As florestas tropicais em todo o mundo desempenham um papel fundamental no ciclo global do carbono e abrigam mais da metade das espécies em todo o mundo. Contudo, o aumento no uso da terra nas últimas décadas causou perdas sem precedentes da floresta tropical. Cientistas do Centro Helmholtz de Pesquisa Ambiental (UFZ) adaptaram um método da física para descrever matematicamente a fragmentação de florestas tropicais. Na revista científica Natureza , eles explicam como isso lhes permite modelar e compreender a fragmentação das florestas em uma escala global. Eles descobriram que a fragmentação da floresta em todos os três continentes está perto de um ponto crítico além do qual o número do fragmento aumentará fortemente. Isso terá consequências graves para a biodiversidade e o armazenamento de carbono.

Para analisar os padrões globais de fragmentação florestal, um grupo de pesquisa da UFZ liderado pelo Prof. Andreas Huth usou dados de sensoriamento remoto quantificando a cobertura florestal nos trópicos em uma resolução extremamente alta de 30 metros, resultando em mais de 130 milhões de fragmentos florestais. Para sua surpresa, eles descobriram que os tamanhos dos fragmentos em todos os três continentes têm distribuições de frequência semelhantes. Por exemplo, o número de fragmentos florestais menores que 10, 000 hectares é semelhante em todas as três regiões - 11,2 por cento na América Central e do Sul, 9,9% na África e 9,2% no Sudeste Asiático. "Isso é surpreendente, porque o uso da terra difere visivelmente de continente para continente, "diz a Dra. Franziska Taubert, matemático da equipe de Huth e primeiro autor do estudo. Por exemplo, grandes áreas florestais são transformadas em terras agrícolas na região amazônica. Por contraste, nas florestas do Sudeste Asiático, espécies de árvores economicamente atraentes são freqüentemente retiradas da floresta.

Ao procurar explicações para os padrões de fragmentação idênticos, os modeladores da UFZ encontraram sua resposta na física. "A distribuição do tamanho do fragmento segue uma lei de potência com expoentes quase idênticos em todos os três continentes, "diz o biofísico Andreas Huth. Essas leis de potência são conhecidas de outros fenômenos naturais, como incêndios florestais, deslizamentos de terra e terremotos. O avanço de seu estudo é a capacidade de derivar as leis de potência observadas da teoria de percolação. “Essa teoria afirma que em uma determinada fase do desmatamento a paisagem florestal apresenta fractal, estruturas auto-semelhantes, ou seja, estruturas que podem ser encontradas repetidamente em diferentes níveis, "explica Huth." Na física, isso também é conhecido como o ponto crítico ou transição de fase, que, por exemplo, também ocorre durante a transição da água de um estado líquido para gasoso, "acrescentou o co-autor Dr. Thorsten Wiegand da UFZ. Um aspecto particularmente fascinante da teoria da percolação é que esta distribuição universal de tamanho é, no ponto crítico, independente dos mecanismos de pequena escala que levaram à fragmentação. Isso explica por que todos os três continentes mostram padrões de fragmentação em grande escala semelhantes.

A equipe da UFZ comparou os dados de sensoriamento remoto das três regiões tópicas com várias previsões da teoria de percolação. Em apoio à sua hipótese, eles encontraram concordância não apenas para a distribuição do tamanho do fragmento, mas também para dois outros indicadores importantes - a dimensão fractal e a distribuição do comprimento das bordas dos fragmentos. “Essa teoria física nos permite descrever os processos de desmatamento nos trópicos, "conclui o Dr. Rico Fischer, co-autor do estudo. Essa abordagem também pode ser usada para prever como a fragmentação das florestas tropicais avançará nas próximas décadas. "Particularmente perto do ponto crítico, efeitos dramáticos são esperados, mesmo no caso de um desmatamento relativamente pequeno, "acrescenta Taubert.

Usando cenários que assumem diferentes taxas de desmatamento e reflorestamento, os cientistas modelaram quantos fragmentos de floresta podem ser esperados até 2050. Por exemplo, se o desmatamento continuar nos trópicos da América Central e do Sul no ritmo atual, o número de fragmentos aumentará 33 vezes, e seu tamanho médio diminuirá de 17 ha para 0,25 ha. A tendência de fragmentação só pode ser interrompida desacelerando o desmatamento e reflorestando mais áreas do que desmatando, atualmente uma opção improvável. Futuras missões de satélite, como Tandem-L, são de grande importância para a detecção oportuna e confiável dessas tendências.

A fragmentação avançada das florestas tropicais terá consequências graves para a biodiversidade e o armazenamento de carbono. A biodiversidade sofre porque numerosas espécies animais raras dependem de grandes manchas de floresta. Por exemplo, o jaguar precisa de cerca de 10, 000 hectares de floresta contígua para sobreviver.

A crescente fragmentação das florestas também tem um impacto negativo no clima. Uma equipe UFZ liderada por Andreas Huth anteriormente descrita em Nature Communications que a fragmentação de áreas de floresta tropical antes conectadas poderia aumentar as emissões de carbono em todo o mundo em outro terço, à medida que muitas árvores morrem e menos dióxido de carbono é armazenado na borda dos fragmentos florestais.