Constrained optimization of landscape indices in conservation planning to support ecological restoration in New Caledonia

Autor: Ghislain Vieilledent, Nicolas Rinck, Xavier Lorca, Philippe Vismara, Dimitri Justeau-Allaire, Philippe Birnbaum
Přispěvatelé: Botanique et Modélisation de l'Architecture des Plantes et des Végétations (UMR AMAP), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Institut Agronomique Néo-Calédonien (IAC), Département Systèmes Biologiques (Cirad-BIOS), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad), Direction du Développement Durable des Territoires [Nouméa] (DDDT), Agents, Apprentissage, Contraintes (COCONUT), Laboratoire d'Informatique de Robotique et de Microélectronique de Montpellier (LIRMM), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM), Mathématiques, Informatique et STatistique pour l'Environnement et l'Agronomie (MISTEA), Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Centre Génie Industriel (CGI), IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), RELIQUES - Fragmentation des forets sur substrats ultramafiques en Nouvelle Calédonie, Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut Agro - Montpellier SupAgro, Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2021
Předmět:
0106 biological sciences
Decision support system
Planification
constraint programming
Écologie
landscape indices
Operations research
F40 - Écologie végétale
Computer science
ecological restoration
010603 evolutionary biology
01 natural sciences
Market fragmentation
[SPI]Engineering Sciences [physics]
New Caledonia
fragmentation
Constraint programming
Conservation planning
Restoration ecology
analyse spatiale
Ecology
fragmentation de l'habitat
environmental restoration [EN]
010604 marine biology & hydrobiology
Contrainte
Constrained optimization
15. Life on land
Constraint satisfaction
artificial intelligence
Biodiversity hotspot
Range (mathematics)
13. Climate action
connectivity
[SDE]Environmental Sciences
Conservation de la nature
P01 - Conservation de la nature et ressources foncières
L20 - Écologie animale
Conservation du paysage
[SDE.BE]Environmental Sciences/Biodiversity and Ecology
Zdroj: Journal of Applied Ecology
Journal of Applied Ecology, Wiley, 2021, 58 (4), pp.744-754. ⟨10.1111/1365-2664.13803⟩
Journal of Applied Ecology, 2021, 58 (4), pp.744-754. ⟨10.1111/1365-2664.13803⟩
ISSN: 0021-8901
1365-2664
DOI: 10.1111/1365-2664.13803⟩
Popis: International audience; 1. Curbing habitat loss, reducing fragmentation, and restoring connectivity are frequent concerns of conservation planning. In this respect, the incorporation of spatial constraints, fragmentation, and connectivity indices into optimization procedures is an important challenge for improving decision support.2. Here we present a novel optimization approach developed to accurately represent a broad range of conservation planning questions with spatial constraints and landscape indices. Relying on constraint programming, a technique from artificial intelligence based on automatic reasoning, this approach provides both constraint satisfaction and optimality guarantees.3. We applied this approach in a real case study to support managers of the “Côte Ou bliée – ‘Woen Vùù – Pwa Pereeù” provincial park project, in the biodiversity hotspot of New Caledonia. Under budget, accessibility, and equitable allocation constraints, we identified restorable areas optimal for reducing forest fragmentation and improving inter‐patch structural connectivity, respectively measured with the effective mesh size and the integral index of connectivity.4. Synthesis and applications. Our work contributes to more effective and policy‐relevant conservation planning by providing a spatially‐explicit and problem‐focused optimization approach. By allowing an exact representation of spatial constraints and landscape indices, it can address new questions and ensure whether the solutions will be socio‐economically feasible, through optimality and satisfiability guarantees. Our approach is generic and flexible, thus applicable to a wide range of conservation planning problems such as ecological restoration planning, reserve or corridor design.
Databáze: OpenAIRE
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