Investigating cumulative effects across ecological scales

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Abstract

Species, habitats, and ecosystems are increasingly exposed to multiple anthropogenic stressors, fueling a rapidly expanding research program to understand the cumulative impacts of these environmental modifications. Since the 1970s, a growing set of methods has been developed through two parallel, sometimes connected, streams of research within the applied and academic realms to assess cumulative effects. Past reviews of cumulative effects assessment (CEA) methods focused on approaches used by practitioners. Academic research has developed several distinct and novel approaches to conducting CEA. Understanding the suite of methods that exist will help practitioners and academics better address various ecological foci (physiological responses, population impacts, ecosystem impacts) and ecological complexities (synergistic effects, impacts across space and time). We reviewed 6 categories of methods (experimental, meta-analysis, single-species modeling, mapping, qualitative modeling, and multispecies modeling) and examined the ability of those methods to address different levels of complexity. We focused on research gaps and emerging priorities. We found that no single method assessed impacts across the 4 ecological foci and 6 ecological complexities considered. We propose that methods can be used in combination to improve understanding such that multimodel inference can provide a suite of comparable outputs, mapping methods can help prioritize localized models or experimental gaps, and future experiments can be paired from the outset with models they will inform.

Investigación sobre los Efectos Acumulativos a lo largo de las Escalas Ecológicas

Resumen

Las especies, los hábitats y los ecosistemas están cada vez más expuestos a múltiples estresantes antropogénicos, lo que aviva a los programas de investigación de rápida expansión a entender los impactos acumulativos de estas modificaciones ambientales. Desde la década de 1970 se ha desarrollado un conjunto creciente de métodos a partir de dos corrientes paralelas (a veces conectadas) de investigación dentro del ámbito académico y del aplicado para evaluar los efectos acumulativos. Las revisiones pasadas de los métodos de evaluación de los efectos acumulativos (CEA, en inglés) se han enfocado en las estrategias que usan los practicantes. La investigación académica ha desarrollado varias estrategias novedosas y distintivas para realizar CEA. El entendimiento del juego de métodos que existen ayudará a los practicantes y a los académicos a lidiar de mejor manera con varios focos ecológicos (respuestas fisiológicas, impactos poblacionales, impactos al ecosistema) y complejidades ecológicas (efectos sinérgicos, impactos a lo largo del tiempo y el espacio). Revisamos seis categorías de métodos (experimental, meta-análisis, modelado de especie única, mapeo, modelado cualitativo y modelado multi-especie) y examinamos la habilidad de estos métodos para lidiar con niveles diferentes de complejidad. Nos enfocamos en los vacíos de investigación y las prioridades emergentes. Encontramos que ninguno de los métodos evaluó los impactos en los cuatro focos ecológicos y en las seis complejidades ecológicas que se consideraron. Proponemos que los métodos pueden usarse de manera combinada para mejorar el entendimiento de tal manera que la inferencia multi-modelo pueda proporcionar un conjunto de resultados comparables, los métodos de mapeo puedan ayudar a priorizar los modelos localizados o los vacíos experimentales, y los futuros experimentos puedan emparejarse desde el inicio con los modelos a los que informarán.

Resumen

Article impact statement: Cumulative-effects assessment methods inform understanding of the effects of multiple, complex anthropogenic stressors.

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