Använder högupplösta data från det gemensamma NASA-U.S. Geological Survey Landsat-program, forskare har skapat den första kartan över orsakerna till förändringar i globala mangrovehabitat mellan 2000 och 2016 – ett värdefullt verktyg för att stödja bevarandeinsatser för dessa viktiga kustlinjeförsvarare.

Mangrove är tåliga träd och buskar som växer i det salta, våt, leriga jordar på jordens tropiska och subtropiska kuster. De skyddar kustlinjerna från erosion och stormskador; lagra kol i sina rötter, stammar, och i jorden; och tillhandahålla livsmiljöer för kommersiellt viktiga marina arter. Studien visade att totalt sett, förlusten av mangrovehabitat minskade under perioden. Dock, förluster från naturliga orsaker som erosion och extremt väder minskade långsammare än mänskliga orsaker som jordbruk och vattenbruk. För naturvårds- och resursförvaltare som försöker förhindra förlust eller återupprätta nya livsmiljöer, detta fynd belyser behovet av strategier som tar hänsyn till naturliga orsaker till förlust.

Den globala kartan kommer att gynna forskare som undersöker kolcykelns effekter av mangrovevinster och förluster, samt hjälpa naturvårdsorganisationer att identifiera var de ska skydda eller återställa dessa livsviktiga kusthabitat.

Skydda kustgränserna

2010, mangroveskog täckte cirka 53, 000 kvadratkilometer av jordens kustlinjer, gränsar gränsen mellan saltvatten och lerig jord med sina långa, styltliknande rotsystem. Majoriteten av dessa ekosystem finns i Sydostasien, men de finns över hela världens tropiska och subtropiska breddgrader.

Dessa tåliga träd och buskar ger ett "trippelt slag" av miljöfördelar, sa Lola Fatoyinbo Agueh, en miljöforskare vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. Mangrover är unikt effektiva kolsänkor:platser där kol lagras utanför atmosfären. De utgör bara 3 procent av jordens skogstäcke, men om de alla skulle skäras ner, de kan bidra med upp till 10 procent av de globala koldioxidutsläppen. Anpassad för att tåla saltvatten, starka tidvatten, jordar med låg syrehalt och varma tropiska temperaturer, mangrover skyddar kustlinjerna från erosion och stormfloder och ger en "barnkammare" för marina varelser.

"Mangrover ger strandskydd mot extrema stormar och flodvågor, sade Fatoyinbo. Eftersom de är amfibieträd, deras rotstruktur skyddar de inre områdena från kusten, och de skyddar också kusten från inlandet, eftersom de kan samla mycket av jorden som kommer in från uppströms eller från kusten. De håller det sedimentet i sina rötter och växer i huvudsak nytt land. Om du har områden där du har ökad erosion på grund av höjning av havsnivån, mangrover kan motverka det."

Mangroveskog har hotats av avskogning i årtionden, som jordbruk och vattenbruk, stadsutveckling och avverkning har orsakat förlusten av mer än en fjärdedel av mangroveskogarna under de senaste 50 åren. Skogarna i Sydostasien har drabbats särskilt hårt, eftersom länder som Indonesien rensar mangrover för att göra plats för räkor och risodling.

När du planerar bevarande- eller restaureringsinsatser för dessa avgörande skogar, experter behöver veta vad de primära mänskliga och naturliga hoten är för deras område. Med hjälp av högupplösta bilder från Landsat 5, 7 och 8, Fatoyinbo och hennes kollegor använde maskininlärningsalgoritmer för att skapa en högupplöst karta över mangroveförluster mellan 2000 och 2016, med ett viktigt tillägg:De visade vad som drev de förlusterna.

Teamet fann att nästan 1300 kvadratkilometer av mangroveskogar gick förlorade under studieperioden, eller cirka 2 procent av det globala mangroveområdet. Sextiotvå procent av det förlorade området berodde på mänskliga orsaker, främst jordbruk och vattenbruk. Resten berodde på naturliga orsaker, inklusive erosion och extrema väderhändelser.

Över perioden, både mänskliga och naturliga orsaker till förlust minskade, sa laget. Men mänsklig påverkan minskade snabbare.

"Å ena sidan, det är toppen, " sa huvudförfattaren Liza Goldberg, en NASA Goddard praktikant och stigande förstaårsstudent vid Stanford University. "Det visar att bevarandeinsatser ökar i effektivitet på lokal skala, och det finns en ökad medvetenhet om vikten av mangrove, ekonomiska skador från stormar, och förlust av liv. Men på baksidan, nedgången i förluster, speciellt i Sydostasien, innebär att på många områden, det finns helt enkelt inga fler mangrover att förlora."

Även om naturliga drivkrafter för förlust också minskade, de gjorde det långsammare, sa laget. Denna förändring av andelen förlustfaktorer innebär utmaningar för bevarande- och resursförvaltare.

"Det huvudsakliga resultatet är att bevarande- och restaureringsinsatser bör fortsätta att öka sitt fokus på att utvärdera och mildra naturliga hot, sa Goldberg.

Förutom deras roll i att stabilisera kustnära ekosystem, mangrover är avgörande för jordens kolkretslopp - utbytet av kol mellan marken, hav, atmosfär och levande varelser. Deras löv faller till jorden och sönderfaller mycket långsamt, skapa kolrik torv istället för att släppa tillbaka den i atmosfären. När dessa träd och buskar huggs ner eller förstörs av stormar eller översvämningar, att kol istället flyr ut i atmosfären, där det bidrar till klimatförändringen som en växthusgas.

"Typen av koldioxidutsläpp du kommer att se från mangrover beror på vilken typ av omvandling som sker, ", sa Fatoyinbo. "Om du kalhygger och gräver upp jorden där det mesta av kolet lagras för att lägga i en räkdamm, som kommer att ha en helt annan utsläppshastighet än, låt oss säga, en tropisk storm som kommer in och skadar stående träd, men där du kan få återväxt efteråt."

Teamet samarbetar med ideella organisationer och andra organisationer för att få sin data att fungera, hjälpa till med uppskattning av koldioxidutsläpp, bevarandeplanering och andra initiativ för att skydda dessa ekosystem för framtida generationer.

Växande unga vetenskapsmän

Goldberg började arbeta med Fatoyinbo och David Lagomasino när hon bara var 14, börjar med grundläggande labbuppgifter och går snabbt vidare till att skriva sina egna analyskoder för mangrovedata. Hon avslutade nyligen sitt sista år på gymnasiet vid Atholton High School i Maryland och kommer att påbörja grundstudier vid Stanford University i höst.

"Att arbeta med Liza har verkligen varit fantastiskt. Hon är väldigt inspirerande, " sa Fatoyinbo. "Vi hade en hel del diskussioner med henne och stora internationella organisationer som är intresserade av mangrove, och när vi frågade vad som skulle hjälpa dem att bättre implementera sina policyer och procedurer, vi hörde hela tiden om att vi behöver bättre förändringskartor och bättre förståelse för vad förändringarnas drivkrafter är. Liza tog det och sprang med det."

Goldberg planerar att fortsätta samarbeta med Fatoyinbos team under hennes grundutbildning.

"Det har varit en ära att arbeta med Lola och hennes team under de senaste åren, ", sa Goldberg. "Det är sällsynt att hitta en miljö där människor är så stödjande oavsett din ålder och kompetensnivå, och det har varit ovärderligt för min egen forskning när jag går in på college. Denna miljö är unik för NASA och för Goddard."