Hutan tropis disebut sebagai paru-paru planet Bumi. Mereka menyerap karbon dioksida dalam jumlah besar, memiliki keanekaragaman tumbuhan dan hewan terbesar di dunia, dan mempekerjakan jutaan orang. Dan ekosistem panas ini — sering berupa tambal sulam pohon dan padang rumput — diubah secara signifikan oleh penebangan dan perubahan penggunaan lahan lainnya.
Sekarang, tim ilmuwan telah membuat penemuan mendasar tentang bagaimana kebakaran di tepi hutan ini mengendalikan bentuk dan stabilitasnya. Studi mereka menyiratkan bahwa ketika tambalan hutan tropis kehilangan bentuk alami mereka, bisa berkontribusi pada transformasi tanah yang tiba-tiba, bahkan menimbulkan bencana, dari pohon sampai rumput.
Pengetahuan baru ini dapat membantu melindungi hutan tropis – dan memungkinkan pengelola lahan untuk membangun alat baru untuk memprediksi stabilitas patch hutan individu dan hutan skala regional yang lebih besar.
Studi ini diterbitkan di jurnal Ecology Letters .
Hukum hutan
Dengan menggunakan data satelit resolusi tinggi dari hutan lindung di wilayah savana Cerrado di Brasil, para ilmuwan menemukan bahwa bentuk hutan alam ini mengikuti hubungan matematis yang dapat diprediksi antara batas hutan dan wilayahnya — terlepas dari wilayah iklim atau ukurannya. Mereka menyebutnya “hukum kekuasaan 3/4” dan secara kasar berarti semua hutan cenderung ke arah bentuk yang tidak ramping seperti garis, atau bulat dan halus seperti lingkaran. “Jika hutan bisa tumbuh dengan mudah ke segala arah, kami memperkirakan sebuah lingkaran,” kata Laurent Hébert-Dufresne, seorang ilmuwan komputer di University of Vermont yang merupakan penulis utama pada studi baru, “tetapi apa yang sebenarnya kita lihat adalah lebih banyak dendritik, sedikit kemiripan dengan gurita atau lingkaran yang tidak sempurna. ”
Tim yang beranggotakan enam ilmuwan — termasuk pemodel, ahli ekologi, dan fisikawan dari UVM, Institut Santa Fe, Stanford, Universitas Boston, Princeton, dan Universitas Washington — menunjukkan bahwa hukum 3/4 berlaku untuk fragmen hutan kecil yang tidak jauh lebih besar dari lapangan basket sampai dengan tambalan hutan besar yang mencakup puluhan mil persegi.
Para ilmuwan menggabungkan pemahaman mereka tentang data dunia nyata dengan hasil model komputer baru untuk menjelaskan mengapa ini terjadi: kebakaran, yang mudah terbakar di padang rumput di sekitar hutan – dan menghanguskan tepi hutan ‘basah’ terus-menerus dalam peperangan dengan hutan ‘pertumbuhan ekspansif ke padang rumput. Interaksi ini di tepi antara rumput dan hutan, para ilmuwan menemukan, menciptakan tambalan hutan yang bertemu pada bentuk mapan.
Hasil model ilmuwan cocok dengan hasil yang diamati dari hutan nyata di Brasil. Dan eksperimen yang dilakukan para ilmuwan pada model mereka menunjukkan bahwa nasib tambalan hutan dari waktu ke waktu – apakah mereka meluas atau berkontraksi – ditentukan oleh bentuk awal mereka. Mereka dengan bentuk kompak dari semua ukuran, dari waktu ke waktu, berkumpul pada hubungan skala 3/4-kekuatan-lebih seperti octopus, sementara mereka dengan bentuk kurus dan rasio perimeter-ke-daerah yang lebih besar runtuh, menghilang ke padang rumput atau memecah menjadi sangat kecil tambalan.
Yang berarti bahwa hubungan antara perimeter hutan dan wilayahnya dapat membantu memprediksi stabilitas tambalan individu hutan. Para ilmuwan optimis bahwa penelitian ini dapat mengarah pada alat-alat praktis yang menunjukkan seberapa jauh tambalan hutan yang dikelola menyimpang dari geometri alam ini akan membantu menentukan stabilitasnya dari waktu ke waktu.
Perubahan negara
Dan penelitian baru ini menyajikan wawasan pada skala regional yang lebih luas terhadap kemungkinan nasib hutan Brasil. “Melangkah mundur dan mempertimbangkan skala makro – tidak melihat bentuk setiap tambalan, tetapi sebaliknya, pada keadaan keseluruhan sistem – model menunjukkan bahwa keruntuhan dari hutan menuju padang rumput bisa dramatis,” kata Andrew Berdahl, seorang peneliti di Santa Fe Institute dan penulis senior dalam penelitian ini. “Efek lokal berskala kecil ini — perimeter pertumbuhan dan pembakaran tepi — dapat mengarah pada transisi kritis di seluruh kawasan hutan antara negara yang didominasi hutan dan negara yang didominasi rumput.” Dan begitu area hutan yang luas beralih ke rumput, akan sulit untuk memulihkan hutan. “Ini seperti melangkah mundur dari tebing,” kata Berdahl. “Kamu tidak bisa mundur begitu saja.
Para ahli ekologi telah secara historis melihat elemen-elemen di dalam hutan untuk memahami kondisinya — seringkali berfokus pada tanaman dan hewan — tetapi hanya ada sedikit eksplorasi geometri hutan dan bagaimana hal ini mungkin penting. Studi baru menunjukkan peran kuat untuk memadamkan kebakaran hutan tropis Brasil, “dan kami sekarang ingin melihat apakah pola ini berlaku di belahan dunia lain,” kata Hébert-Dufresne dari UVM, asisten profesor di Departemen Ilmu Komputer dan bagian dari Pusat Sistem Kompleks UVM. “Katakanlah di Afrika kami menemukan bahwa gajah-gajah mendorong pepohonan mengubah persamaan, atau kekeringan di Australia — itu akan sangat menarik.” Dan dia ingin memperluas penelitian untuk melihat apakah hubungan yang diamati dalam model baru – berasal dari hutan liar – berlaku di hutan yang ditebang dan dikelola lainnya di Brasil.
“Titik fundamental kami adalah bahwa bentuk hutan sangat penting,” katanya, “dan bahwa bentuknya secara langsung berkaitan dengan stabilitasnya”
