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Disciplina Padrões em Processos em Dinâmicas de Uso e Cobertura da Terra

Docente: Prof. Drª Maria Isabel Escada

Doutoranda: Camille Nolasco Data: 28/09/10.

ANÁLISE DA DINÂMICA ESPAÇO-TEMPORAL DA ESTRUTURA DA PAISAGEM NO DOMÍNIO DE MATA ATLÂNTICA, REGIÃO NORDE STE DO BRASIL

1. Introdução

As grandes transformações nas paisagens do planeta Terra, resultantes dos impactos das atividades humanas sobre o ambiente, estão relacionadas ao aumento do metabolismo industrial (processos e fluxos de energia e material resultantes da extração, transformação e usos dos recursos naturais) e aos processos de mudança do uso do solo, do ponto de vista econômico e de expansão espacial - agricultura, pecuária, urbanização e extração de recursos naturais (SOARES FILHO, 1998). O entendimento da dinâmica da paisagem requer a compreensão dos processos de conversão e de uso do solo, da escala e da velocidade das mudanças e de suas inter-relações com os sistemas biológicos, econômicos e sociais locais.

A paisagem é uma unidade heterogênea, composta por um complexo de unidades interativas (ecossistemas, unidades de vegetação, unidades de uso e ocupação) cuja estrutura pode ser definida pela área, forma e disposição espacial (grau de proximidade ou fragmentação). Sua estrutura interfere na dinâmica de populações, alterando as possibilidades de deslocamento pela paisagem e sobrevivência. Parâmetros como área e isolamento de fragmentos, conectividade dos habitats e a complexidade do mosaico da paisagem são essenciais na determinação da dinâmica de uma paisagem (METZGER, 1999). Os parâmetros de ecologia da paisagem podem ser particularmente uteis para estabelecer uma visão geral do estado de uma paisagem e no planejamento da conservação, em locais onde inventários de espécies e padrões de distribuição da biodiversidade ainda não estão disponíveis, como é o caso da maioria das áreas tropicais (RIBEIRO, 2009).

A Mata Atlântica foi uma das maiores florestas tropicais das Américas, originalmente cobrindo cerca de 150 milhões de hectares em condições ambientais altamente heterogêneas. Hoje, encontra-se em um estado de intensa fragmentação e destruição, iniciada com a exploração do pau-brasil no século XVI e se perpetuando até hoje, através da exploração de inúmeras espécies florestais madeireiras e não madeireiras (caju, palmito-juçara, erva-mate, plantas medicinais e ornamentais, piaçava, cipós, entre outras). Se por um lado essa atividade gera emprego e divisas para a economia, grande parte da exploração da flora atlântica acontece de forma predatória e ilegal. A expansão da indústria, da agricultura, do turismo e da urbanização de modo não sustentável, contribui para o alto grau de destruição da Mata Atlântica, hoje reduzida a 7% de sua configuração original, causando a supressão de vastas áreas de biodiversidade, ameaçando a sobrevivência de espécies conhecidas e ainda não

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conhecidas pela ciência, interferindo na quantidade e qualidade hídrica, na fertilidade do solo, bem como no clima. Os números impressionantes da destruição do bioma demonstram a deficiência em políticas de conservação ambiental no país e a precariedade do sistema de fiscalização dos órgãos públicos (FUNDAÇÃO SOS MATA ATLÂNTICA & INPE, 2009).

Apesar da grande quantidade de dados biológicos gerados na região de Mata Atlântica nas últimas décadas, a falta de protocolos de inventários padronizados e de esforços para amostragens espacializadas resultou em significantes “buracos” nos dados geográficos, tornando particularmente difícil usar estas informações para os planos de conservação através de métodos convencionais. A utilização dos parâmetros estruturais da paisagem nos planos de conservação é um potencial a ser explorado (RIBEIRO, 2009). Distúrbios em um habitat podem resultar em fragmentação de sua cobertura em parcelas menores, e apesar deste processo ocorrer naturalmente, ele é intensificado pela ação humana, causando a transformação da paisagem (FORMAN, 1995).

No município de Porto Seguro, Bahia, as alterações na paisagem influenciadas pelo o desmatamento, expansão urbana, introdução da cultura de eucalipto, e alterações da agricultura local, constituem em um apropriado objeto de estudo para a avaliação da dinâmica espacial dos remanescentes de vegetação nativa do bioma Mata Atlântica.

2. Objetivo

Caracterizar a dinâmica espaço-temporal dos fragmentos de vegetação nativa no bioma Mata de Atlântica no município de Porto Seguro, Bahia, Brasil, entre os anos de 1996 e 2006 por meio de métricas que descrevam a estrutura da paisagem (i.e. área, efeito de borda e isolamento), buscando testar a aplicação do método utilizado por Ribeiro et al (2009) para toda a extensão de remanescentes da Mata Atlântica no Brasil, agora em uma escala menor, na escala de município.

3. Área de estudo

O município de Porto Seguro está situado no extremo sul do estado da Bahia, estando localizado na região Nordeste brasileira. Divide com Santa Cruz Cabrália a primazia de ser o local de chegada dos portugueses ao Brasil. O município foi fundado em 1534 e hoje ocupa uma área de 2.408,594 km². Possui cerca de 114.459 habitantes e está tombado em quase sua totalidade pelo patrimônio histórico (IBGE, 2010). Sua vegetação caracteriza-se por apresentar grande biodiversidade constituindo uma unidade do sistema natural floresta ombrófila densa, sob o domínio de Mata Atlântica. O clima é caracterizado como tropical úmido no litoral e tropical sub-úmido no interior. As chuvas são bem distribuídas ao longo do ano, com período mais intenso de chuvas entre os meses de novembro a janeiro. A pluviosidade média anual está em torno de 1.100mm, com temperaturas entre 23ºC e 27ºC (COUTO, 2006). O município abriga dois parques nacionais:

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• de Monte Pascoal, criado pelo decreto 242 (29/11/1961), com 22.500 ha.

• Pau Brasil, criado em 20/04/1999, com 11.538 ha.

E uma parte da RPPN:

• RPPN Estação Veracel, com 6069 ha no total.

Quanto à paisagem rural percebe-se uma importante mudança relativa à redução do número de atividades agrícolas e concentração da terra, definindo uma reorganização da estrutura fundiária local. Sob esse novo cenário agrícola observa-se, também, redução no número de empregos gerados no campo, e na participação da agricultura familiar, resultando no aumento da população urbana (ALMEIDA, 2008).

Figura 1 - Localização do Município de Porto Seguro – Bahia

Fonte: ROCHA, 2000.

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4. Material e Métodos

- Mapeamento de uso e cobertura do solo de 1996, derivado de fotos aéreas ortorretificadas e com resolução espacial de 1m. Este mapeamento foi resultado de um aerolevantamento realizado de novembro de 1995 a fevereiro de 1996, resultando em mais de 200 ortofotos que formam o mosaico. A diferença entre datas das ortofotos que compõem o mosaico resultam em diferentes contrastes no mesmo, devido às diferenças na radiometria, condições atmosféricas, condições de vôo entre outras. As imagens foram interpretadas visualmente e validadas em campo, através de georreferenciamento de pontos ao longo de todo o mosaico, e de verificação dos usos e coberturas nestes. O delineamento dos polígonos de uso e cobertura foi feito manualmente resultando no mapa de uso e cobertura do solo (shape) com 10 classes de cobertura (tabela 1).

Tabela 1- Classificação utilizada no mapa 1996

Classificação (legenda adotada)- Mapa de Uso e Cobertura 1996

1. Brejo (BE)

2. Cabruca (CA)

3. Floresta Secundária- estágio avançado (EA)

4. Floresta Secundária- estágio médio (EM)

5. Floresta Secundária- estágio inicial (EI)

6. Floresta Primária (FP)

7. Mangue (MA)

8. Mussununga (MU)

9. Restinga (RE)

10. Reposição Mata Nativa (REP)

Fonte: Veracel, 1996

- Mapeamento de uso e cobertura do solo de 2006, derivado de mosaico de imagens FORMOSAT_2, imagem multiespectral fusionada, com resolução espacial de 2,5m datadas de 2006. Foi realizada classificação automática, supervisionada e orientada por objeto, através do software ERDAS Image, determinando as assinaturas espectrais para cada alvo. Após revisões e validação foi realizada a análise estatística de campo com resultado de índice Kappa de 0,84 de acurácia. As 15 classes foram exportadas separadamente utilizando-se o software ArcGIS 9.2 (Esri, 2007), e salvas em diferentes shapes (tabela 2).

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Tabela 2- Classificação utilizada no mapa 2006.

Classificação (legenda adotada)- Mapa uso e cobertura 2006

1- Afloramento Rochoso 2- Floresta Primária 3- Floresta Secundária Inicial 4- Floresta Secundária Média 5- Floresta Secundária Avançada 6- Mangue 7- Mussununga 8- Restinga

9- Comunidade aluvial (wetlands) 10- Reflorestamento (Eucalipto) 11- Pasto Sujo 12- Pasto Limpo 13- Agricultura 14- Solo exposto 15- Área urbana

Fonte: Veracel, 2006

Os mapas mostram diferentes classes de vegetação, com distintas fisionomias e estruturas, como mangue, restinga, cabruca, mussununga e florestas em vários estágios de recuperação, além de áreas de pasto, agricultura e silvicultura (eucalipto). Com a finalidade de se poder comparar o estado de conservação da paisagem, as classes de uso e cobertura foram agrupadas em duas classes principais: vegetação natural e área antrópica (matriz). Para vegetação natural foram agrupadas todas as classes do mapa de 1996, e classes 1 a 9 do mapa de 2006. E para matriz, as classes de 10 a 15 de 2006.

Para se definir a cobertura de vegetação natural e cobertura de matriz, e aplicar as métricas da paisagem, foi utilizado o software ArcGis 9.2 (Esri, 2007). As classes de vegetação natural foram unidas em um único polígono para os anos de 1996 e de 2006, e em um polígono as classes de matriz para 2006. Os mapas de cobertura resultantes, contendo apenas as classes vegetação natural e matriz, se encontram em escala 1:30.000 no formato vetor, com resolução espacial de 10 m (células de 10x10), para facilitar a aplicação de métricas computacionais.

Foram selecionadas métricas da paisagem que podem ser facilmente utilizadas para o planejamento de conservação, seguindo o método proposto por Ribeiro et al (2009): tamanho e número de fragmentos, área sob efeito de borda, área de núcleo e isolamento.

5. Procedimentos

Área e número de fragmentos de vegetação natural (sigla AF) – para se obter o número e área de fragmentos e a porcentagem de vegetação remanescente. Os resultados de AF foram extraídos através do simples cálculo de área dos fragmentos de vegetação. O cálculo da área dos polígonos de fragmentos foi realizado no ArcGis 9.2 e o resultado é um novo arquivo na qual a tabela associada traz um campo com a área de

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cada polígono. Estes dados foram exportados no formato de tabela (*.dbf) e tratados no aplicativo Excel, onde foram produzidas as informações gráficas.

Os resultados obtidos foram categorizados nas seguintes classes de área: <50, 50–100, 100–250, 250–500, 500–1.000, 1.000–2.500, 2.500–5.000, 5.000–10.000, 10.000–20.000 e > 20.0000 hectares.

Quantidade de área sob e sem efeito de borda (sigla AEB) – foi calculada a

proporção de área sob efeito de borda simulando diferentes medidas de borda. Para o cálculo de AEB foram produzidos mapas de distância euclidiana tomando como referência a classe área antropizada. O resultado é um arquivo do tipo imagem que contém em cada pixel o valor da sua distância em relação ao alvo de referência mais próximo – neste caso, pixels/polígonos de áreas antropizadas. Estes mapas de distância foram confrontados com os mapas de cobertura. Para tanto, foram selecionados os polígonos da classe vegetação natural por meio de consultas via SQL e obteve-se como saída uma representação matricial com aglomerados de pixels que representavam a presença da classe vegetação natural e cada pixel possuíam um valor que representava sua distância da borda vegetação/área antrópica à área de vegetação natural sob distintas medidas de profundidade de borda. Tais informações também foram exportadas no formato de tabela e no aplicativo Excel os resultados (formato “contínuo”) foram categorizados em classes de profundidade de borda. As medidas de espessura de borda utilizadas para o cálculo desta métrica foram <50, 50-100, 100-250, 250-500, 500-1000, 1000-2000, 2000-3000, 3000-4000, 4000-6500 metros.

Isolamento médio (sigla IM) – foi calculada a distância euclidiana média de 1000 pontos aleatoriamente distribuídos na paisagem. Estes pontos foram justapostos a um mapa de distância euclidiana, criado a partir da classe vegetação e foram extraídas as informações sobre a distância que tais pontos se encontravam dos fragmentos de vegetação. Estas informações foram exportadas no formato *.dbf e no aplicativo Excel foi calculado o isolamento médio da paisagem. Para a análise do impacto dos pequenos fragmentos na estimativa de isolamento, os menores fragmentos foram removidos da análise sucessivamente, seguindo as seguintes classes de tamanho: 0, <25, <50, <75, <100, <300, <500, <800 e <1000 hectares.

6. Resultados e Discussão

Número de fragmentos e distribuição por tamanho

O levantamento da proporção de habitat remanescente, ainda que seja uma medida simples, é a base da inferência do estado de conservação de uma paisagem. As demais métricas estruturais são desdobramentos da medida de área e da configuração espacial dos fragmentos remanescentes e que possibilitam a análise da dinâmica da paisagem.

O total da soma de AF em 1996 foi de 98.746 ha e em 2006 de 129.853 ha, registrando um aumento de 31.107 hectares. Analisando a dinâmica estrutural nos anos de 1996 e de 2006 (tabela 3), nota-se que há grande fragmentação de habitat nesta paisagem.

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Tabela 3 – área de vegetação remanescente e nº de fragmentos nos anos de

1996 e 2006 para a paisagem de Porto Seguro-BA

Os fragmentos menores que 50 ha representam 11,59% (1996) e 6,8% (2006) da

área de vegetação natural, porém, apresentando um nº de 1394 fragmentos (90,46% do total de fragmentos) em 1996 e um nº de 2229 (94,9% do total de fragmentos) no ano de 2006. Para os fragmentos nas classes de área maiores houve diferenças significativas entre os anos analisados, como pode ser observado na figura 2. Para o primeiro ano havia um fragmento de 7516 ha (classe 5000-10000), um de 14347 ha (classe 10000-20000) e um de 30474 há (classe > 20000), representando respectivamente 7,6%; 14,5% e 30,9% da área total de vegetação natural. Já em 2006, nota-se a ausência de fragmentos nas classes 5000-10000 e 10000-20000. Sendo que na classe > 20000, o único fragmento passa a representar 61,1% da área total de vegetação, apesar de representar apenas 0,09% do total de nº de fragmentos. Este fragmento é resultado da união de diversos fragmentos, incluindo a área do Parque Nacional do Pau Brasil.

CLASSES DE

ÁREA (ha)

1996 2006

ÁREA Nº

FRAGMENTOS ÁREA

Nº

FRAGMENTOS

0-50 11448 1394 8888 2229

50-100 5284 75 9473 48

100-250 6592 42 7615 47

250-500 5947 17 3018 9

500-1000 3939 5 6651 9

1000-2500 5077 3 4191 3

2500-5000 8122 2 10683 3

5000-10000 7516 1 0 0

10000-20000 14347 1 0 0

>20000 30474 1 79334 2

TOTAL 98746 1541 129853 2350

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área (ha)

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000

clas

ses

de ta

man

hos

dos

frag

men

tos

(ha)

0-50

50-100

100-250

250-500

500-1000

1000-2500

2500-5000

5000-10000

10000-20000

>20000

1996 2006

6.8% A / 94.9% NF11.59% A / 90.46% NF

5.4% A/ 4.87% NF

7.3% A/ 2.04% NF

6.7% A/ 2.73% NF

5.9% A/ 2% NF

6.0% A/ 1.10% NF

2.3% A / 0.38% NF

5.5% A / 0.38% NF4.0% A/ 0.32% NF

5.1% A/ 0.19% NF3.1% A/ 0.13% NF

8.2% A/ 0.13% NF

8.2% A/ 0.13% NF

7.6% A/ 0.06% NF

61.1% A / 0.09% NF

14.5% A/ 0.06% NF

30.9% A/ 0.06% NF0% A / 0% NF

0% A / 0% NF

Figura 2 - Gráfico de distribuição dos remanescentes de vegetação natural em função das classes de área (ha) para os anos de 1996 e 2006.

% A= porcentagem de área total de vegetação natural

%NF= porcentagem do número de fragmentos presentes na paisagem

A tabela 4 mostra as diferenças de fragmentação em área e nº de fragmentos entre

os anos de 1996 e 2006, exemplificando a dinâmica existente nesta paisagem ao longo destes 10 anos.

Tabela 4 - Redução ou aumento de área e nº de fragmentos entre os anos

CLASSES DE

ÁREA (ha)

DIFERENÇA ENTRE OS

ANOS: 1996 e 2006

ÁREA (ha) Nº

FRAGMENTOS

0-50 ↓ 2560,00 ↑ 835

50-100 ↑ 4189,37 ↓ 27

100-250 ↑ 1023,02 ↑ 5

250-500 ↓ 2928,99 ↓ 8

500-1000 ↑ 2712,45 ↑ 4

1000-2500 ↓ 886,26 -

2500-5000 ↑ 2560,76 ↑ 1

5000-10000 ↓ 7516,30 ↓ 1

10000-20000 ↓ 14347,38 ↓ 1

>20000 ↑ 48859,31 ↑ 1

TOTAL ↑ 31106,81 ↑ 809

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Área de Núcleo e Área sob Efeito de Borda

Foram calculadas as áreas sob influência de diferentes profundidades de borda (tabela 5) e as áreas de núcleo.

Tabela 5 – Área sob Efeito de Borda e Área de Núcleo em diferentes profundidades de borda.

A análise dos dados de área sob efeito de borda apontou que 28,8% (1996) e 26,3% (2006) da vegetação natural se encontra a menos de 50 metros da área antrópica. Em 1996, 17,2% estavam distantes 250 metros da área sem vegetação natural, sendo que em 2006 19,0% se encontravam nesta profundidade de borda. Apenas 8,7% (1996) e 8,3% (2006) estão a uma distância superior a 1000 m da fronteira entre vegetação e área antrópica, e 1,5% (2006) a mais de 4000m, como demonstra a tabela 6. O gráfico da figura 3 permite visualizar o efeito de borda para os anos de 1996 e de 2006.

Tabela 6 - Porcentagem das áreas de Habitat em cada classe de profundidade de borda.

área de borda

acumulada (ha)

área nucleo

(ha)

área de borda

acumulada (ha)

área núcleo

(ha)

até 50 27386.33 71380.56 32563.41 91133.04

até 100 42317.33 56449.56 49809.11 73887.34

até 250 62246.5 36520.39 73282.95 50413.5

até 500 75923.63 22843.26 90192.96 33503.49

até 1000 87357.35 11409.54 104429.21 19267.24

até 2000 95638.97 3127.92 114654.11 9042.34

até 3000 98060.52 706.37 119094.14 4602.31

até 4000 98765.29 1.6 121824.46 1871.99

até 6500 98766.89 0 123696.24 0.21

profundidade

de borda

(metros)

1996 2006

1996 2006

0-50 28.8 26.3

50-100 15.7 13.9

100-250 17.2 19.0

250-500 14.4 13.7

500-1000 12.0 11.5

1000-2000 8.7 8.3

2000-3000 2.5 3.6

3000-4000 0.7 2.2

4000-6500 0.0 1.5

Classes de profundidade

de borda (metros)

Porcentagem da área

de Habitat (%)

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Figura 3- Gráfico de porcentagem de área de vegetação natural sob efeito de borda considerando diferentes profundidades. O gráfico de linhas representa a porcentagem acumulada. Para os anos de 1996 e 2006.

Isolamento Médio dos Fragmentos Segundo Ribeiro et al (2009), o isolamento médio dos remanescentes em toda a

Mata Atlântica é de 1441 metros, com valores variando de poucos metros até dúzias de quilômetros. Os fragmentos menores são importantes porque reduzem estas distâncias, reduzindo o isolamento entre os fragmentos. Nesta análise, em Porto Seguro, o isolamento médio da paisagem é apresentado na Tabela 5. A análise de área e número de fragmentos resulta em um isolamento médio de 80 metros para o ano de 1996 e de 76 metros para o ao de 2006.

distância de borda (m)

0-50

50-1

00

100-

250

250-

500

500-

1000

1000

-200

0

2000

-300

0

3000

-400

0

4000

-650

0

%

0

5

10

15

20

25

30

1996 2006

distância de borda (m)

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000

área

acu

mul

ativ

a (%

)

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1996 2006

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Tabela 5- Isolamento médio dos fragmentos de vegetação natural para as paisagens dos anos de 1996 e 2006, no município de Porto Seguro-BA.

Quando se retira os fragmentos menores, o isolamento médio entre os fragmentos aumenta consideravelmente, o que confirma a importância dos fragmentos de menor tamanho como “trampolins” (stepping stones) para a fauna, entre as áreas de vegetação natural. O isolamento médio para o ano de 2006 se apresentou menor que o de 1996 para todas as simulações de exclusão de fragmentos (vide figura 4). Isto é um indício de que a área de vegetação natural pode ter aumentado devido à regeneração.

Figura 4- Influência do tamanho dos fragmentos no IM

Na figura 5 é possível visualizar a dinâmica estrutural entre a paisagem de 1996 e de 2006. O aumento da classe vegetação natural no mapa de 2006 é facilmente visível.

1996 2006

0 80 76

< 25 227 107

< 50 376 125

< 75 570 130

< 100 760 168

< 300 2071 369

< 500 3708 623

< 800 4830 1079

< 1000 4932 1802

Isolamento Médio (IM)

em metros

Exclusão de

Fragmentos

menores (ha)

fragmentos de tamanhos menores que (ha)

0 25 50 75 100

300

500

800

1000

isol

amen

to m

édio

(m

)

0

1000

2000

3000

4000

5000

1996 2006

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Figura 5- Extensão e configuração espacial dos remanescentes de vegetação natural na paisagem - Bioma Mata Atlântica - Porto Seguro -BA

7. Considerações Finais

Com base nas métricas estruturais de ecologia da paisagem, utilizadas para avaliar a dinâmica estrutural e temporal das paisagens nos anos de 1996 e 2006, no município de Porto Seguro-BA, foi possível verificar que neste intervalo de tempo houve um incremento na área de vegetação natural neste trecho do Bioma Mata Atlântica. Também houve redução no percentual de vegetação sob efeito de borda. O Parque do Pau Brasil apresentou recuperação de vegetação em áreas de clareira do ano 1996. O objetivo de utilização do método proposto por Ribeiro et al (2009) foi alcançado e como resultado desta aplicação em menor escala foi atingida uma melhor resolução, permitindo a contabilização de mais fragmentos de menor tamanho e uma melhor visualização do estado real de conservação da paisagem estudada.

Cabe salientar, porém, que este trabalho teve apenas o objetivo de ser um estudo exploratório das condições de conservação da paisagem analisada e, principalmente, expor a aplicação de algumas métricas estruturais da paisagem para a inferência do estado de conservação da biodiversidade. Visando a representação das condições reais do bioma Mata Atlântica na escala de um único município, qualquer extrapolação dos dados da paisagem para seu respectivo bioma será inapropriado.

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