Towards benefit oriented rehabilitation to make degraded lakes more resilient to extreme climatic events

Abstract

ENG- The delineation of the current geological epoch as the “Anthropocene,” derived from the prefix “anthro-” meaning “human,” aptly summarizes the sheer magnitude in which humans have affected the biosphere. For many ecosystems, these pressures have caused long-term degradations to their health and functions. Freshwater systems such as lakes are particularly susceptible as these lentic water bodies act as sentinels of change in the region by accumulating information from the whole catchment. With pressures from anthropogenic actions and climatic scenarios projected to continue, if not intensify, in the coming decades, there is concern regarding the impairment of lake ecosystems.

Of the climatic projections, one of the more recent concerns is the intensifying frequency and severity of extreme climatic events (“ECEs”), or a climatic event such as a heatwave or precipitation that is in the tail ends (e.g. 99th percentile) of the distribution curve for that region or time of year. The potential for these events to instigate disproportionate disruptions within freshwater systems worldwide can be significant. Paired with other, non-climatic pressures derived from human actions, such as wide-spread land use change and pandemic outbreaks, there can be multiple pressures affecting the biosphere sequentially or in tandem. Depending upon the nature of the pressure, these can be categorized as “pulse” stressors which are generally short-lived events, such as heatwaves or extreme precipitation, and “press” stressors which have a long-lasting or chronic duration, such as ecosystem alterations (e.g. urbanization, dam construction, etc.) or climate change.

Degradation of systems presents challenges not only for the biosphere itself but for human communities as our livelihoods are tied to and built upon the functions and values that the biosphere provides. If the trend of increasing pressures is permitted to continue without intervention, human health, well-being and economies could be impacted just as much as the ecosystem inhabitants. With lakes being the abundantly utilized and vulnerable systems that they are, approaching these multifaceted problems will require looking beyond just the science sector to address present and future challenges.

In this thesis, the research traces the cause-effect relationship from 1) the occurrence of extreme event(s) to 2) their implications on ecosystem functions to 3) the effect on ecosystem service provisioning and 4) the implications that intersectoral collaborations could have on ecosystem remediation. This is conducted through an interdisciplinary approach with each chapter using different methodologies to tackle various aspects of this cause-effect chain.

Maintaining status quo approaches to utilizing, studying and managing lakes will not be sufficient for improving or preserving ecosystem health and functions in the future. Navigating the razor’s edge of maintained lake functions and services in an extreme world requires informed, proactive, inclusive and holistic methods. By recognizing the urgency of the situation and adapting the approaches used for this new reality, the biosphere and dependent anthropogenic communities may be able to weather the extremes

CAT- La delimitació de l'època geològica actual com a "Antropocè", derivat del prefix "antro-" que significa "humà", resumeix encertadament la gran magnitud en què els humans han afectat la biosfera. Per a molts ecosistemes, aquestes pressions han provocat degradacions a llarg termini de la seva salut i funcions. Els sistemes d'aigua dolça com els llacs són especialment susceptibles, ja que aquests cossos d'aigua lenítics actuen com a sentinelles del canvi climàtic a la regió acumulant informació de tota la conca aigües amunt. Amb les pressions d'accions antropogèniques i escenaris climàtics que es preveu que continuïn, si no que s'intensificaran, en les properes dècades, hi ha preocupació pel deteriorament dels ecosistemes lacustres.

De les projeccions climàtiques, una de les preocupacions més recents és la intensificació de la freqüència i la gravetat dels esdeveniments climàtics extrems ("ECE"), o un esdeveniment climàtic com una onada de calor o una precipitació que es troba als extrems de la cua (per exemple, el percentil 99) del corba de distribució per a aquesta regió o època de l'any. El potencial d'aquests esdeveniments per instigar interrupcions desproporcionades als sistemes d'aigua dolça a tot el món pot ser important. Juntament amb altres pressions no climàtiques derivades de les accions humanes, com ara el canvi generalitzat d'ús del sòl i els brots pandèmics, hi pot haver múltiples pressions que afectin la biosfera de manera seqüencial o conjunta. Depenent de la naturalesa de la pressió, aquests es poden classificar com a estressors de "pols", que generalment són esdeveniments de curta durada, com ara onades de calor o precipitacions extremes, i estressors de "premsa" que tenen una durada prolongada o crònica, com ara alteracions de l'ecosistema (per exemple, urbanització, construcció de preses, etc.) o canvi climàtic.

La degradació dels sistemes presenta reptes no només per a la pròpia biosfera, sinó també per a les comunitats humanes, ja que els nostres mitjans de vida estan lligats i construïts a partir de les funcions i els valors que proporciona la biosfera. Si es permet que la tendència a augmentar les pressions continuï sense intervenció, la salut humana, el benestar i les economies es podrien veure afectades tant com els habitants de l'ecosistema. Com que els llacs són els sistemes molt utilitzats i vulnerables, per abordar aquests problemes polifacètics caldrà mirar més enllà del sector científic per abordar els reptes presents i futurs.

En aquesta tesi, la investigació rastreja la relació causa-efecte des de 1) l'ocurrència d'esdeveniments extrems fins a 2) les seves implicacions en les funcions dels ecosistemes, fins a 3) l'efecte sobre la prestació de serveis ecosistèmics i 4) les implicacions que podrien tenir les col·laboracions intersectorials en la la rehabilitació dels ecosistemes. Això es duu a terme mitjançant un enfocament interdisciplinari i cada capítol aborda diversos aspectes d'aquesta cadena causa-efecte.

Mantenir els enfocaments d'statu quo per utilitzar, estudiar i gestionar els llacs no serà suficient per millorar o preservar la salut i les funcions dels ecosistemes en el futur. Navegar a la vora de les funcions i serveis mantinguts del llac en un món extrem requereix mètodes informats, proactius, inclusius i holístics. En reconèixer la urgència de la situació i adaptar els enfocaments utilitzats per a aquesta nova realitat, la biosfera i les comunitats antròpiques dependents poden superar els extrems