Análise espaço temporal da dimensão fractal de matas ciliares na alta bacia do rio Passa Cinco - centro Leste do Estado de São Paulo

UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA

Instituto de Geociências e Ciências Exatas

Campus de Rio Claro

Análise Espaço Temporal da Dimensão Fractal de Matas

Ciliares na Alta Bacia do Rio Passa Cinco – Centro Leste do

Estado de São Paulo

Orientador: Prof. Dr. Marcos César Ferreira

Dissertação de Mestrado elaborada junto ao

Programa de Pós-Graduação em Geografia

- Área de Concentração em Análise da

Informação Espacial, para

obtenção do Título de

Mestre em Geografia

Comissão Examinadora

___________________________________

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- aluno (a)-

Rio Claro, _____ de ______________________ de _____

Dedico a todas as pessoas que me ajudaram

direta e indiretamente, na realização

AGRADECIMENTOS

Primeiramente a Deus.

Aos meus pais por acreditar.

A minha família pelo apoio.

Ao orientador, Marcos pela orientação, conselhos e confiança, durante o

desenvolvimento desta dissertação.

Aos Profs. Harold Gordon Fowler e Paulo Milton Barbosa Landim, pelas dicas e

sugestões.

Às Profas. Lúcia Helena de Oliveira Gerardi e Iandara Mendes Alves, pela

confiança e apoio.

Ao amigo, Ângelo Gilberto Manzatto, pela ajuda com a florística dos fragmentos de

matas cilares.

A todos os funcionários do prédio da Pós-graduação em Geografia, da Biblioteca, do

Departamento de Ecologia e do CEAPLA, pela ajuda indispensável.

Aos grandes amigos, Lucas Barbosa e Souza, José Carlos Toledo Veneziani Jr.

(Kiko) e Paulo Cristiano de Anchieta Garcia (Paulo Perereca), pela ajuda,

convivência e amizade.

As amigas, Ana Paula Silva e Lima, Cristiane da Silva Ramos, Iara Regina

Nocentini André, Raquel Flores dos Santos e Vera Campos, pelos palpites,

conselhos, mas, principalmente, pelo apoio, carinho e amizade.

Aos amigos e amigas, Adalberto, Adriano, Ana Lúcia, Angelis, Anelise, Artur, Beto,

Cagaio, Clara, Cláudio, Carlão, Carol Nocentini, Dani, Denise, Fabiana, Gaúcho,

Júlia, Leandro, Li, Lívia, Maika, Makiya, Mantovani, Mara, Marcelo, Marina,

Marta, Olavo, Pau Brasil, Paulo Jararaca, Priscila, Potira, Rômulo, Sérgio, Silvio,

Suzi, Zara.

“ The art of asking the right questions

in mathematics is more important

than the art of solving them.”

(Georg Cantor)

“ Why is geometry often described as ‘cold and dry’ ? One reason

lies in its inability to describe the shape of cloud, a mountain, a

coastline, or a tree. Clouds are not spheres, coastlines are not

circles, and bark is not smooth, nor does lightning travel in a

straight line. (…) The existence of these patterns challenges

(…) to investigate the morphology of the amorphous.”

(Benoit B. Mandelbrot)

________________

1

_{A arte de elucubrar questões corretamente em matemática é mais importante do que a arte}

de solucioná-las.

SUMÁRIO

Índice ... vii

Índice de Tabelas ... ix

Índice de Figuras ... xi

Lista de Anexos ... xv

Resumo ... xvi

Abstract ... xvii

I – Apresentação ... 18

II – Geometria Fractal e Ecologia da Paisagem ... 50

III – Influência da Resolução Espacial e da Extensão da área Estudada na Estimativa

da Dimensão Fractal de Fragmentos de Matas ciliares ... 71

IV – Evolução Espaço Temporal da Dimensão Fractal das Matas Ciliares na Alta Bacia

do Rio Passa Cinco ... 101

V – Considerações Finais ... 137

VI – Referências Bibliográficas ... 140

ÍNDICE

I – Apresentação ... 18

1.1. – Introdução ... 18

1.2. – Área de Estudo: Características Fisiográficas e Localização ... 22

1.3. – Dinâmica Espaço-Temporal das Matas Ciliares na Alta Bacia do Rio

Passa Cinco no Período de 1962 a 1995 ... 25

1.4. – Procedimentos Metodológicos ... 33

1.4.1. – Elaboração da Base Cartográfica ... 33

1.4.2. – Levantamento dos Dados de Matas Ciliares por Sensoriamento

Remoto ... 34

1.4.2.1. – Interpretação por Fotografia Aéreas ... 34

1.4.2.2. – Interpretação da Imagem HRV-SPOT ... 35

1.4.2.3. – Verificação em Campo ... 36

1.4.3. – Digitalização da Base de Dados ... 36

1.4.4. – Correção e Georreferenciamento da Base de Dados ... 37

1.4.5. – Organização da Base de Dados ... 40

1.4.6. – Procedimentos para a Avaliação da Influência da Resolução

e da Extensão na Estimativa da Dimensão Fractal ... 40

1.4.7. – EvoluçãoEspaçoTemporal da Dimensão Fractal das Matas

Ciliares ... 46

1.4.7.1. – Avaliação das Conseqüências Ecológicas da Degradação

das matas ciliares ... 48

II – Geometria Fractal e Ecologia da Paisagem ... 50

2.1. – Introdução... 50

2.2. – A Ecologia da Paisagem ... 51

2.3. – Geometria Fractal: Conceitos Fundamentais ... 57

2.4. – Métodos para Estimativa da Dimensão Fractal Aplicados à Análise de

Paisagens ... 60

2.4.2. – Métodos Baseados na Representação Estatística ... 63

2.5. – Quantificação da Estrutura da Paisagem Através da Geometria

Fractal ... 64

III – Influência da Resolução Espacial e da Extensão da Área Estudada na

Estimativa da Dimensão Fractal de Fragmentos de Matas Ciliares... 71

3.1. – Introdução ... 71

3.2. – Influência da Resolução Espacial e da Extensão da Área Estudada na

Estimativa da Dimensão Fractal: Conceitos Fundamentais ... 74

3.3. – Influência da Resolução Espacial e da Extensão da Área Estudada na

Estimativa da Dimensão Fractal: O Caso das Paisagens Ripárias

Localizadas na Alta Bacia do Rio Passa Cinco ... 83

IV – Evolução Espaço Temporal da Dimensão Fractal das Matas Ciliares na Alta Bacia

do Rio Passa Cinco ... 101

4.1. – Introdução ... 101

4.2. – A origem da Forma Geométrica dos Arranjos Espaciais da Paisagem ... 102

4.2.1. – Interações ecológicas ... 103

4.2.2. – Interações antrópicas ... 106

4.2.3. – Interações abióticas ... 107

4.3. – Geometria dos Fragmentos Florestais e Perturbações do Ecossistema ... 109

4.4. – Caracterização Geomorfológica da Alta Bacia do Rio Passa Cinco ... 112

4.5. – Evolução Espaço-Temporal da Dimensão Fractal da Mata Ciliar no Período

de 1962 a 1995 ... 117

4.6. – Avaliação das Conseqüências Ecológicas da Degradação da Mata Ciliar ... 129

V – Considerações Finais ... 137

ÍNDICE DE TABELAS

Tabela 1 – Valores em hectares (ha) das áreas de matas ciliares no período de

1962 a 1995 ... 29

Tabela 2 – Material cartográfico utilizado ... 33

Tabela 3 – Material fotográfico utilizado ... 34

Tabela 4 – Imagem utilizada ... 35

Tabela 5 – Escala espacial e temporal dos processos ecológicos e suas ordens de

magnitude ... 54

Tabela 6 – Valores de índices de paisagem em função da resolução espacial de

imagens orbitais ... 79

Tabela 7 – Índice (H) de associação entre a dimensão fractal (D) e a

magnitude de ocorrência dos processos ecológicos ... 81

Tabela 8 – Valores da dimensão fractal (D) segundo o método de cálculo e a

resolução espacial ... 83

Tabela 9 – Resultados da Análise de Variância dos valores de D segundo

os métodos desenvolvidos por Mandelbrot (métodos 1 e 2)

e o método desenvolvido por Clarck (método 3) ... 91

Tabela 10 – Teste de Tukey e Scheffé, para o método 1 ... 92

Tabela 11 – Teste de Tukey e Scheffé, para o método 2 ... 92

Tabela 12 – Teste de Tukey e Scheffé, para o método 3 ... 93

Tabela 13 – Variâncias das amostras segundo o método de cálculo de D e a

resolução espacial ... 94

Tabela 14 – Valores do coeficiente de determinação e do índice de significância,

segundo a dimensão fractal (D) e a resolução espacial, com base no

método 4 ... 94

Tabela 16 – Valores de F e F crítico segundo o método analisado para estimar

D em função da extensão da área ... 97

Tabela 17 – Teste de Tukey e Scheffé, para os métodos 1 e 2 de Mandelbrot (1983),

e pelo método 3 de Clark, apud (McGariagal, 1995) ... 98

Tabela 18 – Valores do erro padrão, segundo o método utilizado e a amostra de extensão

da área ... 99

Tabela 19 – Valores da dimensão fractal (D) e erros padrões correspondentes (E) ... 100

Tabela 20 – Área de ocupação esperada das matas ciliares em relação às unidades

geomorfológicas ... 116

Tabela 21 – Estimativa do coeficiente de variação da dimensão fractal para o período de

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1 – Localização da área de Estudo ... 22

Figura 2 – Mapeamento multitemporal das matas ciliares no período de

1962 – 1995 ... 26

Figura 3 – Remanescentes de matas ciliares restritos a áreas de acentuado

declive ... 27

Figura 4 – Degradação de fragmentos florestais de matas ciliares pela ocupação

imobiliária (chácaras) (A) e pela agricultura (B) ... 27

Figura 5 – Configuração de mosaico da paisagem ... 28

Figura 6 – Área de matas ciliares degradada ao longo do Rio da Cabeça ... 29

Figura 7 – Degradação de matas ciliares provocada por areieiros (A) e pela

cana-de-açúcar (B) ... 30

Figura 8 – Locais em que as matas ciliares regeneraram: (A) Córrego Ubá, (B) Rio

Pirapitinga e (C) Ribeirão da Lapa e Cantagalo ... 30

Figura 9 – Paisagem em processo de regeneração ... 31

Figura 10 – Evolução das áreas totais de matas ciliares no período de

1962 – 1995 ... 32

Figura 11 – Distorções provocadas pela plataforma e pela rotação terrestre ... 37

Figura 12 – Distorção provocada pela curvatura terrestre ... 38

Figura 13 – Mapa de localização dos pontos de controles utilizados para o

Georreferenciamento ... 39

Figura 14 – Mapas dos fragmentos florestais de mata ciliar obtidos pela simulação

numérica de diferentes resoluções espaciais ... 41

Figura 15 – Amostras de diferentes extensões utilizadas na estimativa de D ... 45

Figura 16 – Seqüência metodológica empregada na pesquisa ... 49

Figura 17 – Diagrama hierárquico proposto por Delcourt (1983) ... 55

Figura 18 – Exemplo de auto-semelhança do relevo de costa ... 60

Figura 20 – Variação dos valores da dimensão fractal (D) em relação

a área (A) de fragmentos florestais, determinados por

sucessivas regressões ... 66

Figura 21 – Variação dos valores da dimensão fractal (D) em relação

a um índice de perturbação (I) de paisagens impactadas ... 67

Figura 22 – Mapa da distribuição geográfica da dimensão fractal de

paisagens na costa leste dos EUA ... 68

Figura 23 – Tipos de representação de dados em Sistemas de Informação

Geográfica ... 72

Figura 24 – Diferentes tipos de representações matriciais (raster) em

um mapa ... 73

Figura 25 – Costa sudoeste da Inglaterra ampliada 80 vezes ... 75

Figura 26 – Efeitos da mudança da resolução espacial na forma

dos objetos da paisagem, considerando-se a mesma

escala cartográfica ... 76

Figura 27 – Efeitos do tamanho da área no truncamento dos objetos

da paisagem ... 77

Figura 28 – Relação entre a resolução espacial de imagens e índices

de paisagem ... 80

Figura 29 – Efeito da resolução espacial na estimativa da dimensão

fractal ... 84

Figura 30 – Variação da dimensão fractal (D) em função da resolução

espacial ... 86

Figura 31 – Variações geométricas de um fragmento de mata ciliar em função da

resolução espacial e da dimensão fractal ... 87

Figura 32 – Relação entre o número de pixels de um fragmento florestal estruturado

Figura 33 – Relação entre a variância dos níveis de cinza dos pixels em função da

resolução de imagens TM de áreas florestadas ... 89

Figura 34 – Variância da dimensão fractal, segundo o método de estimativa de D

e a resolução espacial ... 90

Figura 35 – Modificação da estrutura da paisagem pelo castor:

(A) Habitat antes do estabelecimento do castor;

(B) Habitat após o estabelecimento do castor ... 105

Figura 36 – Exemplos de quatro tipos de influências topográficas na origem de

padrões espaciais em paisagens: (A) Influência topográfica da radiação

solar; (B) Controle da topografia da radiação solar; (B) Controle da

topografia na quantidade de água nos lagos; (C) Influência da topografia

na canalização de ventos e (D) Influência dos processos

geomorfológicos na fisionomia da paisagem ... 108

Figura 37 – Forma dos fragmentos em paisagem agrupados pela origem e forma:

(A) fragmentos naturais, (B) fragmentos antrópicos ... 110

Figura 38 – Aspecto geral da unidade vales fechados, mostrando áreas de declive

acentuado com vales profundos e encostas retilíneas ... 112

Figura 39 – Aspecto geral da unidade colinas, mostrando a suavidade das vertentes e

a convexidade do topo à base ... 113

Figura 40 – Aspecto geral da unidade de vales abertos, mostrando a ampla planície de

inundação ... 114

Figura 41 – Aspecto geral da unidade de escarpas, mostrando o paredão abrupto e

dissecado ... 115

Figura 42 – Variação da dinâmica da matéria orgânica do solo em diferentes escalas

temporais ... 119

Figura 43 – Escalas temporais e espaciais dos processos ecológicos dos rios ... 120

Figura 44 – Modelo dos tipos de influência da topografia na distribuição das matas

ciliares, proposto para Alta Bacia do Rio Passa Cinco ... 121

Figura 45 –Similaridade geométrica entre os padrões de mata ciliar original (A) e

Figura 46 – Valores do coeficiente de variação (CV) de D, correspondentes ao

período 1962 – 1995, segundo as unidades geomorfológicas ... 123

Figura 47 – Evolução Espaço Temporal de D de Mata Ciliar: 1962 – 1995 ... 125

Figura 48 – Relação entre a evolução dos valores do índice de perturbação e da

área dos fragmentos de mata ciliar, no período de 1962 a 1995, na

unidade de vales abertos ... 126

Figura 49 – Relação entre a evolução dos valores do índice de perturbação e da

área dos fragmentos de mata ciliar, no período de 1962 a 1995, na

unidade colinas ... 127

Figura 50 – Relação entre a evolução dos valores do índice de perturbação e da

área dos fragmentos de matas ciliares, no período de 1962 a 1995,

na unidade de vales fechados ... 128

Figura 51 – Diagrama de freqüência dos valores de D para os fragmentos de matas

ciliares no ano de 1995 ... 129

Figura 52 – Relação entre D e o tamanho dos fragmentos de matas ciliares para

a Alta Bacia do Rio Passa Cinco ... 130

Figura 53 – Variação de D em relação à área (A) de fragmentos florestais ... 131

Figura 54 – Relação entre a densidade de borda e o tamanho dos fragmentos

de matas ciliares para a Alta Bacia do Rio Passa Cinco ... 132

Figura 55 – Densidade de borda de fragmentos de mata atlântica em relação

ao tamanho do fragmento ... 133

Figura 56 – Modelo sucessional do efeito de borda de fragmentos de matas

LISTA DE ANEXOS

Anexo 1 – Matas ciliares localizadas na alta Bacia do Rio Passa Cinco

no ano de 1962 ... 154

Anexo 2 – Matas ciliares localizadas na alta Bacia do Rio Passa Cinco

no ano de 1972 ... 155

Anexo 3 – Matas ciliares localizadas na alta Bacia do Rio Passa Cinco

no ano de 1978 ... 156

Anexo 4 – Matas ciliares localizadas na alta Bacia do Rio Passa Cinco

no ano de 1988 ... 157

Anexo 5 – Matas ciliares localizadas na alta Bacia do Rio Passa Cinco

no ano de 1995 ... 158

Anexo 6 – Teste de normalidade da dimensão fractal (D)... 159

Anexo 7 – Teste de auto-correlação espacial da dimensão fractal (D) ... 160

Re su m o

Est e t rabalho apresent a um a discussão sobre os conceit os fundam ent ais

ut ilizados em pesquisas volt adas ao est udo de ecologia de paisagem , at ravés

da dim ensão fract al. Nest e t rabalho são revist os t ópicos básicos sobre ecologia

da paisagem e geom et ria fract al. Discut im os ainda, algum as aplicações da

geom et ria fract al na ident ificação de im pact os am bient ais em paisagens.

Apresent am os um est udo de caso avaliando a influencia da resolução espacial

e do t am anho da área m apeada na est im at iva da dim ensão fract al ( D) de

paisagens ripárias. Para verificar est a influência selecionam os quat ro m ét odos

fract ais baseados na relação ár ea- perím et ro. Os result ados m ost ram que a

resolução espacial int erfere na est im at iva de D dos fragm ent os de m at as

ciliares. Observam os at ravés da sim ulação da resolução espacial, dos

fr agm ent os de m at as ciliar es, que as r esoluções de 1000m , 500m , 100m e

50m apresent am diferenças significat ivas na est im at iva de D e som ent e a

part ir de 50m de resolução, os valores de D não apresent am variações

significat ivas. Est e m esm o com port am ent o foi apresent ado pelos quat ro

m ét odos ut ilizados. Ent r et ant o o m ét odo desenv olv ido por Lov ej oy ( 1982) foi o

que apresent ou a m aior variação na est im at iva de D ( 15,7% ) , quando

com par ada com a v ar iação da est im at iv a de D, dos out r os t r ês m ét odos

desenvolvidos por Mandelbr ot ( 1983) e Clar k ( 1995) , que apr esent ar am 8,5% ,

8,2% e 8,8% respect ivam ent e. Em relação à ext ensão da área m apeada na

est im at iva da dim ensão fract al não apresent a variação significat iva. Os

result ados referent es à evolução espaço t em poral das m at as ciliares no período

de 1962 a 1995, m ost r ou que D não t ev e gr ande variação. Ent ret ant o, quando

avaliam os a dim ensão fract al dos fragm ent os florest ais de m at as ciliares

correlacionadas à unidades geom orfológicas, apresent ou variações

significat ivas. Est as variações est ão relacionadas a t opografia dest as unidades,

Abst r a ct

This paper present s a t heoret ical discussion about landscape ecology and

fract al geom et ry. Basic t opics of landscape ecology and fract al geom et ry are

reviewed, and different ways of int erpret ing landscape ecology by using fract al

geom et r y as an index of environm ent al change are herein proposed. This

paper also present s a st udy case t o evaluat e t he influence of spat ial resolut ion

and t he ext ent of t he Fract al Dim ension ( D) of riparian landscapes. Four fract al

m et hods were select ed t o analyze such an influence. To com pare t he influence

of resolut ion and ext ent of D, st at ist ical inference was used. The result s

showed t hat t he resolut ion alt ered t he fract al est im at e of riparian landscapes,

i. e. t he fract al indices are sensit ive t o t he spat ial resolut ion change. The

r esult s also show ed t hat r esolut ions w it h 1000m , 500m , 100m and 50m ar e

t hose which are m ore sensit ive t o fract al est im at es, and t hat only fr om t he

50m resolut ion on is t his effect not present , alt hough t his behavior is not ed in

all m et hods st udied. The Lovej oy’s Fract al Met hod, however, is t he one t hat

present s t he great est variance when com pared t o t he Mandelbrot ’s and Clark’s

Fr act al Met hods. The variance of t he Lovej oy’s Fract al Met hod is 15,7 % while

variances verified by ot her m et hods are 8,5 % , 8,2% and 8,8% , respect ively.

Ext ent change was not found t o have any sensit ive influence on t he est im at ive

of fract al dim ension. The result s of spat ial and t em poral change of t he riparian

landscapes in t he 1962 – 1995 period showed t hat D are not present variat ion.

Alt hough when evaluat e t he variat ion of fract al dim ension correlat ed wit h

geom orphological unit s present s significat ive variat ions. This variat ion is

relat ed wit h an environm ent al regulat or of t he variat ion of D in t he t im e.

I .

Apr e se n t a çã o

1 . 1 - I nt r oduçã o

Os ecossist em as nat ur ais vêm sofrendo pert urbações am bient ais ant es

do surgim ent o da agricult ura, quando o fogo e a caça eram ut ilizados. Com o

surgim ent o da agricult ura e da pecuária, o desm at am ent o t em provocado um a

rápida dim inuição da cobert ura veget al nat ural nas regiões t ropicais e

subt ropicais.

No Brasil, principalm ent e nas porções m eridionais e orient ais da

Am azônia, as at ividades m adeireiras, agrícolas e pecuárias, aliadas a um

pr ocesso hist ór ico de ocupação desordenada, são responsáveis pela

concent r ação do desm at am ent o.

No Est ado de São Paulo, a m at a at lânt ica ocupava um a área de 81,8 %

da superfície do Est ado em 1 9 0 0 , e em 1 9 9 0 , est es valores at ingiram a t axa de

7 ,1 6 % . No int erior do Est ado, as r egiões de Cam pinas, Piracicaba e Rio Claro,

sofr er am um a r edução de 3,8 % da cobert ura veget al prim it iva durant e o

per íodo de 1985 a 1990 ( FUNDAÇÃO SOS MATA ATLÂNTI CA e I NPE, 1993) .

Um a das prim eiras conseqüências do desm at am ent o é a fragm ent ação

da paisagem , que passa a ser com post a por m osaicos de v eget ação nat iv a,

est rut urados em fragm ent os florest ais de diferent es áreas e form as.

Um fragm ent o florest al pode ser definido com o qualquer florest a nat ural

int errom pida por barreiras ant rópicas ou nat urais, capazes de int er r om per ou

dim inuir significativam ent e o fluxo de anim ais, pólen e ou sem ent es ( VI ANA et

al., 1 9 9 2 ) .

A est rut ura e a dinâm ica do m esm o variam em função de um a série de

f at or es com o: o hist órico de pert urbação; a form a do fragm ent o ; o t ipo de

originou, e dependendo dest as caract eríst icas, pode sofrer m aior ou m enor

alt er ação ( SHELHAS e GREENBERG, 1 9 9 6 ) .

O aspéct o m ais grave da fragm ent ação florest al é a perda de diversidade

na paisagem , que ocorre at ravés da m odificação da sua est rut ura física. Um

dos fat or es que m ais afet am os fragm ent o s é o efeit o de bor da ( VI ANA &

TABANEZ, 1 9 9 7 ) .

Segundo For m an & Godr on ( 1 9 9 6 ) o efeit o de borda é definido com o

um a alt er ação na com posição e ou na abundância relat iva de espécies na part e

m arginal de um fragm ent o, causando alt erações est rut urais.

A v eget ação localizada nas bordas passam a ser afet adas por um

aum ent o int enso da radiação solar e de v ent os, que causam aum ent o da

t em perat ura e da dim inuição da um idade do solo. A fr agm ent ação ao m udar o

m icroclim a da florest a, t orna- a m ais ilum inada e m enos úm ida, podendo

fav or ecer o desenv olv im ent o das espécies pioneiras, com pr om et endo a

est rut ura dos fragm ent os. O efeit o de bor da t am bém afet a o com por t am ent o

da fauna, com o por ex em plo, a elevação das t axas de predação em ninhos

( TABANEZ, 1 9 9 5 ) .

Além do efeit o de bor da out r os padr ões podem ser indicadores da perda

de diversidade na est rut ura da paisagem . Segundo Viana et al. ( 1 9 9 2 ) est as

m odificações dependem :

• For m a : Fragm ent os de form a arredondada ou circular apresent am

baixa r azão bor da- int erior enquant o o s alongados apresent am um a

alt a r azão bor da- int erior. Est a razão é m uit o im port ant e, pois indica

a ár ea do fr agm ent o que se encont r a sobr e o efeit o de bor da.

• Tipo de vizinhança: É m uit o im port ant e para m ant er a

sust ent abilidade dos fragm ent os florest ais, pois as áreas vizinhas

podem servir de corredores para os anim ais, possibilit ando o fluxo

gênico. A vizinhança t am bém pode servir de banco de sem ent es, de

pr opágulos e de barreira cont ra espécies invasoras, im pedindo que

ocor r am per t ur bações nas ár eas de veget ação nat iva.

• Gra u de isola m ent o: O grau de isolam ent o pode im pedir o influxo

Para Tur ner ( 1989) , est es padr ões são r esult ant es de com plexas

int erações biológicas, físicas e sociais, pois a m aioria das paisagens t em sido

influenciada pelo uso ant rópico da t erra, onde a configur ação de m osaico é

result ant e de um a m ist ura de fragm ent os nat urais e ant rópicos que variam em

t am anho, form a e dist ribuição .

A padronização da paisagem em unidades am bient ais est á baseada na

quant ificação e na det erm inação dos padrões da het erogeneidade espacial, ou

sej a, os índices ut ilizados na m ensuração da paisagem devem abordar

aspect os significat ivos de seus padrões ( O’NEI LL et al., 1 9 8 8 ) .

Um dos índices m ais ut ilizados na análise espacial das paisagens é a

dim ensão fract al. A análise espacial das paisagens florest ais at ravés da

geom et ria euclidiana, t em se m ost rado insuficient e para ident ificar a

diversidade e a com plexidade dos padrões espaciais da sua est rut ura. Nest es

casos a geom et r ia fr act al v em se m ost r ando com o um m ét odo de análise

espacial m ais precisa ( MALANSON, 1 9 9 5 ) .

Foi Mandelbrot, em 1983, que pr opôs um a nova geom et r ia par a

descrever os padrões irregulares da nat ureza. Est a alt ernat iva para enxergar a

nat ureza, int egrando várias áreas cient íficas, foi designada com o Geom et ria

Fr act al ou Teor ia dos Fract ais. Ao procurar um a palavra que descrevesse

m elhor as form as irregulares e a nova geom et ria que acabara de descobrir,

Mandelbr ot se depar ou com o o adj et ivo lat ino fract us, vindo do verbo frangere,

que significa quebrar, frat urar ( PEI TGEN et al, 1 9 9 2 ) .

Muit os aut or es t êm sugerido que as paisagens ant rópicas exibem

padrões m ais sim ples que as paisagens nat urais, quando m edidas pela

dim ensão fract al. Quando influenciadas por pert urbações nat urais possuem

um a respost a diferent e daquelas que são influenciadas por per t ur bações

ant rópicas. Para Burrough et al. ( 1 9 8 1 ) ; Krum m el et al. ( 1 9 8 7 ) , est e

fenôm eno ocor r e devido ao aum ent o da com plexidade da paisagem .

pode auxiliar na análise de dados, com base nas v ar iações do valores da

dim ensão fract al, t endo im plicações im ediat as nas m udanças am bient ais de

grandes áreas.

As for m ações v eget ais que m ais sofr er am com o desm at am ent o,

pr ov ocado pela ação ant r ópica no Est ado de São Paulo, for am as florest as de

galeria que fit ogeograficam ent e er am providas de difer ent es for m ações

veget ais com fisionom ias e com posições floríst icas dist int as, devido a grande

diversidade da configuração geom orfológica dos locais onde se desenvolver am

( BENDIX, 1 9 9 4 ) . At ualm ent e, a for m ação floresta ripária t am bém cham ada de

“ florest a m esófila” , localiza- se principalm ent e na Depressão Periférica Paulist a,

acom panhando os cur sos dos r ios que nascem nos cont r afor t es das ser r as do

Mar e da Mant iqueira, expandindo - se em direção ao Rio Paraná, onde

apresent a grande exuberância ao longo de sua calha ( CATHARI NO, 1 9 8 9 ) .

A veget ação ciliar, riparia ou de galeria, é um a form ação t ípica de

m ar gens de r ios, cór r egos e lagos e ocor r em nas por ções de t er r eno que

incluem t ant o a ribanceira de um curso d’água com o t am bém a planície de

inundação ( REI CHART, 1 9 8 9 ) .

As m at as ciliares têm um a grande im port ância, pois são reguladoras de

fluxos de água superficial e de sedim ent os que levam e t ransport am nut rient es

das áreas m ais alt as da bacia hidrográfica para o ecossist em a aquát ico. Além

dist o, at uam com o filt r os desem penhando o papel de sist em a t am pão, sendo

t am bém um im port ant e refúgio de populações de aves e m am íferos.

Apesar de serem áreas prot egidas pela Const it uição Federal de 1988,

ar t igo 222§ 3o Machado ( 1989) , as florest as ciliares t êm sofr ido com o

desm at am ent o pr ovocado pela expansão da agr icult ura, pecuária e a

especulação im obiliária.

Em função das obser v ações ex post as acim a, é urgent e a necessidade de

efet uar um m apeam ent o da evolução t em poral e espacial dos fragm ent os de

veget ação r ipár ia nas nascent es do Rio Passa Cinco, at r avés de m et odologias

baseadas na análise fract al, pois est a área localiza- se em um a região m uit o

rica em m ananciais, classificada pela CETESB com o um a das últ im as Bacias

1 . 2 - Área de est udo: ca ra ct eríst ica s fisio grá fica s e loca liza çã o

A área de est udo est á localizada no m unicípio de I peúna – SP, e faz

part e da APA – Corum bat aí ( Área de Prot eção Am bient al) , que é um espaço

definido pela exist ência de caract eríst icas biológicas e paisagíst icas que

recom endam sua pro t eção. A lei federal 6.938/ 81 que est abelece a criação das

Áreas de Prot eção Am bient al dat a de 31/ 08/ 81, sendo at é o m om ent o

inst it uídas no Est ado de S. Paulo 15 APAs est aduais e 7 APAs m unicipais.

A bacia hidrográfica do Rio Passa Cinco t em aproxim adam ent e 550 Km2,

sendo seu cent r o localizado nas coor denadas 48° 35’ – 4 8 ° 5 5 ’ W e 2 2 ° 1 5 ’ –

22° 35’ S, com o podem os obser v ar na Figur a 1 ( RODRI GUES, 1 9 9 1 ) .

Figu r a 1 : Localização da ár ea de Est udo

A APA – Cor um bat aí t em um a ár ea de 278.858 ha, abr angendo 14

clim át icos e hidrot erm ais dos m unicípios const it uint es, além da exist ência de

grandes reservas m inerais e sít ios arqueológicos e geom orfológicos que est ão

subm et idos a um a crescent e pressão ant rópica, principalm ent e devido a

cana-de- açúcar e as past agens, ( RODRI GUES, 1 9 9 1 ) .

O Rio Passa Cinco nasce na Serra do I t aqueri ( m unicípio de I t irapina) ,

num dos com part im ent os das Cuest as Basált icas nos lim it es da Depressão

Periférica Paulist a com o Planalt o Ocident al, sendo um dos principais afluent es

do Rio Piracicaba.

Quant o a caract erização clim át ica, de acor do com a classificação de

Koppen ( 1944) , ut ilizada no t rabalho de Rodrigues ( 1991) , o clim a

predom inant e na bacia é do t ipo Cwa, definido com o clim a quent e e úm ido

com inv er no seco, com t ot al de chuv as no m ês m ais seco infer ior a 30m m e

com t em per at ur a m édia do m ês m ais quent e acim a de 22° C e do m ês m ais

fr io abaix o de 18° C.

Os int erflúvios est ão localizados sobre as Serras de I t aqueri e Sant ana,

que fazem par t e do com par t im ent o de Cuest as e Mor r os Test em unhos da

província de Cuest as Basált icas, caract erizada por um relevo alt am ent e

escar pado. Nest e r elev o a v eget ação nat iv a pode ser obser v ada nos t opos e

nas encost as ravinadas, enquant o no sopé not a- se a presença das past agens e

da agricult ura de cana- de- açúcar.

No r elevo de Mor r et es Alongados e Espigões predom inam int erflúvios

sem orient ação preferencial, t opos angulosos e achat ados e encost as ravinadas

com perfis ret ilíneos. Nest a área a veget ação nat iva é encont rada nos t opos

angulosos, enquant o nos t opos achat ados encont r am - se algum as plant ações

de Eucalipit us sp. e past agens. No relevo de Colinas Médias predom inam

int erflúvios com áreas de 1 a 4 Km2, t opos aplainados e encost as com per fis

conv ex o s a ret ilíneos, onde predom inam a agricult ura de cana- de- açúcar.

No t erço superior do Rio Passa Cinco o cor r e a For m ação Pir am bóia, m as

no ent ant o a m aioria das nascent es de seus cont ribuint es est á sobr e as

Cuest as Basált icas nas Form ações Serra Geral e Bot ucat u. Nas Cuest as, a

veget ação não sofre um a grande influência ant rópica, devido ao difícil acesso

A im port ância da relação ent re as caract eríst icas geom orfológicas e a

v eget ação, est á no fat o de que as for m as de ev olução t êm r elação dir et a com

a veget ação nat iva, m as a com pr eensão dest a r elação, é obt ida at r avés da

análise da t opografia. Por exem plo, nas m argens superiores a 5m acim a dos

canais fluviais há predom ínio de est rat os arbóreos; nas m argens de 2 a 5m ,

encont r am - se os est r at os ar bór eos- ar bust iv os e nas m ar gens com m enos de

2m predom ina a veget ação rala e rast eira.

Quan t o ao t r açado do Rio Passa Cinco, pode- se car act er izar a m at a

galeria da seguint e form a: nos t rechos ret ilíneos, a m at a se desenvolve em

igual largura em am bas as m argens; nos t rechos com curvat ura superior a

100m , pode- se verificar a exist ência da m at a ar bór ea ocupando m aior área na

part e int erna, e nos t rechos onde a curvat ura é m enor que 100m , t am bém

ocor r e m aior adensam ent o nas por ções int ernas, desenvolvendo - se por ém

est r at os ar bór eos- arbust ivos ( TROPPMAI R e MACHADO, 1 9 7 4 ) .

Dos t ipos veget acionais que ocor r em na Bacia do Rio Passa Cinco, pouco

r est a em t er m os de veget ação nat iva r em anescent e. Porém , alguns fat or es são

r esponsáv eis pela degr adação dest a for m ação veget al rem anescent e, sendo

em ordem decrescent e de grandeza: a cult ura da cana- de- açúcar, a

citricultura, as past agens, os r eflor est am ent os econôm icos, a ocupação

im obiliária e indust rial, além das const ant es ocorrências de incêndios

crim inosos.

Na bacia hidrográfica do Rio Passa Cinco, est as for m ações veget ais

apresent am - se em fr agm ent os isolados de: m at a m esófila sem idecídua; m at a

de encost a; m at a ciliar ; cer r adão; cer r ado; cam po s suj o s; v ár zeas e capoeir as

( RODRI GUES, 1 9 9 1 ) .

Na área de est udo obser v am - se alguns problem as am bient ais causados

pelo uso inadequado do solo, ou sej a, a subst it uição da m at a galeria em ár eas

agrícolas, principalm ent e de cana- de- açúcar, e d os areieiros, que suprim em a

veget ação ciliar com o int uit o de ret irar areia dos leit os dos rios, causando

1 . 3 - Dinâm ica espaço- t em port al das m at as ciliares na a lt a Ba cia

do Rio Pa ssa Cinco no pe r íodo de 1 9 6 2 a 1 9 9 5

No m apeam ent o m ult it em poral da dinâm ica das m at as ciliares, na alt a

bacia do Rio Passa Cinco, dur ant e o per íodo de 19 6 2 a 1 9 9 5 , n ot am os na

Figura 2 , que as m at as ciliares possuem um a densidade m aior nas regiões

sudest e e sudoest e, quando com par adas com as r egiões nor dest e e nor oest e

da ár ea de est udo.

Est e padrão de adensam ent o das m at as ciliares est á relacionado com as

caract eríst icas geom or fológicas da ár ea. Nas r egiões sudest e e sudoest e,

pr edom inam o r elev o de m or r et es alongados e espigões, com t opos angulosos

e encost as ravinadas com perfis ret ilíneos e padrão de drenagem dendrít ico

( RODRI GUES, 1991) . Nest e com par t im ent o m or fológico, os r em anescent es

florest ais rest rit os às áreas de grande declividade, não foram degradados,

NE NE

SE SE SW

SW NW

NW NENE

SE SE SW

SW NW

NW NENE

SE SE SW

SW NW

NW NENE

SE SE SW

SW NW NW

MATAS CILIARES EM 1962 MATAS CILIARES EM 1972

NE NE

SE SE SW

SW NW NW

MATAS CILIARES EM 1978

N

Organização: Thiago Salomão de Azevedo Marcos César Ferreira

Matas Ciliares

MAPEAMENTO MULTITEMPORAL DAS MATAS CILIARES NA ALTA BACIA DO

RIO PASSA CINCO

LEGENDA NE

NE NW

Figu r a 3 : Rem anescent es de m at as ciliar es r est r it os a ár eas de acent uado decliv e

( Fot o de Thiago S. de Azev edo, 07/ 2001)

Já nas regiões nordest e e nor oest e, o relevo predom inant e é o de colinas

m édias com t opos aplainados e encost as com per fis convexos a r et ilíneos e

padrão de drenagem sub- angular (RODRI GUES, 1991) . Nest e com par t im ent o

m orfológico, os rem anescent es florest ais vêm sofrendo fort e influência

ant rópica, onde as at ividades agrícolas e a ocupação im obiliária são

predom inant es. ( Figura 4 ) .

Figura 4 : Degradação de fr agm ent os flor est ais de m at as ciliar es pela ocupação

No ano de 1962, podem os obser v ar no m apa ( Anex o 1) , a ocor r ência d e

m at as ciliares por t oda área de est udo. Ent ret ant o , percebe- se que as m aiores

concent rações de m at a galeria, encont ram - se ao longo dos Rios Passa Cinco,

Pirapit inga e Monj olo Grande.

Quant o à car act er ização ger al do uso das t er r as, const at ado at r avés da

fot oint er pr et ação e de averiguação no cam po, not am os que a paisagem possui

um a grande het erogeneidade espacial, pois apresent a um a configuração de

m osaico dev ido à exist ência de past agens, cerrado, m at a de encost a e m at as

ciliares ( Figura 5 ) .

Figu r a 5 : Configur ação de m osaico da paisagem ( Fot o de Thiago S. de Azev edo,

07/ 2001)

Com par ando os m apas dos Anexos 1 e 2, a evolução das m at as ciliares

no per íodo de 1962 a 1972, not am os que houv e um a dim inuição dos

fragm ent os de m at as ciliares localizados na região nordest e da área de est udo

ao longo do Ribeirão da Cabeça ( Figura 6 ) . Out ro local de significat iva

Figu r a 6 : Ár ea de m at as ciliares degradada ao longo do Rio da Cabeça ( Fot o de Thiago

S. de Azev edo, 07/ 2001)

No m apeam ent o das m at as ciliar es par a o ano de 1978 ( Anex o 3) ,

con st at ou- se a m aior t ax a de desflor est am ent o em r elação aos dem ais anos

est udados. Os dados obt idos na quant ificação m ult it em poral das áreas onde se

localizam os r em anescent es florest ais são apresent ados na Tabela 1 em

v alor es absolut os ( ha) .

Ta be la 1 : Valores em hect ar es ( ha) das ár eas de m at as ciliar es no per íodo de

1962 a 1995

Anos Área ( ha)

1962 1.678,85

1972 1.498,72

1978 1.072,43

1988 1.480,45

1995 1.524,25

A degradação da veget ação ripária ocorreu em t oda área de est udo,

t endo um a m aior predom inância na porção nort e e nordest e, onde foi reduzida

drast icam ent e, ao longo do Ribeirão da Cabeça e j unt o aos seus afluent es.

Out r o local que t am bém t eve significat iva ret ração de m at as ciliares localiza- se

na por ção sudoest e e sudest e, nas Bacias dos Rios Cant agalo, Ribeirão d a Lapa

e Passa Cinco. Est a dim inuição da cobert ura veget al est á relacionada à

Figu r a 7 : Degr adação de m at as ciliar es pr ovocada por ar e ieir os ( A) e pela

can a- de- açúcar ( B) ( Fot o de Thiago S. de Azev edo, 07/ 2001)

O m apeam ent o das m at as ciliares para o ano de 1 9 8 8 ( Anex o 4 )

perm it iu verificar um aum ent o da veget ação ripária em t oda a área, sendo

m ais evident e nas regiões nordest e e noroest e, onde est á localizado o Ribeirão

da Cabeça e do Cór r ego do Ubá. Out r o local que t am bém houv e um aum ent o

significat ivo da cobert ura veget al foi ao longo dos Rios Pirapit inga, Ribeirão da

No m apeam ent o de 1995 ( Anex o 5) pudem os const at ar um pequeno

aum ent o das m at as ciliares na região sudest e, ao longo do Rio Passa Cinco e

na região nordest e da área de est udo , nos afluent es da m argem esquerda do

Rio da Cabeça.

Est a variação da cobert ura veget al das m at as ciliares, nest e período ,

est á relacionada com o abandono das áreas cult ivadas, pois no período de

1978 a 1995, as ár eas de cana- de- açúcar f or am conv er t idas em cam pos suj os.

A t ransform ação da paisagem agr ícola em cam pos suj os pode t er sido

responsável pela regeneração das m at as ciliar es, com o podem os obser var na

Figura 9 , a het erogeneidade da paisagem pode t er proporcionado a m udança

da est rut ura e do fluxo de energia, at ravés de um banco de sem ent es

localizado pr óx im o ao fr agm ent o degr adado, pela ação de agent es de

dispersão de sem ent es ( vent o e anim ais) . O próprio canal fluvial, pode t er

servido de dispersor das sem ent es, um a vez que for am t r anspor t adas e

deposit adas nas lagoas m arginais e nos m eandr os abandonados, ocor r endo

germ inação e início de regeneração dos fr agm ent os flor est ais da m at a de

galeria.

Figu r a 9 : Paisagem em pr ocesso de r egener ação ( Fot o de Thiago S. de Azev edo,

07/ 2001)

Na análise t em poral das m at as ciliares efet uada at ravés dos m apas

t em át icos ( Anex os 1, 2, 3 , 4 e 5 ) e d a Figur a 10 , podem os obser v ar o

1.678,85

1.498,72

1.072,43

1.480,45 1.524,25

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800

1962 1972 1978 1988 1995

Evolução das matas ciliares 1962 - 1995

Figu r a 1 0 : Ev olução das ár eas t ot ais de m at as ciliar es no per íodo de 1962 – 1995

Co nsider ando o ano de 1962 com o r efer ência, quando o t ot al era de

1 . 6 7 8 , 8 5 ha const at a- se que em 1 9 7 2 os v alores dim inuíram para 1.498,72ha,

um a queda de 10,72 % . No per íodo de 1972 a 1978, v er ificam os que o

processo de ret ração das florest as ciliares prosseguiu, e em 1978, ano m ais

afet ado pelo desm at am ent o, os t otais dem onst r ar am 1.072,43ha, ou sej a,

63,87 % de queda em r elação às m at as ciliar es em 1962.

Est es dados r efor çam as hipót eses de Dean ( 1 9 9 6 ) ; Garcia ( 1 9 9 8 ) , em

que a degradação das m at as ciliares est á correlacionada à m udança do uso das

t erras que ocorreu devido às conseqüências da indust rialização e a urbanização

do Est ado de São Paulo, que se iniciou após a Segunda Guerra Mundial,

est endendo - se at é m eados da década de 70. Par a Rodrigues ( 1 9 9 1 ) , est a

degradação, na década de 70 at é m eados da década de 80, est á relacionada

principalm ent e à agricult ura ext ensiva de cana- de- açúcar.

No ent ant o , um dado int er essant e foi const at ado par a o ano de 198 8 .

Obser v ou- se um aum ent o de 3 8 ,0 4 % , t ot alizando 1.480,4 5 ha, de cobert ura

Par a o ano de 1995, not am os que est e aum ent o das m at as ciliares

cont inuou, t ot alizando agor a 1.524,25 ha, ist o é, a cobert ura veget al

aum ent ou em 2,95% em r elação ao ano de 1988.

Est e fat o, no ent ant o, pode t er ocor r ido segundo Garcia ( 1998) , dev ido à

m udança do uso agrícola das t erras, conseqüência da polít ica governam ent al

do Est ado, que no com eço da década de 80 passou não m ais a subsidiar a

agricult ura ext ensiva e sim a cit ricult ura. Os propriet ário s rurais da região

volt aram às suas at ividades agropast oris, especialm ent e no m unicípio de

I peúna e I t irapina, onde a produção de leit e é considerável.

Out ro fat o que t am bém pode t er cont ribuído para o aum ent o da

cobert ura veget al, est á correlacionado à m udança do código florest al ( art .225,

§ 1° , I I I C.F.) que prevê um aum ent o da área prot egida das m at as ciliares de

5 para 30m , im pedindo sua degradação ( MACHADO, 1 9 8 8 ) .

1 . 4 - Procedim ent os m et odológicos

1 .4 .1 – Elaboração da base cart ográfica

A elabor ação da base cart ográfica foi efet uada at ravés da com pilação

das cart as t opográficas na escala 1: 50.000 ( Folha I t irapina) e na escala

1: 10.000 ( Folhas Rio Passa Cinco, Ribeirão da Lapa, Rio Monj olo Gr ande, Mor r o

do Bizigueli, Jardim Ubá e Bairro I pê) , onde foi selecionada a área de est udo.

Ta be la 2 : Mat er ial c ar t ogr áfico ut ilizado

TI PO NOME ESCALA O.EXECUTOR DATA

Topográfico Rio Passa Cinco 1:10.000 I GC 1979

Topográfico Ribeirão da Lapa 1:10.000 I GC 1979

Topográfico Rio Monjolo Grande 1:10.000 I GC 1979

Topográfico Morro do Bizigueli 1:10.000 I GC 1979

Topográfico Jardim Ubá 1:10.000 I GC 1979

1 .4 .2 – Le va nt a m e nt o dos da dos de m a t a s cilia r e s por se nsor ia m e nt o r e m ot o

Nest a et apa, o pr ocedim ent o m et odológico em pr egado no m apeam ent o

das m at as ciliares foi est rut urado de seguint e form a:

1 .4 .2 .1 . I nt e r pr e t a çã o de fot ogr a fia s a é r e a s

A com pilação dos m apas da veget ação ciliar foi realizada inicialm ent e a

part ir da int erpret ação de fot ografias aéreas ( Tabela 3) , nas escalas 1: 25.000,

1 : 3 5 . 0 0 0 e 1: 40.000, nos anos de 1962, 1972, 1978, 1988 e 1995, ut ilizando

-se est er eoscópio de espelhos.

Depois de concluída a int erpret ação das fot ografias aéreas, foi elaborada

a legenda, definindo a classe “ m at a ciliar” , com base nas caract eríst icas de cor,

t onalidade, t ext ura e localização da veget ação em relação à drenagem .

Dest a form a, a classe “ m at a ciliar” foi definida, por possuir cor escura e

t ex t ur a r ugosa quando com par ada com as out r as classes de uso do solo.

NÚMERO/ FAI XA ESCALA DATA

n° 9474 a 9481 1:25.000 1962

n° 9573 a 9586 1:25.000 1962

n° 9638 a 9632 1:25.000 1962

n° 9738 a 9746 1:25.000 1962

N° 32387 a 33703 1:25.000 1972

N° 34606 a 34614 1:25.000 1972

N° 35414 a 35423 1:25.000 1972

N° 35852 a 35860 1:25.000 1972

n° 2315 a 2321 1:35.000 1978

n° 2439 a 2446 1:35.000 1978

n° 2496 a 2502 1:35.000 1978

Fx 44 A – n° 03 A 12 1:40.000 1988

Fx 45 A – n° 08 a 16 1:40.000 1988

Fx 46 A – n° 01 a 04 1:40.000 1988

Fx 46 – n° 18 a 21 1:40.000 1988

Fx 01 - n° 01 a 15 1:25.000 1996

Fx 02 - n° 01 a 15 1:25.000 1996

Fx 03 - n° 01 a 12 1:25.000 1996

1 .4 .2 .2 I nt e r pr e t a çã o da im a ge m HRV-SPOT

Par a a int er pr et ação visual das m at as ciliares, a im agem SPOT ( Tabela

4) , foi am pliada em 31 % , valor m áxim o de am pliação que a im agem perm it iu,

sem perder resolução. Est e procedim ent o ocorreu com o int uit o de m elhorar a

visualização da veget ação est udada.

Ta be la 4 : I m agem ut ilizada

CENA ORBI TA/ PONTO SATÉLI TE BANDA DATA

Rio Claro 2020.76 HRV-SPOT 3 1996

Out ro procedim ent o ut ilizado foi selecionar a banda m ais apropriada

para int erpret ar dados de veget ação. Segundo Pereira et al. ( 1992) , a banda 3

é a m ais apropriada para est e t ipo de análise. Segundo Cr ost a ( 1992) , par a

est udos de cobert ura veget al, a banda 3 possibilit a um a m elhor visualização da

veget ação, pois suas feições espect rais são m ais sensíveis ao olho hum ano,

possibilit ando a ident ificação das variações de t ext ura com m ais facilidade.

Mediant e as considerações acim a expost as, foi selecionada a banda 3

para efet uar a int erpret ação das m at as galerias da área de est udo , par a o ano

de 1995. Dest a form a, a classe “ m at a ciliar” foi definida, na im agem SPOT,

• da t onalidade verm elho - escuro, em decorrência da fit om assa;

• de t ext ura rugosa, provenient e da variedade de espécies veget ais com difer ent es por t es ar bór eos;

• de form at o irregular, devido ao acom panham ent o dos cursos d’água.

1 .4 . 2 .3 . Verificação e m ca m po

Co ncluída a int erpret ação visual da im agem SPOT e das fot ografias

aéreas, foram efet uadas saídas de cam po que t iveram a finalidade de elim inar

algum as dúvidas que não puderam ser sanadas na fase de escrit ório, devido à

confusão da classe “ m at a ciliar ” com out ras cat egorias de uso das t erras, por

causa do efeit o de som bra. Est e efeit o dificult ou a ident ificação de algum as

m anchas de m at as ciliares, pois não perm it iu um a am pla percepção da

t ext ura, não diferenciando as m at as ciliares de out r os t ipos v eget acionais

com o, por ex em plo, as m at as de encost a e as capoeiras.

1 .4 .3 . Digit alização da base de dados

Est a et apa com preendeu a espacialização dos m apas de veget ação ciliar

par a os cinco per íodos est udados. Assim , as fot ografias aéreas e a im agem

SPOT, j á int erpret adas, foram j ust apost as form ando um m osaico, na qual

insere- se a ár ea de est udo.

Após est e pr ocedim ent o, o s m apas da veget ação ciliar, foram

com pilado s e escaneado s no scanner A0 ( Sum m agraphics LD 5000) do

Laborat ório de inform át ica do Cent ro de Análise e Planej am ent o Am bient al

( CEAPLA – UNESP, Rio Claro) .

Os cinco m apas escaneados, r efer ent es aos anos de 1962, 1972, 1978,

1 9 8 8 e 1 9 9 5 for am expor t ado s par a o soft w ar e Aut o Cad R14, no m ódulo

I NSERT, ut ilizando a função At t ach. Após est e pr ocedim ent o, o s m apas for am

digit alizados ( v et or izado s) em t ela, at ravés da função Polyline, exist ent e no

1 .4 .4 Correçã o e georreferencia m ent o da ba se de da dos

Nest a et apa foram feit as correções no m apa das m at as ciliares, pois

segundo Crost a ( 1992) quaisquer font es de dados que sej am oriundas de

fot ografias aéreas ou de im agem de sat élit e, est ão suj eit as a um a série de

dist or ções espaciais, ou sej a, est es dados não possuem pr ecisão car t ogr áfica

quant o ao posicionam ent o dos obj et os, superfícies ou fenôm enos

r epr esent ados.

Segundo Cr ost a ( 1992) ; Chuv ielo ( 2000) ; D’alg e ( 2001) , est as

dist or ções podem ocor r er devido a:

• Dist orçã o provoca da pela pla t a form a e pela rot a çã o t errest re:

Est e t ipo de dist orção ocorre pela inst abilidade do sensor fot ogr áfico e

pode ser separ ada em cinco com ponent es. At ravés da Figura 11

not am os que est as font es de er r os pr ov ocam m udanças na escala da

im agem causando dist orções, que est ão relacionadas com a variação de

alt it ude, com a velocidade e com os eixos de rot ação ( “ roll” , “ pit ch’ e

“ yaw ” ) do sist em a im ageador ( Sensor es Fot ogr áficos e Sat élit es) .

Figu r a 1 1 : Dist or ções pr ov ocadas pela plat afor m a e pela r ot ação t er r est r e

• Dist orção provocada pela curva t u r a t e r r e st r e : A curvat ura da Terra

acent ua a dist orção panorâm ica, ou sej a, est e efeit o causa um a

com pr essão de dados m aior nas bor das da im agem , fazendo com que os

dados localizados nas bor das cor r espondam a um a ex t ensão m aior do

que realm ent e são, co m o podem os obser v ar na Figura 1 2 .

Figur a 1 2 : Dist or ção pr ov ocada pela cur v at ur a t er r est r e

Font e : Ch u v ielo ( 2 0 0 0 )

Est as font es de er r os pr ov ocam m udanças na escala da im agem

causando dist or ções, necessit ando de cor r eções. Tais cor r eções baseiam - se no

est abelecim ent o de propriedades de escala e de proj eção nos m apas

digit alizados, at ravés do geo - referenciam ent o. Est a t écnica part e do princípio

de que as diferenças de posicionam ent o de pont os nos m apas digit alizados

possam ser est im ados e corrigidos ( D’ ALGE 2 0 0 1 ) .

Para efet uar est e procedim ent o, prim eiram ent e foi necessário

est abelecer pont os de cont role ( Figura 1 3 ) , baseados em feições hom ólogas às

R14 ( AUTODESK, 1998) , onde foi efet uada a oper ação de r egist r o geom ét r ico,

ut ilizando a função Rubber Sheet ing, exist ent e no m ódulo MAP.

N Rios

Lagos Pontos de Controle

Legenda

Escala 1:100.000

Figu r a 1 3 : Mapa de localização dos pont os de cont r oles ut ilizados par a o

georr efer enciam ent o

Est e procedim ent o consist iu na realização de um aj ust e da base de

dados, possibilit ando o referenciam ent o da m esm a em um sist em a de pr oj eção

cart ográfica, at ravés da correspondência ent re os pont os de cont role,

est abelecidos no m apa digit alizado, com as coordenadas, colet adas pelo GPS.

Com ist o, os conj unt os de dados r egist r ados est ar ão r efer enciados ao m esm o

exist ent es no s m apas das m at as galerias, sendo corrigidos com um a pr ecisão

de 10 m et r os.

O produt o final dest es pr ocedim ent os m et odológicos foi a elabor ação de

cinco m apas, dos fr agm ent os de m at as ciliares r efer ent es aos ano s de 1 9 6 2 ,

1 9 7 2 , 1 9 7 8 , 1 9 8 8 e 1 9 9 5 ( Anexo 1 , 2, 3, 4 e 5 ) .

1 .4 .5 – Orga niza çã o da ba se de da dos

A m et odologia em pregada nest a et apa, baseou- se prim eiram ent e na

poligonalização dos fragm ent os de m at as ciliares, de um a form a específica,

onde os fr agm ent os pr esent es nos cinco anos de est udo ( 1962, 1972, 1978,

1988 e 1995) , for am codificados individualm ent e de acor do com sua

localização na rede de drenagem .

Após est e pr ocedim ent o, for am selecionados aleat or iam ent e os

fr agm ent os de m at as ciliares, referent es ao ano de 1995, para avaliar os

efeit os da resolução espacial ( “ grain ” ) e da ext ensão da ár ea m apeada

( “ ext ent ” ) na est im at iva da dim ensão fract al.

1 .4 .6 – Procedim ent os para avaliação da influência da resolução e da e x t e nsã o na e st im a t iva da dim e nsã o fr a ct a l

O m apa dos fr agm ent os de m at as ciliar es par a o ano de 1995, foi

conv er t ido par a o for m at o r ast er no Sist em a de I nfor m ação Geogr áfica Idrisi

( EASTMAN, 1999) . Em seguida for am sim ulados nov os m apas com r esoluções

de 30, 50, 100, 500 e 1. 000 m et r os ( Figur a 14 ) , ut ilizando - se a seguint e

seqüência de funções: Dat a Ent ry > I nit ial, e Reform at > Rast er- Vect or

Fragmentos Florestais

C B

A

Resolução de 1000m Resolução de 500m Resolução de 100m

D

Resolução de 50m

E

Resolução de 30m

Figu r a 1 4 : Mapas dos fr agm ent os flor est ais de m at a ciliar obt idos pela

sim ulação num érica de diferent es r esoluções espaciais.

Em seguida foram calculados valores de área e perím et ro dos

fragm ent os de m at as ciliares para as cinco resoluções m encionadas, utilizando

-se respect ivam ent e a -seqüência de funções do SI G: Analysis > Dat aba-se

Query > Area e Analysis > Dat abase Query > Perim et er. Nest a análise foram

considerados apenas fragm ent os com área superior a 10 ha. Est e

procedim ent o foi ut ilizado por Silva ( 2002) na avaliação dos fragm ent os

florest ais do m édio vale do Rio Paraíba do Sul.

Segundo Tabarelli et al. ( 1999) , est e procedim ent o faz se necessário ,

pois 10 ha ( hect ares) é área m ínim a para que um fragm ent o apresent e

Para o cálculo da dim ensão fract al ( D) , foram ut ilizados quat r o m ét odos

baseados na relação área/ perím et ro. Os t rês prim eiros m ét odos calculam a

dim ensão fract al individual para cada fragm ent o florest al da paisagem ,

enquant o o quart o m ét odo, calcula a dim ensão fract al m édia da paisagem .

O pr im eir o m ét odo ut ilizado foi desenvolvido por Mandelbrot ( 1983) e

baseia- se na r elação:

D = ln( A) / ln( P)

onde: D = Dim ensão Fract al

ln ( A) = logarit m o neperiano da Área

ln ( P) = logarit m o neperiano do Perím et ro

O segundo m ét odo, t am bém desenv olv ido por Mandelbr ot ( 1983) ,

diferencia- se do prim eiro pela inclusão de um a const ant e K. Est a const ant e é

responsável pela hom ogeneização dos padrões de invariância escalar de

fragm ent os, m ant endo a proporção da dim ensão fract al ent re pequenos e

grandes fragm ent os.

Est e m ét odo é descrit o pela seguint e relação:

D = ln( A) / ln( P) + ln ( K)

onde: D = Dim ensão Fract al

ln ( A) = logarit m o neperiano da Área

ln ( P) = logarit m o neperiano do Perím et ro

K = const ant e

O valor de K foi calculado com base nas const at ações de Turner et al.

( 2001) , onde a dim ensão fract al assum e valor 2 para obj et os bidim ensionais,

Um quadrado de lado

a

Assim , quando subst it uím os est es valores na expressão acim a, est im am os o

valor de K

:

D = Ln ( A) / Ln ( P) + Ln ( K)

2 = Ln( a² ) / Ln( 4a) + Ln( K)

2Ln( a) = 2{ Ln( 4a) + Ln( K) }

Ln( a) = Ln( 4a * K)

4aK = a

K = ¼ ou 0,25

O t erceiro m ét odo foi pr opost o por Clar k ( McGARI GAL, 1995) , é definido

pela relação:

D = 2 ln ( 0 ,2 5 P) / ln( A)

onde: D = Dim ensão Fract al

ln ( A) = logarit m o neperiano da Área

ln ( P) = logarit m o neperiano do Perím et ro

O últ im o m ét odo, desenv olv ido por Lov ej oy ( 1982) , é definido pela

ex pr essão:

D = 2 / ∝

onde: D = Dim ensão Fr act al

∝ = coeficient e angular da ret a de regressão ent re log. P e log. A.

Os v alor es da dim ensão fr act al obt idos pelos m ét odos 1, 2 e 3 for am

ex por t ados par a o Soft w ar e St at ist ica, onde foram efet uadas análises de

a variabilidade originada de diferent es font es de variação, perm it indo a

verificação da influência do t am anho da resolução espacial na est im at iva da

dim ensão fract al.

Para avaliar a influência da resolução espacial na est im at iva de D pelo

m ét odo de Lov ej oy ( 1982) , for am efet uadas com par ações ent r e os v alor es de

D e do coeficient e de det erm inação da regressão ( R2) . Mandelbr ot ( 1983) ;

Cr essie ( 1993) ; Kr ebs ( 1994) ; e Zar ( 1999) , ar gum ent am que est es

pr ocedim ent os est at íst icos podem ser ut ilizados a priori som ent e se o conj unt o

de dados est udados apr esent a com por t am ent o gaussiano. Por ist o, t est es

est at íst icos de norm alidade foram aplicados aos valores para se verificar t al

condição. Os r esult ados podem ser obser v ados no Anex o 6 .

Além dos t est es est at íst icos de norm alidade, t ivem os a preocupação de

verificar a correlação espacial ent re os valores da dim ensão fract al obt idos em

difer ent es pont os do espaço. Segundo Tilm an e Kareiva ( 1997) , em ecologia,

onde os dados são nor m alm ent e colet ados segundo um plano com

coordenadas definidas, t orna- se m uit o im port ant e, que a configuração espacial

desses dados sej a considerada.

Um dos m ais im port ant es problem as relacionados com a aplicação de

est at íst ica em ecologia diz respeit o ao est udo do com por t am ent o espacial de

variáveis que assum em valores para cada pont o em um a det erm inada região,

com o por ex em plo, os v alor es da dim ensão fr act al dos fr agm ent os de m at as

ciliares da área est udada. Segundo Landim ( 1998) , em est udos espaciais, as

variáveis assum em valores definidos para cada pont o no espaço, t ant o quant o

aqueles dependent es do t em po, exibem com por t am ent o com plexo par a ser

analisada pelos m ét odos est at íst icos usuais. Quando se ut iliza à cham ada

est at íst ica clássica na represent ação das propriedades dos valores am ost rais,

presum e- se que est es sej am realizações de um a variável causal, as porções

relat ivas das am ost ras são ignoradas e presum e- se que t odos os v alor es

am ost rais sej am est ocást icos, ist o é, t enham a m esm a probabilidade de ser

aos pont os am ost r ados. Nest e cont est o, a sim ilaridade ent re valores am ost rais

é quant ificada em função da dist ância ent re as am ost ras, represent ando t al

relação o fundam ent o desse cam po espacial da est at íst ica aplicada.

Nest e sent ido, os valor es da dim ensão fr act al, dos fr agm ent os de m at as

ciliares, apresent ariam um det erm inado grau de sem elhança dependendo da

sua localização, im possibilit ando t am bém a ut ilização de m ét odos baseados na

est at íst ica clássica ( ANOVA) , na avaliação da influência da resolução e da

ex t ensão da ár ea m apeada na est im at iva da dim ensão fract al. Mediant e a

est as const at ações, t est es est at íst icos de aut o - correlação espacial for am

aplicados aos valores de D dos fragm ent os ciliares, para se verificar t al

condição. Tais r esult ados podem ser obser v ados no Anex o 7 .

O m apa obt ido em r esolução de 5 0 m foi subdividido em j anelas de

t am anhos progressivam ent e diferent es, correspondendo a 3 am ost ras,

cont endo r espect ivam ent e os seguint es valor es em ár ea: am ost r a A - 1.212ha,

am ost r a B - 6 . 3 4 5 ha e am ost r a C com 1 7 . 6 7 7 ha ( Figura 1 5 ) .

Figu r a 1 5 : Am ost r as de difer ent es ex t ensões ut ilizadas na est im at iv a de D

Após est a et apa for am efet uados os m esm os pr ocedim ent os par a

avaliação est at íst ica e par a o cálculo de D, confor m e os m ét odos apr esent ados.

Apenas par a o m ét odo 4 ( LOVEJOY) , for am efet uadas com par ações ent r e os

valor es de D e do er r o padr ão da r egr essão ( E) .

A

B

C

Fragmentos Florestais

Extent 1 (1.212 ha)

Extent 2 (6.345 ha)

1 .4 .7 – Evoluçã o espa ço t em pora l da dim ensã o fra ct a l da s m a t a s ciliares

A análise t em poral da dim ensão fract al das m at as ciliares foi efet uada

utilizando - se t écnicas de com paração m últ ipla ent re m apas, no m ódulo

Mat hem at ical Operat ors, d o Idrisi 3 2 ( EASTMAN, 1999) , at r av és da função

Over lay, os m apas de v eget ação ciliar ( 1962, 1972, 1978, 1988, 1995) , for am

super post os ao m apa geom or fológico da ár ea de est udo ( Ane x o 7 ) , com pilado

a par t ir do m apa elabor ado por Lopes ( 2000) .

Após est a et apa foram calculados os valores de D das m at as ciliares,

par a cada unidade geom or fológica, nas dat as de 1962, 1972, 1978, 1988 e

1995, ut ilizando - se o m ét odo Clar k com r esolução de 5 0m .

O m ét odo de Clar k ( m ét odo 3) , foi escolhido aleat or iam ent e em r elação

aos m ét odos desenv olv idos por Madelbr ot ( m ét odos 1 e 2) . O m ét odo 4

desenvolvido por Lovej oy ( 1982) não foi ut ilizado nest a et apa da pesquisa,

pois segundo as afir m ações de Fr ohn ( 1998) , as est im at ivas de D oriundas de

r egr essão apr esent am pr oblem as que acarret am er r os.l

Para Frohn et al. ( 1996) e Fr ohn ( 1998) , est a ex cepcionalidade, deve- se

ao fat o de que est e m ét odo é dependent e do t am anho da am ost r a. De m aneir a

geral, salient a Frohn ( 1998) , que o m ét odo desenv olv ido por Lov ej oy ( 198 2 )

necessit a de um a população com m ais de vint e am ost r as.

Dest a for m a, com o o ano de 1978 apr esent a um conj unt o am ost r al

pequeno, m enos de vint e am ost r as, decidim os r et ir ar o m ét odo 4 ( Lovej oy,

1 9 8 2 ) dest a et apa da pesquisa.

Após avaliar a variação espaço - t em poral da dim ensão fract al, a próxim a

et apa baseou- se na avaliação das relações ecológicas dos fragm ent os de

m at as ciliares. Est e procedim ent o m et odológico t eve com o finalidade avaliar o

com por t am ent o da dim ensão fract al dos fragm ent os de m at as ciliares, no

per íodo de 1962 a 1995, em r elação ao gr au de per t ur bação das m at as