U.S. Department of the Interior
U.S. Geological Survey
ident_4_onscreen_png
Integrated Landscape MonitoringGreat Basin PilotIntegrated Landscape MonitoringGreat Basin Pilot
Carol Schuler
Forest and Rangeland
Ecosystem Science Center
June  2007
bar2
title
ident-small_4_onscreen_png
2
To inform about the Great Basin Integrated Landscape MonitoringProject (GBILM)
To gain understanding of NPS landscape monitoring activities andneeds in the Great Basin
To discuss how to make GBILM useful for the NPS
-Project approach and direction
-Ecosystem drivers
-Management and monitoring questions
-Example projects
-Complement ongoing NPS activities
Purpose and Desired OutcomesPurpose and Desired Outcomes
project1a.png
ident-small_4_onscreen_png
ident-small_4_onscreen_png
3
USGS Science ThrustUSGS Science Thrust
Pilot new concepts or promote new program areas
Integrated landscape monitoring
-Reconcile site-specific actions/events with landscape-scaleprocesses and functions
4 pilots
-Lower Mississippi Valley
-Prairie Potholes
-Puget Sound
-Great Basin
partners
ident-small_4_onscreen_png
4
Integrated Landscape MonitoringIntegrated Landscape Monitoring
Goal:
-Reconcile site-specific actions/events withlandscape-scale processes and functions
-Address priority natural resource managementand policy issues at the landscape scale
Integrated: among government agencies,stakeholders, scientific disciplines; andacross political and jurisdictional boundaries
Landscape: spatial and temporal scales
Monitoring: collection and analysis ofrepeated observations to evaluate change
monitoringsaget
ident-small_4_onscreen_png
5
Great Basin ILM GoalGreat Basin ILM Goal
Develop and test integrated landscape-level monitoringthat addresses priority management issues and providescapabilities to detect and predict landscape change.
Understand cumulative effects of local actions/events
Understand change at landscape scale
Develop predictive capability of landscape change
Develop or refine monitoring strategies
Prioritize actions such as mitigation and restoration
vista1
hornytoad
GroundwaterMonitoirngAtWellHead
ident-small_4_onscreen_png
6
The Great BasinThe Great Basin
Over 111 millionacres
Five western states
78% public lands
N-S Mountain ranges
Varied elevationalgradients
Water drains inland
map
Blue boundary – GB boundary
Orange boundary – GB with 50 m buffer
ident-small_4_onscreen_png
7
Why Focus on The Great Basin?Why Focus on The Great Basin?
Species of concern (e.g., sage-grouse, pygmy rabbit, Brewer’ssparrow, Virgin River chub)
54% of remaining sagebrush
Diverse & accelerating stressors
-Urban expansion
-Limited water supply
-Spread of invasive species
-Altered fire cycle
GreatBasinRangeWithSageInForeground
BigSageBrushPlant
exurbinization
PygmyRabbit
cycle
ident-small_4_onscreen_png
8
Test approach to understanding change at the landscapescale
Established interdisciplinary team
USGS, NPS (Marie Denn, Angie Evenden, Debra Hughson),BLM, FWS, and EPA
Develop project scope
Limited resources
Mine, evaluate, and analyze existing data
Website (myUSGS.gov)
GBILM Phased ApproachGBILM Phased Approach
disciplines copy
ident-small_4_onscreen_png
9
PCM
meeting
Phased ApproachPhased Approach
Develop conceptual models
Identify and prioritize ecosystem drivers
Develop and prioritize management questions
Develop pilot projects to address management questions
Mine, compile, and analyze existing data
Develop tools to analyze data
at multiple scales
Identify data gaps
Predict and monitor changes
ident-small_4_onscreen_png
10
Integration & Application Network
CM2.png
Conceptual Models: Tools for UnderstandingConceptual Models: Tools for Understanding
Describes key ecological components and relationshipsbetween them
Used for planning, communicating, and prioritizing
GBILM Models:
Characterize landscape function
Identify ecological processes
Develop/prioritize management issues
Inform monitoring strategy development
Identify gaps in understanding of ecosystem
function
ident-small_4_onscreen_png
11
Framework  ModelFramework  Model
SystemsModel: Dry SystemSystems Model: Dry System
Control Model: Sagebrush steppeControl Model: Sagebrush steppe
Stressor  Model: Fire/Invasives InteractionsStressor  Model: Fire/Invasives Interactions
topCM.jpg
CM2.bmp
CM_fire2.jpg
Historic
Historic
Invasives:
Introduced annuals
and Rabbitbrush
Invasives:
Introduced annuals
and Rabbitbrush
CMcontrol.gif
ident-small_4_onscreen_png
12
Ecosystem DriversEcosystem Drivers
“Ecosystem drivers are any natural or human-induced factor that directly or indirectly causes achange in an ecosystem.”
Carpenter et al., 2006
crusts
snow
MedusaHeadInvasiveUpClose
Invasive species
Invasive species
PoorPracticesIrrigatedAgriculture
Agriculture
Agriculture
Altered Flow Regime
Erosion
ident-small_4_onscreen_png
13
Drivers of ChangeDrivers of Change
ident-small_4_onscreen_png
14
Three Priority DriversThree Priority Drivers
Water Extraction (Wet System)
Fire and Invasive Species Interaction (Dry System)
Land Treatments (Dry System)
widlfire_nca
water2
cycle
ident-small_4_onscreen_png
15
Management QuestionsManagement Questions
Why develop management questions?Why develop management questions?
-Foundation for landscape monitoring program
-Reflect real-life needs of management partners
-Bring focus and relevance to our work
-Provide basis for evaluating interactions amongmanagement actions, environmental factors, andlandscape change
300CMYKBalsamorhizaHookeriInBurns,OR,GrasslandDAPykeUSGS6X4
ident-small_4_onscreen_png
16
bottom
ident-small_4_onscreen_png
Project DevelopmentProject Development
Develop focused projects to address questions
Data mining and evaluation
Identify data gaps
Data analysis to assess status and trends, and predict change
Identify and communicate how results can inform management
Identify research needs
Develop or refine monitoring strategies
ident-small_4_onscreen_png
17
Example 1: Water Extraction ProjectExample 1: Water Extraction Project
Management QuestionsManagement Questions
How will increased water extraction impact phreatophytes?
Can phreatophytic communities act as indicators of impactedgroundwater systems?
Pilot ProjectPilot Project
Identify locations of phreatophytic communities and correlate withaquifer flow system conditions.
Identify areas at risk from increased water withdrawals.
  
monitoring
WaterDiversion
exurbinization
ident-small_4_onscreen_png
18
Water Extraction ProjectWater Extraction Project
Pilot Project TasksPilot Project Tasks
1.Map phreatophytic land cover by categorizing evapotranspiration as afunction of critical characteristics:
Geomorphology, vegetation species composition, elevation, hydrology
2.Map groundwater change over time
3.Evaluate change over time to phreatophytic land cover
Applicability to Management QuestionsApplicability to Management Questions
Provides assessment of status and trends of groundwater
Establishes dataset of phreatophyte coverage across Great Basin
Identifies environmental areas of concern or sensitivity
Addresses utility of phreatophytes as indicators of impacts to groundwatersystem
Develop tools that help to predict and manage for the effectsof groundwater extraction across the Great Basin
ident-small_4_onscreen_png
19
Map3
Potential Phreatophytic Land CoverPotential Phreatophytic Land Cover
Potential phreatophytic land cover
Waterbodies
Agricultural land cover
Map scale is 1:1,500,000
ident-small_4_onscreen_png
20
davefire
Example 2: Fire and Invasive SpeciesExample 2: Fire and Invasive Species
Management QuestionsManagement Questions
How should managers prioritize efforts to manage fire cycles with thegoal of retaining and restoring desired plant communities?
Pilot ProjectPilot Project
Use spatial patterns of fire and landscape characteristics to evaluatehow invasive plants have altered fire regimes
Create models and a sampling design to monitor and assesschanges in fire regimes and vegetation over time
range fire 2
Figure 4 cheat&sage
ident-small_4_onscreen_png
21
Fire and Invasive SpeciesFire and Invasive Species
Pilot Project TasksPilot Project Tasks
1.Create maps of fire distributions over time in the Great Basin
2.Evaluate hypotheses on how invasive plants have altered fire regimes andhow these relationships may change in the future
3.Create models and a sampling design to monitor and assess changes in fireregimes and vegetation over time
Applicability to Management QuestionsApplicability to Management Questions
Develop tools to monitor and predict fire regimes among major vegetationtypes
Evaluates and predicts trends for altered fire regimes among majorvegetation types
Assesses vegetation types at risk to altered fire regimes due to invasivespecies, landscape characteristics, and climate change scenarios
Prioritizes major vegetation types for suppression and mitigation actionsdesigned to prevent the establishment of grass/fire cycles
ident-small_4_onscreen_png
22
Fire and Invasive SpeciesFire and Invasive Species
burnhistory
ident-small_4_onscreen_png
23
998
Example 3: Land TreatmentsExample 3: Land Treatments
Management QuestionsManagement Questions
How are different land treatments influencing vegetation and wildlife habitats?
How and where can land managers use land treatments to achieve multipleobjectives, including maintaining and restoring wildlife habitat?
Pilot ProjectPilot Project
Synthesis of monitoring efforts in the Great Basin
Assess and predict effects of land treatments at various scaleson wildlife habitat
Initial focus on areas in Utah and the tri-states targeted forHLI funding
Eventually expand to rest of Great Basin
ident-small_4_onscreen_png
24
Pilot Project TasksPilot Project Tasks
1.Create relational database of treatment information (1950 to present)
Treatment description, monitoring information, spatial data, referencephotos, etc.
2.Develop predictive models on effects of treatments on wildlife habitats
3.Evaluate which land treatments can be used to improve habitatconnectivity and where they can be placed (in a landscape context)
Management ApplicationManagement Application
Establishes a common database and maps of land treatmentsacross Great Basin
Provides predictive models that estimate effectsof land treatments onwildlife habitats, particularly sage grouse and other high profile species
Provides information on treatment effectiveness
Land TreatmentsLand Treatments
ident-small_4_onscreen_png
25
Land Treatments DatabaseLand Treatments Database
Source:  Five Mile Mountain Sagebrush Restoration Project EA
map2
ident-small_4_onscreen_png
26
SageGrouseMales
Krissy Bush
Krissy Bush
Long-term ValueLong-term Value
Builds understanding of ecosystem processes
Identifies priority management issues and ensures research isrelevant
Can address additional management questions and drivers
Fill data gaps and identify new research needs
Informs management issues and practices at landscape scales
Develops or refines long-term monitoring strategies
Ultimately, provides a
 predictive capability of
 landscape change
ident-small_4_onscreen_png
27
What are the collaboration opportunities between NPS and USGS?
Focusing on most appropriate management questions?
Addressing high priority monitoring needs?
Making results more accessible and useful?
Who should we communicate with to build buy-in and obtain input?
Discussion Topics – Seeking Your AdviceDiscussion Topics – Seeking Your Advice
HLIsm.jpg
2235
Biomesm.jpg
ident-small_4_onscreen_png
28
2235
Amy Mathie
amthie@usgs.gov;  775-887-7670
Water Extraction ProjectWater Extraction Project
Matt Brooks
mlbrooks@usgs.gov; 702-564-4615
Fire-Invasives ProjectFire-Invasives Project
David Pilliod
dpilliod@usgs.gov; 208-426-5202
Land Treatment ProjectLand Treatment Project
Tom Owens
tom_owens@usgs.gov;  303-202-4071
Motorized Vehicle Access ProjectMotorized Vehicle Access Project
Carol Schuler   carol_schuler@usgs.gov; (541) 750-1030
Kate Kitchell  kate_kitchell@usgs.gov; (541) 750-1033
Great Basin ILM Project ContactsGreat Basin ILM Project Contacts