Protection and conservation of freshwater ecosystems under land use and climate changes

Abstract

Freshwaters, considered amongst the most valuable ecosystems in the world, are highly threatened due to their exposure to higher pressures in comparison to terrestrial and marine ecosystems. Still, so far, insufficient attention has been directed toward comprehending the gaps in the protection of freshwater ecosystems, despite the inherent complexities and ecological processes that present significant obstacles to their conservation. This dissertation examined whether current conservation networks could offer a shield for the freshwater ecosystems both in the present and future, while an optimal set of areas at the European scale was proposed that would meet critical criteria for the efficient and ongoing protection of these ecosystems. First, potential gaps and challenges were identified regarding the conservation of freshwater ecosystems, specifically lakes, within the Natura 2000 network. The findings implied that the efficiency of the network is debatable since it offers substantial coverage to the water surface of European lakes, yet largely ignores the terrestrial areas at the catchment scale surrounding the water bodies. Next, differences in protection patterns of transnational lakes and their catchments along the different sides of national borders were identified at a global scale. The gaps and biases found in transnational protection cover reinforce the ongoing discussions regarding the need to enhance cross-border cooperation and coordination, as the mean to set the common goal of effectively preserving freshwater ecosystems. Next, the climatic stability of river basins at the EU scale was explored and an assessment was provided of the climate vulnerability of fish communities in European freshwater ecosystems to projected changes of climatic conditions. The results demonstrated that major changes in the climatic space throughout Europe are likely to occur in the forthcoming decades, raising concerns about the further degradation of these ecosystems. Furthermore, the findings revealed that species with limited adaptive capacity to climate change were also found in river basins that are likely to experience highly altered or even new climatic conditions in the next decades As a final step, a Systematic Conservation Planning approach was applied at European scale aiming to provide an alternative conservation solution to improve the efficiency of European protected areas networks in conserving freshwater ecosystems and their related processes. The findings underscored the need for a novel comprehensive approach, whereby the conservation of freshwater ecosystems would be the first priority and not peripheral to conservation objectives developed for terrestrial ecosystems. Concluding, the findings of the present dissertation revealed critical gaps in the efficient conservation of freshwater ecosystems under the current conservation frameworks. The essential spatial and ecological complexities of these ecosystems as well as the important impacts of climate change are commonly ignored during conservation planning making their preservation highly challenging. Therefore, a comprehensive Systematic Conservation Planning approach could constitute an efficient solution for the protection of freshwater ecosystems. Spatial prioritization of optimum areas for conservation throughout time could be the key step toward answering conservation planning problem, as it provides a set of possible outcomes of alternative scenarios to the ongoing challenge of nature conservation and particularly of freshwater ecosystems.

Τα υδάτινα οικοσυστήματα θεωρούνται από τα πιο πολύτιμα παγκοσμίως. Παρόλα αυτά απειλούνται σε μεγάλο βαθμό λόγω της έκθεσής τους σε συνεχώς εντονότερες πιέσεις. Μέχρι στιγμής, δεν έχει δοθεί επαρκής προσοχή στην κατανόηση των κενών στην προστασία των υδάτινων οικοσυστημάτων, παρά τις εγγενείς πολυπλοκότητες και οικολογικές διαδικασίες που παρουσιάζουν σημαντικές προκλήσεις στη διατήρησή τους. Στην παρούσα διατριβή, εξετάστηκε εάν τα υφιστάμενα δίκτυα διατήρησης θα μπορούσαν να αποτελέσουν ασπίδα προστασίας για τα υδάτινα οικοσυστήματα τόσο στο παρόν όσο και στο μέλλον, ενώ προτάθηκε ένα βέλτιστο σύνολο περιοχών σε ευρωπαϊκή κλίμακα που θα πληρούσε κρίσιμα κριτήρια για την αποτελεσματική και διαρκή προστασία αυτών των οικοσυστημάτων. Ως πρώτο βήμα, διερευνώνται πιθανά κενά και προκλήσεις του δικτύου Natura 2000 σχετικά με τη διατήρηση των υδάτινων οικοσυστημάτων, και συγκεκριμένα των λιμνών. Τα ευρήματα υποδηλώνουν ότι η αποτελεσματικότητα του δικτύου τίθεται υπό αμφισβήτηση, καθώς ενώ προσφέρει ουσιαστική κάλυψη στην υδάτινη επιφάνεια των λιμνών, αγνοεί σε μεγάλο βαθμό τις χερσαίες περιοχές σε κλίμακα λεκάνης απορροής που περιβάλλουν τα υδάτινα σώματα. Ως επόμενο βήμα, εντοπίστηκαν σε παγκόσμια κλίμακα διαφορές στα πρότυπα προστασίας των διακρατικών λιμνών και των λεκανών απορροής τους κατά μήκος των διαφορετικών πλευρών των εθνικών συνόρων. Τα κενά και οι αναντιστοιχίες που διαπιστώθηκαν στη διεθνή κάλυψη προστασίας υπογραμμίζουν την ανάγκη ενίσχυσης της διασυνοριακής συνεργασίας και του συντονισμού, ως μέσο για τον καθορισμό του κοινού στόχου τηςαποτελεσματικής διατήρησης των υδάτινων οικοσυστημάτων. Στη συνέχεια, διερευνήθηκε σε κλίμακα Ε.Ε. η κλιματική σταθερότητα των λεκανών απορροής ποταμών και αξιολογήθηκε ηκλιματική ευπάθεια των κοινοτήτων ψαριών στις προβλεπόμενες αλλαγές των κλιματικών συνθηκών. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι σημαντικές αλλαγές στον κλιματικό χώρο των λεκανών απορροής σε όλη την Ευρώπη τις επόμενες δεκαετίες, εγείροντας ανησυχίες για την περαιτέρω υποβάθμιση αυτών των οικοσυστημάτων. Επιπλέον, είδη με περιορισμένη προσαρμοστική ικανότητα στην κλιματική αλλαγή εντοπίστηκαν σε λεκάνες ποταμών που είναι πιθανό να αντιμετωπίσουν έντονα μεταβαλλόμενες ή ακόμα και νέες κλιματικές συνθήκες τις επόμενες δεκαετίες. Τέλος, αναπτύχθηκε σε Ευρωπαϊκή κλίμακα μια προσέγγιση Συστηματικού Σχεδιασμού Διατήρησης στοχεύοντας στην παροχή μιας εναλλακτικής λύσης διατήρησης για τη βελτίωση της αποτελεσματικότητας των δικτύων προστατευόμενων περιοχών σε σχέση με τη διατήρηση των υδάτινων οικοσυστημάτων και των διαδικασιών τους. Τα ευρήματα υπογραμμίζουν την ανάγκη για μια νέα ολοκληρωμένη προσέγγιση, όπου η διατήρηση των υδάτινων οικοσυστημάτων θα ήταν η βασική προτεραιότητα και όχι περιφερειακή σε σχέση με τους στόχους διατήρησης πουαναπτύχθηκαν για τα χερσαία οικοσυστήματα. Συμπερασματικά, τα ευρήματα της παρούσας διατριβής αποκάλυψαν κρίσιμα κενά στην αποτελεσματική διατήρηση των υδάτινων οικοσυστημάτων υπό τα υφιστάμενα πλαίσια διατήρησης. Οι βασικές χωρικές και οικολογικές πολυπλοκότητές τους, καθώς και οι σημαντικές επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής συνήθως αγνοούνται κατά τον σχεδιασμό διατήρησης. Επομένως, μια ολοκληρωμένη προσέγγιση Συστηματικού Σχεδιασμού Διατήρησης θα μπορούσε να αποτελέσει μια αποτελεσματική λύση για την προστασία των υδάτινων οικοσυστημάτων. Η χωρική ιεράρχηση των βέλτιστων διαχρονικά περιοχών για διατήρηση θα μπορούσε να είναι το βασικό βήμα για την επίλυση της εν λόγω πρόκλησης, καθώς παρέχει ένα σύνολο πιθανών προτεινόμενων λύσεων που προκύπτουν από εναλλακτικά σενάρια, ως απάντηση στη συνεχιζόμενη πρόκληση της προστασίας της φύσης και ιδιαίτερα των υδάτινων οικοσυστημάτων.