HC3: Land I

Land cover

= what is or isn’t growing there (more detailed than land use)

Land use

= different ways that humans rely on lands to accomodate for our needs

Land systems

= combination of land use and management (social and ecological interactions)

Key trends in biodiversity

De algemene trend is dat de wereldwijde biodiversiteit in een sterk afnemend tempo achteruitgaat. Dit wordt onder andere onderverdeeld in:

• Sterke afname van populatiegroottes: Volgens de Living Planet Index (LPI) van het WNF zijn de gemiddelde populatiegroottes van gemonitorde wilde gewervelde dieren (zoogdieren, vogels, amfibieën, reptielen en vissen) sinds 1970 met bijna 70% afgenomen.

• Hoge uitsterfsnelheid (Extinction Rate): Soorten sterven momenteel tientallen tot honderden keren sneller uit dan het natuurlijke achtergrondgemiddelde. Wetenschappers spreken daarom van de zesde massa-extinctie.

• Aantasting en versnippering van ecosystemen: Niet alleen individuele soorten verdwijnen, maar ook complete ecosystemen verliezen hun veerkracht en structuur (zoals het afsterven van koraalriffen, het verdwijnen van tropisch regenwoud en de achteruitgang van draslanden/wetlands).

• Verlies aan genetische diversiteit: Binnen populaties neemt de genetische variatie af, waardoor soorten minder goed in staat zijn zich aan te passen aan veranderende omstandigheden (zoals klimaatverandering of ziektes).

What drives land use change?

• agriculture

→ agriculture has long been the main driver of land use change
There is a lot of diversity in how agriculture is been done

• survivalists

• smallholders

• intensifier

etc.

What drives land use change?

• forestry and deforestation

= forestry itself can be a quite intensive land use

What drives land use change?

• urbanization

= not as big a driver of land use change, but the urban population is growing quite rapidly

• Direct Conversion of Natural and Agricultural Land (Urban Sprawl): As cities grow, surrounding ecosystems (forests, wetlands, grasslands) and fertile agricultural land are cleared, paved, and built over to construct residential neighborhoods, commercial hubs, roads, and industrial infrastructure.

• Agricultural Displacement and Intensification: When expansion consumes peri-urban farmland, agricultural production is forced to relocate deeper into natural areas, driving deforestation and habitat conversion elsewhere. Remaining agricultural land is often farmed more intensively with higher inputs of fertilizer and irrigation to meet urban demand.

• Resource and Supply Chain Demands: Urban populations require large volumes of resources. This drives land use changes far beyond city borders—such as clearing land for livestock and feed crops, forestry for timber and paper, and mining for building materials and energy.

• Fragmentation and Ecological Degradation: Linear urban infrastructure (highways, rail lines, power grids) carves continuous natural landscapes into smaller, isolated patches, altering local hydrology, soil structures, and habitat continuity.

• Hydrological and Surface Changes: Replacing vegetated soils with impermeable surfaces (asphalt, concrete) permanently alters land cover, reducing natural infiltration, increasing surface runoff, and necessitating artificial water retention and drainage systems.

What drives land use change?

• land degradation

= broad categorisation, for example salanisation of grounds in the Netherlands

→ Salanization and sea level rise
= salt-effected soils, mostly in coastal area’s

Hoe werkt het?

1. Zeespiegelstijging & Kwelwater (Sea level rise & Seepage):

   Door de stijgende zeespiegel neemt de druk van het zoute zeewater op de kustzone toe. Dit zoute grondwater wordt onder de dijken en duinen door geduwd en komt in laaggelegen polders naar boven (zoute kwel).

2. Droogte & Zoetwatertekort:

   In droge periodes neemt de tegendruk van zoet rivier- en regenwater af. Hierdoor dringt het zoute water dieper de polders, sloten en het freatisch grondwater binnen.

3. Zoute bodems (Salt-affected soils):

   Wanneer dit zoute water in de wortelzone van gewassen terechtkomt of verdampt, blijft het zout achter in de bovenste bodemlaag.

Gevolgen voor Nederland

• Landbouwschade: De meeste traditionele Nederlandse gewassen (zoals aardappelen, tulpen en groenten) verdragen geen zout water. Het veroorzaakt osmotische stress (de plant kan moeilijk water opnemen) en leidt tot lagere oogstopbrengsten of gewasschade.

• Geografische focus: Dit probleem speelt voornamelijk in de kustgebieden (zoals Zeeland, Friesland, Groningen en Noord-Holland) en diepgelegen droogmakerijen.

• Adaptatie: Om hiermee om te gaan, wordt er geëxperimenteerd met zilte landbouw (zouttolerante gewassen) en het beter vasthouden van zoetwaterbuffers op lokaal niveau.

Supply side vs demand side solutions

We know we will need more food to feed a bigger population

→ how do we produce this food, in also a way that is more sustainable

• supply side solutions

  = technological solutions (vertical farming, waste reduction, intensification

• demand side solutions
  = waste reduction (see slide), altrnatives to our diets (meat and diary replacements) but also dietary change (eat less meat and diary)

Biodiversity intactness model

= estimated percentage of original species in an area

4 fundamental ways in which landscape change

1. changes in habitat area
   = habitat loss, deforestation, restoration

2. changes in habitat configuration
   = habitat fragmentation, edges

3. changes in habitat connectivity
   = corridors, stepping stones, barriers, proximity

4. changes in habitat composition
   = land use intensity, habitat degradation

Habitat fragmentation

= we have the same area of habitat, but it is broken into multiple areas Counter-intuitive results, negative connotation in common parlance

→ → maybe related to ownership

• Reduction of Population Sizes and Local Extinctions: Smaller habitat patches support fewer individuals. Small populations are far more vulnerable to random environmental shocks (like droughts or fires), disease outbreaks, and genetic drift, leading to higher rates of local extinction (extirpation).

• Loss of Genetic Diversity and Inbreeding: Isolation prevents animals and plants from moving between patches to mate. This restricted gene flow causes inbreeding depression, reducing the overall fitness, adaptability, and disease resistance of species.

• Increased Edge Effects: Fragmentation drastically increases the ratio of perimeter ("edge") to interior habitat. Edges experience altered microclimates (more wind, sunlight, and temperature fluctuations) and higher rates of predation, competition, and invasion by exotic or edge-adapted species.

• Disruption of Dispersal and Migration: Roads, urban areas, and agricultural fields act as physical barriers. Species that require large home ranges (like apex predators) or those that migrate seasonally are unable to move safely, leading to habitat isolation and increased roadkill mortality.

• Disruption of Ecosystem Services and Species Interactions: Mutualistic relationships—such as pollination, seed dispersal, and predator-prey dynamics—often break down when interacting species are separated or lost from patches, degrading overall ecosystem stability.

Habitat composition (type and intensity)

→ habitat heterogenity and intensity

When habitat composition is altered—whether through land-use change, climate impacts, or human disturbance—it produces several critical ecological consequences:

• Changes in Species Richness and Community Structure:

  A diverse habitat composition with a rich mix of microhabitats (e.g., deadwood, varied canopy layers, diverse soil types) supports a wide array of specialized species. If the composition becomes simplified or homogenized (such as transforming a mixed forest into a single-species plantation), specialist species vanish, leaving behind simplified communities dominated by a few resilient species.

• Altered Ecosystem Functioning and Services:

  Different habitat components perform distinct functions. For example, deep-rooted trees manage groundwater, while diverse flowering plants support pollinators. When the proportion of these components changes, vital ecosystem services—such as carbon storage, water purification, nutrient cycling, and natural pest control—can decline significantly.

• Shifts in Food Web Dynamics and Trophic Interactions:

  A change in the abundance or presence of key plant species or structural features directly affects the food supply for herbivores, which in turn impacts predator populations. Disruption of habitat composition can lead to trophic cascades, where the loss of one key structural component or species causes a domino effect throughout the entire food web.

• Reduced Ecological Resilience to Disturbances:

  Landscapes with complex, heterogeneous habitat compositions are generally more resilient to natural hazards such as wildfires, pest outbreaks, or extreme weather events. A uniform or degraded habitat composition lacks ecological buffers, making the entire ecosystem far more vulnerable to catastrophic collapse when exposed to stress.

• Impact on Resource Availability and Carrying Capacity:

  Species require specific combinations of resources for foraging, nesting, roosting, and hiding from predators. Altering the balance of these components can create critical resource bottlenecks, lowering the overall carrying capacity of the landscape even if the total physical area remains unchanged.

Landscape connectivity

= the degree to which a landscape facilitates or impedes movement among resource patches of animals, plants, matter, information

How to enhance connectivity

• more habitat

• many small patches, cancover more space a few large ones → if their still suitable for the needs of species

• corridors and stepping stones

• ensure requirements of focal species are met

Landschapsverandering: 3 componenten die in echte landschappen vrijwel altijd tegelijkertijd optreden en causaal met elkaar verweven zijn

• Habitatverlies (Habitat loss): De afname van de totale hoeveelheid beschikbaar natuurlijk leefgebied. Dit heeft vrijwel altijd een direct negatief effect op biodiversiteit.

• Habitatfragmentatie (Habitat fragmentation per se): Het opbreken van aaneengesloten habitat in kleinere, geïsoleerde stukken (onafhankelijk van de totale hoeveelheid habitat). Dit leidt tot kleinere leefgebieden, verminderde connectiviteit en toegenomen randeffecten (edge effects).

• Habitatdegradatie (Habitat degradation): Achteruitgang van de ecologische kwaliteit en structuur van het leefgebied (bijvoorbeeld door selectieve houtkap, branden of microklimaatveranderingen), zonder dat het oppervlak direct verdwijnt.

Mogelijke kettingreactie-effect landschapsverandering

→ de aanleg van een weg zorgt voor initiële fragmentatie. Vervolgens leidt dit tot ontbossing langs de weg (habitatverlies). De ontstane bosranden drogen uit door meer wind en zonlicht (randeffect), waardoor het bos vatbaar wordt voor branden en aftakelt (degradatie).

Belangrijkste wetenschappelijke inzichten → onderzoek landschapsverandering

• Effecten zijn extreem contextafhankelijk (biogeografie en evolutie):

De impact van habitatverandering verschilt sterk per regio en per soort:

• Tropische soorten hebben een lange evolutionaire geschiedenis in stabiele milieus met weinig grootschalige verstoringen; zij zijn daardoor extreem kwetsbaar voor fragmentatie en randeffecten.

• Gematigde breedten (Europese/Noord-Amerikaanse soorten) hebben een geschiedenis van ijstijden, stormen en branden doorgemaakt; zij zijn evolutionair veel veerkrachtiger tegen landschapsverstoring.

• Positie binnen het verspreidingsgebied (range edge):

Populaties die aan de rand van het geografische verspreidingsgebied van een soort leven, reageren veel gevoeliger en negatiever op habitatverlies dan populaties in het centrum van hun verspreidingsgebied.

• Ecologische redundantie dempt functieverlies:

Hoewel soorten verdwijnen, blijven veel ecosysteemfuncties (zoals zaadpredatie of herbivorie) verrassend veerkrachtig. Dit komt door ecologische redundantie: verschillende organismen over taxa heen vervullen vergelijkbare rollen. Als in een gedegradeerd tropisch bos bepaalde geleedpotigen verdwijnen, nemen gewervelde dieren hun rol als zaadeters deels over.

• Tegenstrijdige reacties in ecosysteemdiensten:

Randeffecten beïnvloeden koolstofopslag fundamenteel anders per klimaatzone:

• In de tropen verliezen bosranden juist biomassa en koolstof door droogte, windworp en afsterven van hardhoutbomen (secondarization).

• In gematigde loofbossen (Europa) slaan bosranden soms juist meer biomassa en koolstof op door verhoogde stikstofdepositie en snellere groei aan de bosrand.

Herstel strategieën landschapsverandering

Omdat alleen beschermen van bestaande restanten wereldwijd onvoldoende is, moet actief herstel plaatsvinden via twee routes:

┌── Habitatexpansie (Extending) ──> Compenseert Verlies & Fragmentatie

Habitatrestoratie ──┤    (Bufferzones rondom reservaten, ecologische corridors)

└── Habitatreparatie (Repairing) ─> Compenseert Degradatie

(Verrijkingsaanplant, exotenbestrijding, 'rewilding'/top-predatoren)

1. Habitatexpansie (Extending a habitat):

Het vergroten van het totale areaal en het verbinden van geïsoleerde snippers via corridors (zoals de Jaguar Corridor van Mexico naar Brazilië) en bufferzones rond natuurparken om randeffecten te dempen.

2. Habitatreparatie (Repairing a habitat):

Het actief herstellen van de biologische kwaliteit binnen bestaand habitat. Voorbeelden zijn verrijkingsaanplant van inheemse boomsoorten (enrichment planting), het kappen van overwoekerende lianen, of het terugbrengen van sleutelsoorten (trophic cascades, zoals wolven in Yellowstone die overbegrazing door herten terugdringen, waardoor oeverbossen herstellen).

Belangrijkste lessen onderzoek landschapsverandering

1. Behoud van ongerepte natuur blijft prioriteit één:

Het voorkomen van habitatverlies is vele malen effectiever en goedkoper dan restauratie. Het kost decennia tot eeuwen voordat hersteld bos dezelfde biodiversiteit en ecosysteemdiensten biedt als primair oerbos.

2. De verwevenheid van verlies, fragmentatie en degradatie biedt ook kansen:

Omdat verlies, fragmentatie en degradatie causaal aan elkaar vastzitten, levert een positieve ingreep op één factor vaak automatische synergieën op voor de andere twee (bijvoorbeeld: het aanleggen van een corridor vergroot oppervlakte, herstelt connectiviteit én reduceert degradatie).

3. Geen universele drempelwaarden:

Vuistregels zijn zelden mondiaal overdraagbaar. Het feit dat in het Atlantisch Woud in Brazilië minimaal  bosbedekking vereist is om instorting van biodiversiteit te voorkomen, betekent niet dat dezelfde  volstaat in andere biomen of op gematigde breedten. Natuurbeheer moet worden afgestemd op de lokale context en ecologische geschiedenis.

Madre de Dios (MDD) / Vilcabamba-Amboro Conservation Corridor (VACC)
onderzoek

→ belangrijkste bevindingen, gevolgen biodiversiteit en aanbevelingen

1. Belangrijkste bevindingen

• Versnelling van ontbossing:

Tussen 1993 en 2013 verloor MDD ruim 168.000 hectare primair tropisch regenwoud. Hoewel het gebied in 2013 nog voor 95,2% uit bos bestond, versnelde de netto ontbossing fors: van 6.405 ha/jaar (1993–2003) naar 10.466 ha/jaar (2003–2013).

• Spectaculaire toename van goudwinning en landbouw:

  • Het oppervlak voor kleinschalige en alluviale goudwinning explodeerde met bijna 1000% (938%) over de twintigjarige periode (van circa 3.600 ha naar ruim 37.500 ha).

  • Landbouwgrond breidde uit met 470%, voornamelijk ten koste van bos langs transportaders.

• Drijvende krachten (Drivers of change):

  • Toegankelijkheid en wegennetwerk: Nabijheid van wegen en wegen-dichtheid bleken de sterkste voorspellers van ontbossing en verstedelijking. Waar ontbossing in de eerste periode (1993–2003) vooral direct langs de Interoceanic Highway plaatsvond, verschoof dit in de tweede periode (2003–2013) naar secundaire onverharde wegen die diep het ongerepte bos en beschermde zones in snijden.

  • Demografie: Bevolkingsgroei door arbeidsmigratie (gedreven door hoge goudprijzen en landbouwkolonisatie) was een dominante factor.

• Twee contrasterende fragmentatiepatronen:

1. In het noorden (Area 3 - Landbouw): Sterke versnippering met een gigantische toename in het aantal fragmenten (NP +839%) en een drastische afname van de gemiddelde fragmentgrootte (MPS -90%) langs de snelweg door kleinschalige zwerflandbouw en veeteelt.

2. In het zuiden (Area 4 - Goudwinning): Grootschalig en aaneengesloten habitatverlies (afname van het grootste fragment, LPI -48%, en grootste daling in bosbedekking) door verwoestende alluviale mijnbouw langs rivieren en in wetlands.

2. Gevolgen voor biodiversiteit en de VACC-corridor

• Bedreiging van de connectiviteit:

De combinatie van versnippering in het noorden en massale kaalslag in het zuiden doorbreekt de ecologische verbinding tussen grote nationale parken (zoals Manu, Tambopata en Bahuaja-Sonene), waardoor migratie van grote zoogdieren en genenuitwisseling ernstig belemmerd worden.

• Onomkeerbare schade door mijnbouw:

Waar verlaten landbouwgrond na enkele decennia secundair bos kan vormen (bosherstel/regrowth), laat alluviale goudwinning toxische landschappen achter. Ernstige bodemerosie, kwikvervuiling en vernietiging van de zaadbank maken natuurlijke regeneratie in het zuiden vrijwel onmogelijk zonder intensief menselijk ingrijpen.

3. Aanbevelingen voor beleid en beheer

De auteurs doen vijf concrete aanbevelingen om het ecologische netwerk veilig te stellen:

1. Versterk het wettelijk kader van de VACC: Zorg voor formele juridische bescherming van de corridor en structurele grensoverschrijdende samenwerking met Bolivia.

2. Implementeer een integraal ruimtelijk ordeningsplan (Land Management Plan): Voorkom overlappende landconcessies (zoals mijnbouwclaims die overlappen met beschermde natuur of inheemse reservaten).

3. Stimuleer agroforestry langs de snelweg: Stimuleer duurzame boslandbouw (bijv. rubber, cacao, lokale boomsoorten) zodat boeren langer op hetzelfde perceel kunnen blijven en de noodzaak tot zwerflandbouw en verdere kap afneemt.

4. Behoud lokale faunacorridors en herstel mijnbouwgebieden: Richt actieve herbebossingsprogramma's in op verlaten mijnsites in het zuiden en bescherm gerichte migratiecorridors voor dieren.

5. Scenario-planning vooraf: Evalueer de impact van toekomstige infrastructurele projecten (zoals nieuwe geplande wegen) op biodiversiteit en ecosysteemdiensten voordat de bouw begint.