáticas durante as fases de implementação. O estudo mostra que a eficácia global da AMP e a própria implementação do acordo pós-2020 poderão ser reduzidas face a futuras alterações climáticas. Toda a informação é fornecida em acesso aberto para que os países tenham acesso às nossas estimativas e preencham as suas lacunas no que diz respeito à gestão de AMPs.Assis, JorgeSapientiaCamps Suárez, Núria2023-03-13T12:14:30Z2022-11-172022-11-17T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10400.1/19233TID:203246993enginfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-07-24T10:31:40Zoai:sapientia.ualg.pt:10400.1/19233Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T20:08:52.548223Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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