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A Dinmica de Vertentes e os Modelos de Evoluo Geomorfolgica

Vitor Vieira Vasconcelos Doutor em Geologia

Mestre em Geografia Bacharel em Filosofia

Graduao em Geografia da Universidade Estadual do Rio de Janeiro

Junho de 2014

O objetivo deste estudo apontar as diferentes contribuies das principais teorias

geomorfolgicas para a compreenso da dinmica de vertentes. So abordados os modelos de

Willian Morris Davis, Walther Penck, Lester King, Grove Karl Gilbert, John Tilton Hack, da

abordagem sistmica e da concepo probabilista. As principais fontes de referncia para as

consideraes apresentadas esto em Christofoletti (1980, 1999), Casseti (2005), Salgado

(2007) e Leo & Brum (2014).

As vertentes podem ser entendidas como formas tridimensionais no horizontais,

conectando o interflvio e o fundo dos vales e modeladas por processos morfogenticos

endgenos e exgenos. Em sua profundidade tridimensional, so limitadas pelo embasamento

rochoso que as mantm. As vertentes podem ser dividas em segmentos (trechos com

declividade similar) ou elementos (trechos com curvatura constante, por exemplo, cncavos ou

convexos).

William Morris Davis (1989), em sua Teoria do Ciclo Geogrfico, foi o primeiro a propor um

modelo que explicasse a evoluo das vertentes. Segundo ele, aps a ocorrncia de um

processo tectnico (elevao do terreno por foras endgenas) ou eusttico (modificao do

nvel do mar), iniciam-se processos em que o intemperismo, a eroso e o transporte de

sedimentos retrabalham o relevo em busca de um novo perfil de equilbrio. Algumas vezes

podem permanecer algumas formas residuais aps a eroso, em razo da resistncia litolgica,

e que seriam denominados de Monadnocks.

Walther Penck (1924) trouxe novas contribuies ao entendimento das vertentes, ao

mostrar que os processos de soerguimento (endgeno) e denudao (exgeno) do relevo

seriam concomitantes, e no sequenciais (como proposto primeiramente por Davis). O balano

entre essas foras endgenas e exgenas daria origem aos diferentes modelados de vertentes.

Regies com predomnio de ascenso da crosta tenderiam a ter formas convexas, e quanto

mais forte o soerguimento, mais declivosa seria a vertente. Em regies com equilbrio entre

soerguimento e denudao, haveria uma maior tendncia a vertentes retilneas. E em reas

com mais denudao horizontal e pouco soerguimento, tender-se-ia a vertentes cncavas e

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menos declivosas.

Enquanto o foco do modelo de Davis era em uma denudao vertical (de cima para baixo),

comandada pelo nvel de base geral, o foco do modelo de Penck era no desgaste vertical das

vertentes, com seu recuo paralelo, comandada pelo nvel de base regional.

Lester King (1953; 1957), em seu modelo da pediplanao, utilizou a abordagem de Davis

referente aos eventos de tectonismo em perodos rpidos e intermitentes com longos perodos

de estabilidade tectnica, porm utilizou a abordagem de Penck referente a recuo lateral de

vertentes. O desgaste das vertentes geraria plancies (pediplanos) decorrentes dos sedimentos

que foram erodidos. Aps o recuo das vertentes principais, ainda poderia ficar alguns

remanescentes no erodidos, chamados de inselbergs.

Grove Carl Gilbert (1877) estudou o equilbrio dinmico dos processos morfogenticos do

relevo. Para Gilbert, a forma das vertentes seria um resultado mediado pela energia que nelas

atua (como o calo do luz solar e energia cintica da chuva) e da resistncia do materiais (fsicos

e biolgicos) que constituem a vertente. Enquanto essa relao se mantm constante (em

equilbrio), a forma da vertente tende a se manter. Mas caso esse equilbrio seja rompido (por

exemplo, com uma mudana climtica ou um evento tectnico), comea a haver uma

reestruturao do relevo, podendo levar inclusive a processos erosivos ou de movimentos de

massa mais significativos nas vertentes.

John Hack (1960) desenvolveu as teorias de Gilbert, com modelos aplicados. Em sua teoria

do equilbrio dinmico, as vertentes podem ser abordadas como um sistema aberto, que

mantm trocas de energia e matria com os sistemas adjacentes, tais como a atmosfera e os

sistemas fluviais. Os modelos de Hack tambm levam em conta as diferentes resistncias das

rochas, em funo de sua histria litoestratigrfica. Assim, em uma mesma paisagem, as

rochas mais resistentes (como os quartzitos) demorariam mais para serem erodidas e se

manteriam como afloramentos rochosos, enquanto as rochas menos resistentes (como

folhelhos e argilitos) seriam erodidas e aplainadas mais rapidamente. A teoria do equilbrio

dinmico tambm tornou possvel a modelagem de retroalimentao, em que a modificao de

um dos fatores (como fluxo de energia, fluxo de matria ou resistncia do material) causa

alteraes nos outros fatores, podendo retardar ou acelerar o processo as transformaes para

um novo estado de equilbrio.

Embora os modelos anteriormente comentados j incorporem diversos pressupostos da

teoria de abordagem sistmica no estudo de vertentes, o desenvolvimento transdisciplinar e

meta-disciplinar da Teoria Geral dos Sistemas trouxe novos mtodos de abordagem para a

geomorfologia no decorrer da segunda metade do sculo XX. De acordo com Christofoletti

(1999), os seguintes modos de abordagem sistmica apresentaram grande utilidade para o

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estudo da geomorfologia: sistemas morfolgicos, sequenciados, processos-resposta e

controlados. Estudaremos aqui como eles podem ser aplicados ao estudo de vertentes.

Os sistemas morfolgicos compreendem as formas geomtricas e a composio dessas

formas na paisagem. Uma vertente pode ento ser analisada em relao a sua altura,

comprimento, declividade, largura, profundidade do manto de alterao, entre outros atributos.

Interessa, nesse sistema, entender correlaes entre esses atributos, de forma a detectar

padres e classificaes. Por exemplo, quanto maior a declividade de uma encosta, mais se

tende a ter uma menor profundidade do manto de alterao, pois o material carreado com

maior facilidade na ocorrncia de chuvas. A declividade tambm influenciar a separao da

precipitao fluvial em escoamento superficial e infiltrao. O entendimento dessas correlaes

tambm til quando necessrio realizar alguma alterao na forma de uma vertente para

alguma construo humana.

A abordagem de sistemas em sequncia propicia que um ambiente possa ser decomposto

em subsistemas. Doravante, pode-se estudar como esses subsistemas interagem entre si por

meio de trocas de energia e matria. Por exemplo, em uma rea de estudo, o subsistema

atmosfrico influencia o subsistema de uma vertente, contribuindo com luz solar e chuva. Ao

passo que o subsistema de vertentes influencia o subsistema fluvial ao contribuir com

escoamento hdrico e sedimentos.

A abordagem de sistemas em sequncia permite entender os processos que atuam entre

os subsistemas. Por exemplo, os processos hidrolgicos em uma vertente podem incluir o

escoamento superficial, o escoamento subsuperficial (da gua armazenada no solo), o

escoamento superficial profundo (da gua que infiltra nos poros e fraturas das rochas do

embasamento rochoso) e a evapotranspirao. Nos processos de escoamento hdrico, o

escoamento direciona a gua da precipitao atmosfera para os subsistemas fluviais, porm

em diferentes padres temporais: o escoamento superficial mais rpido, seguido pelos outros

em que ocorre infiltrao. A evapotranspirao devolve a gua para o subsistema atmosfrico,

na forma de vapor de gua.

Na abordagem de sistemas processos-resposta, so articuladas as abordagens dos

sistemas morfogenticos com as dos sistemas em sequncia. Dessa forma, possvel

entender como os processos geomorfolgicos se relacionam com as formas das vertentes.

Assim, torna-se possvel estudar como as mudanas nos processos geomorfolgicos podem

gerar alteraes nas formas das vertentes, e como essas alteraes nas formas das vertentes

podem, por sua vez, alterar os processos geomorfolgicos, por retroalimentao. Esses ajustes

vo se sucedendo at que o conjunto de subsistemas encontre novamente um estado de

equilbrio.

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Fala-se em retroalimentao direta quando duas variveis (processos ou formas)

influenciam diretamente uma a outra no sistema em estudo. Por exemplo, a profundidade do

manto influenciar a capacidade de reteno de gua pelo solo. Caso haja um processo

erosivo na vertente, diminui-se a profundidade do manto e assim diminui sua capacidade de

reter gua. Quando houver uma chuva, o solo se saturar de gua mais rapidamente,

diminuindo ainda mais a capacidade de infiltrao da gua pluvial, que escorrer na forma de

enxurrada. Esse aumento no escoamento superficial causar mais eroso e isso diminuir

ainda mais profundidade do manto. Trata-se, portanto, de uma situao em que a

retroalimentao acelera os processos de alterao do sistema de vertente.

Quando a retroalimentao envolve 3 ou mais variveis, denominada como

retroalimentao em circuito. No exemplo do pargrafo anterior, podemos acrescentar o efeito

da cobertura vegetal. Caso a cobertura vegetal de um vertente seja perturbada, aumenta-se a

eroso, doravante diminuindo a profundidade do solo e, subsequentemente, a capacidade de

infiltrao da gua no solo. A acelerao do ciclo erosivo tambm prejudicar ainda mais a

cobertura vegetal, acelerando ainda mais o processo.

Todavia, tambm h processos de retroalimentao negativa em vertentes, desacelerando

ou at mesmo revertendo distrbios causados no sistema. Um exemplo a abertura de uma

clareira em uma rea florestada, em que a entrada de luz na clareira permite a germinao do

banco de sementes e a recuperao da rea.

Os sistemas controlados, por sua vez, so um tipo especfico de sistemas processos-

resposta, em que se identifica uma varivel chave e se estuda como as alteraes nessa

varivel causar efeitos nas demais variveis do sistema estudado. Nesse caso, so simulados

os efeitos de retroalimentao, de forma a prognosticar os possveis resultados nas variveis

dependentes. Esse tipo de modelagem til, por exemplo, quando necessrio planejar a

ocupao humana em uma vertente, de forma a prever os riscos e os impactos de degradao

ambiental. Por exemplo, caso uma vertente florestada seja substituda por pastagens ou

minerao, pode-se simular como se alterar a compactao do solo, a eroso e o escoamento

hdrico para os sistemas fluviais. Nesse mesmo contexto, caso seja escolhida fazer a alterao

da cobertura vegetal, pode-se tambm simular o efeito de medidas mitigadoras, como

camalhes em nvel e pequenas barragens de conteno de escoamento superficial.

Por fim, no estudo de vertentes, tambm pode lanar mo de estudos de modelagem

probabilstica. Luna Bergere Leopold e Walter B. Langbein (1962) lanaram as primeiras bases

para esse tipo de estudo na geomorfologia. Em virtude de os subsistemas geomorfolgicos

interagirem entre si de maneira complexa, muitas vezes difcil de conseguir respostas

quantitativas determinsticas, especialmente para eventos que ocorrem de maneira estocstica.

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A modelagem probabilstica tambm pode levar em conta a entropia do sistema (capacidade de

a energia ser convertida em trabalho/transformao), em uma abordagem oriunda da fsica

termodinmica.

A modelagem probabilista pode ser aplicada, por exemplo, aos movimentos de massa

(desabamentos, fluxos de lama, entre outros) em vertentes. Mesmo que seja difcil determinar

quando esses eventos iro acontecer, possvel modelar o seu risco e mesmo padres de

repetio desses eventos em uma determinada regio, quando correlacionada a eventos

meteorolgicos e a alteraes da cobertura vegetal.

A abordagem probabilstica permitiu estudos quantitativos, testveis em aplicaes

concretas, de processos que antes eram propostos apenas como modelos tericos gerais.

Alm disso, sua sistematizao estatstica permite uma modelagem que leve em considerao

as probabilidades de erro de predio e tambm permite uma progressiva evoluo dos

modelos, conforme se constituem melhores bases de dados e mtodos estatsticos mais

robustos.

Referncias Bibliogrficas:

Davis, W. M. The Geographical Cycle. Geogr. Journ., London, v. 14, n. 5, p. 481-504, 1899.

Casseti, V. Geomorfologia. 2005. Disponvel em

http://www.funape.org.br/geomorfologia/index.php. Acesso em 03/03/2014.

Christofoletti, A. Geomorfologia. So Paulo:Edgard Blucher Ltda, 1980, 2a. ed. 188p.

Christofoletti. A. Modelagem de sistemas ambientais. S. Paulo:Edgard Blcher Ltda, 1999,

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Hack, J.T. Interpretation of Erosional Topography in Humid-Temperate Regions. Amer. Journ.

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King, L. C. Canons of Landscape Evolution. Bull. Geolog. Society of America, Washington, v.

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King, L.C. Morphology of the Earth. Edinburgh: Oliver, 1967.

Leo, O.M.R.; Brum, L. Geomorfologia Continental. UERJ. 2014.

Leopold, L.B.; Langbein, W.B. The Concept of Entropy in Landscape Evolution, U.S. Geological

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Survey Professional Paper 500-A, 20p, 1962.

Penck, W. Die morphologische analyse. Ein kapitel der physikalischen geologie. J. Engelhorns

Nachf. Stuttgart, 1924.

Salgado, A.A.R. Superfcies de Aplainamento: Antigos paradigmas revistos pela tica dos

novos conhecimentos geomorfolgicos. UFMG. Geografias, v. 3, p. 64-78, 2007.