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Keywords:

  • food production and consumption;
  • forest cover;
  • globalization;
  • land change;
  • MODIS ;
  • population;
  • Random Forests

Abstract

Forest cover change directly affects biodiversity, the global carbon budget, and ecosystem function. Within Latin American and the Caribbean region (LAC), many studies have documented extensive deforestation, but there are also many local studies reporting forest recovery. These contrasting dynamics have been largely attributed to demographic and socio-economic change. For example, local population change due to migration can stimulate forest recovery, while the increasing global demand for food can drive agriculture expansion. However, as no analysis has simultaneously evaluated deforestation and reforestation from the municipal to continental scale, we lack a comprehensive assessment of the spatial distribution of these processes. We overcame this limitation by producing wall-to-wall, annual maps of change in woody vegetation and other land-cover classes between 2001 and 2010 for each of the 16,050 municipalities in LAC, and we used nonparametric Random Forest regression analyses to determine which environmental or population variables best explained the variation in woody vegetation change. Woody vegetation change was dominated by deforestation (−541,835 km2), particularly in the moist forest, dry forest, and savannas/shrublands biomes in South America. Extensive areas also recovered woody vegetation (+362,430 km2), particularly in regions too dry or too steep for modern agriculture. Deforestation in moist forests tended to occur in lowland areas with low population density, but woody cover change was not related to municipality-scale population change. These results emphasize the importance of quantitating deforestation and reforestation at multiple spatial scales and linking these changes with global drivers such as the global demand for food.

Resumen

Los cambios en la cobertura de bosque tienen efectos directos sobre la biodiversidad, el ciclo global del carbono, y el funcionamiento de los ecosistemas. Muchos estudios en la región de América Latina y el Caribe han documentado extensa deforestación; sin embargo, existen estudios locales que reportan recuperación del bosque. Ambas dinámicas, deforestación y reforestación, han sido relacionadas con cambios demográficos y socioeconómicos. Por ejemplo, dinámicas poblacionales, como la migración rural urbana, pueden estimular la recuperación del bosque, mientras que el aumento en la demanda mundial de alimentos puede promover la expansión agrícola. Dado a que ningún estudio ha evaluado conjuntamente los procesos de deforestación y reforestación a escala municipal o regional, no existe un análisis sobre de la distribución espacial de estos procesos. Hemos superado esta limitación al producir, simultáneamente, mapas del cambio en las coberturas de vegetación leñosa y usos del suelo entre 2001 y 2010 para cada uno de los 16,050 municipios de América Latina. Se utilizó el análisis no paramétrico de regresión “Random Forest” para determinar cuáles de las variables demográficas o medioambientales explican la variación del cambio en vegetación leñosa. Los cambios más significativos en la cobertura de vegetación leñosa fueron causados por procesos de deforestación (−541,835 km2), particularmente en los biomas de bosque húmedo, bosque seco, y en las sabanas o matorrales de América del Sur. Igualmente, se registró un aumento en la cobertura de vegetación leñosa (362,430 km2), especialmente en zonas áridas o empinados poco favorables para la agricultura industrial. La deforestación en los bosques húmedos tiende a ocurrir en zonas de baja elevación y de poca densidad poblacional, sin embargo, los cambios en vegetación leñosa no estuvieron relacionados con cambios en población a nivel de municipio. Estos resultados enfatizan la importancia de cuantificar la deforestación y la reforestación a múltiples escalas espaciales y de vincular estos cambios con acontecimientos globales, como el incremento mundial en la demanda de alimentos.