A Unified Framework for Assessment and Application of Ecological Thresholds

Abstract

The goal of this synthesis is to initiate development of a unified framework for threshold assessment that is able to link ecological theory and processes with management knowledge and application. Specific objectives include the investigation of threshold mechanisms, elaboration of threshold components, introduction of threshold categories and trajectories, and presentation of an operational definition of ecological thresholds. A greater understanding of ecological thresholds is essential because they have become a focal point within the state-and-transition framework and their occurrence has critical consequences for land management. Threshold occurrence may be best interpreted as a switch from the dominance of negative feedbacks that maintain ecosystem resilience to the dominance of positive feedbacks that degrade resilience and promote the development of post-threshold states on individual ecological sites. Threshold categories have been identified to serve as ecological benchmarks to describe the extent of threshold progression and increase insight into feedback mechanisms that determine threshold reversibility. Threshold trajectories describe the developmental pathway that post-threshold states may follow once a threshold has been exceeded. These trajectories may produce a continuum of potential post-threshold states, but the majority of them may be organized into four broad states. This framework lends itself to management application by providing an operational definition of thresholds that is based on a probabilistic interpretation. Probabilities associated with 1) the occurrence of triggers that initiate threshold progression, 2) the trajectory of post-threshold states, and 3) threshold reversibility will provide an operational procedure for threshold assessment and application. If thresholds are to play a central role in rangeland ecology and management, then the rangeland profession must accept responsibility for their conceptual development, ecological validity, and managerial effectiveness. La meta de esta síntesis es iniciar el desarrollo de un marco teórico unificado para la evaluación de los umbrales que sea capaz de relacionar la teoría ecológica y procesos con el conocimiento de manejo y su aplicación. Los objetivos específicos incluyen la investigación de los mecanismos de los umbrales, la elaboración de los componentes de los umbrales, la introducción de categorías y trayectorias de los umbrales y la presentación de una definición operativa de los umbrales ecológicos. Un mayor entendimiento de los umbrales ecológicos es esencial porque ellos han venido a ser el punto focal dentro del marco de la teoría de estados estables y transición, y su ocurrencia tiene consecuencias criticas para el manejo de los pastizales. La ocurrencia de umbrales puede ser mejor interpretada como un cambio de la dominancia de reacciones negativas que mantienen la resilencia del ecosistema a la dominancia de reacciones positivas que degradan la resilencia y promueven el desarrollo de estados posteriores al umbral en sitios ecológicos individuales. Las categorías de umbrales han sido identificadas para servir como puntos de referencia ecológicos para describir la cantidad de progreso del umbral e incrementar la perspicacia dentro de los mecanismos de reacción que determinan la reversibilidad de los umbrales. Las trayectorias de los umbrales describen la vía de desarrollo que los estados post-umbral pueden seguir una vez que el umbral ha sido superado. Estas trayectorias pueden producir un continuo de estados potenciales post-umbrales, pero la mayoría de ellos pueden ser organizados en cuatro amplias categorías. Este marco teórico, por si mismo, es apropiado para la aplicación de manejo al proveer una definición operativa de los umbrales que es basada en una interpretación probabilística. Las probabilidades asociadas con: 1) la ocurrencia de disparadores que inician la progresión de los umbrales, 2) la trayectoria de los estados post-umbrales, y 3) la reversibilidad de los umbrales que proveerá un procedimiento operacional para la evaluación y aplicación de los umbrales. Si los umbrales van a jugar un papel central en la ecología y manejo de pastizales, entonces la profesión de manejo de pastizales debe aceptar la responsabilidad de su desarrollo conceptual, validez ecológica y efectividad de manejo.