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Large-scale edge effects in tropical rainforests and their implications for conservation

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Academic year: 2021

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(1)

LARGE

LARGE

-

-

SCALE EDGE EFFECTS IN

SCALE EDGE EFFECTS IN

TROPICAL RAINFORESTS AND THEIR

TROPICAL RAINFORESTS AND THEIR

IMPLICATIONS FOR CONSERVATION

IMPLICATIONS FOR CONSERVATION

SUSAN LAURANCE

SUSAN LAURANCE

11

, VALERY GOND

, VALERY GOND

22

& GAEL BRIANT

& GAEL BRIANT

33

1

1

JAMES COOK UNIVERSITY, CAIRNS;

JAMES COOK UNIVERSITY, CAIRNS;

22

CIRAD, MONTPELLIER;

CIRAD, MONTPELLIER;

3

(2)

Adequate populations Maintain Ecosystem Function

Conservation Assumptions of Protected Areas

(3)

Are protected areas large enough

Are protected areas large enough

to withstand external pressures?

to withstand external pressures?

Illegal logging

Hunting

(4)

What is happening to rainforest

What is happening to rainforest

trees on forest edges?

(5)

Long term studies of

tree communities at

the Biological

Dynamics of Forest

Fragments Project in

the Brazilian Amazon

Major increases in mortality, 

Major increases in mortality, 

damage, and turnover within 

damage, and turnover within 

ca. 100 m of edges

ca. 100 m of edges

Detectable increases in 

Detectable increases in 

mortality and turnover up to 

mortality and turnover up to 

ca. 300 m of edges

ca. 300 m of edges

(6)

Increased wood debris

Increased wood debris

0 2 4 6 8 10 12 100 1000 Y = 10.87 - 2.30 log X R=0.60, P<0.0001 C W D pr oduc ti on ( M g/ ha /y e a r) Distance to edge (m) 0 2 4 6 8 10 12 100 1000 Y = 10.87 - 2.30 log X R=0.60, P<0.0001 C W D pr oduc ti on ( M g/ ha /y e a r) Distance to edge (m)

(7)

Increased

Increased

fire incursion

fire incursion

0 5 1 0 1 5

0 1 0 0 0 2 00 0 3 0 0 0 4 00 0

S u rfa c e fire s a t T a ilâ n d ia , B ra z il

Fi re fr equency ( n o ./ c e n tur y ) D is ta n c e to e d g e (m ) Cochrane & Laurance (2002) Journal  of Tropical Ecology

(8)

1 2 3 Dry forest  area Dense rain  forest area

Large

Large

-

-

scale desiccation of rainforest

scale desiccation of rainforest

trees in fragmented landscapes

trees in fragmented landscapes

74% to 65%

23% to 20%

(9)

Methods

Methods

Tree canopy moisture

measured over dry season

(June – August) ~ 8 years

(2000-2007)

MODIS satellite images

12 x 8-day composites

examined pa.

Leaf water canopy content

measured as SIWSI

(Short-wave Infrared Water Stress

Index) using spectral bands 2

(NIR:841-876 nm) & 6

(SWIR:1628-1652)

Five edge distances

0-500m, 500-1km; 1-2km &

2-5 km

(10)

-0,05 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

juin juillet août SIWSI -0,05 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 juin juillet août

SIWSI

June July August

Dry forests

Edge rainforest Intact rainforest

Results

Results

-

-

Average dry season canopy

Average dry season canopy

desiccation rates of three forest types

(11)

1) Landscape fragmentation influences

1) Landscape fragmentation influences

the

the

spatial extent

spatial extent

of desiccation

of desiccation

-0,07 -0,06 -0,05 -0,04 -0,03 -0,02 -0,01 0 0,01 0 1 2 3 4 5 6 7 8 ainf adét ΔSIWSI d

Zone de São Félix

+ + -0,05 -0,04 -0,03 -0,02 -0,01 0 0,01 0 1 2 3 4 5 6 7 8 ainf adét d Zone nord ΔSIWSI + + + + -0,05 -0,04 -0,03 -0,02 -0,01 0 0,01 0 1 2 3 4 5 6 7 8 ΔSIWSI ainf adét Zone sud-ouest d + + + + + Site 1 and 3 edge penetration distance (d)  observable desiccation to 1 & 1.5 km from  edge;  Site 2 up to 2.7 km 65%  Forest cover  51%  Forest cover  20%  Forest cover 

(12)

2) Landscape fragmentation influences

2) Landscape fragmentation influences

the

the

magnitude

magnitude

of desiccation

of desiccation

-0,07 -0,06 -0,05 -0,04 -0,03 -0,02 -0,01 0 0,01 0 1 2 3 4 5 6 7 8 ainf adét ΔSIWSI d

Zone de São Félix

+ + -0,05 -0,04 -0,03 -0,02 -0,01 0 0,01 0 1 2 3 4 5 6 7 8 ainf adét d Zone nord ΔSIWSI + + + + -0,05 -0,04 -0,03 -0,02 -0,01 0 0,01 0 1 2 3 4 5 6 7 8 ΔSIWSI ainf adét Zone sud-ouest d + + + + + -0,07 -0,06 -0,05 -0,04 -0,03 -0,02 -0,01 0 0,01 0 1 2 3 4 5 6 7 8 ainf adét ΔSIWSI d

Zone de São Félix

+ + -0,05 -0,04 -0,03 -0,02 -0,01 0 0,01 0 1 2 3 4 5 6 7 8 ainf adét d Zone nord ΔSIWSI + + + + -0,05 -0,04 -0,03 -0,02 -0,01 0 0,01 0 1 2 3 4 5 6 7 8 ΔSIWSI ainf adét Zone sud-ouest d + + + + + 65%  Forest cover  51%  Forest cover  20%  Forest cover  Steepness of the edge‐interior gradient: New edges Sites 1 & 3 had steepest  gradients, but after 1 km little change; Old edges Site 2 had lower canopy  moisture but the gradient longer and  flatter with strong differences evident  at 500m‐1km and 1‐2km.

(13)

-0,07 -0,06 -0,05 -0,04 -0,03 -0,02 -0,01 0 0,01 0 1 2 3 4 5 6 7 8 d ΔSIWSI + + + + +

Zone de São Félix

-0,06 -0,05 -0,04 -0,03 -0,02 -0,01 0 0,01 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Zone sud-ouest d ΔSIWSI + + + -0,05 -0,04 -0,03 -0,02 -0,01 0 0,01 0 1 2 3 4 5 6 7 8 ΔSIWSI Zone nord + + + + Seuildinexistant -0.10 -0.02 0.02 0.10

assèchement Variations non humidification

-0,07 -0,06 -0,05 -0,04 -0,03 -0,02 -0,01 0 0,01 0 1 2 3 4 5 6 7 8 d ΔSIWSI + + + + +

Zone de São Félix

-0,06 -0,05 -0,04 -0,03 -0,02 -0,01 0 0,01 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Zone sud-ouest d ΔSIWSI + + + -0,05 -0,04 -0,03 -0,02 -0,01 0 0,01 0 1 2 3 4 5 6 7 8 ΔSIWSI Zone nord + + + + Seuildinexistant -0.10 -0.02 0.02 0.10

assèchement Variations non humidification

3) Landscape fragmentation influences

3) Landscape fragmentation influences

the

the

progression

progression

of desiccation

of desiccation

65%  Forest cover  51%  Forest cover  20%  Forest cover  Site 1 & 3 showed increased desiccation         distance to 3.7 & 1.8 km Site 2 showed no change – fragments are  “saturated” by edge effects No ‘d’ threshold

(14)

Four main effects of deforestation on

Four main effects of deforestation on

dry season canopy desiccation

dry season canopy desiccation

1) Intact forest show no detectable change yet 

edge forests declined significantly in canopy 

moisture

2) Penetration distance of canopy desiccation 

differed among heavily and moderate 

fragmented landscapes

3) Magnitude of canopy desiccation differed 

among fragmented landscapes

4) Progression of canopy desiccation occurred in 

moderate fragmented forest over time but not 

in heavily fragmented landscapes

(15)

IMPLICATIONS

IMPLICATIONS

Intact rainforests in 

eastern Amazonia exhibit  

strong resilience 

to 

prolonged dry season 

(typical of this region)  ‐

with no detectable 

changes in canopy water 

during this study.

(16)

IMPLICATIONS

IMPLICATIONS

Once fragmented these 

forests showed large 

changes in canopy 

water that extended 

deep into the forest.  

Such patterns of 

desiccation predispose 

fragmented forests to 

fire potentially leading 

to the loss of millions of 

hectares of forest.

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