R
ELAÇÃO ENTRE A ESTRATÉGIA DE REGENERAÇÃO E O
COMPORTAMENTO DO FOGO EM VEGETAÇÃO ARBUSTIVA
Dissertação de Mestrado em Engenharia Florestal
A
NAL
UÍSAF
ERREIRA DAC
OSTAOrientador:
Paulo Alexandre Martins Fernandes
R
ELAÇÃO ENTRE A ESTRATÉGIA DE REGENERAÇÃO E O
COMPORTAMENTO DO FOGO EM VEGETAÇÃO ARBUSTIVA
Dissertação de Mestrado em Engenharia Florestal
A
NAL
UÍSAF
ERREIRA DAC
OSTAOrientador: Paulo Alexandre Martins Fernandes
Juri:
_______________________________________
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As doutrinas expressas neste trabalho
Os fogos florestais estão presentes em todos os ecossistemas mediterrânicos e durante muitos anos as populações aprenderam a conviver com o fogo e até a usá-lo em seu benefício
A disponibilidade e o tipo de combustível vão afectar o comportamento do fogo. No entanto, não está ainda explicado de que forma a estratégia de regeneração da vegetação arbustiva também afecta esse comportamento. Este trabalho pretende ajudar a perceber esta relação e de que forma ambos são afectados, através da descrição do comportamento do fogo em função da descrição da vegetação como um combustível.
Existem três estratégias de regeneração das plantas após o fogo: seminal obrigatória, vegetativa obrigatória e seminal facultativa. As duas primeiras correspondem, respectivamente, a espécies que dependem exclusivamente da presença de um banco de sementes e a espécies com capacidade de refazerem a copa por emissão de novos rebentos. A terceira corresponde às espécies que têm ambas as capacidades. Tem sido defendido que a combustibilidade das espécies arbustivas está relacionada com a estratégia de regeneração. Em ambientes onde o fogo é frequente, espécies que ardam melhor poderão ter vantagens adaptativas.
Os objectivos deste trabalho passam por relacionar as características do combustível (por exemplo, carga de combustível, % de material fino, % de material morto) e as características de comportamento do fogo com a estratégia de regeneração em comunidades arbustivas mediterrâneas em Portugal. Para isso, estudamos a relação entre o comportamento do fogo e a estratégia de regeneração das plantas de forma a perceber se há ou não influência desta característica na intensidade do fogo e/ou de que forma esta estratégia influência o comportamento do fogo.
Pelos resultados obtidos verifica-se que a influência da estratégia de regeneração no comportamento do fogo não é tão evidente como era expectável. O comportamento do fogo (intensidade e velocidade de propagação) está mais dependente das condições ambientais (vento e declive) e das características do combustível, do que da estratégia de regeneração de cada espécie.
Forest fires are present in all Mediterranean ecosystems and for many years people have learned to live with fire and use it for their own benefit.
The availability and type of fuel affect fire behavior. However, it is not well understood to what extent the strategy of shrub regeneration affects fire behaviour. This work aims to increase the understanding of this relationship and how both are interrelated through the description of fire behavior as a function of vegetation.
There are three plant regeneration strategies after fire: obligate seeding, obligate resprouting, and facultative, either seeding or resprouting. The first two respectively correspond to species that depend exclusively on the presence of a seed bank and on the ability to rebuild the canopy by issuing new shoots. The third corresponds to species that have both abilities. It has been argued that the combustibility of shrub species is related to the regeneration strategy. In environments where fire is common, species that burn more easily may have adaptive advantages.
The objectives of this study are to relate fuel characteristics (e.g., fuel loading, % of fine material, % dead material) and fire behaviour characteristics with regeneration strategy in Mediterranean shrub communities in Portugal. For that, we studied the relationship between fire behaviour and the regeneration strategy of the plants in order to understand whether or not this feature influences the intensity of the fire and/or how this strategy influenced the fire behavior.
From the results, it appears that the influence of regeneration strategy on fire behaviour isn’t as evident as it was expected. Fire behaviour (fire intensity and rate of spread) are more dependent on environmental conditions (wind and slope) and on fuel characteristics than of each species regeneration strategy.
ÍNDICE GERAL
RESUMO ... IV ABSTRACT ... VI ÍNDICE GERAL ... VII ÍNDICE DE FIGURAS ... IX ÍNDICE DE QUADROS ... XI
INTRODUÇÃO ... 1
I. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ... 2
1. O CLIMA EM PORTUGAL ... 2
II. A FLORESTA EM PORTUGAL E OS INCÊNDIOS FLORESTAIS ... 4
III. COMPORTAMENTO DO FOGO ... 8
1. O AMBIENTE DO FOGO ... 8
2. COMBUSTÍVEIS FLORESTAIS ... 10
3. O COMPORTAMENTO DO FOGO ... 12
III.3.a. Sucessão ecológica ... 13
III.3.b. Regime de fogo ... 13
4. O MODELO DE ROTHERMEL ... 14
5. ECOLOGIA DO FOGO ... 14
5.1. Efeitos no solo ... 15
6. ESTRATÉGIAS DE REGENERAÇÃO ... 16
III. MATERIAL E MÉTODOS ... 21
1. ÁREA DE ESTUDO ... 21
III.1.a. Serra da Arrábida ... 22
III.1.b. Serra da Malcata ... 23
2. METODOLOGIA ... 24
III.2.a. Dados de base ... 24
III.2.b. Simulação do comportamento do fogo ... 29
3. ANÁLISE DOS DADOS ... 33
IV. RESULTADOS ... 34
IV.1.a. Estratégia de regeneração vs fogo ... 34
IV.1.b. Variação do comportamento do fogo ... 42
IV.1.b. Relação entre comportamento do fogo e estratégia de regeneração ... 47
IV.1.c. Modelos do comportamento do fogo ... 55
IV.1.d. Características do combustível em função da estratégia de regeneração ... 57
V. DISCUSSÃO E CONCLUSÕES ... 64
ÍNDICE DE FIGURAS
FIGURA 1-MAPA DE PORTUGAL E AS SUAS REGIOES CLIMÁTICAS.FONTE:IPMA ... 2
FIGURA 2-DISTRIBUIÇÃO DOS USOS DO SOLO EM PORTUGAL CONTINENTAL PARA 2010;FONTE:IFN6 ... 5
FIGURA 3-EVOLUÇÃO DOS USOS DO SOLO EM PORTUGAL CONTINENTAL;FONTE:IFN6 ... 5
FIGURA 4-DISRIBUIÇÃO DAS AERAS TOTAIS POR ESPECIE;FONTE:IFN6 ... 6
FIGURA 5-EVOLUÇÃO DAS ÁREAS TOTAIS POR ESPECIE;FONTE IFN6 ... 6
FIGURA 6-EVOLUÇÃO DAS ÁREAS DE FLORESTA;FONTE:IFN6 ... 7
FIGURA 7-EXEMPLOS DE RESPOSTA APÓS FOGO EM ESPÉCIES ARBÓREAS, REGENERAÇÃO VEGETATIVA (1ª SOBREIRO E 2ª MEDRONHEIRO) E REGENERAÇÃO SEXUAL (3ª PINHEIRO BRAVO).FONTE:FILIPE X.CATRY ... 19
FIGURA 8-REPRESENTAÇÃO DA RAIZ E PARTE AÉREA DE DUAS ESPÉCIES DE A) REGENERAÇÃO OBRIGATÓRIA POR SEMENTE E B) REGENERAÇÃO VEGETATIVA.(ESCALA 0,5 M).FONTE:FILIPE X.CATRY ... 19
FIGURA 9- MAPA DE PORTUGAL COM AS ÁREAS DE ESTUDO EM DESTAQUE ... 21
FIGURA 10-SERRA DA ARRÁBIDA;FONTE: GOOGLE EARTH,AUTOR DESCONHECIDO ... 22
FIGURA 11-SERRA DA MALCATA;FONTE:AUTOR DESCONHECIDO ... 24
FIGURA 12-SELEÇÃO DA OPÇÃO DE SIMULAÇÃO... 31
FIGURA 13–DESCRIÇÃO DAS VARIÁVEIS DE ENTRADA PARA A SIMULAÇÃO DO COMPORTAMENTO DO FOGO NUM INCÊNDIO DE SUPERFÍCIE. ... 32
FIGURA 14–PROCEDIMENTO PARA A APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS ... 32
FIGURA 15-CRG 1HR (T/HA);ARRÁBIDA ... 35
FIGURA 16-CRG 10HR (T/HA);ARRÁBIDA ... 35
FIGURA 17-CRG VIVO (T/HA);ARRÁBIDA ... 35
FIGURA 18- PROP COMB MORTO;ARRÁBIDA ... 35
FIGURA 19-SUP/VOL (M²/M³) PARC;ARRÁBIDA ... 36
FIGURA 20- ALT (M);ARRÁBIDA... 36
FIGURA 21-PODERCALOR (KJ/KG)PARC;ARRÁBIDA ... 36
FIGURA 22-HUM.VIVO % PARC;ARRÁBIDA ... 36
FIGURA 23-% GERMINAD;ARRÁBIDA ... 37
FIGURA 24-% REBROTAD;ARRÁBIDA ... 37
FIGURA 25-CRG 1HR (T/HA);MALCATA ... 38
FIGURA 26-CRG 10HR (T/HA);MALCATA ... 38
FIGURA 27-CRG VIVO (T/HA);MALCATA ... 38
FIGURA 28- PROP COMB MORTO;MALCATA ... 38
FIGURA 29-SUP/VOL (M²/M³) PARC;MALCATA ... 39
FIGURA 30- ALT M;MALCATA ... 39
FIGURA 31-PODERCALOR (KJ/KG)PARC;MALCATA ... 39
FIGURA 32-HUM.VIVO % PARC;MALCATA ... 39
FIGURA 34-% REBROTAD;MALCATA ... 40
FIGURA 35-SRS0/0ARRÁBIDA ... 43
FIGURA 36-SRS10/30;ARRÁBIDA ... 43
FIGURA 37-FLI0/0;ARRÁBIDA ... 43
FIGURA 38-FLI10/30;ARRÁBIDA ... 43
FIGURA 39-SRS0/0;MALCATA ... 44
FIGURA 40-SRS10/30;MALCATA ... 44
FIGURA 41-FLI0/0;MALCATA ... 44
FIGURA 42-FLI10/30;MALCATA ... 44
FIGURA 43-RETA DE REGRESSÃO ENTRE CENÁRIO (SRS0/0) E % DE GERMINADORAS ... 48
FIGURA 44-RETA DE REGRESSÃO ENTRE CENARIO (SRS10/30) E % DE GERMINADORAS ... 49
FIGURA 45-RETA DE REGRESSÃO CENARIO (FLI0/0) E % DE GERMINADORAS ... 51
FIGURA 46- RETA REGRESSÃO (FLI10/30) E % GERMINADORAS ... 51
FIGURA 47-APRESENTAÇÃO GRÁFICA DOS MODELOS DO COMPORTAMENTO DO FOGO PARA A VELOCIDADE E INTENSIDADE DA FRENTE DE CHAMA E A % DE GERMINADORAS ... 56
FIGURA 48-CRG COMB.FINO (T/HA) EM FUNÇÃO DA ESTRATÉGIA ... 57
FIGURA 49-CARGA 1HR (T/HA) EM FUNÇÃO DA ESTRATÉGIA ... 58
FIGURA 50-CRG 10HR (T/HA) EM FUNÇÃO DA ESTRATÉGIA ... 58
FIGURA 51-CRG VIVO (T/HA) EM FUNÇÃO DA ESTRATÉGIA ... 59
FIGURA 52-PROP.COMB.MORTO EM FUNÇÃO DA ESTRATÉGIA ... 59
FIGURA 53-SVR(1/M) EM FUNÇÃO DA ESTRATÉGIA ... 60
FIGURA 54-ALTURA (M) EM FUNÇÃO DA ESTRATÉGIA ... 60
FIGURA 55-PODER CALORÍFICO (KJ/KG) EM FUNÇÃO DA ESTRATÉGIA... 61
ÍNDICE DE QUADROS
QUADRO 1-LISTA DE ESPÉCIES E ESTRATÉGIA DE REGENERAÇÃO;R-REBROTADORES OBRIGATÓRIOS;GF-GERMINADORES
FACULTATIVOS;GO–GERMINADORES OBRIGATÓRIOS ... 27
QUADRO 2-TIPOS DE FOGO E AS SUAS CARATERÍSTICAS.ADAPTADO DE SCOTT E REINHARDT (2011);LOUREIRO (2014). ... 29
QUADRO 3-VALORES MÁXIMOS, MÍNIMOS E MÉDIOS DAS CARACTERÍSTICAS DA VEGETAÇÃO PARA OS LOCAIS ESTUDADOS. ... 41
QUADRO 4- VALORES MÁXIMOS, MÉDIOS E MÍNIMOS PARA OS CENÁRIOS ESTUDADOS ... 46
QUADRO 5-VALORES OBSERVADOS, MÍNIMOS E MÁXIMOS, PARA AS VARIÁVEIS DE COMPORTAMENTO DO FOGO PRODUZIDAS PELO BEHAVEPLUS. ... 47
QUADRO 6-REGRESSÃO LINEAR Y=A+BX, ENTRE A % GERMINAD (X) E O LOG DA VELOCIDADE DE PROPAGAÇÃO ... 50
QUADRO 7-REGRESSÃO LINEAR Y=A+BX, ENTRE A % GERMINAD (X) E O LOG DA INTENSIDADE DE CHAMA (Y) ... 52
QUADRO 8-RELAÇÃO ESTATÍSTICA ENTRE AS VARIÁVEIS E OS CENÁRIOS ESTUDADOS ... 53
QUADRO 9-EFEITOS DAS INTERAÇÕES NO SRS E FLI NA MALCATA ... 54
QUADRO 10-EFEITOS DAS INTERAÇÕES NO SRS E FLI NA ARRÁBIDA ... 54
INTRODUÇÃO
Actualmente o fogo é visto como um problema: em vez de gerir estamos a combater, mesmo sem perceber de que forma ele se comporta para os diferentes tipos de vegetação presentes no nosso país e de que forma é que a vegetação responde aos incêndios.
Para sobreviver as plantas desenvolveram uma série de mecanismos que lhes permitir responder as perturbações no meio. As estratégias evolutivas das espécies, em relação à regeneração das plantas após o fogo, podem agrupar-se em três: as de regeneração seminal obrigatória, vegetativa obrigatória e seminal facultativa. No caso da primeira a espécie depende exclusivamente da presença de um banco de sementes. A vegetativa obrigatória da capacidade de refazer a copa por emissão de novos rebentos. A facultativa, como o nome indica, corresponde a espécies com ambas as capacidades.
A estratégia de regeneração pode estar relacionada com a combustibilidade das espécies arbustivas, quando estão em ambientes onde o fogo é frequente, espécies que reajam melhor tem vantagem sobre as outras.
Portugal tem um clima mediterrânico caracterizado por uma estação quente e seca e outra fria e húmida. É um país com grande vocação florestal onde o uso dominante do solo é florestal 35,4% do território continental. No entanto esta área tem vindo a diminuir cerca de 0,3% ao ano (IFN6). O tipo de vegetação observada é predominantemente arbustiva, conhecida por matagal ou matos.
Um dos principais problemas associado a estes ecossistemas são os fogos florestais, que embora seja um processo natural, pela acção humana este fenómeno tem vindo a aumentar a intensidade e frequência.
I.
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
1.
O clima em Portugal
A precipitação, a altitude, relevo, proximidade do mar e continentalidade são fatores que afectam o clima e a distribuição vegetal. Portugal apresenta um clima temperado com influência continental, marítima, atlântica e mediterrânicas variáveis, sendo principalmente caracterizado por uma estação quente e seca e outra fria e húmida.
Na classificação de Koppen, que divide o clima da Terra em 5 tipo gerais - Tropical Húmido; Seco; Temperado com Inverno suave; Temperado com Inverno rigoroso; Polar - Portugal divide-se em duas regiões: uma de clima temperado com Inverno chuvoso e Verão seco e quente e outra de clima temperado com Inverno chuvoso e Verão seco e pouco quente.
Figura 1 - Mapa de Portugal e as suas regioes climáticas. Fonte: IPMA
Por estar inserido na zona Biogeográfica Mediterrânica e pelas características que apresenta é um país com grande vocação florestal, onde o uso dominante do solo é florestal (35,4% do território continental). No entanto, esta área tem vindo a diminuir cerca de 0,3%/ano (IFN6), dando lugar a vegetação predominantemente arbustiva, conhecida por matagal ou matos.
Um dos principais problemas associados a estes ecossistemas são os fogos florestais que, embora seja um processo natural, devido à acção humana, este fenómeno tem vindo a aumentar a intensidade e frequência. O clima estival e a abundância de matos são as principais causas da origem dos incêndios que se tornam posteriormente fogos florestais (Sardinha, 2000).
O fogo surge originalmente devido a fatores de eclosão naturais e, ao longo do tempo, a floresta acumula biomassa que inevitavelmente fica disponível para arder (Pyne, 1997 cit in Alves et al, 2006). Nas regiões de clima mediterrânico as condições meteorológicas são favoráveis à ocorrência de incêndios e as populações destas regiões sempre usaram o fogo como forma de moldar a vegetação para sobreviver, abrir áreas para pastagens e para cultivo da terra (Alves et al, 2006).
II. A FLORESTA EM PORTUGAL E OS INCÊNDIOS FLORESTAIS
As florestas são bastante importantes para a vida na Terra, muito mais que a proporção do planeta que ocupam (cerca de 1/3 das terras emersas). Abrigam aproximadamente 70% da biomassa do planeta e grande parte da biodiversidade. Têm influência sobre o clima, ajudam no balanço hidrológico e no equilíbrio da biosfera, pelo seu papel no ciclo de carbono (Santos, 2012 cit in Pereira 2014).Além do papel ecológico, as florestas sempre foram muito importantes para a humanidade pelos recursos económicos que dela advêem. A madeira nos seus diversos usos (construção, combustível, pasta de papel), a cortiça (rolha, isolante, etc.) e produtos não lenhosos (cogumelos, frutos, etc.). Representa ainda um importante valor estético e de recreio (Pereira, 2014).
A importância da floresta é também socioeconómica: a FAO (Organização das Nações Unidas para a Alimentação e Agricultura) estima que o número de pessoas empregadas na prática da exploração, da condução e da regeneração das florestas seja de 10 milhões. Na União Europeia, o trabalho na floresta emprega 350 mil pessoas e as industrias que trabalham com matéria-prima florestal originam mais 2 milhões de empregos, num território onde 42% do solo é floresta (Pereira, 2014).
Portugal é um dos países da Europa com maior área florestal em relação a sua área total. Os dados do último Inventário Florestal Nacional apontam para 3,15 milhões de hectares de floresta no território continental, o que representa cerca de 35% do território (Figura 2), representando a área de matos e pastagens aproximadamente 32% (IFN6)
Embora a floresta seja a classe principal de uso do solo, estas áreas têm vindo a diminuir (Figura 3) e no período 1995 – 2010 houve uma diminuição de 4,6%. Pela análise da Figura 2, verificamos que a diminuição da área de floresta se deve a conversão dessas áreas na classe de matos e pastagens (85%) e na conversão para uso urbano (28 mil ha).
Figura 2 - Distribuição dos usos do solo em Portugal Continental para 2010; Fonte: IFN6
Figura 3 - Evolução dos usos do solo em Portugal Continental; Fonte: IFN6
A área florestal (Figura 4) é dominada pelo eucalipto (Eucalyptus globulus), espécie que representa 26% da área florestal (812 mil ha), segue-se o sobreiro (Quercus suber) com 737 mil ha (23%) e o pinheiro-bravo (Pinus pinaster) com 714 mil ha. Estas três espécies em conjunto representam cerca de 72% da área florestal.
A principal alteração a destacar na evolução das áreas das espécies (Figura 5) é a redução da área de pinheiro bravo, onde ocorreu uma diminuição de 263 mil ha. Podemos também verificar o aumento mais significativo na área do eucalipto e o aumento da área arborizada para o pinheiro manso e castanheiro.
Figura 4 - Disribuição das aeras totais por especie; Fonte: IFN6
Figura 6 - Evolução das áreas de floresta; Fonte: IFN6
Na Figura 6, podemos observar que são as superfícies temporariamente desarborizadas (ardida, cortada e em regeneração) a que se deve a diminuição da área florestal.
O aumento da área de floresta pode ser explicado em parte pela regeneração natural, provando a potencialidade dos solos para o uso florestal, e a acções de rearborização por parte dos proprietários florestais.
Os problemas enfrentados pela floresta são vários, desde a pressão urbanística, o abandono rural, os incêndios, pragas e doenças. Tudo isto afecta a floresta, tornando-a mais vulnerável, contribuindo para o seu declínio.
Na bacia Mediterrânica o fogo pode ter moldado a vegetação e a biodiversidade, mas o impacto do ser humano na paisagem, as condições socioculturais e as alterações climáticas têm contribuído para não só aumentar a frequência do fogo e a erosão do solo após o fogo, como passam a afectar ecossistemas que não eram anteriormente afectados por este e que não têm mecanismos de sobrevivência adaptados (Rodrigo et al., 2004; Pausas et al., 2004).
A flora da bacia do Mediterrâneo torna esta área um hotspot de biodiversidade (Myers et al., 2000; Pausas et al.,2004). Dados recolhidos na bacia do mediterrânio mostram que 500 espécies (>60 famílias) são rebrotadores, menos de 15% das famílias germinadoras, mas que representam mais de 50% do total de espécies. Espécies com germinação estimulada pelo fogo também são abundantes, mas a maioria (cerca de 75%) estão incluídos em duas famílias (Fabaceae e Cistaceae). Assim, os mecanismos resistência ao fogo estão amplamente
presentes na bacia do Mediterrâneo, o que sugere que a biodiversidade de plantas tem vindo a ser moldada pela história evolutiva fogo. O número de fogos e a área afectada por estes tem aumentado exponencialmente nas últimas décadas, começando a afectar áreas cobertas com vegetação sem estratégias de defesa contra o fogo (resistência e regeneração). Cconsequentemente, os fogos têm vindo a afectar a paisagem e a biodiversidade de forma negativa (Pausas, 2006).
III. COMPORTAMENTO DO FOGO
1.
O ambiente do fogo
A ocorrência de fogos florestais nos ecossistemas mediterrânicos é inevitável, e em Portugal a vulnerabilidade da paisagem tem-se agravado nos últimos anos devido às alterações demográficas e socioeconómicas. O abandono da agricultura e pecuária diminuem a capacidade de intervenção no território, alterando o tipo e intensidade de uso do solo e criando-se assim manchas de vegetação com combustibilidade elevada e uniformes, que favorecem a continuidade do fogo. Já não é o Homem que intervém na acumulação e regulação da biomassa. Nas áreas marginais onde é abandonada a agricultura, esta é regulada pela dinâmica da sucessão ecológica, pelo esforço de arborização e principalmente pelo ciclo do fogo. A propensão natural para o fogo é agravada por estas condições que facilitam a ignição e propagação do fogo na paisagem.
O comportamento do fogo é condicionado por três fatores, que são caracterizados por um conjunto de parâmetros e propriedades que vão alterar a tipologia deste: o combustível, a topografia e a meteorologia. Estes, por sua vez, são afetados pelo fogo. É da interacção entre fatores ambientais e o fogo que se dá a propagação do incêndio (Ventura e Vasconcelos, 2006).
A topografia influência o comportamento do fogo de forma direta e indireta. Directamente, temos a considerar as influências do declive do terreno e da sua concavidade (Viegas et al., 2004 cit in Viegas, 2006). Indiretamente, a influência da topografia refere-se ao efeito que exerce nos combustíveis e na meteorologia. O efeito nos combustíveis é observado
através da altitude que condiciona a temperatura e a precipitação, e a orientação do local, fazendo variar o tipo de combustíveis e a sua humidade. O efeito na meteorologia tem a ver com a criação de microclimas e a alteração do padrão do vento (Ventura e Vasconcelos, 2006).
Os fatores meteorológicos vão afectar a inflamabilidade e a combustibilidade, condicionando o teor de humidade das partículas combustíveis e o ambiente, sendo este afectado pela temperatura, pela humidade relativa do ar, pelo vento, pela radiação solar e pela precipitação (Viegas et al., 2004 cit in Viegas, 2006). A variabilidade do vento (variação da velocidade, variação da direção) é, aliás, uma das maiores dificuldades na previsão do comportamento do fogo (Ventura e Vasconcelos, 2006) O combustível varia espacialmente e as suas características variam também no tempo, mas de forma relativamente lenta (Ventura, Vasconcelos, 2006).
O comportamento do fogo é dinâmico, as suas características de propagação vão-se alterando com o tempo, mesmo em condições que não variam com o tempo (Viegas, 2006). Consequentemente Viegas (2006) propõe a adição do fator tempo ao triângulo do fogo, que embora seja ignorado nos textos correntes é fundamental para a descrição do comportamento do fogo. Este quarto fator que compõe o então quadrado do fogo intervém de forma explícita no comportamento de um incêndio.
Para se dar a ignição e propagação de um incêndio têm de estar reunidas as condições necessárias para a combustão, haver vegetação combustível, condições meteorológicas apropriadas e fontes de ignição. Enquanto a vegetação e a meteorologia estão condicionadas pelas características da região, a ignição está principalmente dependente da actividade humana (Ventura e Vasconcelos, 2006).
Após a ignição, a propagação depende da quantidade e continuidade de combustíveis finos e do grau de secura existente. A quantidade de combustível que está disponível para arder, isto é, a acumulação de biomassa, depende da produtividade primária de cada local, sendo controlada pelo balanço hídrico e pela fertilidade do solo (Van Wilgen & Scholes, 1997, cit in Ventura e Vasconcelos, 2006). Desta forma, têm que estar reunidas as condições de acumulação da biomassa, e posterior secura, para facilitar a ocorrência de incêndios. Vemos assim que os fogos florestais são um conjunto de fenómenos que envolvem escalas temporais e espaciais diversas (Ventura e Vasconcelos, 2006).
2.
Combustíveis florestais
O combustível é a biomassa de matéria vegetal que está disponível para arder, podendo ser diferenciado em combustível vivos com actividade fisiológica (ervas, arbustos, estrato arbóreo) ou mortos sem actividade fisiológica (ramos caídos, folhas e erva seca), sendo que a principal diferença entre eles é o teor de humidade. Os combustíveis vivos têm humidade elevada. Já nos combustíveis mortos, a quantidade de água pode ser muito baixa e vai variar com a humidade do ar e outros fatores meteorológicos (Fernandes, 2007; Moreira, 2000; Fraga, 2010). A disponibilidade do combustível para arder depende da sua dimensão e humidade.
Os combustíveis são classificados em diferentes estratos: manta morta, sub-bosque, combustíveis de transição e copa das árvores. O combustível de superfície inclui a folhada superficial não decomposta, as ervas e arbustos. No entanto, nem toda a vegetação florestal é combustível: o tronco e grande parte dos ramos vivos não ardem, mesmo em incêndios com grande intensidade (Fernandes 2007).
As propriedades do combustível com maior influência no comportamento do fogo são o tipo, arranjo (estrutura), carga, distribuição por classes de dimensão, continuidade e teor de humidade. A forma como o combustível vai arder depende do conjunto destas características (Fernandes e Rego, 2010).
A continuidade do combustível descreve a sua distribuição e é importante para a propagação do fogo, porque a limita ou facilita em caso de descontinuidade ou uniformidade, respectivamente. A continuidade horizontal e vertical tem uma grande influência na continuidade, velocidade e propagação do fogo (Fernandes, 2007).
A carga de combustível é a sua quantidade por unidade de área (em kg m-2 ou t ha-1 de peso seco). À medida que aumenta a carga de combustível disponível para arder aumenta o potencial de libertação de calor. Quando a compactação dos combustíveis é menor a velocidade da combustão vai ser maior.
A disponibilidade do combustível para arder depende da sua dimensão. Os combustíveis finos vão arder com grande intensidade num curto espaço de tempo, ao contrário dos combustíveis. A humidade influencia a combustão de forma inversamente proporcional ao seu grau, sendo que quanto maior for o teor de humidade menor será a disponibilidade de combustível (Fernandes e Rego, 2010).
Os fogos são um processo ecológico natural e, por isso, a vegetação evoluiu de forma a adaptar-se. A vegetação foi sendo selecionada pela sua resistência à intensidade e frequência do fogo (Silva, 1988 cit in Varejão, 1991). Entre as características de adaptação ao fogo encontram-se a renovação rápida vegetativa (por rebentação) ou por semente, através de produção precoce, resistência ao fogo e dormência da semente, cuja quebra da dormência é estimulada pelo fogo (Varejão, 1991).
A resistência das plantas ao fogo está relacionada com as características desenvolvidas pelas plantas de forma a adaptarem-se às consequências do fogo. Um dos principais problemas é a temperatura das chamas: o calor vai afectar as células que constituem os tecidos vegetais e as reservas nutritivas, as quais deverão estar protegidas para permitir a recuperação após o fogo (Catry et al., 2010).
O combustível disponível ou mobilizável constitui um fator importante no comportamento de um fogo, qualquer que seja a sua intensidade. Para uma dada velocidade de progressão, a intensidade do fogo é directamente proporcional (já que o poder calorifico do combustível se mantém praticamente constante) à quantidade de combustível consumido. Contudo, há casos em que o efeito de um aumento na quantidade de combustível disponível sobre a intensidade do fogo é maior que o esperado, devido à transição do fogo superficial para fogo de copas com formação de uma coluna de convecção (Macedo & Sardinha, 1987).
A formação, composição e características da cobertura vegetal natural são influenciadas pela acção do fogo florestal. Este, directa ou indirectamente, vai agir sobre as árvores e vegetação, mas também sobre o solo e a fauna. Conhecer os efeitos do fogo permite usar o fogo como um agente benéfico como, por exemplo, ajudar a eliminar a vegetação indesejada.
Macedo e Sardinha (1987) definem a combustão como resultando na libertação do calor, luz e chama. O fogo florestal é uma combustão viva em espaço aberto e que se pode expandir livremente, consumindo combustíveis vegetais tais como manta-morta, ervas, subarbustos e árvores, independentemente da sua origem e do tipo de agente causador.
A importância de compreender a relevância do combustível florestal é elevada, pois é a energia nele contido que sustenta a combustão e a propagação do fogo. O combustível intermedeia os efeitos do fogo sobre o ecossistema e o impacto do Homem sobre o este. É através da sua gestão que a extensão e severidade dos incêndios podem ser condicionadas. Caracterizar as espécies vegetais e a sua biomassa em função da sua aptidão para arder ajuda na prevenção e combate. (Fernandes e Rego, 2010).
3.
O comportamento do fogo
Embora seja um fenómeno natural, o fogo florestal é considerado de forma negativa pela sociedade. É indispensável compreender os fogos florestais, as suas causas e características. Para isso temos de conhecer de que forma se origina a combustão e de que forma se relacionam com os combustíveis: quais os fatores climáticos e topográficos que influenciam o seu aparecimento e desenvolvimento, a intensidade dos fogos florestais e as técnicas de predição e de avaliação do risco de incêndio florestal para determinada região.
O comportamento do fogo refere-se às acções e resultados produzidos por um fogo, tendo necessariamente um significado amplo. O comportamento de um fogo é assim o resultado da conjugação de fenómenos que podem ter grande amplitude de variação. O estudo do comportamento dos vários tipos de fogos é essencial para o seu controlo e segurança do pessoal que intervém no combate (Fernandes e Rego, 2010).
O termo “comportamento do fogo” é uma expressão que designa genericamente “o que o fogo faz” (Byram, 1959), gerado pela combustão, a transferência do calor produzido por condução, radiação, convecção e transporte de faúlhas. O termo pode ser aplicado a diversos fenómenos desde a ignição, combustão e transferência de energia à interacção com a atmosfera. Usualmente é percebido como a descrição das características físicas mais perceptíveis à escala humana: rapidez de progressão, dimensões e libertação de energia da frente do fogo. É traduzido pelas características da frente de chamas que são determinadas pelo piro-ambiente (combustível, meteorologia e topografia). O comportamento do fogo é frequentemente referido em termos qualitativos como combustibilidade, que reflecte apenas o combustível, ou perigo de incêndio, que reflecte todo o piro-ambiente. Da combinação do perigo de incêndio com a sua probabilidade de ocorrência e valores ameaçados resulta o risco de incêndio (Cheney 1981; Pyne et al. 1996; Fernandes, 2002; Fernandes e Rego, 2010).
Perceber o comportamento do fogo e a interacção com a vegetação é vital para poder prever o impacto que o fogo pode ter e como se vai comportar. É também importante para podermos fazer um plano de gestão do fogo. Prever o comportamento do fogo ajuda na sua gestão e na condução do povoamento, no planeamento dos fogos controlados, e a simulação da supressão do fogo permite auxiliar a supressão do fogo em tempo real (Fernandes e Rego, 2010).
Os fatores que afectam o fogo são a topografia, a meteorologia e o combustível. Neste último, a carga e a estrutura são determinantes no comportamento do fogo. No entanto, não sabemos de que forma a estratégia de regeneração pode afectar estas características e consequentemente o comportamento do fogo (Cowan, Ackerly, 2010).
III.3.a.
Sucessão ecológica
A queima do combustível acelera o processo de decomposição da matéria orgânica aumentando a sua disponibilidade e qualidade do solo. Quando ocorre um incêndio dá-se a oportunidade para se estabelecerem novos organismos, substituindo sequencialmente as espécies. A sucessão ecológica assim descrita mostra-se como uma evolução para um estado de equilíbrio. Primeiro estabelecem-se espécies herbáceas, depois arbustivas e lenhosas e mais tarde espécies arbóreas. Cada sequência apresenta ciclos de vida cada vez mais longos (Ventura e Vasconcelo, 2006).
A composição da vegetação na área antes da passagem do fogo é determinante para a sequência evolutiva. Numa área ocupada por matos com regeneração germinativa, após as primeiras chuvas a área é invadida por plantas da mesma espécie, vindo mais tarde a competir com plantas rebrotadoras que por terem um sistema radicular mais desenvolvido tem um potencial de crescimento superior. As espécies arbóreas aparecem mais tarde na sucessão pois têm maior exigência em termos de solo e incidência de radiação solar. Por ocuparem logo as áreas após a perturbação e terem menos exigências para germinar, estas são consideradas pioneiras (Silva e Rego, 2007).
III.3.b. Regime de fogo
O regime do fogo é o conjunto de fogos com comportamento próprio que ocorrem em determinada paisagem (McCarthy & Cary, 2002 cit in Ventura e Vasconcelo, 2006). É definido pela dimensão, frequência, padrão espacial da área, intensidade e severidade do fogo. Tem um efeito direto nas propriedades das paisagens. A frequência do fogo pode ser decrita de forma simples como o intervalo de tempo entre dois fogos (Ventura e Vasconcelo, 2006).
4.
O modelo de Rothermel
A modelação matemática permite simplificar a estrutura de um sistema natural, como um fogo florestal, isolando os fatores mais influentes e estudando as relações mútuas entre esses fatores e as grandezas físicas cujo comportamento o modelo deve predizer.
A base do trabalho de Rothermel (1972), que resultou no desenvolvimento de um modelo matemático para a previsão do comportamento do fogo, foi o trabalho realizado por Frandsen (1971), que aplicou o princípio da conservação da energia à unidade de volume do leito de combustível para a propagação de um fogo em combustíveis homogéneos. Foram criados modelos de combustível com base nas características do combustível, características ambientais e características do local que representassem as condições encontradas nos ecossistemas dos Estados Unidos (Varejão, 1991).
O modelo de Rothermel é um modelo semi-empírico, de propagação de fogos de superfície. A sua aplicação pressupõe: continuidade horizontal do combustível, uniformidade do combustível, altura do combustível <2 m, comportamento em regime quase-estacionário e comportamento independente do foco de ignição.
5.
Ecologia do fogo
O fogo tem um efeito direto sobre organismos individuais e sobre conjuntos de espécies. Estes podem também ter impactos ambientais através da emissão de gases com efeito de estufa, afetando regiões geograficamente distantes do local de emissão através da circulação atmosférica. (Pyne et al.,1996, cit in Ventura, Vasconcelos, 2006)
Os fogos são um fenómeno natural no ecossistema mediterrânico onde desempenharam um papel relevante no equilíbrio do ecossistema e na evolução da flora Mediterrânica. A preocupação com o fogo não é a sua utilização histórica, dado que as comunidades vegetais nesta região estão sujeitas a incêndios naturais há milhares de anos, portanto não são uma ameaça ao equilíbrio dos ecossistemas. No entanto, a utilização mais frequente do fogo cria um desequilíbrio que poderá a médio prazo comprometer a regeneração das comunidades vegetais e vai favorecer a homogeneidade paisagística, conduzindo a um largo predomínio das fases iniciais da sucessão, e a uma carência de
comunidades vegetais mais estruturadas. Os efeitos dos incêndios vêem-se na sua influência na dinâmica das populações animais e vegetais, no balanço de nutrientes e na disponibilidade de recursos edáficos (Naveh, 1974; Lloret, 2003 cit in Guimarães, 2009).
5.1. Efeitos no solo
O impacto dos fogos sobre o solo dependem de vários fatores, como: o regime de fogo, a meteorologia, a vegetação, o tipo de solo e o relevo, que vão determinar a sua severidade. Estes efeitos são muito complexos devido aos vários mecanismos envolvidos e a forma como estão inter-relacionados. Os efeitos directos sobre o solo são derivados da acção do calor sobre a componente orgânica, e os efeitos indirectos são derivados do desaparecimento da protecção proporcionada pelo coberto vegetal e pela folhada. (Ferreira et al. 2010)
O fogo produz alterações através da combustão da manta morta e da vegetação arbustiva e herbácea, por vezes levando à morte da vegetação arbórea. Os efeitos destas alterações podem provocar a degradação do ciclo hidrológico. Os combustíveis influenciam tanto a intensidade como a severidade do fogo. O declive e a existência de obstáculos vão influenciar o transporte de água tanto à superfície como em profundidade. (Ferreira et al. 2010).
O desaparecimento do coberto vegetal e da folhada leva a uma maior suscetibilidade do solo à erosão e a uma alteração considerável do regime hidrológico. O calor provoca a mineralização da matéria orgânica que pode ser depois ser exportada pelos processos hidrológicos e erosivos. Os nutrientes podem ser mais facilmente exportados através de fenómenos erosivos e, por sua vez, a erosão está diretamente relacionada com as alterações na estrutura do solo, devido à combustão da matéria orgânica. (Ferreira et al.2010)
A intensidade do fogo é então um fator a ter em conta quando nos referimos ao impacto no solo, conduzindo a diferentes níveis de severidade ao nível do solo. Quanto mais intenso, maior a destruição da vegetação, da manta morta e da matéria orgânica do solo, conduzindo à formação de uma camada superficial que vai repelir a água, o que torna difícil a infiltração e pode originar fenómenos de escorrência superficial e perdas de nutrientes. A exportação de água para jusante também se pode dar pelo aumento relativo de água no solo devido a uma menor transpiração das plantas. Estes fenómenos vão ter uma resposta nas bacias
hidrográficas, conduzindo a um aumento do caudal dos rios e podendo conduzir a cheias. (Ferreira et al. 2010).
Os efeitos do fogo sobre o solo vão-se também fazer sentir a jusante das áreas directamente afectadas devido ao movimento da água e dos sedimentos e solutos que transporta (Neary et al., 1999).
A magnitude dos efeitos do fogo no solo é muito variável, dependendo dos combustíveis, relevo e tipo de solo. Os impactos negativos no solo e nos processos hidrológicos podem ser elevados e não afetar não apenas os ecossistemas (Ferreira et al. 2010).
6.
Estratégias de regeneração
O impacto do fogo é melhor observado na vegetação após o incêndio. Por isso é tão importante perceber a interação entre as plantas e o fogo e de que forma estas são afetadas e como respondem.
A importância da interação entre as plantas e o fogo é observada na forma como a vegetação é afetada e qual a sua resposta. Estes efeitos do fogo são os impactos mais óbvios e facilmente observados (Catry et al. 2010).
A capacidade de resposta ao fogo varia consoante o tipo de fogo e, dentro do mesmo incêndio, entre diferentes locais. O tipo de resposta das plantas vai variar não só dependendo das suas características individuais, mas também em função da sua interação com o regime de fogo e das características do local. Após o fogo, a recuperação das comunidades está depende de outros fatores de perturbação posteriores, pois a capacidade de sobrevivência e regeneração das comunidades vegetais está interligada com a mobilização do solo, pastoreio, seca e pragas (Catry et al. 2010).
A utilização de técnicas apropriadas para monitorizar os efeitos específicos do fogo na vegetação é necessária para detetar as alterações ocorridas na comunidade de plantas. O objectivo é permitir que os gestores sejam capazes de prever os efeitos do fogo nas plantas, baseados no conhecimento sobre as condições do incêndio e nas características das
espécies e comunidades existentes antes do fogo, e interpretar as causas para a variabilidade nas respostas das plantas observada após o fogo (Catry et al. 2010).
O conhecimento sobre as características da vegetação e do fogo, bem como a compreensão dos mecanismos que influenciam a resposta das diferentes espécies de plantas após um incêndio, constituem fatores-chave no planeamento florestal e na gestão de áreas ardidas (Catry et al. 2010).
As plantas desenvolveram características adaptativas de resistência ao fogo que lhes confere uma maior tolerância ao calor, desde a percentagem e a localização de tecidos mortos, mecanismos reprodutivos e capacidade de recuperar os danos apos o fogo. Essas características podem dividir-se em duas formas de tolerar a exposição ao fogo. Uma é que as células que constituem os tecidos vitais consigam suportar temperaturas mais elevadas. A outra é através da proteção desses tecidos vitais evitando que a temperatura letal seja atingida (Whelan, 1995 cit in Catry et al. 2010). São também importantes as características que aumentam ou conservam as reservas nutritivas das plantas, pois ajudam na recuperação dos indivíduos apos o fogo (e.g. Pyne et al., 1996 cit in Catry et al. 2010).
Existe uma diferença grande no conhecimento da capacidade de resistência e dos fatores de tolerância ao fogo entre as plantas herbáceas e as plantas lenhosas. A principal diferença entre as herbáceas (gramíneas e dicotiledóneas) está relacionada com a localização dos meristemas, que pela sua posição na planta (na base das folhas ou mais expostos) as tornam mais ou menos resistentes à passagem do fogo, permitindo a mais rápida recuperação pós-fogo nas gramíneas que também protegem do calor os meristemas situados no centro, formando uma massa densa e compacta com os caules e folhas (Bond e Van Wilgen, 1996; Catry et al. 2010).
Algumas espécies de gramíneas e de outras herbáceas são mais tolerantes ao fogo, principalmente quando este acontece no final da época de crescimento, pois os danos são maiores quando as plantas se encontram no período de crescimento vegetativo (Bond e van Wilgen, 1996; DeBano et al., 1998 cit in Catry et al., 2010). Em Portugal, a maior parte dos incêndios ocorrem durante o verão coincidindo com o período de dormência das plantas. Assim sendo, o impacto dos incêndios sobre este tipo de vegetação é inferior ao impacto sobre as espécies lenhosas (Catry et al., 2010).
Os ecossistemas mediterrâneos foram evoluindo de forma a responder rapidamente ao fogo, destacando-se a resiliência como uma das adaptações mais importantes. Esta característica faz com que seja por vezes difícil detectar os efeitos do fogo em matos
queimados há mais de 5 anos, ou seja, o ecossistema retoma rapidamente as características que tinham antes (Catry et al., 2010).
Devido à actividade humana, hoje em dia arde com mais frequência. No entanto, sabemos que os incêndios foram uma constante ao longo da evolução da vegetação Mediterrânea. A capacidade que os ecossistemas Mediterrâneos têm de reconstituir, num relativamente curto período de tempo, a vegetação consumida pelas chamas é, portanto, o resultado de milhões de anos de evolução [5].
A ação do fogo vai selecionar os elementos melhor adaptados para viver nas novas condições. Esta situação mantém o grau de maturidade do sistema mais baixo, vai haver maior produção de combustível para ser consumido.
As espécies arbustivas possuem características adaptativas que facilitam a ignição e a combustão, tais como a acumulação de materiais finos e bancos de sementes que germinam após fogo. Estas são estratégias que visam garantir a regeneração das espécies em ambientes propícios ao fogo, por esta razão estas plantas denominam-se de pirófitas (Silva e Rego, 2007)
Existem três estratégias de regeneração das plantas após o fogo: seminal obrigatória, vegetativa obrigatória e seminal facultativa (Figura 7). As duas primeiras correspondem respectivamente a espécies que dependem exclusivamente da presença de um banco de sementes e da capacidade de refazerem a copa por emissão de novos rebentos. A terceira corresponde às espécies que têm ambas as capacidades.
Tem sido defendido que a combustibilidade das espécies arbustivas está relacionada com a estratégia de regeneração. Em ambientes onde o fogo é frequente, espécies que ardam melhor poderão ter vantagens adaptativas (Cowan & Ackerly, 2010).
Cada espécie tem a sua forma de se propagar e regenerar, dependendo do tipo de pressão a que foi sujeita durante a sua evolução (Figura 8). A adaptação da resposta vegetativa de cada espécie varia e cada uma vai manifestar-se de forma diferente. Por exemplo, as espécies de regeneração vegetativa têm normalmente um porte elevado, produzem relativamente poucas sementes, têm uma raiz profunda e folhas largas e tenras. Já as espécies de regeneração seminal são plantas que preferem áreas expostas, têm uma grande produção de sementes, possuem raízes pouco profundas e possuem mecanismos de defesa contra a secura, com adaptação das suas folhas (menor tamanho, consistência coriácea e existência de pêlos). (Silva e Rego, 2007)
Figura 7 - Exemplos de resposta após fogo em espécies arbóreas, regeneração vegetativa (1ª sobreiro e 2ª medronheiro) e regeneração sexual (3ª pinheiro bravo). Fonte: Filipe X. Catry
Figura 8 - Representação da raiz e parte aérea de duas espécies de a) regeneração obrigatória por semente e b) regeneração vegetativa. (escala 0,5 m). Fonte: Filipe X. Catry
Considerando as condições do país, deve ser tida em conta a questão das exóticas que, devido à sua capacidade de regeneração após o fogo e à ausência de pragas e competidores naturais, apresentam vantagens sobre as espécies nativas que sofrem uma pressão superior. Destas as espécies que mais preocupam são as espécies do género Acacia e Eucalyptus (Marchante et al., cit in Catry et al., 2010). Embora no caso do eucalipto, nomeadamente o Eucalyptus globulus, não existam evidências do efeito positivo do calor sobre a germinação da semente, há indícios de que a libertação das sementes pode ser facilitada por fogo de copas (Reyes e Casal cit in Catry, 2010).
A presença de espécies exóticas pode também afectar a sucessão ecológica, alterando o seu padrão, dado o seu potencial de regeneração e crescimento e a frequência dos fogos em determinadas áreas do país, que leva a que estas espécies tirem daí vantagens competitivas. (Catry et al., 2010)
As características do fogo, como a intensidade e frequência, podem ser um mecanismo selectivo, influenciando a composição da fauna na área ardida. Em fogos de baixa intensidade só a vegetação do sub-coberto será afectada ao passo que em fogos de copas com elevada intensidade podem acontecer alterações a toda a comunidade de plantas, havendo alteração do tipo de floresta por espécies de estádios de sucessão primários. (Catry et al., 2010)
Dilitti et al. Citado por Catry et al. (2010) apontam evidências da perda da capacidade de resiliência da vegetação em regimes de fogo muito intensos, principalmente quando a produtividade é baixa.
As características do local (solo e clima) têm também um papel importante na sucessão da vegetação após um fogo. Há um fenómeno designado por impasse ecológico onde devido a alguns constrangimentos (disponibilidade, dispersão, germinação de sementes e recrutamento de plantas) o matagal tem dificuldade de passagem ao estádio de floresta.
Em Portugal não existem muitos estudos a longo prazo sobre a sucessão da vegetação após o fogo. Há alguns sobre a evolução com espécies com e sem capacidade de regeneração vegetativa e espécies em que a regeneração é estimulada pelo fogo (Catry et al., 2010).
III. MATERIAL E MÉTODOS
1.
Área de estudo
As áreas de estudo são a serra da Arrábida e a serra da Malcata (Figura 9), áreas que são representativas dos dois tipos de estratégia de resposta pós-fogo da vegetação arbustiva. Na serra da Arrábida, podemos encontrar vegetação mediterrânica com regeneração vegetativa. Na serra da Malcata, que representa a vegetação encontrada no norte do país, predomina a regeneração seminal.
As duas áreas foram ao longo do tempo influenciadas pela presença do Homem que pelas suas actividades que alteraram a vegetação e a relação com o fogo. De tal forma que a distribuição e composição das comunidades vegetais na bacia mediterrânica são influenciadas pelo fogo, juntamente com as condições climáticas e edáficas, exercem elevada pressão selectiva na vegetação, sobrevivendo apenas os indivíduos com maior tolerância ao fog. (Syphard et al., 2007; Trabaud, 1998 cit in Gerreiro 2008).
III.1.a. Serra da Arrábida
A serra da Arrábida situa-se na Península de Setúbal, possui terrenos acidentados e o ponto mais alto situasse a 501 metros de altitude, apresentando características peculiares de clima e flora. O seu clima é temperado mediterrânico, sendo a flora rica em espécies mediterrânicas, nomeadamente várias quercíneas. [1]
Parte da serra da Arrábida goza de estatuto de protecção, tendo sido criado o Parque Natural da Arrábida que abrange os concelhos de Setúbal, Palmela e Sesimbra e tem uma área de 10.800 hectares. São interditas as passagens pela Mata do Vidal, Mata Coberta, Mata do Solitário e Mata do Espichel, por se tratar de áreas com o estatuto de Área de proteção total. [2]
A Serra da Arrábida pertence a região atlântico-mediterrânica. Esta região constitui uma região de transição entre a região atlântica e a região mediterrânica, onde a influência atlântica predomina. A precipitação média anual está entre os 600 e os 1000 mm e a temperatura média anual situa-se por volta de 15ºC, as amplitudes térmicas anuais têm valores entre 15ºC e 21ºC, a insolação média anual é cerca de 2500 horas; o número de dias com precipitação está entre 80 e 130 (Macedo, Sardinha, 1993).
III.1.b.
Serra da Malcata
A serra da Malcata é abrangida pela Reserva Natural da Serra da Malcata, localiza-se na região da Beira Interior, abrangendo parte dos concelhos de Penamacor e Sabugal e tem uma área de 16.348 ha, com presença de bosques e áreas de matagal mediterrâneo. [4]
O clima da Serra da Malcata sofre influências de muitas variáveis climatológicas, estando condicionado pela continentalidade e topografia. Caracteriza-se por um verão quente (26-30º C) e um inverno frio (2 – 3º C).
As áreas florestais são dominadas a norte pelo carvalho-negral (Quercus pyrenaica) e a sul pela azinheira (Quercus rotundifolia) associada ao medronheiro (Arbutus unedo). Nas margens dos principais cursos de água ocorrem o freixo (Fraxinus spp.), lo amieiro (Alnus glutinosa) e o salgueiro (Salix spp.). [3]
Das formações presentes destacam-se os matos que são as formações mais representativas da Reserva. Podemos encontrar a giesta branca (Cytisus multiflorus), a giesta amarela (Cytisus striatus), a esteva (Cistus ladanifer), o sargaço (Halimium ocymoides) e a carqueja (Chamaespartium tridentatum). [3]
A Serra da Malcata pertence a região mediterrânica-continental, a influência da continentalidade é dada pela proximidade com a Meseta Ibérica. A precipitação é um pouco superior à região mediterrânica, variando entre 500 e 800 mm; a temperatura média anual oscila entre 25ºC e 30ºC; a insolação média anual varia entre 2900 e 3050 horas; e o número de dias no ano com precipitação oscila entre 80 e 100 dias (Macedo e Sardinha, 1993).
Figura 11 - Serra da Malcata; Fonte: Autor desconhecido
2.
Metodologia
III.2.a. Dados de base
Para a realização deste trabalho foram usados os dados recolhidos ao longo do tempo (1991 a 1999) em parcelas instaladas na serra da Malcata e na serra da Arrábida, sendo as primeiras permanentes, instaladas no decorrer de dois estudos “Dinâmica Natural da Vegetação” “Maneio e Gestão de Habitats Naturais”. Na Serra da Malcata foram medidas 155 transectos e na Serra da Arrábida 55. As bases de dados descrevem a composição e estrutura das comunidades arbustivas em causa, indicando a ocupação de cada espécie (altura, coberto) e as características da vegetação (carga de combustível e sua repartição pela
condição viva ou morta). Para cada local de amostragem foi determinada a distribuição do volume arbustivo por estratégia de regeneração, a saber rebrotação obrigatória ou germinação (facultativa ou obrigatória).
Os resultados analisados nos estudos na serra da Malcata foram apresentados num congresso (Fernandes et al., 2000) e deram origem a um relatório sobre a dinâmica dos combustíveis na reserva natural da serra da Malcata e os resultados do estudo na serra da Arrábida foram publicados em Fernandes & Pereira (1993). As bases de dados foram organizadas com dados dos inventários de campo e os dados inseridos correspondem às características do combustível com os dados de entrada do BehavePlus (Fernandes, 2009)
A metodologia utilizada no estudo da combustibilidade das formações vegetais da Malcata considerou três fases:
- caracterização e análise comparativa das espécies individuais;
- caracterização da comunidade;
- dinâmica da comunidade.
Na primeira fase procedeu-se à amostragem destrutiva das espécies arbustivas mais representativas do local, o que permitiu o cálculo dos parâmetros estruturais que caracterizam as espécies como combustível (carga de combustível por unidade de área e volume, repartição por classe de tamanho e condição viva ou morta), classificação quanto a combustibilidade, por comparação direta das magnitudes associadas a cada espécie para as variáveis em estudo e efetuando a predição do comportamento do fogo, usando para este efeito o simulador BEHAVE e um modelo empírico (Fernandes et al., 2000), depois a modelação dos parâmetros estruturais em função de variáveis dimensionais.
Para a caraterização da comunidade construiu-se uma base de dados com a informação estrutural obtida nos transectos instalados efetuando a mudança da escala através das equações preditivas da carga de combustível. Com os modelos desenvolvidos foi estimada a biomassa total, calculando-se posteriormente a carga total por transecto por categoria de combustível, altura media e o seu coberto. A última fase do trabalho consistiu na modelação da dinâmica temporal do combustível, aos resultados obtidos na 2ª fase do trabalho, em conjunto com a idade de cada transecto e recorrendo a técnicas de regressão não-linear foi possível verificar as tendências de evolução da combustibilidade para os diferentes tipos de vegetação em estudo (Ruivo e Fernandes, 2000).
No estudo sobre a caraterização de combustíveis na serra da Arrábida a metodologia utilizada englobou duas fases: a fase de campo e através dos dados obtidos e a elaboração de modelos de combustível de forma a descrever quantitativamente o comportamento do fogo para as diferentes formações vegetais (Fernandes e Pereira, 1993). Não foi adotada nenhuma referência particular para a metodologia de campo, limitando-se a recolher a informação necessária para atingir os objetivos propostos. Na amostragem e colheita dos dados as comunidades arbustivas, com altura média inferior a 2,5 metros, foram selecionadas aleatoriamente, tentado englobar todas as situações. Em cada ponto de amostragem foi medido a altura média da formação e de cada espécie arbustiva, foi determinado o coberto vegetal por transectos, foram colhidos indivíduos que representassem as espécies dominantes para serem medidos os parâmetros descritivos do volume e da biomassa.
Para este trabalho, o primeiro passo foi descrever a estratégia de regeneração de cada espécie. Algumas das espécies identificadas e a respectiva estratégia de regeneração estão descritas no Quadro 1.
De seguida foi calculada a percentagem de rebrotadoras e/ou germinadoras em cada parcela em função dos volumes ocupados. Posteriormente calculou-se a relação superfície/ /volume, poder calorifico e humidade do combustível vivo para cada parcela. Para cada parcela calcularam-se também as cargas dos combustíveis de 1h, 10h e vivos e altura do leito combustível. Todos estes parâmetros foram necessários para simular o comportamento do fogo.
Quadro 1 - Lista de espécies e estratégia de regeneração; R - Rebrotadores obrigatórios; GF - Germinadores facultativos; GO – Germinadores obrigatórios
Espécie Estratégia Regeneração Arbutus unedo R Calluna vulgaris GO Castanea sativa R Chamaespartium tridentatum GF Cistus ladanifer GO Cistus populifolius GO Cistus psilosepalus GO Cistus salvifolius GO Crataegus monogyna R Cytisus grandiflorus GF Cytisus multiflorus GF Cytisus striatus GF Daphne gnidium R Erica arborea GF Erica australis GF Erica umbellata GO Frangula alnus R Fraxinus angustifolia R Genista falcata GO Genista triacanthos GO
Halimium alyssoides GO Halimium ocymoides GO Halimium umbellatum GO Helianthemum aegyptianum GO Helicrhysum stoechas GF Lavandula luisieri GO Lavandula pedunculata GO Lonicera periclymenum R Phillyrea angustifolia R Quercus faginea R Quercus pyrenaica R Quercus rotundifolia R Quercus suber R Rosa periclymenum R Rubus ulmifolius R Ruscus aculeatus R Adenocarpus complicatus GF Viburnum tinus R
III.2.b. Simulação do comportamento do fogo
Para simular o comportamento do fogo foi utilizada a aplicação informática BehavePlus versão 5, o que exige a construção prévia de modelos de combustível específicos para cada local.
O BehavePlus engloba um conjunto de modelos matemáticos interativos, semi-empíricos como o modelo de propagação do fogo de Rothermel (1972), que integra parâmetros relativos ao combustível (carga, tamanho, espessura, altura, relação superfície-volume, poder calorífico), velocidade do vento e declive do terreno para prever o comportamento do fogo.
Prever o comportamento do fogo ajuda na sua gestão e na condução do povoamento, no planeamento dos fogos controlados, a simular a supressão do fogo e ajudar a supressão do fogo em tempo real. Não é possível prever a cada exato momento o comportamento do fogo, para isso seria necessário controlar os valores de todas as variáveis, mas através do modelo podemos prever a evolução de parâmetros como a velocidade de propagação, a intensidade e o comprimento das chamas, o que vai permitir planear o combate ao incêndio (Varejão, 1991).
Existem vários modelos para representar os vários tipos de combustível, que informam quais as condições de propagação do fogo e as suas características. O BehavePlus5 tem para o tipo de fogo quatro cenários possíveis (Quadro 2).
Quadro 2 - Tipos de fogo e as suas caraterísticas. Adaptado de Scott e Reinhardt (2011); Loureiro (2014).
Tipo de fogo
Caraterísticas do fogo
Superfície Um fogo que progride consumindo apenas combustíveis de superfície.
Passivo de copas Fogo de copas em que árvores individuais ou pequenos grupos de árvores entram em combustão, sendo que esta não se consegue manter por longos períodos de tempo.
Ativo de copas condicional
O povoamento apresenta condições para a ocorrência de fogo de copas, no entanto um foco de incêndio que ocorra dentro do povoamento, não será suficiente para a transição do fogo para as copas. Para que o fogo seja de copas terá de transitar para dentro do povoamento neste estado.
Ativo de copas Um fogo em que todos os tipos de combustível se encontram envolvidos, mas o fogo de copas encontra-se dependente o calor libertado pelos combustíveis de superfície para a sua propagação.
Além da informação resultante dos inventários de campo, o desenvolvimento dos modelos de combustível requere dados adicionais obtidos por pesquisa bibliográfica:
- poder calorífico;
- relação superfície/volume
Estes valores foram calculados para a elaboração dos estudos sobre a vegetação na serra da Malcata e da Arrábida.
A simulação das características do fogo foi efectuada para condições ambientais (velocidade do vento e humidade do combustível morto) típicas de incêndio no Verão. Foi também necessário calcular o teor de humidade da componente viva das plantas, que varia lentamente ao longo do ano e para a qual se assumiram valores típicos das espécies em estudo.
Selecionou-se o módulo propagação de fogo de superfície, tendo selecionado no menu resultados as variáveis de saída velocidade de propagação, intensidade da frente de chama e comprimento da chama (Figura 12).
Fizeram-se simulações para cada uma das situações usando modelos de combustível desenvolvidos com os parâmetros da formação vegetal. Nas figuras 12, 13 e 14 estão apresentados os passos adotados na construção das simulações. Foram
simulados 4 cenarios para diferentes condições de vento e declive, para as condições extremas de cada, o valor mínimo e maximo (0/0; 10/0; 0/30; 10/30).
Para criar um novo modelo de combustível introduzimos os dados iniciais. Os dados dos combustíveis são introduzidos em categorias (folhada, herbáceas, arbustivas e resíduos de exporação) e dentro destas, de acordo com o tempo de retardação, são criadas classes (1 h, 10 h e 100 h). Após a execução das operações são criadas cinco classes: combustível morto 1h, combustível morto 10 h, combustível morto 100 h, combustível vivo – herbáceas (Varejão, 1991).
Primero é selecionada a opção de simulação (Figura 12). De seguida são apresentados os dados de entrada requeridos, como podemos observar pela Figura 13. Parte dos valores estão definidos a priori. Na Figura 14 está representada a seleção dos resultados e como estes vão ser apresentados.
Figura 13 – Descrição das variáveis de entrada para a simulação do comportamento do fogo num incêndio de superfície.
3.
Análise dos dados
A análise estatística foi centrada na relação entre o comportamento do fogo e a estratégia regenerativa das comunidades. Para tal utilizou-se a análise de variância e aplicamos técnicas de regressão.
Após o tratamento dos dados obtidos nos estudos anteriores foi feito o tratamento estatístico dos dados, utilizando o software Microsoft Excel e o software JMP, através do qual foi feita a análise de correlação e de regressão linear e não linear, entre as relações entre as diferentes variáveis que caracterizam o comportamento do fogo e o combustível florestal.
Para a análise estatística de variância foi utilizado o teste de comparação de médias de Tukey-Kramer, que consiste em definir a menor diferença significativa sendo utilizado para comparar qualquer diferença entre duas médias. Neste caso utilizamos para comparar as características da vegetação e as estratégias de regeneração.
A significância estatística entre as variáveis é observada quando p<0,05 - significativo, p<0,01 muito significativo e p<0,001 altamente significativo.
IV. RESULTADOS
Nesta secção estão apresentados os resultados obtidos no decorrer deste trabalho. Como é referido na secção anterior, os dados utilizados foram recolhidos na Malcata e Arrábida em estudos anteriores, nos quais foi feita amostragem de campo, desenvolvida uma base de dados com informação estrutural e cálculo das características da comunidade. Com esta informação foi possível chegar aos dados que tornaram possível a construção de modelos de combustível no BehavePlus.
Primeiro, são apresentados os dados relativos as características do combustível e estratégia de regeneração, depois os dados obtidos no BehavePlus para a simulação do comportamento do fogo. Das quatro variáveis estudadas (SRS - velocidade de propagação, HPUA - energia libertada por unidade de área, FLI - intensidade da frente de chamas, RI - intensidade de reacção), serão apenas apresentados os resultados para o SRS e FLI, pois foram os que demonstraram mais interesse para o estudo em causa. Os restantes estão descritos nos anexos.
IV.1.a.
Estratégia de regeneração vs fogo
Nos locais estudados foram calculadas as características do combustível para cada um dos transectos. Primeiro são apresentados os resultados dos dados para a Arrábida e depois em relação a Malcata.
Em relação à estratégia de regeneração, embora não apresentem uma diferença muito grande, podemos observar um maior número de parcelas com espécies rebrotadoras. A altura também não apresenta grande variação. A maior parte dos transectos avaliados apresentam cargas de 1 hora e 10 horas baixas. Poucas parcelas se afastam da média para valores superiores.
Figura 15 - Crg 1hr (t/ha); Arrábida
Figura 16 - Crg 10hr (t/ha); Arrábida
Figura 17 - Crg vivo (t/ha); Arrábida
Figura 18 - prop Comb Morto; Arrábida
0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 0,5 1 1,5 2 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7
Figura 19 - Sup/Vol (m²/m³) parc; Arrábida
Figura 20 - alt (m); Arrábida
Figura 21 - PoderCalor (kJ/kg) Parc; Arrábida
Figura 22 - Hum.Vivo % parc; Arrábida
4000 5000 6000 7000 8000 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 19000 19500 20000 20500 21000 21500 70 75 80 85 90 95 100 105 110
Figura 23 - % germinad; Arrábida Figura 24 - % rebrotad; Arrábida -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
Figura 25 - Crg 1hr (t/ha); Malcata
Figura 26 - Crg 10hr (t/ha); Malcata
Figura 27 - Crg vivo (t/ha); Malcata
Figura 28 - prop Comb Morto; Malcata
-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 0 0,5 1 1,5 2 2,5 0 10 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7
Figura 29 - Sup/Vol (m²/m³) parc; Malcata
Figura 30 - alt m; Malcata
Figura 31 - PoderCalor (kJ/kg) Parc; Malcata
Figura 32 - Hum.Vivo % parc; Malcata
3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 0 0,5 1 1,5 2 2,5 19000 20000 21000 22000 23000 24000 25000 26000 27000 60 70 80 90 100 110
Figura 33 - % germinad; Malcata Figura 34 - % rebrotad; Malcata
No caso da Malcata, há uma clara predominância de transectos com espécies germinadoras. Na medição das alturas apenas 3 transectos se afastam da média, sendo a altura das espécies baixa. Verificamos o mesmo em relação ao poder calorifico, sendo que em media apresentam um valor elevado.
Os valores dos máximos e mínimos para os dados obtidos nos gráficos acima podem ser verificados no quadro 5. Encontramos também o valor da mediana, que nos indica a distribuição de frequências aos seus valores centrais, apresentamos este valor pois valores extremos tem menos influência.
Pela analide do quadro 5 podemos confirmar a maior presença de espécies germinadoras na Malcata. Verificamos que, embora os dados obtidos na Malcata apresentem menor valor de cargas de combustível e altura, o poder calorífico e a humidade são mais elevados.
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
