Une carte d'utilisation des terres de l'Université de Cincinnati montre l'évolution des paysages en Amérique du Nord et du Sud entre 1992 et 2015. Le blanc indique peu ou pas de changement. Les nuances plus foncées indiquent le taux de changement le plus élevé dans chaque catégorie. La perte de forêt était la catégorie la plus notable en Amérique centrale et en Amérique du Sud. Crédit :Tomasz Stepinski/UC
Des chercheurs en géographie de l'Université de Cincinnati ont identifié un point de basculement pour la déforestation qui conduit à une perte rapide des forêts.
Le professeur de géographie Tomasz Stepinski a utilisé des images satellites à haute résolution de l'Agence spatiale européenne pour étudier des paysages dans des blocs de 9 kilomètres de large sur chaque centimètre carré de la planète entre 1992 et 2015. Il a découvert que la déforestation se produit relativement lentement dans ces blocs jusqu'à environ la moitié de la forêt est partie. Ensuite, la forêt restante disparaît très rapidement.
L'étude a été publiée dans la revue Lettres de recherche géophysique .
Stepinski et l'ancien chercheur postdoctoral de l'UC Jakub Nowosad, l'auteur principal, découvert quelque chose de surprenant et de fondamental :la nature a horreur des paysages mixtes, au moins sur une échelle de 81 kilomètres carrés. L'étude a montré que les paysages mixtes (comme l'agriculture et la forêt) sont relativement peu nombreux et, plus surprenant, ne restez pas mélangé longtemps. Ces blocs mixtes ont tendance à devenir homogènes dans le temps, quel que soit le type de paysage.
"Je pense que c'est très intuitif. Cela correspond aux différentes zones climatiques. La Terre avant les hommes était certainement comme ça. Vous aviez des forêts et des montagnes et des zones humides et des déserts, " a déclaré Stepinski. " Vous vous attendriez à ce que les gens créent plus de fragmentation, mais il s'avère que les gens ne s'arrêtent jamais. Ils convertissent le bloc entier à grande échelle."
Stepinski a déclaré que les paysages changent toujours à cause de causes naturelles ou anthropologiques. Les causes humaines sont à la fois directes, comme la coupe à blanc, ou indirecte comme le changement climatique.
L'année dernière, Stepinski a utilisé les mêmes données pour démontrer que 22% de la surface habitable de la Terre a été modifiée de manière mesurable entre 1992 et 2015. Le plus grand changement :de la forêt à l'agriculture.
Une carte d'utilisation des terres de l'Université de Cincinnati montre l'évolution des paysages en Europe et en Asie entre 1992 et 2015. Le blanc indique peu ou pas de changement. Les nuances plus foncées indiquent le taux de changement le plus élevé dans chaque catégorie. Crédit :Tomasz Stepinski/UC
Pour la nouvelle étude, Stepinski a examiné près de 1,8 million de blocs couvrant les sept continents de la Terre. Les blocs ont été classés par 64 combinaisons de paysages. Les chercheurs ont observé des transitions dans ces blocs d'un type à prédominance à un autre dans près de 15 % des blocs entre 1992 et 2015.
"Les données dont nous disposons couvrent 23 ans. C'est une période de temps relativement courte. Mais à partir de cela, nous pouvons calculer les changements dans le futur, ", a déclaré Stepinski.
La déforestation était l'exemple le plus prononcé de changement de paysage causé par l'homme, les chercheurs ont trouvé. Ils ont utilisé une modélisation probabiliste connue sous le nom de méthodes de Monte Carlo pour déterminer la probabilité de différents types de changement de paysage au fil du temps (dans ce cas des centaines d'années).
Le résultat? Les chercheurs ont découvert que la trajectoire de changement la plus probable était d'un type homogène à un autre.
"La planète Terre veut être homogène. La terre veut être la même dans toutes ces parcelles. Et quand elles commencent à changer, ils ne s'arrêtent pas jusqu'à ce qu'ils convertissent tout en un autre bloc homogène, " il a dit.
Les auteurs n'ont pas examiné pourquoi les blocs changent si rapidement une fois qu'une transition commence. Mais Stepinski a déclaré qu'il est possible que le développement tel que les chemins forestiers ou le drainage requis pour défricher la forêt rende le changement continu beaucoup plus facile.
"Je ne peux que spéculer parce que cela ne faisait pas partie de l'étude, mais j'imagine que deux choses se produisent, " dit-il. " Si vous coupez la forêt, vous avez l'infrastructure pour le terminer. C'est tellement plus facile de couper le reste. Seconde, la forêt est plus vulnérable au changement lorsqu'il y a eu une perturbation."
Une carte d'utilisation des terres de l'Université de Cincinnati montre l'évolution des paysages en Afrique et en Océanie entre 1992 et 2015. Le blanc indique peu ou pas de changement. Les nuances plus foncées indiquent le taux de changement le plus élevé dans chaque catégorie. Crédit :Tomasz Stepinski/UC
Les gestionnaires de la faune essaient souvent de préserver de plus grands blocs intacts pour éviter la fragmentation, dit Martin McCallister, le chef de projet de la forêt appalachienne pour la réserve naturelle Edge of Appalachia dans le sud de l'Ohio. La réserve est gérée par le Conservatoire de la Nature, l'une des plus grandes organisations mondiales de conservation de la faune.
« Vous auriez du mal à trouver des gestionnaires de terres qui ne seraient pas fortement en faveur de la protection de grandes étendues car ils sont plus résistants à une variété de défis, y compris les espèces envahissantes et le changement climatique, " a déclaré McCallister. " Une fois qu'une propriété est fragmentée par des routes, il est plus facile d'extraire des ressources. Il est également plus facile pour les espèces envahissantes et les ravageurs de s'implanter. »
McCallister a déclaré que les forêts peuvent être fragmentées sur papier, trop.
« Dans l'Ohio, 96 pour cent de nos propriétaires forestiers ont moins de 50 acres. Ils représentent beaucoup de petites parcelles, " il a dit.
L'étude de l'UC a révélé que les types de terres mixtes ne le restent pas longtemps.
"Je pense qu'il est intéressant que cette propriété s'applique à la fois aux paysages naturels et humains, " a déclaré le co-auteur Nowosad, un ancien chercheur postdoctoral de l'UC qui travaille maintenant comme professeur assistant à l'Université Adam Mickiewicz en Pologne.
Nowosad a déclaré que l'étude fournit un modèle de changement de paysage à long terme basé sur les données. Alors que les chercheurs n'ont examiné que les changements entre la forêt et l'agriculture, Nowosad a déclaré qu'il serait intéressant d'examiner s'il existe des points de basculement pour d'autres transitions de paysage.
Des images satellites montrent des champs irrigués au Texas. Crédit :Google Earth
"Ce modèle peut être utilisé pour aider à comprendre comment les paysages ont évolué et vont évoluer à l'avenir, ", a déclaré Nowosad.
Stepinski, un physicien qui a travaillé pour la NASA avant de venir à UC, dit que le principe emprunte à d'autres disciplines, en particulier l'astrophysique.
"Si vous regardez l'évolution des étoiles, le principe est de prédire statistiquement un chemin à long terme à partir de connaissances à court terme, ", a déclaré Stepinski. "C'est une idée qui a été utilisée ailleurs mais jamais pour une étude environnementale."
Bien que ce ne soit qu'une théorie, c'est celui qui pourrait être confirmé par le temps, il a dit.
"C'est stimulant. J'espère que les gens le critiqueront et proposeront des idées différentes, ", a déclaré Stepinski.
