Short-term decisions in lake restoration have long-term consequences for water quality

Abstract

Ecological regime shifts from clear to turbid water states in shallow temperate lakes are quite well-investigated phenomena but critical time lags from human interaction with the lake and restoration activities are much less understood. This is a complex challenge for institutions who manage lakes but are usually less familiar with non-linear dynamics, slow and fast influences on water quality and how to manage those from a social-ecological perspective. We extend a well-known minimal model of shallow lake regime shifts to enable simulations over time with short- and long-term management measures (nutrient reduction, trawling, planting of aquatic vegetation). While we explore the mathematical conditions for ecological bistability, we also identify the necessary and sufficient extent of measures to restore the clear water state. Restoration scenarios evaluated by trajectories in the state space demonstrate the increased effectiveness from combined measures even when considering countereffective activities such as pike fishing. But, single measures alone may delay or even miss the overall restoration target. Our analysis demonstrates the importance of understanding transient dynamics where stable state analyses alone remain elusive about alternative ways to interact with bistability. We conclude that successful management of bistable systems, and particularly shallow temperate lakes, needs careful balancing between short-term improvements and long-term influence on the systems state.

Participación social y conciencia sustentable en México a partir del resguardo domiciliario por SARS-CoV-2

“…Este grupo es consciente de que el agua es un recurso no renovable, que para su cuidado es necesario realizar cambios en la vida cotidiana como los hábitos de alimentación, dando prioridad al consumo de alimentos naturales, identificando que estas modificaciones generan beneficios como mejorar la calidad del aire, disminuir la contaminación de afluentes y mantener la biodiversidad de los ecosistemas. Según Migheli (2020), este pensamiento se rige más por una actitud a adoptar que, por un dogma o creencia, inclusive que una política a la cual acatar, se visualiza como un acto participativo del cual todos somos responsables de cimentar en nuestro estado de conciencia y el de futuras generaciones (Martin et al, 2020a). El quinto Factor nombrado "Red de Cuidado Ambiental" compuesto por las variables información de huertos, cuidado de plantas, información del cuidado del agua y reutilización de residuos orgánicos en el futuro.…”

“…La protección y cuidado del agua en este tenor recae sobre las autoridades (nacionales, estatales y municipales) demeritando el valor de la responsabilidad social (Suganthi, 2020). Derivado del confinamiento social impuesto por la Organización Mundial para la Salud (OMS) a través de las autoridades sanitarias (OMS, 2020b), las demandas de agua se vieron acrecentadas, obligando a la sociedad a tomar medidas precautorias para garantizar que este recurso estuviera disponible, si se consideran los múltiples usos, es indispensable modificar la dinámica sobre los cuidados del agua por parte de la sociedad, y encontrar una armonía consistente con el medio ambiente y su biodiversidad (Martin et al, 2020a). El confinamiento social fue causante de la ausencia humana en puntos turísticos o del ámbito productivo y social, que en consecuencia otorgó al medio ambiente la oportunidad de recuperar la quietud y presenciar la aparición de fauna y flora en lugares donde ya habían olvidado su existencia (van Zanten et al, 2020), y disminuyó los índices de contaminación en suelos y mares (Bojórquez-Tapia et al, 2019), generando mejoras en la calidad del agua y aire (Sistema Nacional de Información Ambiental y de Recursos Naturales, 2020).…”

Sustainability of complex social-ecological systems: methods, tools, and approaches

“…Based on the results, the authors suggest that the sustainability of the whole community can be reached through different pathways and-food-exchange mechanisms within and beyond the system boundaries. Martin et al (2020) extend an existing bistability model for shallow lakes focusing on the predator-prey relationship between two fish species by explicitly introducing vegetation as an additional state variable. This is done to understand the social-ecological interactions in lake restoration and specifically to determine the time required to restore lakes from turbid to clear states as a result of restoration measures that operate at different time scales.…”