Power laws and critical fragmentation in global forests

Abstract

La sustitución de áreas forestales por paisajes dominados por el hombre suele provocar fragmentación, alterando la estructura y la función del bosque. En este estudio, estudiamos la dinámica del tamaño de las parcelas forestales a nivel global, examinando las señales de una transición crítica de un estado no fragmentado a uno fragmentado, utilizando el campo continuo de vegetación MODIS. Definimos amplias regiones de bosque conectado a lo largo de continentes e islas grandes, y combinamos cinco criterios, incluyendo la distribución del tamaño de las parcelas y las fluctuaciones de la parcela más grande durante los últimos dieciséis años, para evaluar la proximidad de cada región a un umbral de fragmentación. Las regiones con las tasas de deforestación más altas (Sudamérica, Sudeste Asiático y África) cumplieron con estos criterios y, por lo tanto, podrían estar cerca de un umbral crítico de fragmentación. Esto implica que, si se mantienen las tasas actuales de pérdida forestal, amplias áreas continentales podrían fragmentarse repentinamente, provocando una pérdida extensa de especies y la degradación de los servicios ecosistémicos.

The replacement of forest areas with human-dominated landscapes usually leads to fragmentation, altering the structure and function of the forest. Here we studied the dynamics of forest patch sizes at a global level, examining signals of a critical transition from an unfragmented to a fragmented state, using the MODIS vegetation continuous field. We defined wide regions of connected forest across continents and big islands, and combined five criteria, including the distribution of patch sizes and the fluctuations of the largest patch over the last sixteen years, to evaluate the closeness of each region to a fragmentation threshold. Regions with the highest deforestation rates–South America, Southeast Asia, Africa–all met these criteria and may thus be near a critical fragmentation threshold. This implies that if current forest loss rates are maintained, wide continental areas could suddenly fragment, triggering extensive species loss and degradation of ecosystems services.

A substituição de áreas florestais por paisagens dominadas pelo homem geralmente leva à fragmentação, alterando a estrutura e a função da floresta. Aqui, estudamos a dinâmica dos tamanhos de fragmentos florestais em nível global, examinando sinais de uma transição crítica de um estado não fragmentado para um fragmentado, usando o campo contínuo de vegetação MODIS. Definimos amplas regiões de floresta conectada entre continentes e grandes ilhas e combinamos cinco critérios, incluindo a distribuição dos tamanhos dos fragmentos e as flutuações do maior fragmento nos últimos dezesseis anos, para avaliar a proximidade de cada região a um limiar de fragmentação. As regiões com as maiores taxas de desmatamento – América do Sul, Sudeste Asiático e África – atenderam a esses critérios e podem, portanto, estar próximas de um limiar crítico de fragmentação. Isso implica que, se as taxas atuais de perda florestal forem mantidas, amplas áreas continentais podem se fragmentar repentinamente, desencadeando extensas perdas de espécies e degradação dos serviços ecossistêmicos.