As agricultural land use and climate change continue to pose increasing threats to biodiversity in sub-Saharan Africa, efforts are being made to identify areas where trade-offs between future agricultural development and terrestrial biodiversity conservation are expected to be greatest. However, little research so far has focused on freshwater biodiversity conservation in the context of agricultural development in sub-Saharan Africa. We aimed to identify lakes and lake areas where freshwater biodiversity is most likely to be affected by eutrophication and Harmful Algal Blooms (i.e., when algae multiply to the extent that they have toxic effects on people and freshwater fauna), some of the most important emerging threats to freshwater ecosystems worldwide, especially with the onset of climate change. Using novel remote-sensing techniques, we identified lakes that demonstrated high biodiversity and algal bloom levels. We calculated the richness of freshwater species and the normalized difference chlorophyll index (NDCI) to prioritize lakes in Ghana, Ethiopia, Zambia, and bordering countries, of high priority for conservation. We identified 169 priority lakes and lake areas for conservation, based on high levels of biodiversity exposed to potentially harmful algal blooms. Zambia had the most lakes identified as conservation priorities (76% of its small lakes and five 100-km2 areas in large lakes). Many of the conservation priority lakes and lake areas identified in this study were in transboundary watersheds; thus, collaborative water resource management and conservation at the watershed scale is needed. The use of remote-sensing tools to prioritize freshwater systems for conservation according to algal-bloom risk is vital in remote, undersampled world regions, especially given the increasing threat posed to freshwater biodiversity by rapidly expanding agriculture and climate change.
Priorización de la Conservación en los Lagos Sub-Saharianos con base en Medidas de Biodiversidad de Aguas Dulces y Floración de Algas Resumen Conforme el cambio climático y el uso de suelo para cultivos siguen representando amenazas crecientes para la biodiversidad en la región sub-sahariana de África, se están realizando esfuerzos para identificar las áreas en donde se espera que sucedan las mayores compensaciones entre el desarrollo agrícola venidero y la conservación de la biodiversidad terrestre. Sin embargo, pocas investigaciones se han centrado en la conservación de la biodiversidad de aguas dulces dentro del contexto del desarrollo agrícola en esta región de África. Nos enfocamos en localizar las áreas en donde sea más probable que la biodiversidad de aguas dulces se vea afectada por la eutrofización y las floraciones de algas (es decir, cuando las algas se multiplican a tal grado que tienen efectos tóxicos sobre las personas y la fauna de agua dulce), dos de las amenazas emergentes más importantes para los ecosistemas de agua dulce en todo el mundo debido al cambio climático. Mediante técnicas novedosas de teledetección identificamos los lagos que se traslapaban con áreas de gran biodiversidad y floraciones de algas. Calculamos la riqueza de especies de agua dulce y el índice de diferencia normalizada de clorofila (IDNC) para identificar los lagos de suma importancia para la conservación en Ghana, Etiopía, Zambia y sus países fronterizos. Identificamos 169 áreas prioritarias para la conservación con base en los niveles elevados de biodiversidad expuestos a las floraciones de algas potencialmente dañinas. Zambia tuvo la mayor cantidad de lagos identificados como prioridades de conservación (76% de sus lagos pequeños y cinco áreas de 100 km2 en los grandes lagos). Las amenazas para la biodiversidad de agua dulce estuvieron presentes a nivel de cuenca, con frecuencia con una extensión más allá de las fronteras políticas de un país; por lo tanto, se requiere que el manejo de recursos hídricos y la conservación sean esfuerzos colaborativos a nivel de cuenca. El uso de herramientas de teledetección para priorizar la conservación de los sistemas de agua dulce de acuerdo con el riesgo de floración de algas es vital en las regiones remotas y poco muestreadas del mundo, especialmente debido a la amenaza creciente que representan el cambio climático y la expansión agrícola para la biodiversidad de agua dulce.
【摘要】 由于农业用地和气候变化持续对撒哈拉以南非洲地区的生物多样性构成严重威胁, 人们目前正在努力确定未来农业发展和陆地生物多样性保护之间预计有最优利弊权衡的地区。然而, 到目前为止, 很少有研究关注撒哈拉以南非洲地区农业发展背景下的淡水生物多样性保护问题。本研究旨在确定淡水生物多样性最有可能受到富营养化和有害藻华爆发影响(即当藻类繁殖到对人和淡水动物产生毒性影响的程度)的地区, 这些因素是随着气候变化出现的对全球淡水生态系统最重要的威胁。我们利用新型遥感技术, 确定了与高生物多样性和藻华爆发的地区相重叠的湖泊, 并计算了淡水生物物种丰富度和归一化叶绿素指数(NDCI), 以确定加纳、埃塞俄比亚、赞比亚和周边国家应高度优先保护的湖泊。我们根据高生物多样性在有害藻华爆发中的暴露情况, 确定了169个优先保护区域。其中, 赞比亚应优先保护的湖泊数量最多(76%的小湖泊以及大湖泊中5个100平方公里区域)。淡水生物多样性的威胁因素存在于流域尺度, 往往超出了一个国家的政治边界;因此, 需要在流域尺度上进行水资源的合作管理和保护。利用遥感工具来根据藻华爆发风险确定淡水系统的优先保护区域, 对于全球采样不足的偏远地区至关重要, 特别是考虑到快速扩张的农业和气候变化正在对淡水生物多样性的威胁正在日益加剧。【翻译:胡怡思;审校:聂永刚】.
Keywords: Google Earth; Google Earth Engine; algal blooms; biodiversidad de aguas dulces; floración de algas; freshwater biodiversity; lagos; lakes; remote sensing; riqueza de especies; species richness; sub-Saharan Africa; teledetección; África sub-sahariana; 撒哈拉以南非洲地区; 淡水生物多样性; 湖泊; 物种丰富度; 藻华; 谷歌地球引擎; 遥感.
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