La selva amazónica almacena aproximadamente la mitad del carbono de los bosques tropicales mundiales y representa aproximadamente una cuarta parte de la absorción de carbono de la atmósfera por los bosques mundiales cada año. Como resultado, Las grandes pérdidas de la cubierta forestal amazónica podrían empeorar el cambio climático global.

En el pasado, Los investigadores han descubierto que una gran parte de la selva amazónica es susceptible a un punto de inflexión. La señal reveladora son los datos satelitales que muestran áreas de sabana y selva tropical coexistiendo bajo las mismas condiciones ambientales. Las teorías de la dinámica no lineal sugerirían entonces que ambos estados son resultados estables alternativos. Esta llamada biestabilidad significa que los choques como la tala de bosques o la sequía podrían llevar a un aumento dramático de la ocurrencia de incendios y volcar un área de bosque lluvioso hacia la sabana. Las áreas que han experimentado esta transición permanecerían encerradas en este estado de sabana hasta que los aumentos lo suficientemente grandes de las precipitaciones y la liberación de la presión humana permitan que los bosques vuelvan a crecer más rápido de lo que se pierden por los incendios intermitentes.

Bert Wuyts, estudiante de doctorado de cuarto año en el Centro de Ciencias de la Complejidad de Bristol y autor principal del artículo, dijo:"Decidí echar una nueva mirada a los datos y surgió una imagen muy diferente cuando controlé la estacionalidad y saqué todos los puntos de datos de las imágenes de satélite que representaban ubicaciones que habían estado sujetas a la influencia humana. De repente, la propiedad de la biestabilidad desapareció casi por completo ".

Bert, quien hizo este descubrimiento en el primer año de su doctorado, Pensé que parecía de lo más desconcertante, por lo que se asoció con el profesor Alan Champneys, teórico del Departamento de Ingeniería Matemática, y el Dr. Jo House, experto en cambio de uso del suelo de la Facultad de Ciencias Geográficas. Durante los últimos dos años, han estado examinando estos hallazgos de manera rigurosa.

Alan Champneys, Profesor de Matemática Aplicada No Lineal, agregó:"Cuando acepté por primera vez co-supervisar el doctorado de Bert, Me preocupaba no tener experiencia en las matemáticas necesarias para estudiar los efectos observados en los datos del satélite. Afortunadamente, Bert es un estudiante magníficamente independiente y Jo estuvo presente como experta en el campo.

"Sin embargo, no me di cuenta de que la clave para comprender las observaciones de Bert era la misma teoría de formación de patrones que he usado mucho antes. Para mí, esto muestra el poder de la colaboración interdisciplinaria y también la ubicuidad de las matemáticas y la ciencia de datos para explicar fenómenos aparentemente no relacionados".

La investigación anterior parece no haber tenido en cuenta la interacción espacial y los efectos de borde entre zonas vecinas, típicamente a través de incendios forestales que ocurren naturalmente. Tener en cuenta estos términos conduce a la teoría de la reacción-difusión, ampliamente utilizado para predecir la formación de patrones espaciales dentro de la física y la química. Según la teoría, Debería haber un límite definido entre el bosque y la sabana predecible por el clima y los suelos.

La clave fue reconocer que la proximidad a los cultivos humanos actúa como un tercer factor determinante. Los bosques más cercanos a los cultivos humanos están sujetos a la tala y la erosión por los incendios que se originan en las áreas cultivadas abiertas. Esto provoca un desplazamiento del límite entre bosques y sabanas hacia áreas más húmedas.

La buena noticia es que mientras quede algo de bosque, la deforestación no bloqueará las áreas actualmente boscosas en un estado de sabana. Esto significa que la recuperación del bosque en áreas deforestadas debería ocurrir tan pronto como estas áreas sean liberadas de las presiones humanas. Sin embargo, existe un segundo mecanismo que podría conducir a la biestabilidad de la cubierta forestal amazónica, que no se tuvo en cuenta en esta investigación.

Investigaciones anteriores han demostrado mediante simulaciones que la selva amazónica puede tener un efecto positivo en las precipitaciones regionales. A través de este mecanismo, La pérdida de bosques puede provocar una disminución de las precipitaciones y provocar una mayor pérdida de bosques. Si el cambio climático o la deforestación pueden transformar permanentemente la selva amazónica en una sabana depende de la importancia de este segundo mecanismo y es objeto de más investigación.