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12.6 Écosystèmes de mangrove - Géosciences


Écosystèmes de mangrove

Les mangroves sont une compilation complexe et diversifiée d'espèces résilientes qui tolèrent des conditions de vie extrêmement difficiles en eau de mer peu profonde. Il existe environ 70 espèces de palétuviers qui constituent la base de l'écosystème, offrant un habitat à de nombreuses espèces dans leurs branches au-dessus de l'eau et leurs racines emmêlées sous l'eau. Les palétuviers se sont adaptés à vivre dans des conditions de salinité élevée en développant un système de filtration dans leurs racines et à stabiliser les sédiments mous en dessous en créant une matrice racinaire complexe pour supporter leur poids souvent massif au-dessus de l'eau. De nombreuses espèces d'oiseaux nichent, se perchent et se nourrissent dans la canopée des mangroves. Divers insectes, serpents, lézards et grenouilles ont également élu domicile dans les branches. Tout comme un récif de corail ou un rivage intertidal rocheux, les mangroves fournissent également un habitat à de nombreuses espèces marines d'invertébrés et de vertébrés. Des crabes, des anémones, des moules, des balanes, des huîtres et même des poissons de récif juvéniles peuvent être trouvés accrochés ou nageant à travers le système complexe de racines. La mangrove offre un abri contre les prédateurs ainsi qu'une protection contre les forces physiques telles que les grandes vitesses d'écoulement de l'eau pour ces petites créatures. Il est important de protéger ce type d'écosystème unique car il abrite une incroyable diversité d'espèces marines et terrestres.

Les mangroves fournissent des milliards de dollars de services gratuits aux humains. Grâce à la photosynthèse, ils absorbent une grande partie du dioxyde de carbone de l'atmosphère, contribuant ainsi à réduire les effets des gaz à effet de serre. Ils filtrent les eaux usées et la pollution le long des côtes aménagées et fournissent de l'eau propre à de nombreuses espèces marines. De plus, leur système racinaire robuste stabilise les rives contre l'érosion ou les fortes tempêtes et peut même créer de nouvelles terres en piégeant les sédiments. Les mangroves offrent également des avantages directs aux humains sous forme de médicaments, de fruits de mer, de fruits, de fibres et de bois. Cependant, au cours de la seule décennie écoulée, plus de 35% des mangroves du monde ont été détruites en grande partie à cause de l'activité humaine. Le développement côtier, le changement climatique et l'aquaculture ont supprimé les mangroves à un rythme alarmant qui est plus rapide que la déforestation des forêts tropicales humides, mais ont reçu beaucoup moins d'attention de la part des militants et des médias. Les scientifiques estiment que toutes les mangroves pourraient disparaître au cours des 100 prochaines années si des efforts de conservation ne sont pas déployés. La perte des mangroves provoquerait un effondrement de l'équilibre dans de nombreux autres écosystèmes, en particulier les récifs coralliens. Les poissons juvéniles des récifs coralliens sont élevés dans le système racinaire de la mangrove, et sans les mangroves, la diversité des récifs coralliens sera affectée négativement. La conservation des mangroves devrait être l'une des priorités des sciences marines dans un avenir proche.


Les mangroves parmi les forêts les plus riches en carbone des tropiques

Les forêts de mangrove se trouvent le long des côtes océaniques à travers les tropiques et soutiennent de nombreux services écosystémiques, y compris la production halieutique et le cycle des nutriments. Cependant, l'étendue des forêts de mangrove a diminué de 30 à 50 % au cours du dernier demi-siècle en raison du développement côtier, de l'expansion de l'aquaculture et de la surexploitation 1,2,3,4. Les émissions de carbone résultant de la disparition des mangroves sont incertaines, en partie à cause d'un manque de données à grande échelle sur la quantité de carbone stockée dans ces écosystèmes, en particulier sous terre 5 . Ici, nous avons quantifié le stockage du carbone dans l'ensemble de l'écosystème en mesurant la biomasse des arbres et du bois mort, la teneur en carbone du sol et la profondeur du sol dans 25 forêts de mangroves sur une vaste zone de la région indo-pacifique, couvrant 30° de latitude et 73° de longitude. là où la superficie et la diversité des mangroves sont les plus grandes 4,6 . Ces données indiquent que les mangroves sont parmi les forêts les plus riches en carbone des tropiques, contenant en moyenne 1 023 mg de carbone par hectare. Les sols riches en matières organiques variaient de 0,5 m à plus de 3 m de profondeur et représentaient 49 à 98 % du stockage de carbone dans ces systèmes. En combinant nos données avec d'autres informations publiées, nous estimons que la déforestation des mangroves génère des émissions de 0,02 à 0,12 Pg de carbone par an, soit environ 10 % des émissions mondiales de la déforestation, bien qu'elles ne représentent que 0,7 % de la superficie des forêts tropicales 6,7.


Imagerie optique

Les mangroves longent les côtes tropicales et subtropicales en bandes étroites, et l'imagerie optique est souvent utilisée pour cartographier l'étendue de ces forêts importantes et les distinguer des écosystèmes environnants. Mais ces zones côtières sont souvent recouvertes d'une couverture nuageuse, ce qui rend difficile pour les chercheurs d'obtenir des images de façon régulière.

Les scientifiques de l'USGS, dirigés par Chandra Giri, ont compilé des images Landsat pour cartographier l'étendue des mangroves dans le monde (en vert). Cette carte a été publiée en 2011 et est utilisée comme référence pour l'étendue des mangroves dans certaines études. Image reproduite avec l'aimable autorisation de l'Observatoire de la Terre.

L'une des cartes les plus citées des mangroves du monde a été développée par l'US Geological Survey (USGS) en 2011. Chandra Giri et son équipe ont rassemblé plus de 1 000 images sans nuages ​​des côtes tropicales et subtropicales du satellite commun NASA/USGS Landsat 5 et les a utilisés pour cartographier l'étendue des mangroves à travers le monde. Les recherches de Giri ont cartographié les mangroves dans 118 pays, occupant 137 760 kilomètres carrés de zones côtières. Cette carte est souvent utilisée comme référence dans de nombreuses études pour approfondir les caractéristiques des mangroves avec d'autres outils de télédétection.


1. INTRODUCTION

Les forêts de mangrove sont mondialement reconnues comme des écosystèmes tropicaux très riches en carbone qui fournissent une gamme de services économiques et écologiques essentiels aux populations côtières environnantes (Barbier et al., 2011 Donato et al., 2011 ). Cependant, les mangroves ont été fortement touchées par la dégradation et la déforestation, avec 20 à 35 % de l'étendue mondiale des mangroves perdues au cours des 50 dernières années (Polidoro et al., 2010). Les pertes de mangroves au XXe siècle ont été largement dominées par le défrichement et l'exploitation des forêts pour la production de bois et de matières premières, ainsi que par la croissance rapide de la population côtière et l'expansion urbaine (Richards & Friess, 2016 Thomas et al., 2017 ). L'accent économique et politique sur le développement de l'aquaculture a conduit à une conversion à grande échelle des mangroves en étangs d'aquaculture de crevettes et de riz pour tirer parti de la croissance de la demande mondiale d'aquaculture (Friess et al., 2016). Le changement climatique et le réchauffement océanique devraient augmenter le niveau mondial des mers, l'énergie des vagues (Reguero, Losada et Méndez, 2019) et l'intensité et la fréquence des événements météorologiques extrêmes (EWE) tels que les sécheresses et les cyclones tropicaux (Bhatia, Vecchi, Murakami, Underwood, & Kossin, 2018 Murakami et al., 2020 ), exacerbant ces pertes à grande échelle dues au changement d'affectation des terres (Thomas et al., 2017 ). La mesure des impacts des humains et des processus naturels sur ces écosystèmes sera essentielle à l'avancement de la science et de la politique du carbone bleu (Macreadie et al., 2019).

Nous présentons ici les premiers modèles mondiaux de changement d'utilisation des terres spécifiques à la mangrove, à haute résolution, capturant le large éventail de facteurs de stress anthropiques et de perturbations naturelles qui se produisent le long de la marge côtière. Nous avons utilisé des anomalies basées sur l'indice de végétation par différence normalisée (NDVI) pour identifier les régions de perte de mangroves de 2000 à 2005, de 2005 à 2010 et de 2010 à 2016, en utilisant les données d'archives Landsat 5, 7 et 8 à une échelle de 30 m. Les algorithmes d'apprentissage automatique de la forêt aléatoire ont ensuite été utilisés pour classer les changements de couverture terrestre des mangroves à l'aide d'une approche basée sur les pixels qui quantifiait les pixels humides, les pixels secs et les pixels d'eau (Figure S1). Enfin, les cartes d'occupation du sol ont été passées à travers une série d'arbres de décision pour séparer les pertes anthropiques et naturelles (Figure S2). Nous produisons finalement des cartes globales de l'étendue de la perte de résolution de 30 m, des changements de couverture terrestre et des facteurs de perte avec des incertitudes pour toutes les nations possédant des mangroves de 2000 à 2005perte2005), 2005 à 2010 (perte2010) et 2010 à 2016 (perte2016).


12.6 Écosystèmes de mangrove - Géosciences

Tous les articles publiés par MDPI sont rendus immédiatement disponibles dans le monde entier sous une licence en libre accès. Aucune autorisation particulière n'est requise pour réutiliser tout ou partie de l'article publié par MDPI, y compris les figures et les tableaux. Pour les articles publiés sous licence Creative Common CC BY en accès libre, toute partie de l'article peut être réutilisée sans autorisation à condition que l'article original soit clairement cité.

Les articles de fond représentent la recherche la plus avancée avec un potentiel important d'impact élevé dans le domaine. Les articles de fond sont soumis sur invitation individuelle ou sur recommandation des éditeurs scientifiques et font l'objet d'un examen par les pairs avant leur publication.

L'article de fond peut être soit un article de recherche original, une nouvelle étude de recherche substantielle qui implique souvent plusieurs techniques ou approches, ou un article de synthèse complet avec des mises à jour concises et précises sur les derniers progrès dans le domaine qui passe systématiquement en revue les avancées les plus passionnantes dans le domaine scientifique. Littérature. Ce type d'article donne un aperçu des orientations futures de la recherche ou des applications possibles.

Les articles du Choix de l'éditeur sont basés sur les recommandations des éditeurs scientifiques des revues MDPI du monde entier. Les rédacteurs en chef sélectionnent un petit nombre d'articles récemment publiés dans la revue qui, selon eux, seront particulièrement intéressants pour les auteurs ou importants dans ce domaine. L'objectif est de fournir un aperçu de certains des travaux les plus passionnants publiés dans les différents domaines de recherche de la revue.


Évaluation de l'impact de l'aquaculture sur les mangroves du delta de Mahanadi (Orissa), côte est de l'Inde à l'aide de la télédétection et du SIG

L'aquaculture est l'une des industries alimentaires dont la croissance est la plus rapide. Cependant, la croissance rapide de l'aquaculture dans le monde a suscité des inquiétudes croissantes quant à son impact sur d'importants écosystèmes. L'expansion des fermes aquacoles dans les zones côtières a entraîné une conversion plus rapide des mangroves. Pour évaluer l'impact de l'aquaculture sur les mangroves, la présente étude a été entreprise dans le delta de Mahanadi de l'Orissa, sur la côte est de l'Inde, célèbre pour son écosystème de mangroves distinctif. Il a subi d'énormes changements en raison du développement des activités aquacoles et agricoles au cours des deux dernières décennies. Pour cela, des données satellitaires de différentes périodes (Landsat MSS de 1973, Landsat TM de 1990 et IRS P6 LISS III de 2006) ont été utilisées. Il a été constaté que le delta était occupé par une mangrove dense (12,6%), une mangrove ouverte (3,3%), l'aquaculture (12,9%) et l'agriculture (30,9%) en 2006. Une perte de 2606 ha de mangrove et une augmentation de 3657 ha La superficie aquacole observée de 1973 à 2006 illustre clairement l'augmentation de l'industrie aquacole. Il est suggéré qu'un suivi régulier des mangroves et une mise en œuvre efficace des lois de gestion côtière soient strictement entrepris pour empêcher une nouvelle perte de mangroves dans le delta de Mahanadi.

Points forts

► L'aquaculture modifie rapidement le scénario côtier. ► L'impact de l'aquaculture sur les mangroves a été étudié sur les mangroves du delta de Mahanadi. ► La perte de superficie de mangrove et l'augmentation des activités aquacoles ont été observées en utilisant RS & SIG (1972–2006). ► La conservation et la protection de la couverture de mangrove dans le delta de Mahanadi sont suggérées.


12.6 Écosystèmes de mangrove - Géosciences

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Structure communautaire et dynamique des stocks de carbone de l'écosystème le long d'une chronoséquence de plantations de mangroves en Chine

Les plantations de mangrove présentent un potentiel élevé de séquestration du carbone de la biomasse, cependant, leurs effets sur l'accumulation de carbone organique du sol (COS) restent incertains. Nous avons examiné la dynamique de la structure de la communauté et de l'accumulation de carbone dans l'écosystème le long d'une chronoséquence de Sonneratia apetala plantations sur l'île de Qi'ao, en Chine.

Méthodes

Pour révéler le modèle d'auto-amincissement de S. apetala plantations, 114 quadrats ont été établis au hasard dans le S. apetala plantations. Quatre quadrats ont été sélectionnés pour l'échantillonnage de sols d'âges différents (4, 9 et 15 ans) S. apetala plantations, un adolescent de 15 ans S. apetala + Bruguiera gymnorrhiza plantation et un adulte de 40 ans Kandelia obovale communauté.

Résultats

Nous avons constaté que le processus d'auto-amincissement s'est produit dans ces S. apetala plantations. La biomasse de la végétation s'est avérée augmenter de manière significative avec l'âge de la forêt et l'âge de 15 ans S. apetala et 15 ans S. apetala + Bruguiera gymnorrhiza les plantations avaient une biomasse totale similaire à celle des 40 ans K. obovale communauté. Notamment, le contenu et les stocks de SOC n'ont montré qu'une augmentation mineure le long de la chronoséquence de S. apetala plantations et stock de COS du jeune de 15 ans S. apetala communauté était à moins de 60 % de celle des 40 ans K. obovale communauté. Le jeune de 15 ans S. apetala + B. gymnorrhize communauté avait une valeur de biomasse similaire à celle du jeune de 15 ans S. apetala communauté, mais la première communauté avait un stock de COS significativement plus élevé que la seconde.

Conclusion

L'accroissement de la biomasse et l'accumulation de COS ne sont pas synchronisés avec le développement des plantations de mangroves, et les plantations de mangroves monospécifiques peuvent ne pas être en mesure d'accélérer de manière significative la séquestration du COS au début de la plantation. Les plantations multispécifiques peuvent faciliter l'accumulation de COS plus que les plantations monospécifiques.


Détection de la distribution des mangroves sur l'île de Pongok ☆

Cet article décrit la détection de la distribution de la densité des mangroves sur l'île de Pongok à l'aide d'une approche de télédétection. L'objectif de cette recherche est de cartographier la distribution de la densité de mangrove en utilisant les imageries Landsat et la technique SIG. Les données d'imagerie Landsat Path/Row : 123/062 acquises le 24 juillet 2014 ont été utilisées dans cette recherche. La délimitation de la mangrove et d'autres couvertures terrestres a été réalisée avec une interprétation visuelle en utilisant un composite standard en fausses couleurs de la bande Landsat 564. La densité de la mangrove a été évaluée à l'aide de la méthode de l'indice de végétation, en particulier par la formule NDVI avec une valeur de plage de -1 à 1. L'étude a révélé que la densité des mangroves pouvait être classée en trois classes, à savoir les réserves (plage NDVI : -1 – 0,33 égale à <1 000 arbres/Ha), modérée (plage NDVI : 0,33-0,42 égale à ≥1 000 à <1 500 arbres/ Ha) et dense (plage NDVI : 0,42-1 égale à ≥ 1 500 arbres/Ha). L'étude reconnue par les types de mangrove identifiés dans l'île de Pongok sont dominés par Rhizopora sp, Sonneratie sp, Avicennie sp, et Bruguiera sp.


Des mangroves pour un avenir durable et résilient aux inondations

La protection et la restauration des forêts de mangrove est une approche plus large de la lutte contre les inondations que le développement d'infrastructures matérielles et des solutions d'ingénierie, telles que la construction de barrages et de digues. Il n'y a pas de modèle ou de méthode unique pour le faire, mais les exemples montrent qu'avec la participation de la communauté, les connaissances locales et scientifiques à portée de main, 1 1. Chaudhuri P, Ghosh S, Bakshi M, Bhattacharyya S, Nath B (2015) Un examen des menaces et des vulnérabilités aux habitats de mangrove : avec un accent particulier sur la côte est de l'Inde. J Earth Sci Clim Change 6: 270. doi:10.4172/2157-7617.1000270 Voir toutes les références l'emplacement approprié et un modèle autonome, cette approche peut fournir une bonne base pour renforcer la résilience des communautés côtières. Wickramasinghe est d'accord. Il dit : « Nous [Sudeesa] combinons les connaissances traditionnelles des pêcheurs avec la connaissance scientifique de l'importance des mangroves […] et intégrons les femmes parce qu'elles sont le véritable groupe de discussion pour la protection des mangroves [et] ont l'influence dans leur familles même sur leurs maris.

Impliquer les communautés dans les initiatives environnementales pour travailler avec plutôt que contre la nature aide à soutenir et à améliorer les écosystèmes, offre un espace pour une prise de décision inclusive et montre que les systèmes sont étroitement liés - un problème ne peut pas être résolu isolément d'un autre. Des mangroves saines peuvent protéger les communautés des inondations tout en fournissant des moyens de subsistance et des écosystèmes sains avec des ressources précieuses.

Les projets de replantation de mangroves de Seacology & Sudeesa, One Architecture et ResilNam sont tous soutenus par le Water Window Challenge financé par la Fondation Z Zurich via le Global Resilience Partnership (GRP). GRP est un partenariat indépendant d'organisations publiques et privées unissant leurs forces pour un avenir durable et prospère pour tous. Le secrétariat du GRP est hébergé par le Stockholm Resilience Centre.