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Roads in the rainforests: Legacy of selective logging in Central Africa. Evaluatin the temporal and spatial dynamics of logging road networks

Kleinschroth Fritz. 2016. Roads in the rainforests: Legacy of selective logging in Central Africa. Evaluatin the temporal and spatial dynamics of logging road networks. Montpellier : AgroParisTech, 143 p. Thèse de doctorat : Ecologie et biodiversité : AgroParisTech

Thesis
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Titre français : Routes et pistes en forêt d'Afrique centrale : l'héritage de l'exploitation forestière sélective

Encadrement : Sist, Plinio ; Gourlet-Fleury, Sylvie ; Healey, John

Abstract : Selective logging prevails in tropical forests around the world, posing urgent questions about how to reconcile timber extraction with biodiversity conservation. Roads are those elements of selective logging that are most costly, most visible and they probably have the most far-reaching environmental impacts. While many studies have outlined road related threats to forest ecosystems, little is known about the persistence of logging roads in the forest landscape. This is especially important in Central Africa, where selective logging is the most important type of land use, both in terms of spatial extent and financial yield. In this thesis I analyze the temporal and spatial dynamics of logging road networks in a part of the Congo Basin and apply these findings to make suggestions for forest management. In five chapters I am approaching the subject from different angles and on different scales: In the introductory chapter, I compare the content and the orientation of scientific literature on logging roads in tropical forests. In general I identified two strains in the literature, one focusing specifically on road related impacts on forest ecosystems and the other giving technical advice in road planning, building and maintenance in order to improve efficiency and reduce impacts. A third, partially distinct direction of research is oriented on the characterization of the spatial distribution and coverage of forest road networks on larger scale to monitor forest exploitation and related degradation. The second chapter presents a methodology to identify roads in Central African forests based on remote sensing with LANDSAT images. In a time series approach, I used survival analysis to evaluate the temporal dynamics of secondary logging roads over the last 30 years and showed how road persistence differs depending on environmental variables such as geological substrates. The third chapter approaches the persistence of logging roads from a field based perspective. I carried out vegetation inventories on a chronosequence of roads abandoned between 1985 and 2015. The results showed that road tracks and edges are suitable habitats for commercial species regeneration with rapid changes in the environmental conditions occurring over time. During 30 years after abandonment about one third of the biomass lost for road building has re-captured in subsequent vegetation development. The fourth chapter analyses the extent of logging road networks in the overall forest landscape. I used the mathematically well-defined Empty Space Function as a novel way to calculate roadless space. I demonstrated how roadless space in intact forest landscapes (declared in 2000) has diminished in general but in particular in FSC-certified logging concessions. I recommend that forest management should make the preservation of large connected forest areas a top priority by effectively monitoring - and limiting - the occupation of space by roads that are accessible at the same time. The concluding chapter develops management suggestions to apply the findings. I showed that re-opening logging roads in subsequent harvests is rather the exception than the rule. Evaluating benefits, opportunities, costs and risks, I conclude that re-opening roads should be given a higher priority in forest management. Re-using logging roads can spare forests within the same area by avoiding new forest clearing in the vicinity and at a larger scale by sparing unlogged forests from new logging disturbance by intensifying operations on previously logged forests. As a vision for road management, I suggest to actively manage logging roads as transient elements in the landscape until they are reopened. Permanent access roads should only be built in the periphery of continuous forest blocks. As a perspective for further research, I discuss the trade-offs between the need of roads for development and the environmental impacts. As an example for this, I present evidence for the first major road corridor crossing the Congo Basin that is already under construction. To limit the impacts on the forest, large-scale conservation corridors have to be established, requiring supra-regional landscape planning.

Résumé (autre langue) : Une fraction importante des forêts tropicales dans le monde est exploitée de manière sélective, générant des questions essentielles sur la manière dont il est possible de réconcilier l'extraction du bois et la conservation de la biodiversité. Les pistes forestières sont le facteur le plus coûteux, le plus visible et probablement celui qui a les impacts environnementaux les plus graves, de l'exploitation. Plusieurs études ont souligné les effets négatifs des pistes forestières sur les écosystèmes forestiers tropicaux, mais généralement sans traiter l'aspect de leur persistance dans les paysages boisés. Dans cette thèse, j'analyse les dynamiques spatiales et temporelles des réseaux de pistes d'exploitation dans une partie de l'Afrique centrale, et je prends les résultats en compte pour formuler des propositions dans le cadre des aménagements forestiers. Je traite ce sujet en cinq chapitres, en adoptant dans chacun d'eux des angles et des échelles différents. Dans le chapitre introductif, je présente la littérature scientifique qui a traité des pistes d'exploitation dans les forêts tropicales. D'une manière générale, j'ai identifié deux axes de recherche dans la littérature, l'un traitant uniquement de l'impact négatif des routes sur les forêts et l'autre focalisé sur des recommandations plutôt techniques pour une meilleure planification, une meilleure construction et un maintien plus efficace des routes dans le but d'en réduire les impacts. J'ai également identifié un troisième axe, plutôt orienté sur la caractérisation de la distribution spatiale des réseaux routiers sur une échelle plus large et utilisé ça comme indicateur de la dégradation des forêts tropicales. Dans le deuxième chapitre je présente la méthodologie, basée sur l'utilisation d'images satellitaires LANDSAT, qui m'a permis d'identifier les pistes d'exploitation, primaires et secondaires, en Afrique centrale. En utilisant une série chronologique d'images, j'ai réalisé une analyse de survie pour évaluer la dynamique temporelle des pistes secondaires pendant les 30 dernières années et j'ai montré que la persistance des pistes dépendait en partie de différents facteurs environnementaux, en particulier des substrats géologiques. Dans le troisième chapitre, j'analyse la persistance des pistes d'exploitation sur le terrain. Pour cela, j'ai réalisé des inventaires de végétation sur des pistes plus ou moins anciennement abandonnées (entre 1985 et 2015, donc depuis 30 ans, jusqu'à cette année). Les résultats montrent que la bande de roulement et le bord des pistes constituent des habitats particulièrement favorables pour la régénération des espèces commerciales, tout en étant soumis à des modifications rapides des conditions environnementales. Sur les pistes les plus anciennes, en 30 ans, un tiers de la biomasse perdue lors de la construction a été reconstituée du fait de leur ré-végétalisation. Dans le quatrième chapitre j'analyse l'extension du réseau des pistes, à l'échelle du paysage. J'ai utilisé pour cela une méthode originale, basée sur l'utilisation – pour la première fois en foresterie - de la formule dite " de l'espace vide " (empty space function). Cette formule résulte d'une extension aux deux dimensions d'une formule permettant d'analyser des processus ponctuels et présente l'avantage d'être mathématiquement bien définie. Appliquée au cas des pistes, elle permet de calculer la fragmentation des paysages. J'ai ainsi montré que la fragmentation des forêts dans les paysages définis comme " intacts " en 2000 (Intact Forest Landscapes ou IFL), a augmenté en général, et en particulier dans les concessions certifiées dans le cadre du FSC (Forest Stewardship Council). Je conclus en recommandant que l'aménagement forestier priorise la mise en réserve de la majeure partie de la concession forestière en assurant que les anciennes pistes restent inaccessibles. Le chapitre de conclusion présente, tirées de ces résultats, des propositions pour l'aménagement forestier. Je montre que sur des coups d'exploitation récurrents, les anciennes pistes ne sont pas ré-ouvertes régulièrement. Après avoir évalué les bénéfices, les opportunités, les coûts et les risques liés à l'ouverture des pistes, je conclue que la réouverture de ces pistes mérite une plus grande attention dans l'aménagement, et devrait être priorisée. La réouverture pourrait épargner des superficies forestières et limiter les impacts négatifs sur la faune, en particulier liés à la chasse. A plus grande échelle, cela permettrait d'épargner des forêts encore peu ou pas exploitées, grâce à une intensification de l'exploitation dans des zones déjà perturbées. En conclusion, je vois l'aménagement des réseaux de pistes dans les forêts tropicales comme une planification active d'éléments transitoires dans le paysage, rendu complètement inaccessible après l'exploitation jusqu'à leur réouverture.

Mots-clés Agrovoc : Forêt tropicale humide, exploitation forestière, Route forestière, Biodiversité, Conservation de la diversité biologique, Aménagement forestier, Utilisation des terres, écosystème forestier

Mots-clés géographiques Agrovoc : République centrafricaine, Congo, Afrique centrale

Mots-clés libres : Road ecology, Tropical forest, Selective logging, Forest degradation, Roadless space, Land sharing, Regeneration, Spatial analysis, Landscape planning, Land sparing

Classification Agris : K11 - Forest engineering
P01 - Nature conservation and land resources

Champ stratégique Cirad : Axe 6 (2014-2018) - Sociétés, natures et territoires

Auteurs et affiliations

  • Kleinschroth Fritz, CIRAD-ES-UPR BSef (FRA)

Source : Cirad-Agritrop (https://agritrop.cirad.fr/591467/)

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