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dc.contributor.advisorCabello Piñar, Francisco Javier es_ES
dc.contributor.advisorAlcaraz Segura, Domingo es_ES
dc.contributor.advisorPeñas de Giles, Julioes_ES
dc.contributor.authorPérez Cazorla, Beatriz 
dc.date.accessioned2021-05-18T07:45:38Z
dc.date.available2021-05-18T07:45:38Z
dc.date.issued2020-09
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/10835/10837
dc.description.abstractIncorporating ecosystem functioning and functional diversity in ecology and nature conservation is key to promote sustainability and a safe operating space for humanity. Nowadays, numerous international agreements, such as the Convention on Biological Diversity (CBD), face the challenge of safeguarding the ecological processes and ecosystem functions that sustain the multiple facets of biodiversity and ecosystem services. Indeed, variables describing ecosystem functioning are widely demanded to define essential biodiversity variables, a framework to coordinate monitoring programmes worldwide. Ecosystem functioning is particularly relevant to track and forecast how environmental changes affect biodiversity and ecosystem services. To characterize ecosystem functioning, multiple remote sensing techniques can be used, such as the Ecosystem Functional Type (EFT) approach. EFTs can be defined as groups of ecosystems with similar dynamics of matter and energy exchanges between the biota and the physical environment. EFTs can be derived from biologically meaningful descriptors (named Ecosystem Functional Attributes -EFAs-) of the seasonal curves of spectral indices as surrogates of focal ecosystem functions, for instance, of primary production dynamics, one of the most essential and integrative indicators of ecosystem functioning. The main objective of this thesis was to provide a remote-sensing based conceptual and methodological approach to incorporate the functional dimension of biodiversity at ecosystem level in ecology and conservation biology through the application of the Ecosystem Functional Type (EFT) concept. We achieved this goal in four steps: 1) First, we provide ground-based empirical evidence for the use of satellite-derived EFTs as descriptors of the regional heterogeneity in ecosystem functioning, i.e., satellite-derived EFTs as homogeneous patches of the land surface in terms of Net Ecosystem Exchange (NEE) dynamics measured on ground. 2) Second, we showed how EFTs can be used to describe the spatial heterogeneity and inter-annual variability of ecosystem functioning (i.e. EFAs and EFTs), ecosystem functional diversity (i.e. EFT richness and EFT rarity) and ecosystem functional stability (interannual variability and dissimilarity) and released the associated dataset. 3) Third, we provide a proof of concept on how to use EFTs to incorporate ecosystem functional heterogeneity and singularity in setting geographic conservation priorities. 4) Finally, we also provide a proof of concept on how to use EFTs in biological regionalizations to complement the compositional and structural descriptions of biodiversity. Theoretical and empirical models support the relationship between spectral indices derived from satellite images (e.g., Enhanced Vegetation Index -EVI-) and essential functional variables of ecosystems, such as primary production. In this thesis, we identified EFTs from three descriptors of the seasonal curves of MODIS/Terra EVI (MOD13Q1 product): annual mean (proxy of primary production), seasonal coefficient of variation or standard deviation (descriptors of seasonality), and date of maximum EVI (indicator of phenology). Satellite-derived EFTs demonstrated to be an ecosystem functional classification that can inform on homogeneous patches on the land surface in terms of their NEE dynamics measured on ground. Given that NEE dynamics is related to primary production, a focal ecosystem function, EFTs can then be used (as essential variables) to describe, assess and monitor the regional heterogeneity of ecosystem functioning (Chapter I). EFTs also provide a straightforward approach to characterize the spatial diversity, i.e. EFT richness and EFT rarity, and functional stability, i.e. EFT interannual variability and dissimilarity, of ecosystem functioning to inform scientists and managers on ecosystem functional diversity patterns and trends (Chapter II). Furthermore, EFTs helped to both reinforce and complement traditional geographic conservation priorities based on biodiversity composition and structure by incorporating the heterogeneity and singularity of focal ecosystem functions (Chapter III). Finally, EFTs allowed us to understand the relationship between different dimensions of biodiversity in ecological regionalization exercises, i.e. based on biodiversity composition and structure (species distribution, endemisms, vegetation types) and on patterns of ecosystem functioning (Chapter IV). Overall, the characterization of the spatial patterns and temporal variability of ecosystem functioning in terms of EFAs, EFTs, and EFT diversity metrics derived from satellite spectral indices related to a focal ecosystem function (e.g. Enhanced Vegetation Index, as a proxy for primary production), demonstrated to be a useful and innovative tool to incorporate ecosystem functioning at regional scale into ecology and conservation under the new conservation paradigm that considers ecological processes and ecosystem functions and services. Resumen: La incorporación del funcionamiento de los ecosistemas y la diversidad funcional en la ecología y la conservación de la naturaleza es fundamental para promover la sostenibilidad y un espacio seguro para la humanidad. Hoy en día, numerosos acuerdos internacionales, como el Convenio sobre la Diversidad Biológica (CDB), se enfrentan al reto de salvaguardar los procesos ecológicos y las funciones de los ecosistemas que sustentan las múltiples facetas de la biodiversidad y los servicios ecosistémicos. De hecho, se demanda que variables que describen el funcionamiento de los ecosistemas definan las variables esenciales de la biodiversidad, un marco para coordinar los programas de vigilancia ambiental en todo el mundo. El funcionamiento de los ecosistemas es particularmente importante para el seguimiento y monitoreo de los cambios ambientales que afectan a la biodiversidad y los servicios de los ecosistemas. Para caracterizar el funcionamiento de los ecosistemas, pueden utilizarse múltiples técnicas basadas en teledetección, como la aproximación basada en tipos funcionales de ecosistemas (TFEs). Los TFEs pueden definirse como grupos de ecosistemas con una dinámica similar de intercambios de materia y energía entre la biota y el entorno físico. Los TFEs pueden derivarse de descriptores biológicamente significativos (denominados Atributos Funcionales del Ecosistema - AFE), obtenidos de las curvas estacionales de los índices espectrales, y utilizados como subrogados de las funciones focales del ecosistema, por ejemplo, de la dinámica de la producción primaria, uno de los indicadores más esenciales e integradores del funcionamiento del ecosistema. El principal objetivo de esta tesis doctoral fue proporcionar un enfoque conceptual y metodológico basado en la teledetección para incorporar la dimensión funcional de la biodiversidad a nivel de ecosistema en la ecología y la biología de la conservación, mediante la aplicación del concepto de Tipo Funcional de Ecosistema (TFE). Logramos este objetivo en cuatro pasos: 1) En primer lugar, aportamos pruebas empíricas basadas en datos de campo para la utilización de los TFEs obtenidos mediante teledetección como descriptores de la heterogeneidad regional en el funcionamiento de los ecosistemas, es decir, determinamos si los TFEs obtenidos mediante satélite son parches homogéneos de la superficie terrestre en términos de la dinámica de intercambio neto de ecosistemas (i.e. CO2). 2) En segundo lugar, mostramos cómo pueden utilizarse los TFEs para describir la heterogeneidad espacial y la variabilidad interanual del funcionamiento de los ecosistemas (es decir, los AFE y los TFE), la diversidad funcional de los ecosistemas (es decir, la riqueza y la rareza de TFEs) y la estabilidad funcional de los ecosistemas (variabilidad y disimilitud interanuales), y ponemos a disposición de la comunidad científica el conjunto de datos correspondiente. 3) En tercer lugar, ofrecemos una prueba de concepto sobre cómo utilizar TFEs para incorporar la heterogeneidad y la singularidad funcional de los ecosistemas en el establecimiento de prioridades geográficas en conservación. 4) Por último, también proporcionamos una prueba de concepto sobre cómo utilizar TFEs en las regionalizaciones biológicas para complementar las descripciones composicionales y estructurales de la biodiversidad. Los modelos teóricos y empíricos apoyan la relación entre los índices espectrales derivados de las imágenes satelitales (por ejemplo, el índice de vegetación mejorado -EVI-) y las variables esenciales del funcionamiento de los ecosistemas, como la producción primaria. En esta tesis, identificamos TFEs a partir de tres descriptores de las curvas estacionales del EVI de MODIS/Terra (producto MOD13Q1): media anual (proxy de la producción primaria), coeficiente de variación estacional o desviación estándar (descriptores de la estacionalidad) y fecha del EVI máximo (indicador de la fenología). Los TFEs obtenidos mediante teledetección demostraron ser una clasificación funcional del ecosistema que puede informar sobre parches homogéneos en la superficie terrestre en términos de su dinámica de intercambio de CO2 medida en tierra. Dado que esta dinámica está relacionada con la producción primaria, una función central del ecosistema, los TFEs pueden utilizarse (como variables esenciales) para describir, evaluar y vigilar la heterogeneidad regional del funcionamiento del ecosistema (Capítulo I). Los TFEs también proporcionan un enfoque directo para caracterizar la diversidad espacial, es decir, la riqueza y la rareza de TFEs, y la estabilidad funcional, es decir, la variabilidad y la disimilitud interanual de TFEs, del funcionamiento de los ecosistemas para informar a la comunidad científica y a la administración de los patrones y tendencias de la diversidad funcional de los ecosistemas (Capítulo II). Además, los TFEs contribuyeron a reforzar y complementar las prioridades tradicionales de conservación geográfica basadas en la composición y la estructura de la diversidad biológica al incorporar la heterogeneidad y la singularidad de las funciones focales de los ecosistemas (Capítulo III). Por último, los TFEs nos permitieron comprender la relación entre las diferentes dimensiones de la biodiversidad en los ejercicios de regionalización ecológica, es decir, basados en la composición y la estructura de la biodiversidad (distribución de las especies, endemismos, tipos de vegetación) y en los patrones de funcionamiento de los ecosistemas (Capítulo IV). En general, la caracterización de los patrones espaciales y la variabilidad temporal del funcionamiento de los ecosistemas en términos de AFEs, TFEs y métricas de diversidad de TFEs derivadas de los índices espectrales satelitales relacionados con una función central del ecosistema (por ejemplo, el índice de vegetación mejorado, como sustituto de la producción primaria), demostró ser un instrumento útil e innovador para incorporar el funcionamiento de los ecosistemas a escala regional en la ecología y la conservación dentro del nuevo paradigma de conservación que considera los procesos ecológicos y las funciones y servicios de los ecosistemas.es_ES
dc.language.isoenes_ES
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internacional*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/*
dc.subjectRemote sensinges_ES
dc.subjectEcologyes_ES
dc.subjectConservationes_ES
dc.subjectEcologíaes_ES
dc.subjectConservaciónes_ES
dc.titleIncorporating the functional dimension of biodiversity through remote sensing into ecology and conservationes_ES
dc.title.alternativeIncorporando la dimensión funcional de la biodiversidad a través de teledetección en ecología y conservaciónes_ES
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/doctoralThesises_ES
dc.rights.accessRightsinfo:eu-repo/semantics/openAccesses_ES


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