Symulacja czasoprzestrzenna zmian użytkowania i pokrycia terenu w Turcji w ramach ram CA–Markov

Dlaczego zmiany krajobrazu mają znaczenie dla codziennego życia

Na całym świecie lasy, pola uprawne, miasta i zbiorniki wodne nieustannie przekształcają powierzchnię ziemi. Te przemiany mogą wydawać się odległe, a jednak wpływają na wodę trafiającą do naszych kranów, na żywność na naszych stołach, na powietrze, którym oddychamy, oraz na okoliczną faunę i florę. Badanie to skupia się na jednym powiecie w zachodniej Turcji, aby szczegółowo pokazać, jak decyzje ludzi i duże inwestycje infrastrukturalne przekształcają wieś — oraz jak komputery mogą prognozować, dokąd te zmiany zmierzają.

Żywa mapa lasów, pól i osiedli

Badanie koncentruje się na powiecie Ulubey w regionie Egejskim Turcji, obszarze kanionów, tam, wiosek i klimatu mieszającego cechy śródziemnomorskiego i kontynentalnego. Wykorzystując szczegółowe cyfrowe mapy leśne opracowane przez narodową agencję leśną, autor pogrupował tereny w dziewięć łatwych do wyobrażenia klas: zwarte lasy iglaste i liściaste, lasy mieszane, lasy rozrzedzone lub zdegradowane, polany leśne, tereny rolnicze, zabudowania, zbiorniki wodne takie jak tamy oraz kategorię „inne” obejmującą obszary skaliste lub pastwiska. Mapy te, dostępne dla lat 2001, 2013 i 2025, dały bogaty obraz tego, jak ludzie i przyroda kształtowali ten teren przez niemal ćwierć wieku.

Jak komputery odtwarzają przeszłość, by zajrzeć w przyszłość

Aby przekształcić mapy z przeszłości w okno na przyszłość, badanie wykorzystało połączony model „automaty komórkowe–Markov” (CA–Markov) w systemie informacji geograficznej. Mówiąc prościej, model dzieli krajobraz na gęstą siatkę komórek i uczy się, jak każdy typ terenu ma tendencję przekształcać się w inny w określonym kroku czasowym — na przykład las zdegradowany w grunt rolny lub powierzchnię zbiornika. Następnie stosuje te prawdopodobieństwa przejść w przyszłość, biorąc też pod uwagę wpływ sąsiednich komórek, tak aby lasy, pola czy osiedla rosły w realistycznych skupiskach zamiast losowych pikseli. Trenując model na mapach z 2001 i 2013 roku, wygenerowano symulowaną mapę na 2025 rok, którą można było porównać z rzeczywistą mapą leśną 2025, by ocenić skuteczność metody.

Co już zmieniło się w terenie

Porównanie lat 2001, 2013 i 2025 ukazuje wyraźną presję na lasy. Łączna powierzchnia lasów — łącznie lasy zwarte, mieszane i zdegradowane — zmniejszyła się o około 3 290 hektarów, czyli niemal 14 procent. Najostrzejszy spadek dotyczył lasów zdegradowanych, które zmalały o prawie jedną trzecią. Część tych obszarów została przywrócona do zdrowszych, bardziej zwartych lasów po sadzeniu i rehabilitacji, jednak znaczne fragmenty przekształcono na pola uprawne, inne otwarte tereny lub zostały zalane przez nowe zbiorniki. Lasy mieszane z sosny czerwonej i dębu niemal zniknęły — albo zatopione przez zbiorniki, albo uproszczone do monokultur sosnowych bądź rozrzedzonych zarośli, gdy miejscowa ludność ścinała dąb na opał. Jednocześnie tereny rolnicze poza lasami wzrosły umiarkowanie, powierzchnia zabudowań powiększyła się o 68 procent, a lustro wody — głównie zbiorniki za nowymi tamami — zwiększyło się ponad czterokrotnie.

Rzut oka na połowę stulecia

Po potwierdzeniu, że symulowana mapa 2025 odpowiadała rzeczywistej z około 84-procentową zbieżnością i wysoką dokładnością statystyczną, autor użył tego samego układu CA–Markov do projekcji użytkowania terenu na lata 2037 i 2049. Perspektywy sugerują kontynuację presji na lasy: do 2037 roku powierzchnia lasów ma spaść o około 11 procent w porównaniu z 2025, a do 2049 roku o około 21 procent. Przewiduje się kurczenie się lasów zdegradowanych, iglastych i liściastych, podczas gdy powierzchnie rolnicze mogą wzrosnąć o 7 do 12 procent, a lustro wody prawie o 15 procent. Obszary zabudowane zmieniają się procentowo mniej dramatycznie, ale nadal odzwierciedlają stopniowe przesuwanie się działalności ludzkiej na tereny wcześniej zalesione.

Co te zmiany oznaczają dla ludzi i przyrody

Dla osób spoza specjalizacji wniosek jest prosty: w Ulubey lasy stopniowo ustępują miejsca polom, tamom i zabudowaniom, mimo że niektóre działania odtworzeniowe poprawiają fragmenty zadrzewień. Ten kompromis niesie konsekwencje dla czystości wody, lokalnego klimatu, bioróżnorodności i zdolności terenu do magazynowania węgla. Pokazując, że przeszłe zmiany można symulować z rozsądną dokładnością, badanie dowodzi, że takie modele mogą pełnić rolę planistycznej „prognozy”, pomagając władzom testować, jak różne polityki — dotyczące tam, wydobycia, rolnictwa czy zalesiania — mogą kształtować krajobraz w nadchodzących dziesięcioleciach. Wiedza ta może z kolei wspierać decyzje lepiej równoważące potrzeby energetyczne, żywnościowe i mieszkaniowe z długoterminowym zdrowiem lasów i ekosystemów, które one podtrzymują.

Cytowanie: Bozali, N. Spatiotemporal simulation of land use and land cover changes in Türkiye through a CA–Markov framework. Sci Rep 16, 5320 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35807-9

Słowa kluczowe: zmiana użytkowania gruntów, utrata lasów, Turcja, teledetekcja, modelowanie CA-Markov