As florestas tropicais são chamadas de pulmões do planeta. Eles absorvem grandes quantidades de dióxido de carbono, detém a maior diversidade de plantas e animais do mundo, e empregar milhões de pessoas. E esses ecossistemas quentes - muitas vezes uma colcha de retalhos de árvores e pastagens - estão sendo profundamente alterados pela extração de madeira e outras mudanças no uso da terra.

Agora, uma equipe de cientistas fez uma descoberta fundamental sobre como os incêndios nas bordas dessas florestas controlam sua forma e estabilidade. Seu estudo implica que, quando pedaços de floresta tropical perdem sua forma natural, isso pode contribuir para o repentino, mesmo catastrófico, transformação daquela terra de árvores em grama.

O novo conhecimento pode ajudar a proteger as florestas tropicais - e permitir que os gestores de terras construam novas ferramentas para prever a estabilidade tanto de fragmentos florestais individuais quanto de florestas em escala regional maiores.

O estudo foi publicado em 26 de março na revista Cartas de Ecologia .

Lei da floresta

Usando dados de satélite de alta resolução de florestas protegidas na região de savana do Cerrado brasileiro, os cientistas descobriram que a forma dessas florestas naturais segue uma relação matemática previsível entre o perímetro de uma floresta e sua área - independentemente de sua região climática ou de seu tamanho. Eles chamam isso de "lei de potência 3/4" e significa que todas as florestas tendem a ter formas que não são nem finas como uma linha, nem redondo e liso como um círculo. "Se uma floresta pudesse crescer facilmente em todas as direções, esperaríamos um círculo, "diz Laurent Hébert-Dufresne, um cientista da computação da Universidade de Vermont que é o autor principal do novo estudo, "mas o que realmente vemos é mais dendrítico, um pouco como um polvo ou um círculo deformado. "

A equipe de seis cientistas - que incluía modeladores, ecologistas e físicos da UVM, o Instituto Santa Fe, Stanford, Universidade de Boston, Princeton, e a Universidade de Washington - mostram que a lei 3/4 é válida para pequenos fragmentos de floresta não muito maiores do que uma quadra de basquete até grandes manchas de floresta cobrindo dezenas de milhas quadradas.

Os cientistas combinaram sua compreensão dos dados do mundo real com os resultados de um novo modelo de computador para explicar por que isso acontece:incêndios, que queimam facilmente nas pastagens ao redor das florestas - e chamuscam as bordas úmidas das florestas - estão em constante batalha com o crescimento expansivo das florestas em pastagens. Essa interação na fronteira entre a grama e a floresta, os cientistas descobriram, cria manchas de floresta que convergem em uma forma de estado estacionário.

Os resultados do modelo dos cientistas corresponderam aos resultados observados em florestas reais no Brasil. E um experimento que os cientistas fizeram em seu modelo mostra que o destino dos fragmentos de floresta ao longo do tempo - se expandem ou contraem - é determinado por sua forma inicial. Aqueles com formatos compactos de todos os tamanhos, hora extra, convergem para a relação de escala de poder de 3/4 mais semelhante a um polvo, enquanto aqueles com formas finas e maiores proporções de perímetro para área entraram em colapso, desaparecendo em pastagens ou fragmentando-se em manchas muito pequenas.

O que significa que essa relação entre o perímetro de uma floresta e sua área pode ajudar a prever a estabilidade de fragmentos florestais individuais. Os cientistas estão otimistas de que o estudo pode levar a ferramentas práticas que mostram o quão longe um pedaço de floresta manejada se desvia dessa geometria natural ajudará a determinar sua estabilidade ao longo do tempo.

Mudança de estado

E a nova pesquisa apresenta insights de uma forma mais ampla, escala regional para o possível destino das florestas do Brasil. "Recuando e considerando a escala macro - sem olhar para a forma de cada patch, mas, em vez de, no estado de todo o sistema, o modelo sugere que o colapso da floresta para as pastagens pode ser dramático, "diz Andrew Berdahl, pesquisador do Santa Fe Institute e autor sênior do estudo. "Esses locais, efeitos em pequena escala - crescimento de perímetro e queima de bordas - podem levar a uma transição crítica em toda uma região de floresta entre um estado dominado por floresta e um estado dominado por grama. "E uma vez que grandes áreas de floresta mudem para grama, pode ser difícil recuperar as florestas. "É como descer de um penhasco, "diz Berdahl." Você não pode simplesmente recuar. "

Os ecologistas têm historicamente analisado os elementos dentro de uma floresta para entender sua condição - muitas vezes concentrando-se em suas plantas e animais - mas tem havido pouca exploração da geometria das florestas e como isso pode importar. O novo estudo mostra um papel poderoso para o fogo, dirigindo a forma das florestas tropicais do Brasil, "e agora gostaríamos de ver se esse padrão é verdadeiro em outras partes do mundo, "diz Hébert-Dufresne da UVM, um professor assistente no Departamento de Ciência da Computação e parte do Centro de Sistemas Complexos da UVM. "Digamos que na África descobrimos que elefantes empurrando árvores mudam a equação, ou secura na Austrália - isso seria muito interessante. ”E ele gostaria de expandir a pesquisa para ver se a relação observada no novo modelo - derivado de florestas selvagens - é verdadeira em florestas exploradas e outras florestas manejadas no Brasil.

"Nosso ponto fundamental é que a forma de uma floresta é muito importante, " ele diz, "e que sua forma está diretamente relacionada à sua estabilidade."