Abstract Marine kelp forests cover 1/3 of our world's coastlines, are heralded as a nature-based solution to address socio-environmental issues, connect hundreds of millions of people with the ocean, and support a rich web of biodiversity throughout our oceans. But they are increasingly threatened with some areas reporting over 90% declines in kelp forest cover in living memory. Despite their importance and the threats they face, kelp forests are entirely absent from the international conservation dialogue. No international laws, policies, or targets focus on kelp forests and very few countries consider them in their national policy. The Kelp Forest Challenge addresses that gap. Together with 252 kelp experts, professionals, and citizens from 25 countries, the Kelp Forest Challenge was developed as a grassroots vision of what the world can achieve for kelp forest conservation. It is a global call to restore 1 million and protect 3 million hectares of kelp forests by 2040. This is a monumental challenge, that will require coordination across multiple levels of society and the mobilization of immense resources. Pledges may therefore include area for protection or restoration, enabling pledges which assist in conservation (funding, equipment, professional expertise, capacity building), or awareness-based pledges which increase awareness or education about kelp forests. Correspondingly, participants may be from government, scientific institutions, private sector, NGOs, community groups, or individuals. This challenge is the beginning of a 17-year mission to save our kelp forests and anyone and any organisation is invited to participate.

Climate change is redistributing terrestrial and marine biodiversity and altering fundamental ecological interactions. To adequately conserve biodiversity and promote its long-term persistence, protected areas should account for the ecological implications of species redistribution. Data paucity across many systems means that achieving this goal requires generic metrics that represent likely responses of multiple taxa to climate change. Climate velocity is one such metric, reflecting potential species range shifts at a generic level. Here, we explore four approaches to incorporating climate velocity metrics into the design of protected areas using the Mediterranean Sea as an illustrative example. Our methods are designed to meet two climate-smart planning objectives: 1) protect climate refugia by selecting slow-moving climate velocity areas, and 2) maintain the capacity of ecological systems to adapt by representing a suite of climate-velocity trajectory classes. We found that incorporating climate velocity as a cost measure in Marxan is the best approach for selecting slower-moving areas, which are good indicators of climate refugia. However, this approach fails to accommodate socio-economic cost data, and is probably impractical. Incorporating climate velocity as a boundary or as a feature provides both selection of slower-moving areas and solutions with lower socio-economic cost. Finally, we were able to design cost-effective networks of protected areas representing a suite of climate-velocity trajectories classes, which have the potential to help species adapt to a changing climate. This work presents simple and practical ways of including climate velocity in conservation plans on land and in the ocean to achieve the key climate-smart objectives of protecting climate refugia and enhancing ecological resilience.

Abstract Under accelerating threats from climate change impacts, marine protected areas (MPAs) have been proposed as climate adaptation tools to enhance the resilience of marine ecosystems. Yet, debate persists as to whether and how MPAs may promote resilience to climate shocks. Here, we empirically assess whether a network of 85 temperate MPAs in coastal waters promotes resilience against marine heatwaves in Central and Southern California. We use 38 years of satellite-derived kelp cover to test whether MPAs enhance the resistance of kelp forest ecosystems to, and recovery from, the unprecedented 2014–2016 marine heatwave regime. We also leverage a 20-year time series of subtidal community surveys to understand whether protection and recovery of sea urchin predators within MPAs explain emergent patterns in kelp forest resilience through trophic cascades. We find that fully protected MPAs (i.e. no-take marine reserves) significantly enhance the resistance to and recovery of kelp forests to marine heatwaves in Southern California, but not in Central California. Differences in regional responses to the heatwaves may be partly explained by three-level trophic interactions comprising kelp, urchins, and predators of urchins. Urchin abundances in Southern California MPAs are significantly lower within fully protected MPAs during and after the heatwave, while the abundance of their predators are higher. In Central California, there is no significant difference in urchin abundances within protected areas as the current urchin predator, sea otters, are unilaterally protected. Therefore, we provide evidence that fully protected MPAs can be effective climate adaptation tools, but their ability to enhance resilience to extreme climate events depends upon region-specific environmental and ecological dynamics. As nations progress to protect 30% of the oceans by 2030 scientists and managers should consider whether protection will increase resilience to climate-change impacts given their local ecological contexts, and what additional measures may be needed.

Abstract Climate-smart conservation addresses the vulnerability of biodiversity to climate change impacts but may require transboundary considerations. Here, we adapt and refine 16 biophysical guidelines for climate-smart marine reserves for the transboundary California Bight ecoregion. We link several climate-adaptation strategies (e.g., maintaining connectivity, representing climate refugia, and forecasting effectiveness of protection) by focusing on kelp forests and associated species. We quantify transboundary larval connectivity along ∼800 km of coast and find that the number of connections and the average density of larvae dispersing through the network under future climate scenarios could decrease by ∼50%, highlighting the need to protect critical steppingstone nodes. We also find that although focal species will generally recover with 30% protection, marine heatwaves could hinder subsequent recovery in the following 50 years, suggesting that protecting climate refugia and expanding the coverage of marine reserves is a priority. Together, these findings provide a first comprehensive framework for integrating climate resilience for networks of marine reserves and highlight the need for a coordinated approach in the California Bight ecoregion.

Abstract Marine protected areas (MPAs) can promote population recovery from climate change impacts by reducing local stressors, such as fishing. However, with extreme climatic events such as marine heatwaves (MHWs) increasing in frequency and duration, it remains unclear whether MPAs enhance recovery following these acute perturbations, and how recovery varies across species and ecological traits (e.g., sedentary vs mobile species). We used 16 years (2007-2022) of kelp forest monitoring data in Isla Natividad, Baja California Sur, Mexico, to assess the impact of the 2014-2016 MHWs on fish and invertebrate communities. Then we evaluated the impact and recovery from the MHWs of economically and ecologically important invertebrate species inside and outside two fully protected marine reserves. We found that the 2014-2016 MHWs, which were the most intense and persistent ever observed in Isla Natividad, impacted invertebrates but not fish biomass. Marine reserves did not confer resistance to the MHWs, however, reserves did enhance the recovery of some species after the MHWs. Inside marine reserves, abalone ( Haliotis spp.) and wavy turban snail ( Megastraea spp.) (benthic sedentary invertebrates) recovered to pre-heatwave biomass after two years and spiny lobster ( Panulirus interruptus ) (benthic mobile invertebrate) after four years. Outside the reserves, abalone recovered after three years, while the other two species never recovered. The warty sea cucumber ( Apostichopus parvimensis ) population collapsed after the MHWs and never recovered inside nor outside the reserve. Remarkably, abalone biomass had an outstanding and sustained recovery inside reserves, with a 5.6-fold increase in biomass after the MHWs, which was over three times higher than the recovery reported outside the reserve. Our analysis of long-term monitoring data shows that marine reserves cannot prevent adverse impacts from extreme climatic events but can enhance species recovery following these events. Benefits conferred by marine reserves, however, are species-specific and may be limited to species with limited dispersal and localized population dynamics.

Land free of direct anthropogenic disturbance is considered essential for achieving biodiversity conservation outcomes but is rapidly eroding. In response, many nations are increasing their protected area estates but little consideration is given to the context of the surrounding landscape. This is despite the fact that connectivity between protected areas is critical in a changing climate and mandated in international protected area targets. By utilizing the latest human pressure assessment, which shows that ~40% of the terrestrial planet is still intact, and a connectivity method, we found just 9.7% of Earth's terrestrial protected network can be considered 'connected'. On average, 11% of each nation's protected area estate is connected via intact land. As the global community commits to bolder action on abating biodiversity loss, only an increased focus on landscape-scale habitat retention and restoration efforts will ensure those critical areas safeguarded for conservation outcomes will remain (or become) connected.

Abstract Kelp forests are one of the earth’s most productive ecosystems and are at the greatest risk from climate change, yet little is known regarding their future threats and current conservation status. By combining a global remote sensing dataset of floating kelp forests with climate data and projections, we find that exposure to projected marine heatwaves will increase ∼8 times compared to contemporary (2001-2020) exposure for intermediate climate scenarios. While exposure will intensify for all forests, climate refugia emerge for some southern hemisphere kelp forests, which have lower exposure to contemporary and projected marine heatwaves. Under these escalating threats, less than 3% of global kelp forests are currently within highly restrictive marine protected areas, the most effective conservation measure for providing climate resilience. Our findings emphasize the urgent need to increase the global protection of kelp forests and set bolder climate adaptation goals.

Abstract In most regions, the distribution of marine forests and the efficacy of their protection is unknown. We mapped the persistence of giant kelp forests across ten degrees of latitude in the Northeast Pacific Ocean and found that 7.7% of giant kelp is fully protected, with decreasing percentages from north to south. Sustainability goals should prioritize kelp mapping and monitoring, while protection and climate adaption targets should account for habitat dynamics.