UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE CIÊNCIAS HUMANAS, LETRAS E ARTES
DEPARTAMENTO DE GEOGRAFIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO E PESQUISA EM GEOGRAFIA TESE DE DOUTORADO
VITOR HUGO CAMPELO PEREIRA
SISTEMA DE APOIO A DECISÃO ESPACIAL (SADE) PARA DEFINIÇÃO DE CORREDORES ECOLÓGICOS EM ESCALA GRANDE
NATAL/RN 2018
VITOR HUGO CAMPELO PEREIRA
SISTEMA DE APOIO A DECISÃO ESPACIAL (SADE) PARA DEFINIÇÃO DE CORREDORES ECOLÓGICOS EM ESCALA GRANDE
Tese de doutorado apresentada ao Programa de Pós-graduação em Geografia, da Universidade Federal do Rio Grande do Norte como requisito parcial para obtenção do título de Doutor em Geografia.
Orientador: Prof. Dr. Luiz Antônio Cestaro
NATAL/RN 2018
Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN Sistema de Bibliotecas - SISBI
Catalogação de Publicação na Fonte. UFRN - Biblioteca Setorial do Centro de Ciências Humanas, Letras e Artes - CCHLA
Pereira, Vitor Hugo Campelo.
Sistema de Apoio a Decisão Espacial (SADE) para definição de corredores ecológicos em escala grande / Vitor Hugo Campelo Pereira. - 2018.
285f.: il.
Tese (doutorado) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Centro de Ciências Humanas, Letras e Artes. Programa de Pós-graduação e Pesquisa em Geografia. Natal, RN, 2018.
Orientador: Luiz Antonio Cestaro.
1. Sistema de Apoio a Decisão Espacial. 2. Corredores
Ecológicos. 3. Geografia. I. Cestaro, Luiz Antonio. II. Título.
RN/UF/BS-CCHLA CDU 911 Elaborado por Ana Luísa Lincka de Sousa - CRB-15/748
VITOR HUGO CAMPELO PEREIRA
SISTEMA DE APOIO A DECISÃO ESPACIAL (SADE) PARA DEFINIÇÃO DE CORREDORES ECOLÓGICOS EM ESCALA GRANDE
Tese de doutorado apresentada ao Programa de Pós-graduação em Geografia, da Universidade Federal do Rio Grande do Norte como requisito parcial para obtenção do título de Doutor em Geografia.
Aprovada em: ___/___/___
__________________________________________________ Prof. Dr. Luiz Antonio Cestaro
(1º examinador – presidente – Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN) __________________________________________________
Prof. Dr. Eduardo Rodrigues Viana Lima
(2º examinador – Universidade Federal da Paraíba – UFPB) __________________________________________________
Prof. Dr. José Francisco do Prado Filho
(3º examinador – Universidade Federal de Ouro Preto - UFOP) __________________________________________________
Prof. Dr. Marco Tulio Mendonça Diniz
(4º examinador – Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN) __________________________________________________
Prof. Dr. Diógenes Félix da Silva Costa
“É preciso força para sonhar e perceber que a estrada vai além do que se vê.” (Marcelo Camelo)
AGRADECIMENTOS
A Deus, por me permitir chegar até aqui mesmo com todas as tribulações da vida cotidiana e por colocar no meu caminho pessoas tão essenciais para que este trabalho fosse possível.
À minha esposa, Ingrid, por todo apoio fornecido durante a caminhada de produção desta tese. Agradeço também pelo carinho, amor cuidado, parceria e por acreditar em mim e não deixar que eu desanimasse mesmo quando mente e corpo tendiam para isso. Esta tese também sua!
Aos meus pais, por nunca medirem esforços pelos meus estudos e por sempre me incentivarem e acreditarem em mim. Me orgulho de ter pais como vocês!
À minha “Vó” Dute, que não está mais fisicamente entre nós, mas sei que ela está muito feliz por mim.
À minha sogra, dona Ozelita, por todo apoio em casa, permitindo que eu pudesse me dedicar mais à produção da tese.
Ao meu orientador, professor Dr. Luiz Antonio Cestaro, por todos ensinamentos, conversas, conselhos e paciência. Grande parte da minha formação acadêmica e profissional eu devo a você. Estou até ficando careca para tentar ser mais parecido com vossa pessoa.
Aos professores Lutiane Queiroz, Marco Túlio (Tunge), Diógenes Félix, Eduardo Viana e José Francisco pelas importantes contribuições nas bancas de qualificação e defesa de tese.
Aos amigos Ed Celio e Jobson, por todas as conversas reconfortantes, conselhos e, simplesmente, por me ouvirem.
Aos alunos da turma 2014 do doutorado em Geografia da UFRN, pelas discussões e sugestões nas disciplinas, colóquios e seminários.
Aos secretários do PPGe, André e Elaine, por toda presteza, simpatia e ajuda durante o curso de doutorado.
À Universidade Federal do Rio Grande do Norte, por toda a estrutura fornecida a mim, desde a graduação até o doutorado.
PEREIRA, Vitor Hugo Campelo. Sistema de Apoio a Decisão Espacial (SADE) para
definição de corredores ecológicos em escala grande. 285f.il. 2018. Tese (Doutorado) –
Programa de Pós-Graduação e Pesquisa em Geografia da Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2018.
RESUMO
Considerando os efeitos negativos da fragmentação florestal, surgiram alternativas que visam à conservação de diversos biomas. Dentre essas alternativas, destaca-se a criação de corredores ecológicos por conectar os remanescentes florestais, aumentando a conectividade da paisagem e fornecendo ganhos significativos em relação à biodiversidade. Os projetos institucionais para implementação de corredores ecológicos no Brasil utilizam escala regional, possuem foco, tão somente, na indicação de áreas para conservação e não evidenciam como conectar tais áreas. Para o estabelecimento de corredores ecológicos são demandadas análises multidisciplinares para a tomada de decisão quanto as rotas mais adequadas para interligar os fragmentos florestais, além de uma escala de trabalho municipal, uma vez que é a menor unidade de gestão territorial e por oferecer um detalhamento que permite a avaliação minuciosa dos elementos que compõem a paisagem. Nesse contexto, a Geografia pode fornecer importantes contribuições, através da análise da integrada da paisagem e do uso da modelagem a partir de Sistemas de Informação Geográfica (SIG), tornando o processo de tomada de decisão mais consistente a partir da conformação de Sistemas de Apoio a Decisão Espacial (SADE). A presente pesquisa objetiva elaborar um Sistema de Apoio a Decisão Espacial (SADE) em escala cartográfica grande com vistas o estabelecimento de propostas de corredores ecológicos, delineados a partir de elementos socioeconômicos, ambientais e da legislação ambiental brasileira. Para tanto, a metodologia adotada está fundamentada na modelagem da paisagem a partir da abordagem Geossistêmica e subdividida quatro etapas: Análise, Integração, Síntese e Aplicação. Na primeira etapa são analisadas a fragmentação florestal, a conservação e o risco de perturbação nos remanescentes florestais. Na segunda etapa são selecionados os critérios para composição dos quatro modelos criados na terceira etapa. Esses modelos quatro modelos objetivam indicar áreas potenciais para implantação de Corredores Ecológicos a partir das perspectivas ambiental (potencial à erosão), socioeconômica (custos, menores rotas, preço da terra), legislativa (áreas protegidas pela legislação ambiental) e integrada (combinação de elementos ambientais, socioeconômicos e legislativos). Com base nesses modelos, na etapa de Aplicação foram propostas rotas de interligação denominadas de “Cenários”, que subsidiarão a tomada de decisão com a finalidade de conectar os fragmentos florestais da área de estudo. Os resultados indicaram que as propostas de corredores ecológicos de cada Cenário refletem diferentes formas de se analisar a paisagem. As propostas de conexão do Cenário 3 (legislativo) apresentam boas possibilidades de aplicação, em razão do respaldo legal para a proteção das áreas utilizadas e pelas viabilidades ambiental e socioeconômica das mesmas. O conjunto de propostas de conexão do Cenário 4.4 (integrado sem atribuição de pesos) apresentou o maior número de vantagens em relação aos parâmetros de comparação entre os Cenários propostos. No entanto, a escolha de uma proposta em detrimento das outras depende diretamente dos objetivos do decisor, que por sua vez, deve avaliar qual das propostas ajusta-se melhor aos seus interesses ou ainda utilizar o SADE para realizar novos testes para criação de outros Cenários de delimitação de corredores ecológicos.
Palavras-chave: Sistema de Apoio a Decisão Espacial. Corredores Ecológicos. Geografia.
ABSTRACT
Considering the negative effects of forest fragmentation, alternatives have emerged that aim at the conservation of several biomes. Among these alternatives, we highlight the creation of ecological corridors by connecting forest remnants, increasing the connectivity of the landscape and providing significant gains in relation to biodiversity. The institutional projects for the implementation of ecological corridors in Brazil use a regional scale, focus only on the indication of areas for conservation and do not show how to connect such areas. For the establishment of ecological corridors are required multidisciplinary analyzes for the decision on the most appropriate routes to interconnect the forest fragments, in addition to a municipal work scale, since it is the smallest unit of territorial management and for offering a detail that allows the detailed evaluation of the elements that compose the landscape. In this context, Geography can provide important contributions, through the analysis of the integrated landscape and the use of modeling from Geographic Information Systems (GIS), making the decision making process more consistent from the conformation of Support Systems the Space Decision (SADE). The present research aims to develop a Spatial Decision Support System at a municipal scale with the aim of applying a concept / system of ecological corridor based on the perspective of integrated analysis of the landscape in the area covered by the Atlantic Forest biome. To do so, the methodology adopted is based on the modeling of the landscape from the Geosystemic approach and subdivided four stages: Analysis, Integration, Synthesis and Application. In the first stage, the forest fragmentation, the conservation and the risk of disturbance in forest remnants are analyzed. In the second stage, the criteria for composition of the four models created in the third stage are selected. These models are designed to indicate potential areas for the implementation of ecological corridors from the environmental perspective (potential for erosion), socioeconomic (costs, minor routes, land prices), legislative (areas protected by environmental legislation) and integrated (combination of elements environmental, socioeconomic and legislative). Based on these models, in the Application stage, interconnection routes denominated "Scenarios" were proposed, which will support the decision making in order to connect the forest fragments of the study area. The results indicated that the ecological corridor proposals of each scenario reflect different ways of analyzing the landscape. The proposed connection of Scenario 3 (legislative) presents good possibilities of application, due to the legal support for the protection of the areas used and the environmental and socioeconomic feasibility of these areas. The set of connection proposals of Scenario 4.4 (integrated without weight assignment) presented the greatest number of advantages compared to the parameters of comparison between the proposed Scenarios. However, the choice of one proposal to the detriment of the others depends directly on the objectives of the decision maker, who in turn must evaluate which of the proposals best suits their interests or also use SADE to carry out new tests to create other Scenarios of ecological corridors.
Keywords: Spatial Decision Support System. Ecological corridors. Integrated landscape
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Exemplo esquemático do processo de redução e fragmentação de um habitat ao
longo do tempo. ... 28
Figura 2: Relação entre forma do fragmento, efeito de borda e área de núcleo. ... 31
Figura 3: Situação da fragmentação das florestas terrestres. ... 36
Figura 4: Mapa da área de aplicação da Lei 12.428/2006 e fisionomias vegetais associadas. . 37
Figura 5: Mapa dos remanescentes de Mata Atlântica no ano de 2008. ... 40
Figura 6; Distribuição dos remanescentes de Mata Atlântica no estado do Rio Grande do Norte. ... 43
Figura 7: Modelos de manejo da paisagem visando o estabelecimento da conectividade. ... 47
Figura 8:Estrutura da paisagem, de acordo com a ecologia da paisagem. ... 49
Figura 9: Distribuição dos principais Corredores Ecológicos ou de Biodiversidade do Brasil. ... 55
Figura 10: Esboço da definição teórica da abordagem Geossistêmica ... 60
Figura 11: Modelos esquemáticos da paisagem. Paisagem integrada (A) e a soma de suas partes (B). ... 62
Figura 12: Roteiro metodológico para análises ambientais, baseado na abordagem geossistêmica. ... 64
Figura 13: Estrutura de um Sistema de Apoio a Decisão (SAD). ... 69
Figura 14: Estrutura hierárquica do método Processo Analítico Hierárquico (AHP). ... 71
Figura 15: Características dos SADE. ... 75
Figura 16: Componentes de um SADE. ... 77
Figura 17: Esquematização do funcionamento de um Sistema de Apoio a Decisão Espacial (SADE). ... 79
Figura 18: Tratamento de regras por valores exatos (A) e por Inferência fuzzy(B). ... 80
Figura 19: Comparação entre os mapeamentos resultantes das Inferências Booleana e Fuzzy. ... 80
Figura 20: Roteiro Metodológico da pesquisa. ... 88
Figura 21: Mapa de localização do município de Tibau do Sul/RN. ... 90
Figura 22: Cenas da órbita 11381 do satélite/sensor Kompsat 3/AEISS. ... 91
Figura 23: Pontos de controle utilizados para validação do mapeamento de cobertura da terra. ... 95
Figura 24: Hierarquização dos fragmentos florestais no contexto da rede de corredores ecológicos para a área de estudo... 106
Figura 25: Fluxograma de atividades da etapa “Análise”. ... 106
Figura 26: Estruturação do mapeamento de áreas potenciais à erosão laminar. ... 112
Figura 27: Esquematização do Processo Analítico Hierárquico (AHP). ... 118
Figura 28: Estruturação do Sistema de Apoio a Tomada de Decisão Espacial voltado a proposição de rotas para corredores ecológicos. ... 125
Figura 29: Mapa de Localização do município de Tibau do Sul/RN. ... 127
Figura 30: Aspectos do quadro físico-natural do município de Tibau do Sul/RN. ... 128
Figura 31: Aspectos do quadro físico-natural do município de Tibau do Sul/RN. ... 129
Figura 32: Evolução da Fragmentação florestal e perda de habitats no município de Tibau do Sul/RN, no período de 1976/2011. ... 131
Figura 33: Grande fragmento de restinga localizado no município de Tibau do Sul/RN. ... 132
Figura 34: Malha de fragmentos considerada pelos modelos e cenários da pesquisa. ... 133
Figura 35: Cultura permanente de coco-da-baía no município de Tibau do Sul/RN. ... 134
Figura 36: Classes de cobertura do solo utilizadas para cálculo de métricas de paisagem na área... 136
Figura 37: Distribuição dos tamanhos dos fragmentos florestais na área de estudo. ... 143
Figura 38: Conexões entre fragmentos, considerando os 4 vizinhos mais próximos e a conexão estrutural de todos os fragmentos florestais. ... 148
Figura 39: Distribuição dos valores NDVI dos fragmentos florestais da área de estudo. ... 151
Figura 40: Situação de conservação dos fragmentos da área de estudo. ... 153
Figura 41: Situação de conservação dos maiores fragmentos da área de estudo. ... 155
Figura 42: Fragmentos com maior degradação na área de estudo. ... 156
Figura 43: Potencial a perturbação e NDVI dos fragmentos florestais da área de estudo. .... 158
Figura 44: Exemplos de Cultivo da cana-de-açúcar nas bordas dos fragmentos florestais da área de estudo (Alto potencial de perturbação). ... 159
Figura 45: Exemplos de estradas (Alto potencial de perturbação) que dividem fragmentos florestais na área de estudo. ... 160
Figura 46: Exemplo de Cultura permanente no entorno de fragmento florestal na área de estudo. ... 161
Figura 47: Corpo d’água (rio Piau) entre dois fragmentos florestais na área de estudo... 161
Figura 48: Vegetação campestre no entorno de fragmento florestal na área de estudo. ... 161
Figura 49: Representação gráfica de um grafo. ... 162
Figura 50: Fragmentos florestais da área de estudo, segundo os critérios de hierarquização.164 Figura 51: Hierarquização dos fragmentos florestais da área de estudo. ... 166
Figura 52: Mapas de erodibilidade dos solos, declividade e suscetibilidade à erosão de Tibau
do Sul/RN. ... 170
Figura 53: Classes de uso do solo de Tibau do Sul/RN, segundo IPT (1990). ... 172
Figura 54: Mapa de áreas potenciais à erosão de Tibau do Sul /RN. ... 174
Figura 55: Exemplo de ambiente com baixa potencialidade à erosão ... 175
Figura 56: Exemplos de áreas classificadas como de "Médio potencial à erosão". (A) Relevo plano, areias quartzosas e vegetação secundária herbácea/campestre. (B) Relevo suavemente ondulado, areias quartzosas e cultura permanente... 176
Figura 57: Exemplos de áreas classificadas como de "Alto potencial à erosão" ... 176
Figura 58: Mapa de cobertura e uso da terra do município de Tibau do Sul/RN. ... 179
Figura 59: Tipos de cobertura da terra no município de Tibau do Sul/RN. [1] Vegetação campestre, [2] Pastagem e [3] Solo exposto. ... 180
Figura 60: Tipos de cobertura da terra no município de Tibau do Sul/RN [1] Cultura permanente e [2] Cultura temporária. ... 181
Figura 61: Estrada não pavimentada no município de Tibau do Sul/RN. ... 181
Figura 62: [1] Estrada pavimentada e [2] Área urbanizada no município de Tibau do Sul/RN. ... 182
Figura 63: [1] Fragmento florestal; [2] Corpo d’água continental (Lagoa Guaraíras) e [3] Manguezal no município de Tibau do Sul/RN. ... 182
Figura 64: Áreas potenciais para o estabelecimento de corredores ecológicos com base na cobertura e uso da terra no município de Tibau do Sul/RN. ... 183
Figura 65: Potencialidade Econômica e Macrozoneamento do município de Tibau do Sul/RN. ... 186
Figura 66: Potencialidade Socioeconômica para o estabelecimento de corredores ecológicos em Tibau do Sul/RN. ... 188
Figura 67: Áreas legalmente protegidas do modelo legislativo para indicação de potencialidades para implantação de corredores ecológicos. ... 191
Figura 68: Áreas legalmente protegidas do município de Tibau do Sul/RN. ... 192
Figura 69: Ambientes legalmente protegidos mapeados. [1] Borda de tabuleiro e área com declividade > 45º; [2] Lagoa de Guaraíras; [3] Manguezal; [4] Brejos e áreas úmidas, mata ciliar e corredores ecológicos; [5] Dunas vegetadas ou não; [6] Restinga (Mata Atlântica). 194 Figura 70: Ocupação turística em área de Mata Atlântica no município de Tibau do Sul/RN. ... 195
Figura 71: Mapeamento integrado conservador (Fuzzy AND), perspectiva de prevalência de áreas legalmente protegidas. ... 198 Figura 72: Mapeamento integrado conservador (Fuzzy OR), perspectiva de prevalência de áreas legalmente protegidas. ... 199 Figura 73: Mapeamento integrado conservador (Fuzzy AND), perspectiva de prevalência de dados socioeconômicos. ... 201 Figura 74: Mapeamento integrado conservador (Fuzzy OR), perspectiva de prevalência de dados socioeconômicos. ... 202 Figura 75: Mapeamento integrado conservador (Fuzzy AND), perspectiva de prevalência de dados ambientais. ... 204 Figura 76: Mapeamento integrado otimista (Fuzzy OR), perspectiva de prevalência de dados ambientais. ... 205 Figura 77:Distribuição do percentual de área ocupada pelas classes de potencialidade para implantação de corredores ecológico do modelo integrado. ... 206 Figura 78: Possibilidades de conexão entre fragmentos florestais, segundo o modelo
ambiental. ... 209 Figura 79: Cenário 1 - Corredores ecológicos baseados em áreas com alto potencial à erosão laminar. ... 211 Figura 80: Cobertura e uso do solo dos corredores ecológicos propostos no Cenário 1. ... 212 Figura 81: Cenário 2.1 - Corredores ecológicos a partir da menor rota de ligação entre
fragmentos. ... 214 Figura 82: Cobertura e uso do solo dos corredores ecológicos propostos no Cenário 2.1. .... 217 Figura 83: Possibilidades de conexão entre fragmentos florestais, segundo o modelo
socioeconômico. ... 219 Figura 84: Cenário 2.2 - Corredores ecológicos baseados no potencial socioeconômico. ... 220 Figura 85: Cobertura e uso da terra dos corredores ecológicos propostos no Cenário 2.2. ... 223 Figura 86: Possibilidades de conexão entre fragmentos florestais, segundo o modelo
legislativo. ... 225 Figura 87: Cenário 3 - Corredores ecológicos baseados em áreas legalmente protegidas. ... 226 Figura 88: Cobertura e uso da terra dos corredores ecológicos propostos no Cenário 3. ... 229 Figura 89: Cenário 4.1 - Corredores ecológicos a partir de perspectiva integrada, com
prevalência de dados legislativos. Variações conservadora e otimista. ... 231 Figura 90: Cobertura e uso do solo dos corredores ecológicos propostos no Cenário 4.1. .... 234
Figura 91: Cenário 4.2 - Corredores ecológicos a partir de perspectiva integrada, com
prevalência de dados socioeconômicos. Variações conservadora e otimista. ... 236 Figura 92: Cobertura e uso do solo dos corredores ecológicos propostos no Cenário 4.2. .... 239 Figura 93: Cenário 4.3 - Corredores ecológicos a partir de perspectiva integrada, com
prevalência de dados ambientais. Variações conservadora e otimista. ... 242 Figura 94: Cobertura e uso da terra dos corredores ecológicos propostos no Cenário 4.3. ... 245 Figura 95: Cenário 4.4 - Corredores ecológicos baseados em dados ambientais,
socioeconômicos e legislativos, sem estabelecimento de prevalência entre os mesmos... 247 Figura 96: Cobertura e uso da terra de alguns corredores ecológicos propostos no Cenário 4.4. ... 249 Figura 97: Propostas de conexão dos mesmos fragmentos, mas segundo critérios
predominantes diferentes. Em verde (proposta ambiental) e em lilás (proposta
socioeconômica). ... 250 Figura 98: Propostas de conexão dos mesmos fragmentos, mas segundo critérios
predominantes diferentes. Em verde (proposta ambiental) e em lilás (proposta
socioeconômica). ... 250 Figura 99: Visualização 3D das propostas de conexão no Cenário 4.4. Em verde (Proposta ambiental); Em laranja (Proposta legislativa); Em lilás (proposta socioeconômica). ... 252 Figura 100: Propostas de corredores ecológicos do Cenário 4.4 e suas respectivas
representações em forma de nós e grafos. ... 253 Figura 101: Comparação entre corredores ecológicos baseados em menor rota (Cenário 2.1) e integrado sem atribuição de pesos (Cenário 4.4). ... 259 Figura 102: Ponte ecológica (ecobridge) para conexão de áreas fragmentadas a partir de estradas. ... 261 Figura 103: Ecobridge em Cingapura. ... 261
LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Áreas absolutas em hectares e percentuais/proporcionais inseridas na Lei da Mata Atlântica e dos remanescentes florestais. ... 39 Tabela 2: Quantitativos dos remanescentes de Mata Atlântica no Rio Grande do Norte. ... 41 Tabela 3: Distribuição dos remanescentes de Mata Atlântica, segundo os municípios do Rio Grande do Norte. ... 44 Tabela 4: Características do sensor KOMPSAT 3/AEISS. ... 91 Tabela 5: Valores de concordância do Índice Kappa. ... 94
Tabela 6: Classes de conservação dos fragmentos florestais da área de estudo. ... 102
Tabela 7: Unidades pedológicas e erodibilidade associada ... 112
Tabela 8:Comparação pareada entre as classes de potencialidade a erosão laminar e tipos de cobertura e uso da terra a partir do método Processo Analítico Hierárquico (AHP). ... 119
Tabela 9: Comparação pareada AHP entre os aspectos legislativos, físicos e socioeconômicos. ... 123
Tabela 10: Resultados para as métricas a nível de paisagem. ... 137
Tabela 11: Valores das métricas de paisagem para a classe de fragmentos florestais na área de estudo. ... 140
LISTA DE QUADROS Quadro 1: Relação dos corredores ecológicos/de biodiversidade no Brasil, biomas associados, estados abrangidos, área ocupada e instituição/órgão responsável. ... 54
Quadro 2: Diferenças entre os modelos Racional e Comportamental para tomada de decisão. ... 68
Quadro 3: Escalas de importância para comparação pareada do método Processo Analítico Hierárquico (AHP). ... 72
Quadro 4: Funções do SIG e análises correspondentes em um SIG genérico e em um SADE. ... 78
Quadro 5: Exemplos de estudos com aplicação de Sistema de Apoio a Decisão Espacial (SADE). ... 81
Quadro 6: Critérios utilizados em estudos voltados para seleção de áreas potenciais para a implantação de Corredores Ecológicos. ... 85
Quadro 7: Classes de cobertura da terra e suas respectivas cores para o mapeamento temático. ... 93
Quadro 8: Principais métricas de paisagem utilizadas para análise da fragmentação florestal. ... 100
Quadro 9: Cobertura/uso do solo e potencial a perturbação associado. ... 104
Quadro 10: Critérios para hierarquização dos fragmentos florestais ... 105
Quadro 11: Síntese dos elementos componentes da análise integrada da paisagem ... 108
Quadro 12: Tipos de dados, insumos necessários e procedimentos para geração dos dados componentes do Modelo Ambiental. ... 111
Quadro 13: Classes de suscetibilidade à erosão resultantes da relação erodibilidade x declividade. ... 113
Quadro 14: Classes de cobertura do solo utilizadas para o mapeamento de erosão laminar. 113
Quadro 15: Definição das classes de potencial a erosão laminar. ... 114
Quadro 16: Tipos de ambientes protegidos por legislação considerados pelo modelo legislativo. ... 116
Quadro 17: Escala de valores referentes ao Processo Analítico Hierárquico (AHP) para comparação pareada. ... 118
Quadro 18: Tipo de cobertura do solo, classes de potencialidade e ponderações associadas.120 Quadro 19: Macrozoneamento, valor médio do m2 e classes de potencialidade e ponderações associadas ... 121
Quadro 20: Classes de potencialidade socioeconômica. ... 121
LISTA DE GRÁFICOS Gráfico 1: Tamanho dos fragmentos no município de Tibau do Sul/RN. ... 143
Gráfico 2: Distribuição dos valores das manchas para as métricas FRAC e SHAPE. ... 145
Gráfico 3: Resultados para a métrica CORE. ... 145
Gráfico 4: Resultados para a métrica CAI. ... 145
Gráfico 5: Distribuição dos fragmentos florestais da área de estudo, segundo a sua distância em metros para o fragmento vizinho mais próximo. ... 146
Gráfico 6: Hierarquia dos fragmentos florestais: distribuição por classes. ... 165
Gráfico 7: Área ocupada, em hectares, pelas classes de cobertura e uso do solo no município de Tibau do Sul/RN ... 178
Gráfico 8: Área em hectares ocupada por cada ambiente legalmente protegido no município de Tibau do Sul/RN. ... 193
Gráfico 9: Percentuais de área das coberturas e uso da terra abrangidas pelos corredores ecológicos do Cenário 1. ... 210
Gráfico 10: Percentual de área de cada cobertura e uso do solo abrangida pelos corredores ecológicos propostos no Cenário 2.1. ... 215
Gráfico 11: Percentuais de área das coberturas e usos da terra abrangidas pelos corredores ecológicos propostos no Cenário 2.2. ... 221
Gráfico 12: Percentual de área relativo às coberturas da terra abrangidas pelos corredores ecológicos do Cenário 3. ... 227
Gráfico 13: Percentuais de área de cada cobertura da terra abrangida pelos corredores ecológicos do Cenário 4.1 nas variações conservadora (A) e otimista (B). ... 232
Gráfico 14: Percentuais de área de cada cobertura da terra abrangida pelos corredores
ecológicos propostos no Cenário 4.2 em suas variações conservadora (A) e otimista (B). ... 238 Gráfico 15: Percentuais de área de cada cobertura da terra abrangida pelos corredores
ecológicos propostos no Cenário 4.3 em suas variações conservadora (A) e otimista (B). ... 243 Gráfico 16: Percentuais de área de cada cobertura da terra abrangida pelos corredores
ecológicos propostos no Cenário 4.4. ... 248 Gráfico 17: Quantidade e área das conexões, quantidade de fragmentos conectados de cada Cenário apresentado. ... 254 Gráfico 18: Área em hectares das coberturas da terra naturais e agrícolas abrangidas pelas propostas de corredores ecológicos de cada cenário. ... 256 Gráfico 19: Área em hectares das coberturas e usos da terra antrópicas e não agrícolas
abrangidas pelos corredores ecológicos propostos em cada cenário. ... 258 Gráfico 20: Área em hectares dos corredores ecológicos de cada Cenário, segundo as classes de Potencialidade Ambiental (P.A) e Potencialidade Socioeconômica (P.S). ... 262 Gráfico 21: Distribuição dos valores de área em hectares, segundo as classes de
potencialidades ambiental e socioeconômica em cada Cenário de delimitação de corredores ecológicos. Nota: Potencialidade Ambiental (P.A) e Potencialidade Socioeconômica (P.S).264
SUMÁRIO AGRADECIMENTOS ... 6 RESUMO ... 7 ABSTRACT ... 8 LISTA DE FIGURAS ... 9 LISTA DE TABELAS ... 13 LISTA DE QUADROS ... 14 LISTA DE GRÁFICOS ... 15 INTRODUÇÃO ... 20 1 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ... 27
1.1 Fragmentação Florestal: aspectos teóricos, causas e consequências ... 27
1.1.1 A importância das métricas de paisagem para o estudo da fragmentação florestal . 33 1.1.2 A fragmentação do bioma Mata Atlântica no Brasil ... 35
1.1.2.1 A fragmentação florestal no estado do Rio Grande do Norte ... 41
1.2 Corredores Ecológicos: aspectos teóricos ... 46
1.2.1 Corredores Ecológicos: considerações sobre a experiência brasileira e estudos correlatos ao tema... 50
1.3 Análise integrada da paisagem ... 57
1.3.1 O conceito de paisagem para Geografia: breve histórico e considerações sobre algumas abordagens ... 57
1.3.2 O conceito de paisagem sob uma perspectiva sistêmica: contribuições da abordagem geossistêmica aos estudos integrados ... 59
1.4 Sistema de Apoio a Decisão (SAD), Sistemas de Informação Geográfica (SIG) e Sistema de Apoio a Decisão Espacial (SADE) ... 66
1.4.1 A seleção de áreas para a implantação de Corredores Ecológicos como um processo de tomada de decisão: considerações sobre os principais critérios utilizados ... 82
2 PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS E TÉCNICOS ... 87
2.1 Etapa “Análise” ... 89
2.1.1 Escolha da área de estudo... 89
2.1.2 Mapeamento dos fragmentos florestais ... 90
2.1.4 Análise da situação de conservação dos fragmentos florestais ... 101
2.1.5 Análise dos riscos de perturbação sobre os fragmentos florestais ... 103
2.1.6 Hierarquização dos fragmentos florestais ... 104
2.2 Etapa Integração ... 107
2.3 Etapa Síntese ... 110
2.4 Etapa Aplicação ... 123
2.5 Caracterização da área de estudo ... 126
3 ANÁLISE DA FRAGMENTAÇÃO E CONSERVAÇÃO DOS FRAGMENTOS FLORESTAIS ... 135
3.1 Análise da fragmentação florestal ... 135
3.2.1 Métricas de paisagem: Análise em escala de paisagem ... 137
3.2.2 Métricas de paisagem: Análise em escala de classe ... 139
3.2.3 Métricas de paisagem: Análise em escala de mancha ... 142
3.3 Situação atual de conservação e risco de perturbação dos fragmentos florestais . 149 3.4 Hierarquização dos fragmentos florestais ... 162
4 AVALIAÇÃO DAS ÁREAS POTENCIAIS PARA IMPLANTAÇÃO DE CORREDORES ECOLÓGICOS ... 168
4.1 Modelo baseado em características ambientais ... 168
4.2.2 Modelo baseado em características socioeconômicas ... 177
4.2.3 Modelo baseado na legislação ambiental ... 189
4.2.4 Modelo com perspectiva de análise integrada da paisagem ... 196
5 – SISTEMA DE APOIO A DECISÃO PARA O ESTABELECIMENTO DE CORREDORES ECOLÓGICOS: CENÁRIOS ... 208
5.1 Cenário baseado em aspectos ambientais ... 208
5.1.1 Cenário 1 ... 208
5.2 Cenário baseado em aspectos socioeconômicos... 213
5.2.1 Cenário 2.1 ... 213
5.2.2 Cenário 2.2 ... 218
5.3 Cenário baseado em aspectos legislativos ... 224
5.3.1 Cenário 3 ... 224
5.4 Cenário com perspectivas integradas ... 230
5.4.1 Cenário 4.1 ... 230
5.4.2 Cenário 4.2 ... 235
5.4.4 Cenário 4.4 ... 246 5.5 Relatório comparativo entre os Cenários de delimitação de corredores ecológicos ... 254 CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 267 REFERÊNCIAS ... 272
INTRODUÇÃO
A indicação de áreas e ações para proteção da biodiversidade é uma tarefa complexa, e demanda várias atividades de tomada de decisão, cujas ações executadas devem equilibrar a necessidade de proteção ambiental e a crescente demanda das sociedades humanas pelo uso de recursos naturais (FIGUEIREDO et al., 2006).
Embora estejam disponíveis alguns dispositivos que auxiliam na sua proteção do bioma Mata Atlântica, como é o caso da Lei n° 11.428/2006, que dispõe sobre a utilização e proteção da vegetação nativa do Bioma Mata Atlântica e apesar do mesmo estar enquadrado no grupo dos hotspots mundiais1 (MYERS et al., 2000), a pressão exercida historicamente pelas atividades econômicas, culminou em uma relevante redução de sua área e em uma consequente fragmentação florestal, o que traz consigo uma série de problemas em diversas escalas e aspectos (DEAN, 2004).
Frente aos efeitos negativos da fragmentação florestal, a abordagem dos Corredores Ecológicos ou Corredores de Biodiversidade2 é considerada uma das mais promissoras alternativas (MITTERMEYER et al., 1999; BOITANI et al., 2007; CARROL et al., 2012). Além disso, cabe ressaltar que os Corredores Ecológicos ou de Biodiversidade podem se constituir como complemento à criação de Unidades de Conservação, de modo a reduzir o seu isolamento e elevar as garantias de sustentabilidade em longo prazo das mesmas (GANEM, 2010; AKASHI JR; CASTRO, 2010).
Essa estratégia objetiva favorecer o aumento da conectividade entre remanescentes de vegetação. Contudo, cabe ressaltar que essa conexão deve ser entendida a partir de quão a paisagem facilita ou dificulta o movimento dos organismos entre manchas/fragmentos de recursos (TAYLOR et al., 1993).
Em todo mundo disseminam-se iniciativas voltadas para a conservação da biodiversidade, especialmente sob a perspectiva de aumento da conectividade da paisagem, através do estabelecimento de corredores ecológicos/de biodiversidade e criação de mosaicos, estando presentes em vários países (BENNET, 2003; BENNET & MULONGOY, 2006).
No Brasil, o Programa-Piloto para a Proteção das Florestas Tropicais (PPG-7), criado em 1997 com coordenação do Ministério do Meio Ambiente (MMA), foi o marco inicial no
1 Áreas com grande biodiversidade e que possuem prioridade de conservação em razão de evidentes ameaças de
extinção.
2 Outras denominações: "landscaperouts", "stepping stones, "corridor", "linear habitats", "link", "linkage", "habitat
tocante ao desenvolvimento de projetos voltados para a implementação de Corredores Ecológicos (BRASIL, 2006). De acordo com Ayres et al. (2005) esse projeto trabalha com a dinâmica da fragmentação florestal, atuando na criação de dois3 grandes Corredores na Amazônia e na Mata Atlântica, conformando assim a mudança do paradigma das "ilhas biológicas" (Unidades de Conservação), através do reconhecimento da estratégia dos "Corredores Ecológicos."
Cabe ressaltar que existem outras iniciativas nacionais direcionadas à criação de Corredores Ecológicos ou de Biodiversidade em diversos estados, baseadas em diferentes biomas. De maneira geral, segundo Cases e Ferreira (2007), essas iniciativas são conduzidas e geridas pelo Instituto do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis (IBAMA), pelo PPG-7 e pelo programa de criação de corredores de biodiversidade da organização Conservação Internacional (CI). No entanto, existem também corredores criados ou propostos em seminários, portarias e consultas públicas (BRITO, 2012).
Levando em consideração estudos recentes, ressalta-se as proposições de Corredores Ecológicos para o bioma Mata Atlântica realizadas por Almeida et al. (2010), Cesar e Zeilhofer (2010), Ferrari et al. (2012), Leite (2012), (2006), Alves (2007), Oliveira Júnior (2007), Bergher (2008), Furlan et al. (2009).
Além dos estudos supracitados, destacam-se também as proposições sobre Corredores Ecológicos envolvendo outros biomas de: Ribeiro et al. (2012), Louzada et al. (2012), Zeller e Rabinowitz (2011), Alonso (2010), Gurrutxaga et al. (2010), Silva et al. (2011), Anjos (2008) e Pimentel (2007).
No Rio Grande do Norte, iniciativas dessa natureza, sejam elas de cunho institucional/organizacional ou científico são raras. A maioria dos trabalhos voltados para a Mata Atlântica do referido estado estão direcionados ao mapeamento de remanescentes (MACIEL, 2011; SNE, 2002) ou ainda levantamentos fitossociológicos (CESTARO, 2002). A legislação estadual não faz menção clara aos Corredores Ecológicos, e a maioria das prefeituras, em seus Planos de Ordenamento Territorial, não considera essa alternativa de conservação.
Sobre corredores ecológicos no estado do Rio Grande do Norte, o único estudo encontrado foi o de Pereira (2013), que por sua vez objetivou indicar áreas potenciais e propor cenários de delimitação de Corredores Ecológicos no município de Tibau do Sul/RN, através de técnicas de Inferência Geográfica e modelagem em plataforma SIG.
3 A ideia inicial selecionou cinco corredores na Amazônia e dois na Mata Atlântica, no entanto o Projeto
Para o estabelecimento de corredores ecológicos são necessárias diversas análises a nível da paisagem, que envolvem a consideração de aspectos de diferentes fontes, a utilização e a geração de informações que forneçam subsídios para o aumento das chances de sucesso das ações voltadas ao aumento da conectividade entre remanescentes.
Essas análises estão associadas, sobretudo, à complexa tarefa de seleção de áreas potenciais para a implantação dos corredores, tendo em vista que a maioria desses corredores deve atravessar paisagens, cuja conformação de usos pode causar conflitos e restrições, que devem ser analisadas e ponderadas em conjunto com os usos que podem ser propícios para a introdução dessa estratégia de conservação da biodiversidade (LOMBARD et al., 2010). É a partir dessa informação sobre as áreas potenciais é que devem ser delineados os corredores ecológicos.
Avaliando os critérios adotados pelos projetos pioneiros para o estabelecimento de redes de corredores ecológicos no País, verifica-se que o foco destes está voltado mais para a seleção de áreas potenciais para conservação do que para indicar as possibilidades de conexão entre fragmentos ao longo da paisagem. Ou seja, em termos práticos, os critérios utilizados pelo PPG-7 para criação de Corredores de Biodiversidade têm considerável utilidade na indicação de áreas prioritárias para conservação, mas a sua contribuição é insuficiente no que tange à conexão dessas áreas, pois não elucidam de maneira satisfatória como a conectividade entre as mesmas deve ser estabelecida.
Somado a esses aspectos, os referidos projetos carecem de análises mais minuciosas da paisagem, pois a escala considerada é de ordem regional, o que dificulta a realização de diagnósticos mais detalhados. De acordo com Beier et al. (2007), nos projetos que visam o aumento da conectividade de uma paisagem devem constar as práticas e alternativas de manejo da paisagem para redução de barreiras e a gestão de terras, entre outros aspectos, necessários para promover a ligação entre remanescentes de vegetação, haja vista que apenas a indicação de áreas para conservação não garante tal ligação.
A criação de Corredores Ecológicos envolve questões relacionadas aos elementos físicos, biológicos e antrópicos (PINTO et al., 2006), de maneira que a eficiência de um modelo para sua implementação está, por conseguinte, intrinsecamente ligada à compreensão dessa alternativa de conservação da biodiversidade a partir da ideia de integração dos referidos elementos.
Esses elementos tornam a implementação de Corredores Ecológicos dependente de planejamento e diversos estudos relativos à dinâmica dos elementos da paisagem, uma vez que os fragmentos florestais “não podem ser compreendidos simplesmente como um desenho de
formas irregulares sobre um fundo, mas, sim, como um complexo de usos do solo resultantes do processo de ocupação, alteração e exploração humana na matriz da paisagem preexistente" (ROCHA et al. 2006, p.324).
Ao conceber a fragmentação da vegetação sob essa perspectiva, a seleção de áreas para aumento da conectividade entre remanescentes de vegetação demanda a ponderação de diversos fatores, a fim de se garantir a sua viabilidade, combinando o crescimento econômico com o potencial ambiental e em conformidade com as necessidades e situação da área de estudo.
Esse tipo de combinação não é simples, pois necessita da integração das funcionalidades de sistemas em esferas diferentes do conhecimento, tais como: Economia, Ecologia e Geografia (CHIRSTOFOLETTI, 1999). Nesse contexto, a Geografia pode fornecer relevante auxílio, através da análise integrada da paisagem, considerando de forma combinada os aspectos físicos, biológicos e antrópicos, conforme defende Bertrand (2004) ao conceber a paisagem como um resultado da combinação dinâmica de elementos físicos, biológicos e antrópicos.
Ao considerar a paisagem a partir dessa perspectiva, o uso da modelagem4 é essencial, em função de os modelos serem “instrumentos insubstituíveis na investigação de objetos de organização tão complexas como são as paisagens” (RODRIGUES et al., 2010, p.57).
A modelagem da paisagem deve auxiliar na tomada de decisão quanto as melhores alternativas para criação de corredores ecológicos, constituindo assim um sistema de apoio à tomada de decisão, também denominado de Sistema de Apoio a Decisão (SAD). Um SAD pode ser definido como um modelo baseado em conjuntos de procedimentos para o processamento de dados e julgamentos para auxiliar um gestor em relação à tomada de decisão (LITLE, 1970). Com base na concepção de que, necessariamente, o estabelecimento de corredores ecológicos é uma tarefa que envolve questões espaciais, os Sistemas de Informações Geográficas (SIG) podem desempenhar papel assistencial para a análise integrada da paisagem por meio da manipulação da informação espacial sobre temáticas variadas e interligar os elementos de um SAD com aspectos espaciais da tomada de decisão. Dessa combinação é que são conformados os Sistemas de Apoio a Decisão Espacial (SADE).
O termo Spatial Decision Support System (SDSS) ou Sistema de Apoio a Decisão Espacial (SADE) foi designado por Densham (1991) para denominar os sistemas de informação
4 “A modelagem constitui procedimento teorético envolvendo um conjunto de técnicas com a finalidade de compor
um quadro simplificado e inteligível do mundo, como atividade de reação de homem perante a complexidade aparente do mundo que o envolve. É procedimento teorético, pois consiste em compor uma abstração da realidade, em função das concepções de mundo, trabalhando no campo da abordagem teórica e ajustando-se e/ou orientando as experiências empíricas” (CHRISTOFOLETTI, 1999, p.19).
com capacidade de auxiliar o ser humano nas tomadas de decisão, baseadas em dados espacialmente georreferenciados.
A modelagem para tomada de decisão a partir da utilização dos SIG com funcionalidade de SADEdeve envolver a seleção de multicritérios com manifestação espacial a partir dos quais a decisão deve ser realizada.
Os SADE embora não forneçam decisões perfeitas, fornecem subsídios relevantes no tocante à análise sobre as alternativas disponíveis, gerando assim hipóteses relativas à temática de estudo, como destacam Câmara et al. (2001, p.27): “Decidir é escolher entre alternativas. Com base nesta visão, podemos encarar o processo de manipulação de dados num sistema de informação geográfica como uma forma de produzir diferentes hipóteses sobre o tema de estudo”.
Nesse contexto, uma avaliação consistente dos elementos que compõem a paisagem, visando o aumento da conectividade da mesma é de fundamental importância para a tomada de decisão, de modo a reduzir a sua subjetividade e elevando suas possibilidades de eficiência.
Ressalta-se a importancia de se considerar as particularidaes da fragmentação de cada região, estado e município, visando garantir uma maior efetividade dos projetos desenvolvidos com esse fim. As alternativas a serem consideradas em um modelo de implementação de Corredores Ecológicos devem passar necessariamente por uma análise integrada e minuciosa da paisagem, com vistas a uma tomada de decisão mais confiável possível.
Com isso, a escala cartográfica grande (1:5.000 e maiores) para o desenvolvimento dessa estratégia de aumento de conectividade parece ser a mais compatível, considerando a demanda por informações detalhadas e por se tratar da menor unidade de gestão territorial, o que poderia facilitar desde o planejamento até a manutenção dos corredores ecológicos, porventura, implementados.
A análise voltada à produção de um SADE para o delineamento de corredores ecológicos em escala municipal deve responder a alguns questionamentos, cujas respostas são fundamentais para a tomada de decisão.
Neste sentido, é proeminente avaliar: Qual a situação de fragmentação florestal da área de estudo? Quais são os fragmentos de vegetação prioritários para o aumento de conectividade? Como se organiza a paisagem em relação à cobertura e uso do solo? Como as condições físico-ambientais podem interferir no planejamento dos corredores ecológicos? Que dispositivos da legislação ambiental podem ser utilizados visando a criação de Corredores Ecológicos? Quais as áreas mais favoráveis para a criação dos mesmos na recorte de estudo? Quais são os
potenciais traçados de interligação de remanescentes florestais? Quais são suas vantagens e desvantagens?
Dessa forma, com base nos elementos discutidos anteriormente foi conformada a seguinte hipótese: a tomada de decisão voltada ao estabelecimento de corredores ecológicos pode ser subsidiada a partir de um Sistema de Apoio a Decisão Espacial (SADE) em escala cartográfica grande, integrando aspectos, do meio físico, do meio socioeconômico e da legislação ambiental.
Neste sentido, a presente tese tem como objetivo: Elaborar um Sistema de Apoio a Decisão Espacial (SADE) em escala cartográfica grande com vistas o estabelecimento de propostas de corredores ecológicos, delineados a partir de elementos socioeconômicos, ambientais e da legislação ambiental brasileira.
Esta tese de doutorado está subdividida em cinco capítulos: 1 – Fundamentação Teórica; 2 – Metodologia; 3 – Análise da fragmentação e conservação dos remanescentes florestais; 4 – Avaliação e seleção de áreas para a implantação de corredores ecológicos; 5 – Sistema de Apoio a Decisão Espacial para o estabelecimento de corredores ecológicos.
No capítulo 1, inicialmente, são abordadas questões teóricas acerca da fragmentação florestal, suas causas e consequências, a importância das métricas de paisagem para a análise da fragmentação florestal. Posteriormente, são contemplados aspectos teóricos referentes ao conceito de corredor ecológico, experiências sobre esse tema a nível internacional e nacional, bem como sua relação com o processo de tomada de decisão.
A última parte do capítulo trata sobre o estudo da paisagem na Geografia, com ênfase para a análise integrada da paisagem e processo de tomada de decisão e modelagem de paisagens. Nesse momento do capítulo, questões inerentes aos Sistemas: de Apoio a Decisão (SAD), de Informações Geográficas (SIG) e de Apoio a Decisão Espacial (SADE) e sua importância para estudos dessa natureza também são abordados.
No capítulo 2, a metodologia é apresentada e suas 4 etapas são descritas. Além disso, a área de estudo é caracterizada a partir dos aspectos do meio físico e do meio socioeconômico. O capítulo 3 destina-se a apresentação dos resultados referentes a análise da fragmentação e da conservação dos fragmentos florestais. A análise da fragmentação florestal se dá a partir do uso das métricas de paisagem, sendo avaliadas características relacionadas a tamanho, forma, área núcleo, área de borda e conectividade.
A análise da conservação dos fragmentos florestais esteve pautada na análise do Índice Normalizado de Vegetação (NDVI), a partir do qual foi possível mapear níveis diferentes de conservação em cada remanescente florestal da área de estudo. Complementando a análise da
conservação, realizou-se um diagnóstico sobre os riscos de perturbação de cada fragmento, através da avaliação do potencial de perturbação relativo a cobertura do solo circundante ao fragmento. E por fim, é apresentada a hierarquização dos fragmentos, considerando critérios de tamanho, forma, conservação e posição geográfica estratégica.
O capítulo 4 objetivou indicar, através de modelos de paisagem, áreas potenciais para o estabelecimento de corredores ecológicos. Para isso, são propostos 4 modelos. O primeiro modelo se baseia em características ambientais, mais notadamente, relacionadas a áreas potenciais a erosão laminar. Esse modelo foi originado da hipótese de que as áreas com potencialidade a erosão seriam potenciais para o estabelecimento de corredores, uma vez que seria possível, ao mesmo tempo, reduzir os efeitos erosivos e aumentar a conectividade entre os remanescentes florestais da área de estudo.
O segundo modelo está pautado no uso de áreas que envolvam menores custos de implantação e com menores rotas de interligação de fragmentos florestais. O terceiro modelo, identifica áreas legalmente protegidas por leis nas esferas municipal, estadual e federal como de alta potencialidade para a criação de corredores ecológicos, uma vez que por meio desses seria possível proteger essas áreas e reduzir o isolamento dos remanescentes florestais. O quarto modelo utiliza, de forma integrada, informações ambientais, socioeconômicas e de legislação ambiental para a indicação de áreas potenciais para corredores ecológicos.
No último capítulo da tese, capítulo 5, são apresentadas as propostas rotas de interligação entre fragmentos florestais com base nos dados obtidos no capítulo anterior. Cada modelo para indicação de áreas potenciais para o estabelecimento de corredores ecológico dará origem a um ou mais cenários de delimitação. Neste sentido, cada corredor ecológico proposto será avaliado quanto a suas vantagens e desvantagens, de modo a compor um arcabouço de informações que auxilie na tomada de decisão quanto a finalidade de aumentar a conectividade entre os fragmentos da área de estudo.
1 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
1.1 Fragmentação Florestal: aspectos teóricos, causas e consequências
O dinamismo natural dos sistemas ambientais produz paisagens heterogêneas. O aquecimento desigual da Terra, combinado com outros elementos exercem importante influência na variação espacial das condições físicas de ar, solo, vegetação, rochas, dentre outros aspectos (CERQUEIRA et al., 2003; TOLEDO et al., 2009). Ou seja, o funcionamento natural dos sistemas ambientais é capaz de produzir paisagens fragmentadas, através da ação e inter-relação de diversos processos inerentes ao quadro físico-natural.
No caso específico da fragmentação da vegetação, Constantino et al. (2003, p.44) elencam como causas naturais: flutuações climáticas, que podem expandir ou retrair determinados tipos de vegetação, heterogeneidade de solos, tendo em vista que alguns tipos de vegetação são restritos à classes específicas de solos; a topografia, uma vez que podem ser formadas, por exemplo, ilhas de tipos específicos de vegetação em locais elevados; Processos de sedimentação e hidrodinâmica em rios e no mar e processos hidrogeológicos que produzem áreas temporariamente ou permanentemente alagadas, onde ocorrem tipos particulares de vegetação.
A fragmentação da vegetação recebe denominações, tais como: "fragmentação florestal" (MURCIA, 1995), "fragmentação de habitats” (WILCOVE, 1986) ou ainda de "fragmentação territorial" (PEREIRA, et al, 2007), ainda que possa ser originada por causas naturais, a mesma é ocasionada com maior magnitude e extensão em razão da dinâmica de uso e ocupação da terra produzida pelo homem, que vem alterando as paisagens naturais, em velocidade mais elevada que a dinâmica de perturbação natural dos ecossistemas (TABARELLI; GASCON, 2005; HADDAD et al., 2015).
De acordo com Fahrig (2003), as definições para esse conceito podem ser qualitativas quando é possível categorizar a paisagem em contínua (contendo habitat contínuo) ou fragmentada. E podem ser também quantitativas, quando enfatizam aspectos relacionados a mensuração, métricas da paisagem, tais como: mudanças no número e na forma de fragmentos e redução do tamanho da área de habitat original.
Em síntese, a fragmentação florestal/de habitats possui alguns elementos relevantes para a sua definição, dentre os quais estão: a redução da cobertura florestal original, isolamento, aumento do número de fragmentos, descontinuidade, processo dinâmico ao longo do tempo. Esses elementos são encontrados nas definições de fragmentação florestal de Wilcove et al.
(1986), Faaborg et al. (1995), Múcia (1995), Saunders et al. (1991), Rutledge (2003), Castagnara (2010), Franklin et al. (2002), Laurance (2008)
A dinâmica/tempo é um elemento essencial para definição do conceito de fragmentação de habitats, que por sua vez acontece através da ação de processos que reduzem a área de habitat original e geram fragmentos de vários tamanhos e graus de isolamento. Neste sentido, cabe ressaltar que não necessariamente a redução de habitats implique em fragmentação, mas essa essencialmente só se constitui a partir daquela. Ou seja, a redução de habitats pode ocorrer simultaneamente ou não ao processo de fragmentação, mas esse só ocorre em conjunto com aquele. Um exemplo esquemático da fragmentação e redução de habitats está representado, por meio da Figura 1.
Figura 1: Exemplo esquemático do processo de redução e fragmentação de um habitat ao longo do tempo.
Fonte: Elaborado pelo autor.
Em uma perspectiva abrangente do conceito de fragmentação de habitats, Fahrig (2003) se baseia em quatro elementos: processo, padrão, perda e mudança na configuração de habitats.
A dinâmica característica da fragmentação, transformando áreas florestais contínuas em áreas descontínuas, circundadas por tipos de ecossistemas diferentes do original, justifica o elemento processo. O elemento padrão está relacionado com os efeitos do processo de
fragmentação, que origina um padrão de fragmentação, que geralmente apresenta: redução na quantidade de habitat e no tamanho de manchas, aumento do número de manchas de habitat e do isolamento de manchas.
Para Fahrig (2003), o mais óbvio efeito do processo de fragmentação é a perda de habitat. Para a autora, a perda de habitats não representa simplesmente uma redução na quantidade de habitats, pois também tende a criar pequenos e isolados fragmentos, além de modificar as propriedades dos habitats remanescentes. Interligado a perda de habitats está a mudança na configuração de habitats, visto que devido a redução de habitas, a elevação do número de fragmentos e do grau de isolamento, ocorrem alterações na conformação dos habitats, com rebatimentos diretos sobre funcionamento do ecossistema original.
O estudo da fragmentação florestal e suas consequências faz parte, principalmente, do arcabouço científico da ecologia de paisagens e também da biologia da conservação. As concepções advindas da primeira priorizam, sobretudo, a estrutura da paisagem, bem como a sua fragmentação como resultado de padrões e processos. Enquanto que as abordagens provenientes da biologia da conservação enfatizam a perda da conectividade e suas consequências em ambientes com fragmentação da vegetação.
Outro aspecto importante referente a fragmentação florestal diz respeito às consequências do referido processo, que por sua vez são bastante discutidas e investigadas por diversos estudos, a exemplo de: Saunders et al. (1991), Faaborg et al. (1992), Murcia (1995), Ranta et al. (1998), Olff e Ritchie (2009), Tabarelli et al. (1999), Fahrig (2002), Gimenes e Anjos (2003), Fahrig (2003), Tillman (2005), Lima (2008), Maués (2010), Valdivia et al. (2011), Lima (2012), Pereira et al. (2014), Powell et al. (2015), Oliveira et al. (2015).
As consequências da fragmentação podem ser divididas em consequências abióticas e bióticas (MÚRCIA, 1995; CERQUEIRA, et al, 2003; RUTLEDGE, 2003; FISCHER; LINDENMAYER, 2007). As consequências abióticas estão relacionadas às alterações nas características do quadro físico natural, mais notadamente nas áreas fragmentadas e adjacências, podendo resultar em mudanças nos fluxos de energia, radiação, vento e água, além de originar efeitos negativos sobre os remanescentes de vegetação nativa.
Os fluxos de radiação podem ser alterados, em razão, sobretudo das transformações na estrutura da vegetação (redução de dosséis vegetais, por exemplo), que uma vez alterada pode provocar um aumento na incidência de radiação na parte interna dos fragmentos, bem como modificações nos fluxos de ar no interior da paisagem e no próprio fragmento e nos fluxos de água, visto que também podem ocorrer mudanças nos processos hidrológicos, como a
evapotranspiração, acarretando consequentemente transformações, por exemplo, na umidade do solo e em outros aspectos na escala de microclima (SAUNDERS et al., 1991).
Além dessas consequências, tornam-se potenciais o risco de erosão, a desertificação, o assoreamento dos cursos d’água e a redução gradativa dos recursos hídricos, devido a menor capacidade de retenção e maior velocidade de escoamento de água (PEREIRA, et al., 2007; CALEGARI et al., 2010).
As consequências bióticas estão relacionadas com mudanças na abundância e distribuição de determinadas espécies (MÚRCIA, 1995), pois as mudanças nas condições abióticas, sobretudo na borda do fragmento podem provocar efeitos diferenciados a depender da tolerância de determinadas espécies a tais alterações (RUTLEDGE, 2003). Existem também os denominados efeitos biológicos indiretos, que abrangem alterações nas interações entre espécies, podendo interferir nas de predação, parasitismo, competição, polinização, dispersão de sementes, entre outras (MÚRCIA, 1995; RANTA et al., 1998).
Dessa forma, as consequências bióticas da fragmentação e redução de habitats estão relacionadas, de forma mais evidente, à redução da biodiversidade, pois a conversão de extensas e contínuas áreas florestais em áreas reduzidas e fragmentadas, tende a representar extinção ou redução de espécies, nos casos em que o tamanho do habitat remanescente torna-se insuficiente para sustentar uma população local, e também em função do aumento das taxas de mortalidade, devido a interação de determinadas espécies com a área externa ao fragmento (FAHRIG, 2003).
Além disso, os efeitos bióticos da fragmentação podem ser acentuados, dependendo de fatores como: tempo desde o isolamento do fragmento, distância entre os fragmentos remanescentes e o grau de conectividade entre os mesmos (SAUNDERS et al., 1991; TURNER, 1996).
Os efeitos da fragmentação florestal sejam eles bióticos ou abióticos tendem a atingir de forma mais intensa e são geralmente mais evidentes próximos às bordas dos fragmentos, o que é denominado de "efeito de borda" ou "edge effect". Isso ocorre porque o processo de fragmentação origina bordas florestais circundadas por áreas estruturalmente mais abertas, como pastagens e áreas urbanas, com isso as áreas de borda passam a receber mais radiação solar, bem como maiores fluxos de vento provenientes das áreas abertas, gerando em comparação ao núcleo do fragmento, condições dissimilares de temperatura, umidade e iluminação (DRAMSTAD et al., 1996; TURNER et al., 2001; LAURANCE, 2008; WICKLEIN et al., 2012).
A intensidade do efeito de borda pode ser mensurada considerando a distância até onde mais claramente a área externa ao fragmento exerce influência sobre as características do
mesmo (MÚRCIA, 1995). Segundo Rutledge (2003), para a intensidade do efeito de borda, de maneira geral, existe uma tendência de redução ao longo de um gradiente de distância da borda em direção ao núcleo do fragmento, de forma que alguns núcleos de pequenos fragmentos podem apresentar características abióticas semelhantes às presentes no interior de grandes fragmentos.
A forma do fragmento é um elemento importante nas análises sobre o efeito de borda, visto que fragmentos mais alongados terão núcleos mais reduzidos e provavelmente maior será a área influenciada pelo efeito de borda, ao passo que os fragmentos com formato mais arredondado, possivelmente apresentarão uma área menor influenciada pelos efeitos supracitados e uma maior área nuclear.
Essa relação entre tamanho, forma e efeito de borda do fragmento está representada na Figura 2, a partir da qual verifica-se dois fragmentos hipotéticos com a mesma área, mas com formatos diferentes. Ao utilizar efeitos de borda com o mesmo alcance, a área de borda do fragmento 1 (com formato arredondado) é bem menor do que a área de borda do fragmento 2 (retangular e mais alongado).
Figura 2: Relação entre forma do fragmento, efeito de borda e área de núcleo.
Fonte: Elaborado pelo autor.
Alguns estudos apontaram efeitos negativos da fragmentação florestal, principalmente nas bordas, em relação a: polinização (VALDIVIA et al., 2011), diversidade de herbáceas da Mata Atlântica (LIMA, 2012), densidade de mudas, tamanho, composição de espécies e condições microclimáticas de fragmentos florestais (WICKLEIN et al., 2012; ARAGON et al.,
2015, DIAS-TERCEIRO et al., 2015), balanço de carbono e água (PAULA et al., 2015) e biomassa (CHAPLIN-KRAMER et al., 2015).
Não existe um consenso quanto ao alcance dos efeitos de borda, pois esses podem variar em função do tipo do bioma, características (tolerância e hábitos) das espécies encontradas no fragmento e da cobertura e uso da terra presentes no entorno dos fragmentos, região geográfica entre outros aspectos (HAILA, 2002), o que gera dificuldade na definição de patamares de influência do efeito de borda, conforme destacam Primack e Rodrigues (2001, p.101):
A largura de borda de um fragmento florestal é um dado vital para o planejamento, legislação e manejo de paisagens. Tradicionalmente, a ecologia tem respondido a esta demanda da sociedade, dizendo que é impossível determinar uma única largura de borda, em função dos diferentes aspectos que são enfocados. Assim, existiria uma largura de borda para microclima, outra para composição de espécies arbóreas, outra para densidade de plantas, assim por diante.
Dessa forma, além das variações dos efeitos de borda em razão do tipo de bioma, espécies habitantes no fragmento e uso e ocupação do entorno da área florestal fragmentada, existem variações de acordo com o tipo de efeito. A intensidade e alcance dos efeitos podem variar de acordo com a sua distância de penetração no interior do fragmento, ou seja cada efeito pode apresentar uma largura de borda específica (LAURANCE et al., 1997).
Laurance (2008) compilou a partir de resultados de diversos estudos, distintos tipos de efeitos da fragmentação na Floresta Amazônica, bem como o seus alcances no interior do fragmento. Constatou que a maioria dos efeitos (tempertatura e umidade do ar, umidade do solo, redução na densidade de aves, entre outros) foram percebidos até os 100m no interior do fragmento e que as perturbações provocadas pela fragmentação estenderam-se até 400m fragmento adentro.
Para a Floresta Atlântica, em Londrina/PR, Rodrigues (1998) analisou a influência do efeito de borda sobre árvores, arvoretas e microclima. Apesar de serem elementos diferentes, os resultados mostraram semelhanças marcantes até os 35m da borda dos fragmentos, visto que o déficit de pressão hídrica esteve reduzido a partir da borda e se estabilizou a 35 m da mesma, revelando que a umidade do ar a partir deste ponto apresenta semelhanças em relação àquela encontrada no interior da floresta.
A composição de espécies se alterou bastante entre 0 e 35 m da borda e pouco mudou entre 35 e 100 m. A diversidade de espécies mostrou-se elevada antes dos 35 m da borda, com um pico aos 35 m e reduziu-se depois dos 35 m, até os 100 m, esse fato foi explicado pela análise da frequência das espécies em diferentes distâncias da borda , que indicou a ocorrência
de determinadas espécies próximos a borda, outras ocorrendo distantes da borda, e outras aos 35 m da borda, onde também foi verificada a ocorrência de espécies presentes nas amostras de distância anteriormente citadas, levando ao aumento de diversidade no referido patamar de distância.
Além disso, a luz se correlacionou negativamente com a densidade de arvoretas até os 35 m, e se correlacionou negativamente com densidade de árvores dos 35 m em diante. Tais dados revelam que existem duas situações: uma no patamar de distância que vai de 0 até 35 m da borda, com as arvoretas controlando a radiação solar incidente lateralmente no fragmento, e outra de 35 m até 100 m da ,borda, na qual as árvores controlam a radiação que perpassa ao dossel.
Rodrigues (1998), diante dos resultados obtidos, constatou que a convergência dos resultados para os 35m da borda mostra que é possível reunir diversos efeitos de borda em um único patamar de distância em relação a borda dos fragmentos e que tal parâmetro é passível de ser usado em recomendações técnicas. No entanto, o estudo alerta que não é possível afirmar que os efeitos de borda em todas as paisagens tropicais têm 35 m de largura, visto que grandes felinos, primatas e aves, por exemplo, devem apresentar largura de efeito bem mais elevada que a constatada pelo estudo.
1.1.1 A importância das métricas de paisagem para o estudo da fragmentação florestal
Para compreender a fragmentação florestal e propor mitigações para seus efeitos, a caracterização dos arranjos espaciais da paisagem é indispensável e o uso das métricas de paisagem se constitui como um elemento de grande utilidade para esse fim (LUSTIG et al., 2015 ; CARRARA et al., 2015).
A estrutura da paisagem ou padrão espacial da paisagem pode ser mensurada, através de um conjunto de índices, parâmetros, denominados de métricas de paisagem, que são de maneira geral, classificadas em duas categorias: métricas de composição e métricas de disposição (METZGER, 2007).
As métricas de composição fornecem um indicativo sobre quais unidades estão presentes na paisagem, diversidade, dominância e área ocupada pelas mesmas. As métricas de disposição referem-se a um conjunto de parâmetros utilizados para quantificar o arranjo espacial das unidades da paisagem, sendo avaliados parâmetros como formato, conectividade e isolamento. De acordo com McGarigal et al. (1995), a primeira categoria de métricas quantifica a composição do mapa sem estabelecer referência com os atributos espaciais, ao passo que a
