Construction and application of a landscape dynamics assessment tool

Abstract

Landscapes are shaped and influenced by a dynamic balance of ecological processes and anthropogenic activity. Substantial changes may disrupt the natural balance of ecosystems, jeopardizing their capacity to provide essential services for the population. Landscape changes, often measured via land cover variations, are pointed out as a major cause of biodiversity loss and, thus, a central topic in Conservation Biology. Some authors warned that key concepts like ‘habitat loss and fragmentation’ are often misused, causing misinterpretations and erroneous conclusions. The central aim of this work is to develop an analytical method of assessing landscape dynamics and a conceptual framework capable of clarifying the spatial patterns of land transformation. The conceptual framework, the associated terminology, and the method called Landscape Dynamic Typology, were developed based on the landscape composition and configuration variations. To complement and enhance the methodological approach, two tools were built: i) LDTtool, an ArcGIS toolbox and ii) LDT4QGIS, a group of scripts for QGIS. The tools’ multiple features and settings were demonstrated in illustrative examples and case studies as distinct as grasslands preservation in Slovenia, invasive plants removal in a mountainous Natura 2000 site, or the characterization of montado loss in Portugal. The use of these software by other authors in urban studies in places like Romania and Indonesia further attests to their usefulness and acceptance by the community. Both tools are freely available and can be adapted to fulfil analysts’ needs. New versions will be released whenever a relevant update or improvement is implemented. In specialized or in more comprehensive approaches, complementing or complemented by other software, Landscape Dynamic Typology has shown to be useful in analytical procedures involving land use or land cover changes. By allowing iterative simulations, assisting in change detection and in spatial pattern classification and visualization, it contributes to more informed decision-making; CONSTRUÇÃO E APLICAÇÃO DE UMA FERRAMENTA DE AVALIAÇÃO DE DINÂMICAS DE PAISAGENS RESUMO: As paisagens são moldadas por um equilíbrio dinâmico de processos ecológicos e actividade antropogénica. Alterações substanciais podem perturbar o equilíbrio natural dos ecossistemas, diminuindo a sua capacidade para fornecer serviços essenciais à população. As alterações paisagísticas, geralmente medidas através da variação da ocupação do solo, são uma das principais causas da perda de biodiversidade e um tópico central em biologia da conservação. Alguns autores alertaram que conceitos como ‘perda e fragmentação de habitats’ são frequentemente mal aplicados, originando interpretações e conclusões erradas. O objectivo central deste trabalho é desenvolver uma estrutura conceptual para clarificar os padrões espaciais de transformação e um construir um método de análise de dinâmicas paisagísticas. O enquadramento conceptual, a terminologia associada e o método, Tipologia de Dinâmicas de Paisagem, foram desenvolvidos com base na variação da composição do mosaico de ocupação do solo. Para complementar a abordagem metodológica foram construídas duas ferramentas: i) LDTtool, uma toolbox para ArcGIS; e ii) LDT4QGIS, um grupo de scripts para QGIS. As suas funcionalidades foram demonstradas em exemplos e casos de estudo tão díspares como a conservação de prados na Eslovénia, remoção de plantas invasoras num sítio da Rede Natura 2000 em ambiente montanhoso ou a caracterização da perda de áreas de montado em Portugal. O uso deste software por outros autores, nomeadamente em estudos urbanos na Roménia e na Indonésia, atesta a sua usabilidade e aceitação pela comunidade. As ferramentas estão disponíveis gratuitamente e podem ser adaptadas para fazer face às necessidades do analista. Serão lançadas novas versões quando novas funcionalidades forem desenvolvidas. Em abordagens especializadas ou generalistas, a Tipologia de Dinâmicas de Paisagem, mostrou ser útil para procedimentos analíticos envolvendo alterações de ocupação do solo. Auxiliando na detecção de alterações, classificação e visualização de padrões espaciais e permitindo fazer simulações, contribui para uma tomada de decisão informada.