Crossing “safe” limits for biodiversity loss The planetary boundaries framework attempts to set limits for biodiversity loss within which ecological function is relatively unaffected. Newbold et al. present a quantitative global analysis of the extent to which the proposed planetary boundary has been crossed (see the Perspective by Oliver). Using over 2 million records for nearly 40,000 terrestrial species, they modeled the response of biodiversity to land use and related pressures and then estimated, at a spatial resolution of ∼1 km 2 , the extent and spatial patterns of changes in local biodiversity. Across 65% of the terrestrial surface, land use and related pressures have caused biotic intactness to decline beyond 10%, the proposed “safe” planetary boundary. Changes have been most pronounced in grassland biomes and biodiversity hotspots. Science , this issue p. 288 ; see also p. 220

Increased efforts are required to prevent further losses to terrestrial biodiversity and the ecosystem services that it provides1,2. Ambitious targets have been proposed, such as reversing the declining trends in biodiversity3; however, just feeding the growing human population will make this a challenge4. Here we use an ensemble of land-use and biodiversity models to assess whether—and how—humanity can reverse the declines in terrestrial biodiversity caused by habitat conversion, which is a major threat to biodiversity5. We show that immediate efforts, consistent with the broader sustainability agenda but of unprecedented ambition and coordination, could enable the provision of food for the growing human population while reversing the global terrestrial biodiversity trends caused by habitat conversion. If we decide to increase the extent of land under conservation management, restore degraded land and generalize landscape-level conservation planning, biodiversity trends from habitat conversion could become positive by the mid-twenty-first century on average across models (confidence interval, 2042–2061), but this was not the case for all models. Food prices could increase and, on average across models, almost half (confidence interval, 34–50%) of the future biodiversity losses could not be avoided. However, additionally tackling the drivers of land-use change could avoid conflict with affordable food provision and reduces the environmental effects of the food-provision system. Through further sustainable intensification and trade, reduced food waste and more plant-based human diets, more than two thirds of future biodiversity losses are avoided and the biodiversity trends from habitat conversion are reversed by 2050 for almost all of the models. Although limiting further loss will remain challenging in several biodiversity-rich regions, and other threats—such as climate change—must be addressed to truly reverse the declines in biodiversity, our results show that ambitious conservation efforts and food system transformation are central to an effective post-2020 biodiversity strategy. To promote the recovery of the currently declining global trends in terrestrial biodiversity, increases in both the extent of land under conservation management and the sustainability of the global food system from farm to fork are required.

The turnaround process at an airport is a crucial part of flight operations. It is a precisely choreographed sequence of activities and events to ensure aircraft depart on schedule. The individual turnaround processes with passenger movements of boarding and deplaning play a pivotal role, as they are on the critical path of the turnaround. Delays in any of these processes have an immediate impact on the duration of the entire process. If the delay is long enough to cause the flight to miss its scheduled departure slot, the delay will increase even more as a new available slot must be allocated. This in turn will cause further delay. Nevertheless, individual processes in the terminal and within the aircraft cabin are already operating at their local optimum. Our approach is to couple a passenger flow simulation of an airport terminal with a boarding simulation of an aircraft cabin. Aim of this coupling is to investigate how possible developments and restrictions in one of these areas can affect the overall process of the passenger's travel chain. In addition, this coupled simulation can be used to asses, in the long term, whether measures that can already be prepared in the terminal can help make cabin boarding more efficient.For this purpose, we developed a toolbox to analyse and evaluate operational measures along the process chain of travelling at an airport. This paper covers the travel process from security checks to aircraft seat. For this purpose, we refined and coupled an earlier version of a simulation that only covered the airport security check area by adding typical boarding processes of a medium sized international airport. The model is based on a real European airport serving around 12 million passengers per year (as of 2019). The simulation model incorporates a new algorithm calculating the passenger density and contact rate for each passenger in terms of their time and space requirements. Based on the output of the simulations of the process chain in combination with our algorithm we can show the effectiveness of measures like social distancing and their consequences to minimize contact rates along travel processes at airports. The paper describes the modelling, the algorithm to calculate the passenger density and contact rate, as well as results and findings of the simulation runs. It will show how passenger density, capacity, waiting times and waiting space are affected. Finally, we depict the technical visualisation resulting from the coupling of the simulations. For this purpose, common interfaces are defined and parameterised in order to enable a standardized import to a downstream visualisation software. The holistic simulation is used to simulate a wide range of process optimisations and define their impact on the entire process.

To meet the ambitious objectives of biodiversity and climate conventions, countries and the international community require clarity on how these objectives can be operationalized spatially, and multiple targets be pursued concurrently. To support governments and political conventions, spatial guidance is needed to identify which areas should be managed for conservation to generate the greatest synergies between biodiversity and nature's contribution to people (NCP). Here we present results from a joint optimization that maximizes improvements in species conservation status, carbon retention and water provisioning and rank terrestrial conservation priorities globally. We found that, selecting the top-ranked 30% (respectively 50%) of areas would conserve 62.4% (86.8%) of the estimated total carbon stock and 67.8% (90.7%) of all clean water provisioning, in addition to improving the conservation status for 69.7% (83.8%) of all species considered. If priority was given to biodiversity only, managing 30% of optimally located land area for conservation may be sufficient to improve the conservation status of 86.3% of plant and vertebrate species on Earth. Our results provide a global baseline on where land could be managed for conservation. We discuss how such a spatial prioritisation framework can support the implementation of the biodiversity and climate conventions.### Competing Interest StatementThe authors have declared no competing interest.

Abstract Biodiversity varies in space and time, and often in response to environmental heterogeneity. Indicators in the form of local biodiversity measures – such as species richness or abundance – are common tools to capture this variation. The rise of readily available remote sensing data has enabled the characterization of environmental heterogeneity in a globally robust and replicable manner. Based on the assumption that differences in biodiversity measures are generally related to differences in environmental heterogeneity, these data have enabled projections and extrapolations of biodiversity in space and time. However so far little work has been done on quantitatively evaluating if and how accurately local biodiversity measures can be predicted. Here I combine estimates of biodiversity measures from local biodiversity surveys with remotely-sensed data on environmental heterogeneity globally. I then determine through a cross-validation framework how accurately local biodiversity measures can be predicted within (“predictability”) and across similar (“transferability”)biodiversity surveys. I found that prediction errors can be substantial, with error magnitudes varying between different biodiversity measures, taxonomic groups, sampling techniques and types of environmental heterogeneity characterizations. And although errors associated with model predictability were in many cases relatively low, these results question - particular for transferability - our capability to accurately predict and project local biodiversity measures based on environmental heterogeneity. I make the case that future predictions should be evaluated based on their accuracy and inherent uncertainty, and ecological theories be tested against whether we are able to make accurate predictions from local biodiversity data.

Abstract Comparative extinction risk analysis - which predicts species extinction risk from correlation with traits or geographical characteristics - has gained research attention as a promising tool to support extinction risk assessment in the IUCN Red List of Threatened Species. However, its uptake has been very limited so far, possibly because these models only predict a species’ Red List category, without indicating which Red List criteria may be triggered by which such approaches cannot easily be used in Red List assessments. We overcome this implementation gap by developing models that predict the probability of species meeting individual Red List criteria. Using data on the world’s birds, we evaluated the predictive performance of our criterion-specific models and compared it with the typical criterion-blind modelling approach. We compiled data on biological traits (e.g., range size, clutch size) and external drivers (e.g., change in canopy cover) often associated with extinction risk. For each specific criterion, we modelled the relationship between extinction risk predictors and species’ Red List category under that criterion using ordinal regression models. We found criterion-specific models were better at predicting threatened species compared to a criterion-blind model (higher sensitivity), but less good at predicting not threatened species (lower specificity). As expected, different covariates were important for predicting threat status under different criteria, for example change in annual temperature was important to predict criteria related to population trends, while clutch size was important for criteria related to restricted area of occupancy or small population size. Our criteria-specific method can support Red List assessors by producing outputs that identify species likely to meet specific criteria, and which are the most important predictors: these species can be prioritised for re-evaluation. We expect this new approach to increase the uptake of extinction risk models in Red List assessments, bridging a long-standing research-implementation gap.

Abstract The majority of vertebrate species globally are dependent on forests, most of which require active protection to safeguard global biodiversity. Forests, however, are increasingly either being disturbed, planted or managed in the form of timber or food plantations. Because of a lack of spatial data, forest management has commonly been ignored in previous conservation assessments. Here we show – using a new global map of forest management - that disturbed and human managed forests cover the distributional ranges of most forest-associated species. Even more worrying, protected areas are increasingly being established in areas dominated by disturbed forests. Our results imply that species extinction risk and habitat assessments might have been overly optimistic with forest management practices being ignored. With forest restoration being in the centre of climate and conservation policies in this decade, we caution that policy makers should explicitly consider forest management.

Over a quarter of species assessed by the IUCN Red List are threatened with extinction. A global commitment to protect 17% of land and 10% of the oceans by 2020 is close to being achieved, but with limited ecological impacts due to its inadequacy and poor enforcement. Here, we reverse-engineer IUCN Red List criteria to generate area-based conservation targets and spatial conservation priorities to minimize the extinction risk of the world terrestrial mammals. We find that approximately 60% of the Earth’s non-Antarctic land surface would require some form of protection. Our results suggest that global conservation priority schemes, among which the Aichi targets, will be inadequate to secure the persistence of terrestrial mammals. To achieve this goal, international cooperation is required to implement a connected and comprehensive conservation area network, guided by high priority regions outlined in this study.