Development of a conceptual framework for the management of biodiversity and ecosystem services in the Mexican Caribbean

Abstract

Coral reefs and mangroves support rich biodiversity and provide ecosystem services that range from food, recreational benefits and coastal protection services, among others. They are one of the most threatened ecosystems by urbanization processes. In this context, we developed a conceptual framework for the management of biodiversity and ecosystem services for these coastal environments. We based our workflow on two sections: “Information base” and “Governance” and use the Puerto Morelos Coastal region as a case study for coastal protection. Puerto Morelos is between two of the most touristic destinations of Mexico (Playa del Carmen and Cancun) that has experienced an increase of population in the past four decades resulting in an intensification of multiple threats to its ecosystems. We characterized the two ecosystems with a “Management Units” strategy. An expert-based ecosystem services matrix was also described in order to connect mangroves and coral reef ecosystems with the multiple beneficiaries. Then an ecosystem model (conceptual model and Global Biodiversity model) was developed. The conceptual model was useful in understanding the interplay processes between systems regarding the ecosystem service of “Coastal Protection”. The Global Biodiversity model evidenced the human-induced shifts in the biodiversity for mangrove and coral reefs ecosystems. Also, a projection for 2035 of “best” and “worst” scenarios was applied using GLOBIO3. A DPSIR conceptual framework was used to analyze environmental problems regarding ecosystem services maintenance. Finally, we evaluated a set of policies associated with these ecosystems that favor coastal protection integrity. This framework facilitates the identification of the most relevant processes and controls about the provision of coastal protection service. It can also be useful to better target management actions and as a tool to identify future management needs to tackle the challenges preventing more effective conservation of coastal environments.

Recifes de coral e manguezais possuem rica biodiversidade e fornecem serviços ecossistêmicos, tais como, alimento, recreação, proteção costeira, entre outros. Esses ecossistemas encontram-se entre os mais ameaçados pelos processos de urbanização. Nesse contexto, desenvolvemos um roteiro conceitual para a gestão da biodiversidade e dos serviços ecossistêmicos desses ambientes costeiros. Organizamos nossa sequência de passos de trabalho em duas seções: “Base de informações” e “Governança” e usamos a região costeira da cidade de Puerto Morelos (México) como um estudo de caso para analisar o serviço de proteção de costa. Puerto Morelos encontra-se entre dois dos destinos mais turísticos do México (Playa del Carmen e Cancún), e portanto sua população vem aumentando nas últimas quatro décadas, resultando na intensificação de múltiplas ameaças para os ecossistemas. Primeiramente, caracterizamos os dois ecossistemas identificando-os como “Unidades de Gestão”, detalhando seus principais componentes e processos. Através de uma “Matriz de serviços ecossistêmicos”, construída com base na opinião de especialistas, foram sistematizados os principais serviços ecossistêmicos prestados pelos manguezais e recifes de corais aos múltiplos beneficiários. Em seguida, foi desenvolvida uma modelagem do sistema (e ecossistemas) através de sua representação na forma de um modelo conceitual e um modelo numérico de Biodiversidade Global. O modelo conceitual facilitou a compreensão dos processos de interação entre sistemas em relação ao serviço “Proteção Costeira”. O modelo numérico evidenciou as mudanças induzidas pelo homem na biodiversidade dos ecossistemas de manguezal e recifes de coral. Além disso, uma projeção dos cenários “melhor” e “pior” foi desenvolvida para 2035 usando GLOBIO3. A Estrutura conceitual DPSIR foi aplicada para analisar problemas ambientais relacionados à manutenção dos serviços ecossistêmicos. Finalmente, avaliamos um conjunto de políticas públicas associadas a esses ecossistemas e que favorecem a integridade da proteção costeira. Portanto, o roteiro facilitou a identificação dos principais processos e controles para a provisão de um serviço ecossistêmico. Além disso, pode ser útil para direcionar melhor as ações de gerenciamento, bem como, uma ferramenta para identificar necessidades futuras de planejamento e gestão para enfrentar desafios que permitam uma conservação mais eficaz dos ambientes costeiros.