Los bosques tropicales de todo el mundo juegan un papel clave en el ciclo global del carbono y albergan a más de la mitad de las especies en todo el mundo. Sin embargo, Los aumentos en el uso de la tierra en las últimas décadas causaron pérdidas sin precedentes de bosques tropicales. Los científicos del Centro Helmholtz de Investigación Ambiental (UFZ) han adaptado un método de la física para describir matemáticamente la fragmentación de los bosques tropicales. En la revista científica Naturaleza , explican cómo esto les permite modelar y comprender la fragmentación de los bosques a escala global. Descubrieron que la fragmentación de los bosques en los tres continentes está cerca de un punto crítico más allá del cual el número de fragmentos aumentará considerablemente. Esto tendrá graves consecuencias para la biodiversidad y el almacenamiento de carbono.

Para analizar los patrones globales de fragmentación forestal, un grupo de investigación de la UFZ dirigido por el profesor Andreas Huth utilizó datos de teledetección para cuantificar la cubierta forestal en los trópicos en una resolución extremadamente alta de 30 metros, resultando en más de 130 millones de fragmentos de bosque. Para su sorpresa, encontraron que los tamaños de los fragmentos en los tres continentes tienen distribuciones de frecuencia similares. Por ejemplo, el número de fragmentos de bosque menores de 10, 000 hectáreas es similar en las tres regiones:11,2 por ciento en América Central y del Sur, 9,9 por ciento en África y 9,2 por ciento en el sudeste asiático. "Esto es sorprendente, porque el uso de la tierra difiere notablemente de un continente a otro, "dice la Dra. Franziska Taubert, matemático del equipo de Huth y primer autor del estudio. Por ejemplo, En la Amazonía, grandes extensiones de bosques se transforman en tierras agrícolas. Por el contrario, en los bosques del sudeste asiático, Las especies arbóreas económicamente atractivas a menudo se extraen del bosque.

Al buscar explicaciones para patrones de fragmentación idénticos, los modeladores de UFZ encontraron su respuesta en la física. "La distribución del tamaño de los fragmentos sigue una ley de potencias con exponentes casi idénticos en los tres continentes, ", dice el biofísico Andreas Huth. Estas leyes de poder se conocen a partir de otros fenómenos naturales como los incendios forestales, deslizamientos de tierra y terremotos. El gran avance de su estudio es la capacidad de derivar las leyes de potencia observadas a partir de la teoría de la percolación. "Esta teoría establece que en una determinada fase de deforestación el paisaje forestal presenta fractal, estructuras auto-similares, es decir, estructuras que se pueden encontrar una y otra vez en diferentes niveles, "explica Huth". En física, esto también se conoce como el punto crítico o la transición de fase, que, por ejemplo, también ocurre durante la transición del agua de un estado líquido a un estado gaseoso, ", agregó el coautor Dr. Thorsten Wiegand de UFZ. Un aspecto particularmente fascinante de la teoría de la percolación es que esta distribución de tamaño universal es, en el punto crítico, independiente de los mecanismos a pequeña escala que llevaron a la fragmentación. Esto explica por qué los tres continentes muestran patrones de fragmentación a gran escala similares.

El equipo de UFZ comparó los datos de teledetección de las tres regiones tópicas con varias predicciones de la teoría de la percolación. En apoyo de su hipótesis, encontraron un acuerdo no solo para la distribución del tamaño de los fragmentos, pero también para otros dos indicadores importantes:la dimensión fractal y la distribución de la longitud de los bordes de los fragmentos. "Esta teoría física nos permite describir los procesos de deforestación en los trópicos, "concluye el Dr. Rico Fischer, coautor del estudio. Este enfoque también se puede utilizar para predecir cómo avanzará la fragmentación de los bosques tropicales en las próximas décadas. "Particularmente cerca del punto crítico, Se pueden esperar efectos dramáticos incluso en el caso de una deforestación relativamente menor, "añade Taubert.

Usando escenarios que asumen diferentes tasas de desmonte y reforestación, los científicos modelaron cuántos fragmentos de bosque se pueden esperar para 2050. Por ejemplo, si la deforestación continúa en los trópicos de América Central y del Sur al ritmo actual, el número de fragmentos aumentará 33 veces, y su tamaño medio disminuirá de 17 ha a 0,25 ha. La tendencia a la fragmentación solo puede detenerse desacelerando la deforestación y reforestando más áreas que deforestando, actualmente una opción poco probable. Futuras misiones de satélites, como Tandem-L, son de gran importancia para la detección oportuna y confiable de estas tendencias.

La fragmentación avanzada de los bosques tropicales tendrá graves consecuencias para la biodiversidad y el almacenamiento de carbono. La biodiversidad sufre porque numerosas especies animales raras dependen de grandes parcelas de bosque. Por ejemplo, el jaguar necesita alrededor de 10, 000 hectáreas de bosque contiguo para sobrevivir.

La creciente fragmentación de los bosques también tiene un impacto negativo en el clima. Un equipo de UFZ dirigido por Andreas Huth descrito anteriormente en Comunicaciones de la naturaleza que la fragmentación de áreas de bosques tropicales una vez conectadas podría aumentar las emisiones de carbono en todo el mundo en otro tercio, a medida que mueren muchos árboles y se almacena menos dióxido de carbono en el borde de los fragmentos de bosque.