Cumulative Effects of Human Developments on Arctic Wildlife

Publication Type:Journal Article
Year of Publication:2005
Authors:Johnson, CJ, Boyce, MS, Case, RL, H. Cluff, D, Gau, RJ, Gunn, A, Mulders, R
Journal:Wildlife Monographs
Date Published:2005
ISBN Number:00840173
Keywords:Canis lupus, Ursus arctos
Abstract:

Recent discoveries of diamondiferous kimberlite deposits in the Canadian central Arctic led to unprecedented levels of mineral exploration and development. The cumulative effects of such activities are an issue of concern for government regulatory agencies, regional and international conservation organizations, wildlife managers, and indigenous peoples. We investigated the impacts of human activities and associated infrastructure on the distribution of Arctic wildlife in $190,000\ {\rm km}^{2}$ of the Taiga Shield and Southern Arctic ecozones 400 km northeast of Yellowknife, Northwest Territories, Canada. We used covariates for vegetation, interspecific interactions, and human disturbance features to develop seasonal resource-selection models for barren-ground caribou (Rangifer tarandus groenlandicus), gray wolves (Canis lupus), grizzly bears (Ursus arctos), and wolverines (Gulo gulo). We used an information-theoretic approach to select 11 seasonal models for the 4 species. Nine models were good predictors of species occurrence and vegetation covariates were important components of all models. Mines and other major developments had the largest negative affect on species occurrence, followed by exploration activities, and outfitter camps. We did not, however, record strong avoidance responses by all species during all seasons to each disturbance type (i.e., major developments, mineral exploration sites, outfitter camps) and for some models carnivores selected for disturbance features (i.e., occurred closer to sites than comparison random locations). We used a geographic information system (GIS) to extrapolate each seasonal resource-selection model to the study area and quantified the reduction in habitat effectiveness as a function of modeled and hypothetical disturbance coefficients. Across all models, grizzly bears and wolves demonstrated the strongest negative response to disturbance and corresponding reduction in habitat effectiveness, followed by caribou and wolverines. The largest seasonal effect was recorded for caribou during the post-calving period, where model coefficients suggested a 37% reduction in the area of the highest quality habitats and an 84% increase in the area of the lowest quality habitats. This is the first study to demonstrate the cumulative effects of multiple sources of human disturbance for caribou, wolves, bears, and wolverines found across the Canadian central Arctic. Resource selection models and corresponding maps of important habitats can be used to guide and evaluate future development proposals and can serve as a component of a regional environmental assessment. However, inferences from large-scale modeling efforts should be carefully evaluated when making detailed prescriptive recommendations. Study design, sample size, reliability of GIS data, and accuracy of model predictions are important considerations when evaluating the strength and scale of inference of correlative resource selection studies such as this. We recommend that regional cumulative effects analyses serve as the coarsest framework for understanding the impacts of human developments on wide-ranging animals. Monitoring and research should be conducted at various behavioral scales leading to a body of knowledge that fully describes the range and strength of impacts resulting from cumulative effects. /// Los descubrimientos recientes de depósitos de kimberlite diamondiferous en el Ártico Central Canadiense, han llevado a niveles de exploración mineral y desarrollo sin precedentes. El efecto acumulativo de tales actividades son un motivo de preocupación para las agencias regulatorias del gobierno, las organizaciones de conservación regional e internacional, los administradores de la vida salvaje y los indígenas. Nosotros investigamos los impactos de las actividades humanas y de la infraestructura asociada en la distribución de la vida salvaje en el Ártico en 190.000 km2 del escudo de la Taiga y el Ártico del Sur eco-zonas a 400 km. al Noreste de Yellowknife, erritorios al Noroccidente de Ca adá. Nosotros us mos covariantes para vegetación, interacciones interespecificas y características de la alteración humana para desarrollar modelos de estación en la selección de recursos para el caribú de las tierras áridas (Rangifer tarandus groenlandicus), lobos grises (Canis lupus), osos grizzli (Ursus arctos) y carcayús (Gulo gulo). Nosotros usamos un acercamiento informático-teórico para seleccionar 11 modelos de temporada para las cuatro especies. Nueve modelos fueron buenos predictores de la presencia de las especies y las covariantes de vegetación fueron componentes importantes de todos los modelos. Minas y otros desarrollos importantes tuvieron el mayor efecto negativo en las ocurrencias de las especies, seguido por actividades de exploración y campamentos de Guia de excursionistas. Nosotros no registramos, sin embargo la fuerte respuesta esquiva de todas las especias durante todas las estaciones hacia todo tipo de disturbios. Por ejemplo, construcciones mayores, sitios de exploraciones minerales y campamentos guia de excursionistas, ni tampoco por algunos modelos carnívoros seleccionados por las características de disturbios (Lo que ocurre mas cerca a los sitios comprado con las ubicaciones o locaciones al azar). Nosotros usamos un sistema de información geográfica (SEG) para extrapolar cada modelo de recurso-selección para el estudio del área y cuantificamos la reducción en la efectividad del hábitat como una función de coeficiente de disturbio modelado e hipotético. A través de todos los modelos los osos grizzli y los lobos demostraron la respuesta negativa más fuerte hacia el disturbio y la correspondiente reducción en la efectividad del hábitat, seguido por el caribú y los carcayús. El caribú registró el efecto estacional mayor después del periodo de posternero donde los coeficientes modelos sugieran un 37% de reducción en el área del hábitat de mayor calidad y 84% de incremento en el área del hábitat de mas baja calidad. Este es el primer estudio para demostrar el efecto cumulativo de las múltiples fuentes de disturbio humano para el caribú, el lobo, el oso y los carcayús encontrado a través del ártico-central canadiense. Modelos de la selección de recursos y los mapas correspondientes de los hábitats pueden ser usados para guiar y evaluar propuestas para futuro desarrollo y pueden servir como un componente de evaluación del medio ambiente regional. Sin embargo, inferencias de esfuerzos de modelos de larga escala deben ser cuidadosamente evaluadas cuando esta haciendo una recomendación prescriptiva detallada. El diseño del estudio, el tamaño de la muestra, la confiabilidad de los datos de SEG. y la exactitud de los modelos de preedición son consideraciones importantes cuando se evalúa la fuerza y el grado de inferencia de estudio de selección de recursos correlativos tal como este. Nosotros recomendamos que los análisis de los efectos acumulativos regionales sirvan como un andamio básico para el entendimiento del impacto del desarrollo humano en un amplio rango de animales. El monitoreo y las investigaciones deben ser conducidas en varios escalas de comportamiento llevando a un cuerpo de conocimiento que describa completamente el rango y la importancia del impacto resultante de los efectos cumulativos. /// Les découvertes récentes de dépôts de kimberlite diamantifère au centre de l'Arctique canadien ont engendré l'essor sans précédent de l'exploitation et de la prospection minières. Or, les effets cumulatifs de telles activités préoccupent les agences de réglementation gouvernementales, les organismes de conservation tant au n veau régional qu'international, les aménagistes fauniques et les populations autochtones. Nous avons étudié l'impact de l'activité humaine et des infrastructures qui y sont reliées sur la répartition de la faune arctique sur un territoire de $190,000\ {\rm km}^{2}$ situà © dans les écozones de la taïga et du sud de l'Arctique, à 400 km au nord-est de Yellowknife (Territoires du Nord-Ouest, Canada). Pour cela, nous avons utilisà des covariables caractérisant la végétation, les interactions interspécifiques et les perturbations humaines afin de développer des modèles saisonniers de la sélection des ressources pour le caribou (Rangifer tarandus groenlandicus), le loup (Canis lupus), le grizzli (Ursus arctos), le carcajou (Gulo gulo). Nous avons sélectionné 11 modèles saisonniers pour ces 4 espèces en s'appuyant sur une approche basée sur la théorie de l'information. Neuf modèles étaient de bons prédicteurs de la présence de l'espèce et les covariables de végétation étaient importantes pour tous les modèles. Les mines et les autres développements majeurs affectaient davantage la présence de ces espèces que les activités de prospection et celles des pourvoiries. Cependant, pour chacune des espèces, nous n'avons pas détecté de fortes réponses d'évitement durant toutes les saisons pour chaque type de perturbation (i.e., les développements majeurs, l'exploitation minière, les pourvoiries). Selon quelques modèles, les carnivores ont sélectionné les sites perturbés (i.e., présence plus importante près des sites comparativement à des localisations aléatoires). Nous avons utilisé un système d'information géographique (SIG) pour extrapoler les prédictions de chaque modèle saisonnier de sélection des ressources à l'ensemble de l'aire d'étude et nous avons quantifié la réduction de la qualité de l'habitat en fonction de coefficients de perturbations modélisés et hypothétiques. Parmi tous les modèles, les grizzlis et les loups étaient ceux qui répondaient le plus négativement aux perturbations et à la réduction de l'habitat résultante, venaient ensuite les caribous et les carcajous. L'effet saisonnier le plus important a été détecté pour le caribou après la mise bas. Les modèles suggèrent alors une réduction de 37% de la superficie des meilleurs habitats et une augmentation de 84% de la surface couverte par les habitats de plus mauvaise qualité. Notre étude est la première qui montre les effets cumulatifs de plusieurs sources de perturbations humaines pour les caribous, les loups, les ours et les carcajous établis à travers la région centrale de l'Arctique canadien. Les modèles de sélection des ressources et les cartes des habitats importants qui en découlent peuvent être utilisés pour guider et évaluer des propositions de développement et servir dans le cadre d'une évaluation environnementale régionale. Cependant, l'inférence à partir des efforts de modélisation à grande échelle devrait être considérée avec prudence lors de la formulation de recommandations détaillées. Le plan expérimental, l'effort d'échantillonnage, la fiabilité des données SIG et l'exactitude des prédictions des modèles sont importants à considérer pour évaluer la puissance et l'échelle d'inférence lors d'études de sélection des ressources basà©es sur des corrélations, comme celles présentées ici. Nous recommandons que les analyses sur les effets cumulatifs servent de cadre général pour comprendre l'impact du développement anthropique sur les groupes d'animaux dont la répartition est associée à de grandes échelles spatiales. Le suivi des espèces et les recherches devraient s'appuyer sur diverses échelles comportementales afin d'acquérir des connaissances permettant de décrire toute l'étendue et l'intensité des impacts résultants d'effets cumulatifs.

URL:http://www.jstor.org/stable/3830812
Taxonomic name: 
Thu, 2014-03-20 12:50 -- admin
https://secure.gravatar.com/avatar/5ade1b012674ce3dd941e2ea5dd15cc1.jpg?d=https%3A//mammals.indianbiodiversity.org/sites/all/modules/contrib/gravatar/avatar.png&s=100&r=G
Scratchpads developed and conceived by (alphabetical): Ed Baker, Katherine Bouton Alice Heaton Dimitris Koureas, Laurence Livermore, Dave Roberts, Simon Rycroft, Ben Scott, Vince Smith