UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO GRANDE DO NORTE – UERN FACULDADE DE CIÊNCIAS ECONÔMICAS – FACEM
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEOGRAFIA – PPGGEO MESTRADO ACADÊMICO EM GEOGRAFIA – MAG
MICARLA ALVES DA SILVA
ANÁLISE FITOFISIONÔMICA DA COBERTURA VEGETAL DA SERRA DO LIMA, PATU-RN
MOSSORÓ, RN 2020
MICARLA ALVES DA SILVA
ANÁLISE FITOFISIONÔMICA DA COBERTURA VEGETAL DA SERRA DO LIMA, PATU-RN
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Geografia, da Faculdade de Ciências Econômicas da Universidade do Estado do Rio Grande do Norte, como requisito parcial para obtenção do título de Mestre em Geografia.
Área de Concentração: Paisagens Naturais e Meio Ambiente.
Linha de Pesquisa: Dinâmica dos Sistemas de Superfície Terrestre.
Orientador: Prof. Dr. Ramiro Gustavo Valera Camacho.
Coorientador: Prof. Dr. Diego Nathan do Nascimento Souza.
MOSSORÓ, RN 2020
S586a Silva, Micarla Alves da
Análise Fitofisionômica da Cobertura Vegetal da Serra do Lima, Patu-RN. / Micarla Alves da Silva. - Mossoró, 2020.
82p.
Orientador(a): Prof. Dr. Ramiro Gustavo Valera Camacho.
Coorientador(a): Nascimento Souza.
Prof. Dr. Diego Nathan do
Dissertação (Mestrado em Programa de Pós- Graduação em Geografia). Universidade do Estado do Rio Grande do Norte.
1. Caatinga. 2. Fitofisionomia. 3. Inselbergs. 4. Sensoriamento remoto. I. Camacho, Ramiro Gustavo Valera. II. Universidade do Estado do Rio Grande do Norte. III. Título.
Catalogação da Publicação na Fonte. Universidade do Estado do Rio Grande do Norte.
MICARLA ALVES DA SILVA
ANÁLISE FITOFISIONÔMICA DA COBERTURA VEGETAL DA SERRA DO LIMA, PATU-RN
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Geografia, da Faculdade de Ciências Econômicas da Universidade do Estado do Rio Grande do Norte, como requisito parcial para obtenção do título de Mestre em Geografia.
Data da defesa: 23/03/2020
BANCA EXAMINADORA
____________________________________ Prof. Dr. Ramiro Gustavo Valera Camacho
(Presidente – Orientador)
___________________________________ Prof. Dr. Rodrigo Guimarães de Carvalho
(Membro Interno – PPGEO)
___________________________________ Dr.ª. Heloisa Dantas Brum
(Membra Externa – NUC/IDEMA)
___________________________________ Prof. Dr. Lamarck do Nascimento Galdino da Rocha
Dedico este trabalho primeiramente a Deus e segundo aos meus pais Antonia Lucia Alves da Silva e Eladio Costa da Silva, minha família, ao meu orientador Prof. Dr. Ramiro Gustavo Valera Camacho e a Cláudio Diêgo Gomes de Paiva, por terem me dado todo o suporte necessário para que eu chegasse até aqui.
AGRADECIMENTOS
A Deus, pois permitiu que tudo isso acontecesse, ao longo da minha vida, e não somente nestes anos como universitária e pós-graduanda, mais em todos os momentos, é o maior mestre que alguém pode conhecer, além de ter me dado forças para superar todas as dificuldades durante as fases da minha vida.
Aos meus guias espirituais, pela proteção, orientação e intuição me dada em mais um processo.
Agradeço à minha mãe Antonia Lucia Alves da Silva, por ter permitido a minha vida, minha heroína que sempre me deu apoio, incentivo sendo meu maior motivo para nunca desistir nas horas difíceis de desânimo e cansaço. Ao meu pai, Eladio Costa da Silva, que apesar de todas as dificuldades, nunca deixou que nada me faltasse, isso para mim foi de extrema importância.
Ao meu grande orientador Prof. Dr. Ramiro Gustavo Valera Camacho, por ter me dado a oportunidade e apoio na elaboração deste trabalho, por me proporcionar o conhecimento, não apenas racional, mais também a manifestação do caráter e afetividade da educação no processo de formação profissional, por tanto que se dedicou a mim, não somente por ter me ensinado, mais por ter me feito aprender. Para mim, o senhor foi e sempre será a representação completa de um verdadeiro pai, terei como uma bússola me orientando para onde seguir, a ti, minha imensa gratidão.
Ao meu coorientador Prof. Dr. Diego Nathan do Nascimento Souza, pelo empenho dedicado na elaboração e melhoramento deste trabalho, além do suporte no pouco tempo que lhe coube, pelas suas correções e incentivo.
À banca, formada por professores competentes e responsáveis por contribuir na melhoria deste trabalho. A palavra mestre, nunca fará justiça aos professores dedicados, aos quais, sem nominar terão os meus eternos agradecimentos.
Gostaria também de agradecer à Cláudio Diêgo Gomes de Paiva, que jamais negou ajuda, apoio, carinho e incentivo, e por ter aguentado minhas crises de ansiedade e estresse. Por ter se desdobrado em esforços para me ajudar durante a elaboração deste trabalho. Sem você ao meu lado, teria sido muito mais difícil.
À minha família, pela torcida do meu sucesso, ao meu avô Adelcino Fernandes de Oliveira (in memorian), que em algum lugar deve estar vibrando com a minha vitória.
Ao Laboratório de Ecologia e Sistemática Vegetal (LESV) por ter me dado o suporte necessário para a elaboração deste trabalho, assim como os momentos felizes, por ter me proporcionado o conhecimento profissional e de amizades sinceras de alguns integrantes.
Às minhas verdadeiras amizades que estiveram torcendo por mais uma conquista alcançada e a todos que de forma direta ou indireta fizeram parte da minha formação.
“Não há progresso sem esforço, vitória sem luta, aperfeiçoamento sem sacrifício, assim como não existe tranquilidade sem paciência”.
Resumo
Na Serra do Lima vem ocorrendo alterações da paisagem durante anos devido às construções e eventos religiosos ocorrentes na localidade, ainda mais por estar inserida em uma região semiárida que tem sido degradada causando vulnerabilidade nos componentes vegetais da Caatinga. Tendo em vista que a vegetação é um componente fundamental para analisar as paisagens, o presente estudo objetivou analisar a vegetação da Serra do Lima, que é uma formação serrana do tipo inselberg, localizada dentro do Município de Patu, situado no Estado do Rio Grande do Norte. Foram obtidas imagens do satélite Sentinel-2 L2A para a elaboração do Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI), permitindo a reclassificação dos três principais estratos vegetacionais para o mapa de cobertura vegetal, que posteriormente permitiu a diferenciação dos alvos por meio de uma chave de interpretação. Para confirmar in situ esses estratos, foram confeccionados diagramas de perfis para melhor visualização e descrição da fitofisionomia. O mapa de cobertura vegetal apresentou os estratos do tipo: arbóreo, arbustivo e herbáceo. O NDVI resultou em três classes: baixa, média e alta taxa fotossintética, caracterizadas pelas densidades dos dosséis vegetacionais. Diante das identificações taxonômicas das espécies observadas in situ, foram encontradas 26 espécies distribuídas em 16 famílias nas quais, as de maiores ocorrências foram Fabaceae e Euphorbiaceae. No diagrama de perfil 1 foram encontradas em maioria espécies de estrato arbóreo. No perfil 2 ocorreu grande diversidade de espécies arbustivas. O perfil 3 apresentou espécies de estrato arbóreo e arbustivo. Por fim, no perfil 4 apresentou estrato arbóreo. A utilização das geotecnologias foi essencial para a discriminação da vegetação, assim como os diagramas de perfil, que associados permitiram visualizar a fisionomia e a qualidade ambiental dos estratos vegetacionais pertencentes a Serra do Lima. Devido à importância da conservação de ambientes naturais, esse estudo poderá auxiliar na seleção e melhor planejamento dessas áreas. Essa ação é capaz de conscientizar os residentes de Patu para a importância na conservação, permitindo que haja uma mudança na visão ambiental, que favoreça tanto a economia quanto a natureza.
Abstract
In Serra do Lima landscape changes have been occurring for years due to the constructions and religious events occurring in this place, especially because it is inserted in a semi-arid region that has been degraded causing vulnerability in the Caatinga vegetable components. Taking in consideration that vegetation is a fundamental component for analyzing landscapes, this study aimed to analyze the vegetation of Serra do Lima, which is an inselberg mountain located in the municipality of Patu, in the State of Rio Grande do North, Northeast of Brazil. Images from the Sentinel-2 L2A satellite were obtained for the development of the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), allowing the reclassification of the three main vegetational strata to the vegetation cover map, which subsequently allowed the differentiation of targets by means of a key of interpretation. In order to confirm these strata in situ, profile diagrams were made for better visualization and description of phytophysiognomy. The vegetation cover map presented the strata of the type: arboreal, shrub and herbaceous. The NDVI showed three classes: low, medium and high photosynthetic rate, characterized by the densities of vegetation canopies. In view of the taxonomic 26 species have been seen in situ, among we include 16 families in which, those with the highest occurrences were Fabaceae and Euphorbiaceae. In profile diagram 1, Most species found were in the tree layer. In profile 2 there was a great diversity of shrub species. Profile 3 showed species of arboreal and shrub strata. Finally, profile 4 showed an arboreal stratum. The use of geotechnologies was essential to discriminate the vegetation, as well as the profile diagrams, which associated allowed to visualize the physiognomy and the environmental quality of the vegetation strata in Serra do Lima. Due to the importance of conserving natural environments, this study may assist in the selection and better planning of these areas. This action can make the residents of Patu city aware of the importance of conservation, allowing for a change in the environmental
vision, that will promote both the economy and the nature benefits .
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Mapa de localização do Município de Patu-RN e das principais trilhas da Serra do Lima.
Figura 2. Mapa das unidades geológicas onde está inserida a Serra do Lima, Patu-RN, por meio do satélite Sentinel-2 L2A, para o mês de junho de 2019.
Figura 3. Mapa geomorfológico da Serra do Lima, Patu-RN, por meio do satélite Sentinel-2 L2A, para o mês de junho de 2019.
Figura 4. Mapa da cobertura vegetal da Serra do Lima localizada no município de Patu-RN, capturada por meio do satélite Sentinel-2 L2A, para o mês de junho de 2019.
Figura 5. Composição de NDVI para a Serra do Lima localizada no município de Patu-RN, capturada por meio do satélite Sentinel-2 L2A, para o mês de junho de 2019.
Figura 6. Análise de precipitação acumulada dos meses referentes ao ano de 2019 para o município de Patu-RN.
Figura 7. Mapa de uso e ocupação do solo para a Serra do Lima no município de Patu-RN, a partir do satélite Sentinel-2 L2A, para o mês de junho de 2019.
Figura 8. a) Diagrama de perfil 1 localizado na trilha do Pelado; b) Uso da mira graduada para medir a altura das copas; c) Delimitação do transecto.
Figura 9. a) Diagrama de perfil 2 localizado no afloramento rochoso da trilha do Pelado; b) Delimitação do transecto; c) Fisionomia da vegetação do perfil 2; d) Uso da mira graduada para medir a altura da Amburana cearenses.
Figura 10. a) Diagrama de perfil 3 localizado na trilha do Voo Livre; b) Delimitação da área do transecto; c) Uso da mira graduada para medir as alturas das copas.
Figura 11. a) Diagrama de perfil 4 localizado na trilha do Cruzeiro; b) Orientador Dr. Prof. Ramiro Gustavo Valera Camacho demonstrando o posicionamento da mira graduada; c) Fisionomia da vegetação do perfil 4.
Figura 12. Mapa altimétrico da Serra do Lima localizada no município de Patu–RN, por meio do satélite Sentinel-2 L2A, para o mês de junho de 2019.
Figura 13. Mapa do perfil topográfico da Serra do Lima no município de Patu-RN, com os diagramas de perfis enumerados de 1 a 4, nos quais, correspondem a localização espacial dos diagramas na serra.
Figura 14. Mapa de cobertura vegetal da Serra do Lima localizada no município de Patu-RN, capturada por meio do satélite Sentinel-2 L2A, para o mês de dezembro de 2019, após as queimadas.
Figura 15. Composição de NDVI para a Serra do Lima localizada no município de Patu-RN, por meio do satélite Sentinel-2 L2A, para o mês de dezembro de 2019, após as queimadas.
Figura 16. Mapa hidrográfico da Serra do Lima e do município de Patu-RN, por meio do satélite Sentinel-2 L2A, para o mês de junho de 2019.
LISTA DE TABELAS
Tabela 1. Características espectrais das bandas existentes do satélite Sentinel-2 L2A.
Tabela 2. Bandas espectrais utilizadas no presente estudo e suas respectivas características.
Tabela 3. Reclassificações dos estratos a partir do Manual Técnico da Vegetação Brasileira.
Tabela 4. Reclassificação das unidades encontradas na Serra do Lima a partir do Manual Técnico do Uso da Terra.
Tabela 5. Classificação dos elementos na superfície através dos intervalos de classes.
Tabela 6. Lista das espécies ocorrentes nas áreas delimitadas para os diagramas, identificadas e enumeradas de acordo com a distribuição espacial nos diagramas de perfil.
Tabela 7. Classificação quanto ao tipo e grupo da vegetação natural da Caatinga.
Tabela 8. Fatores que influenciam na entrada de luz dentro de uma floresta.
Tabela 9. Quantificações das porcentagens dos estratos antes e depois das queimadas.
Tabela 10. Classificação dos elementos na superfície através dos intervalos de classes.
LISTA DE ABREVIATURAS
CPRM: Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais EC: Comunidade Europeia
EMPARN: Empresa de Pesquisa Agropecuária do Rio Grande do Norte ESRI: Environmental Systems Research Institute
ESA: Agência Espacial Europeia GPS: Global Position System
GMES: Global Monitoring for Environment and Security IAF: Índice de Área Foliar
IBGE: Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística
IDEMA: Instituto de Desenvolvimento Sustentável e Meio Ambiente do Rio Grande do Norte
IDHM: Índice de Desenvolvimento Humano Municipal INPE: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais IV: Índice de Vegetação
MDE: Modelo Digital de Elevação MSI: Multi Spectral Instrument
NDVI: Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (Normalized Difference Vegetation Index)
NDWI: Índice de Diferença Normalizada da Água (Normalized Difference Water Index)
PDTIS: Plano de Desenvolvimento Integrado do Turismo Sustentável REM: Radiação Eletromagnética
SAVI: Índice de Vegetação Ajustado ao Solo SETUR: Secretaria de Turismo
SIRGAS: Sistema de Referência Geocêntrico para as Américas SRTM: Missão Topográfica Radar Shuttle
TOA: Top of Atmosphere (Topo da Atmosfera)
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ... 17
2 REFERENCIAL TEÓRICO ... 19
2.1 ESTUDOS VEGETACIONAIS ... 19
2.2 AS GEOTECNOLOGIAS APLICADAS AOS ESTUDOS VEGETACIONAIS ... 22
3 MATERIAL E MÉTODOS ... 24
3.1 CARACTERIZAÇÃO SOCIOAMBIENTAL DA ÁREA DE ESTUDO ... 24
3.1.1 Localização geográfica da área de estudo ... 24
3.1.2 Condicionantes físico-ambientais da área do município de Patu-RN ... 25
3.1.2.1 Clima ... 25
3.1.2.2 Aspectos geológicos e geomorfológicos ... 25
3.1.2.3 Pedologia ... 27
3.1.2.4 Recursos vegetacionais, hidrológicos e hidrogeológicos ... 28
3.1.3 Aspectos socioeconômicos do município de Patu-RN ... 28
3.2 PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS ... 30
3.2.1 Processamento digital das imagens... 30
3.2.2 Coletas de dados ... 35
3.2.2.1 Diagrama de perfil ... 36
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO ... 37
4.1 COBERTURA VEGETAL ... 37
4.2 ÍNDICE DE VEGETAÇÃO POR DIFERENÇA NORMALIZADA (NDVI) ... 39
4.3 USO E OCUPAÇÃO DO SOLO ... 42
4.4 FITOFISIONOMIA DA SERRA DO LIMA ... 45
4.4.1 Identificação das espécies ... 45
4.5 RELEVO E TOPOGRAFIA ... 59
4.6 COBERTURA VEGETAL PÓS-QUEIMADAS ... 62
4.7 ÍNDICE DE VEGETAÇÃO POR DIFERENÇA NORMALIZADA (NDVI) PÓS-QUEIMADAS ... 65
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 69
6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 71
17 1 INTRODUÇÃO
A análise da vegetação permite visualizar as alterações ocorridas nas paisagens, tornando um importante indicador geoambiental, isso porque as plantas sofrem influências diretas dos fatores abióticos assim como os bióticos, tornando os estudos de vegetação relevantes, pois os componentes vegetais são considerados um estabilizador natural dos geoambientes, protegendo o solo contra os processos erosivos, auxiliando para a distribuição, drenagem e acúmulo das águas das chuvas e influenciando no clima local com a evapotranspiração (ALMEIDA; CUNHA; NASCIMENTO, 2012).
A paisagem é uma porção do espaço resultante da dinâmica dos fatores físicos, biológicos e antrópicos que, quando interagem uns com os outros, formam um conjunto singular e inseparável em contínua evolução (BERTRAND; TRICART, 1968). O homem vem alterando e modificando as paisagens, seja por desmatamentos, pelas atividades agropastoris, implantação de estradas, indústrias ou até mesmo com as áreas urbanas (FLORENZANO, 2002). Os estudos sobre as paisagens, dentro de uma abordagem geográfica podem servir para analisar os impactos locais e entender as modificações ocasionadas pelo homem, podendo apresentar complexidade nas relações ocorridas no espaço, devido ao envolvimento dos fatores naturais com os antrópicos (METZGER, 2001). As mudanças nas paisagens em virtude da falta de planejamento territorial podem ser percebidas através das áreas potencialmente econômicas, ligadas a diversos tipos de empreendimentos, tais como, turismo, agricultura e pecuária (PEREIRA JUNIOR et al., 2004). As condições naturais da Serra do Lima, no município de Patu, vêm sofrendo uma série de modificações há anos devido a eventos religiosos, como as romarias, tornando-a vulnerável por estar inserida em uma região semiárida de Caatinga. Essa vulnerabilidade ambiental Tagliani (2003, p.1659) conceitua sendo como: “a maior ou a menor susceptibilidade de um ambiente a um impacto potencial provocado por um uso antrópico qualquer”. Nunes, Araújo Filho e Menezes (2006) afirmam que existem particularidades dos fatores ambientais na Caatinga, tratando-a como uma região de fácil degradação e difícil recuperação.
A Serra do Lima é uma formação com grande extensão e, por isso, foi necessária a utilização de geotecnologias e diagramas de perfil para avaliar a vegetação juntamente com sua fisionomia, ambas ainda são pouco estudadas. Para
18 estudos de vegetação através das geotecnologias existem ferramentas que podem auxiliar na identificação das ecorregiões da Caatinga. Uma delas é a utilização do Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI) no processamento das imagens de satélite (FONSECA, 2017). Além destas utilizações em casos de queimadas o uso do sensoriamento remoto é indispensável, pois permite a localização, quantificação e ainda permite análises espaço-temporais das áreas queimadas (SANTOS; SOUZA; SILVA, 2011).
Algumas áreas são mais críticas, em função das ações antrópicas, como o corte de uma pequena área de terra em uma das faces da Serra do Lima, para a construção da rampa para esportes radicais (como asa delta comum durante período do ano devido às boas condições climáticas do local). Essa ação causou uma série de agravantes como o desmatamento da área, a erosão do solo, a lixiviação de sedimentos e a poluição visual proveniente das pichações nas paredes rochosas em alguns pontos. O Santuário da Serra do Lima atrai muitos fiéis da igreja católica apostólica romana, além de visitantes que, devido à falta de conscientização por parte de alguns, contribuem para a geração de resíduos sólidos lançados no próprio ambiente natural, podendo acarretar a contaminação do solo e dos reservatórios de água presentes na área, além de causar a possível proliferação de doenças, prejudicando não só a população, mas também a fauna e flora existentes no local. Em certas localidades da serra, há também algumas famílias que residem e utilizam-se da agricultura e pecuária.
A paisagem da Serra do Lima se destaca dentre o relevo plano devido a sua altitude e aspectos morfológicos distintos, com flora diferenciada em relação aos arredores, ainda pouco estudada. Essas espécies vegetais são adaptadas a viver em ambientes que variam em relação ao clima, devido a sua altitude e ao isolamento e devido à elevação do relevo (MACHADO FILHO, 2011).
Análises de imagens georreferenciadas têm sido bastante utilizadas em diversas áreas do conhecimento, especialmente nas ciências geográficas, para auxiliar no planejamento ambiental e na construção de mapas cartográficos, contribuindo também para o entendimento do espaço geográfico e das unidades de paisagens. A partir desta perspectiva, o presente estudo teve como objetivo principal, analisar a vegetação da Serra do Lima, localizada no município de Patu-RN. Especificamente, este trabalho realizou 1) identificação dos estratos que
19 compõem a vegetação, juntamente com o índice NDVI; 2) diagnóstico dos perfis fitofisionômicos observando os padrões de distribuição das espécies encontradas; 3) observação da distribuição dos estratos relacionando com as diferentes altitudes encontradas na Serra do Lima, utilizando mapa altimétrico e perfil topográfico; e 4) avaliação da cobertura vegetal após queimadas, analisando em mapas e índices de vegetação no período de estiagem.
2 REFERENCIAL TEÓRICO
2.1 ESTUDOS VEGETACIONAIS
A expansão territorial do Brasil foi marcada pela intensa utilização dos recursos naturais, pois não eram realizados planejamentos, acarretando uma rápida devastação do meio ambiente (HENRIQUES et al., 2016). O extrativismo predatório, agricultura, retirada da camada vegetal, infertilidade e compactação do solo, erosão e salinização nessas áreas, vêm resultando em consequências, muitas vezes irreversíveis para a Caatinga (BRASILEIRO, 2009; SABINO; CUNHA; SANTANA, 2016). Ainda atualmente a Caatinga é explorada pela demanda por madeira, que é a principal fonte de energia na região semiárida para a população (HENRIQUES et al., 2016).
Além da retirada de madeira, há também a queima da vegetação natural e atividades agropastoris em desenvolvimento, sem qualquer utilização de técnicas que contribuem para a instabilidade dos processos ecológicos, degradação dos solos e a contaminação dos recursos hídricos (RIBEIRO et al., 2017). Guimarães et al. (2014) confirmam que os impactos das queimadas podem contribuir para diversos problemas ambientais, destacando a diminuição dos estoques genéticos faunísticos e florísticos, desaparecimento dos habitats e nascentes, das reservas e áreas de preservação, podendo causar a infertilidade e desertificação do solo, além do surgimento de processos erosivos. A partir disso surge a dificuldade para a conservação da biodiversidade no Brasil (CHAVES et al., 2013).
De acordo com Brasileiro (2009), o semiárido nordestino abriga a Caatinga, que possui clima tropical semiárido e diferentes ambientes. A Caatinga abrange nove estados, sendo eles: Rio Grande do Norte, Piauí, Ceará, Pernambuco, Bahia, Alagoas, Paraíba, Sergipe e o Norte de Minas Gerais, totalizando aproximadamente
20 800 Km2 referente a pouco mais de 10% do território nacional. Devido esse domínio está próximo de outros ecossistemas, as plantas dos tipos arbóreas e arbustivas são caracterizadas por apresentar adaptações morfo-fisiológicas capazes de minimizar as consequências da baixa pluviosidade, irregularidade na distribuição anual das chuvas e alta evapotranspiração (CAMACHO; BAPTISTA, 2005). As adaptações dessas espécies foram desenvolvidas ao longo da evolução para se proteger contra os fatores físicos e ambientais, principalmente a elevada resistência contra a seca (FONSECA, 2017).
A vegetação do domínio Caatinga é hiperxerófila composta por árvores com porte arbustivo-arbóreo, geralmente com espinhos ou acúleos, apresentam folhas pequenas, com a ocorrência de plantas suculentas como as bromélias e cactos, além de um estrato herbáceo formado por plantas anuais. A vegetação é sazonal e se diferencia bastante entre as estações chuvosa e seca. Na primeira, essa vegetação ganha novas folhas e flores, enquanto que na seca, a vegetação perde completamente suas folhas como mecanismo de defesa que as possibilitam viver em escassez de água durante alguns meses, característica conhecida como deciduidade, que é perca total das folhas, e é por conta desta característica que a Caatinga tem esse significado, “Mata Branca” em Tupi Guarani, como forma de representar a cor da mata no período de estiagem (PEREIRA NETO; SILVA, 2012; FERNANDES; QUEIROZ, 2018).
A Caatinga arbórea se desenvolve em áreas onde é possível encontrar solos com maior disponibilidade de água e, essa fisionomia vegetal promove o aparecimento de árvores de grande porte. Já em áreas com afloramentos rochosos é comum o aparecimento de plantas rupícolas, e esses inselbergs, como se denominam, são compostos de rochas graníticas em áreas cristalinas (FERNANDES; QUEIROZ, 2018). Para os autores, esses locais possuem solos completamente rasos com camadas quase imperceptíveis e com alta incidência solar. Na Caatinga é possível encontrar uma vegetação com diferenças fisionômicas, conhecidas como sensu stricto, relacionadas com as variações do ambiente, principalmente na região entre serras ou próximos de cursos d’água (ANDRADE-LIMA, 1981).
A fisionomia florestal da Caatinga é determinada em função do clima, relevo e geologia, e essas inter-relações formam ambientes ecologicamente diferenciados,
21 que variam por causa de dois principais gradientes de umidade: um na direção Norte-Sul, ocasionando a escassez de chuvas, e outro em sentido Oeste-Leste propiciando o efeito da continentalidade. Além disso, outro fator que influencia essas fisionomias são as variações topográficas, favorecendo a ocorrência de gradientes menores, e a geologia do local onde estão inseridas as espécies vegetais (RODAL; COSTA; LINS E SILVA, 2008).
Segundo Sales-Rodrigues, Brasileiro e Melo (2014), os inselbergs são bastante recorrentes nas regiões tropicais e subtropicais, mais precisamente no Oriente, Sudeste da África, Sudoeste dos Estados Unidos e na América do Sul. No Brasil são facilmente encontrados no Sudeste e Nordeste. As correlações entre fatores da topografia e vegetação são pouco estudadas na Caatinga, tendo em vista a sua importância para o entendimento das dinâmicas naturais recorrentes (BISPO; VALERIANO; KUPLICH, 2010). Os inselbergs se apresentam nas paisagens planas das ecorregiões de depressão sertaneja, normalmente nessas paisagens, é comum a ocorrência de uma vegetação rupícola, devido à presença de um solo raso. Esses maciços rochosos são configurações geomorfológicas formadas quando as rochas resistem à erosão compondo blocos rochosos expostos, sendo conhecidos como refúgios da biodiversidade, pois esses ambientes possuem condições propícias para a manutenção da fauna e flora (PEREIRA NETO; SILVA, 2012; MORO et al., 2015). Ainda para os autores, a grande diversidade de paisagens na Caatinga se deve às variações do clima, topografia, pedologia e das ações humanas que alteram e degradam os ambientes. Segundo Giulietti (2003, p.49-50), “a maior diversidade está associada às maiores altitudes, principalmente em áreas rochosas. [...] como pode ser visto hoje pela presença das florestas de brejo dentro da região de Caatinga”.
Com presença de solos rasos e pedregosos, essas regiões apresentam diversas variações fisionômicas em sua vegetação, ocasionadas pelos sistemas fluviais com suas matas ciliares e ambientes serranos com os brejos de altitude e/ou florestas de serras altas (PEREIRA NETO; SILVA, 2012).
Alves (2007) afirma que ainda há muitas lacunas relacionadas à definição e classificação da Caatinga, em virtude dessa vegetação ser bastante heterogênea e devido a sua fisionomia, composição florística e condições estacionais. Ainda segundo o autor, é importante destacar que, a Caatinga vem sendo explorada por mais de meio século, por conta das atividades agropastoris, exploração mineral e
22 vegetal. Os estudos voltados para a composição florestal nos permite ter informações decisivas e importantes na aplicação das técnicas de manejo florestal e até mesmo na conservação, pois, como existem muitos fatores que influenciam e determinam a estrutura e composição da Caatinga, é indispensável compreender como as espécies se distribuem e como funciona a sua dinâmica (SANTANA et al., 2016).
2.2 AS GEOTECNOLOGIAS APLICADAS AOS ESTUDOS VEGETACIONAIS Desde a criação das tecnologias o homem interessou na busca de informações e de monitorar a superfície terrestre à distância, e esse estudo é conhecido por sensoriamento remoto (ABREU; COUTINHO, 2014). Segundo Florenzano (2002), o surgimento do sensoriamento remoto está diretamente relacionado ao advento da fotografia aérea. De acordo com a autora, a história do sensoriamento remoto pode ser representada por dois momentos significativos. O início da utilização dos recursos fotográficos aéreos entre os anos de 1860 e 1960; e o segundo representado pela utilização das imagens de satélites, que estão em constante evolução, e vem ocorrendo desde o ano de 1960 até os dias atuais. Essa evolução juntamente com a sua aplicabilidade, vem tomando proporções maiores a cada dia, alcançando as mais diversas áreas do conhecimento.
Com o crescimento populacional das sociedades, houve a necessidade de aumentar a extração dos recursos naturais, ocasionando impactos devido ao uso intensivo da terra. Sendo assim, essas tecnologias contribuíram para o melhor entendimento dessas paisagens, possibilitando o monitoramento, a análise dos impactos e preservação, consequentemente (FERREIRA; PASA, 2015).
Em resumo, esse entendimento permite que estudos locais e integrados, revelem a evolução das paisagens, mostrando os impactos naturais ou ocasionados pelo homem através de mapas, auxiliando na compreensão dessas mudanças ocorridas no globo terrestre (LUZ, 2002; SILVA; ROCHA; AQUINO, 2016; COSTA; CORRÊA, 2018). De acordo com Abreu e Coutinho (2014), atualmente o sensoriamento remoto vem sendo aplicado no monitoramento de coberturas florestais, voltados para a sua distribuição espacial, além da ocupação e uso do solo, devido ao crescimento acelerado nas áreas urbanas, e também ao uso das terras voltadas para a agricultura nas áreas rurais.
23 Os registros dos dados a partir de sensores remotos ocorrem com a captação da Radiação Eletromagnética (REM) dos objetos que estão na superfície terrestre (FONSECA, 2017). Esses objetos apresentam diferenças em suas propriedades físico-químicas e, com isso, essa radiação tende a apresentar um comportamento espectral diferente, e então, alguns objetos podem absorver em maior quantidade e outros podem refletir as ondas de radiação (ABREU; COUTINHO, 2014). Para os autores, a partir disso, os estudos das coberturas vegetais são importantes para que possamos compreender as respostas espectrais de uma determinada vegetação, por meio de diferentes fatores que contribuem para alterações na vegetação.
De acordo com Fonseca (2017), alguns fatores ambientais juntamente com os geográficos, que correspondem à geologia, morfologia, pedologia e o clima, caracterizam a Caatinga. Ainda segundo a autora, a utilização das geotecnologias torna-se uma valiosa ferramenta para o monitoramento dos fatores que atuam sob essa paisagem, além de contribuir na conservação e recuperação. Isso se deve a sua amplitude, detalhamento e a grande disponibilidade em diversos sites de pesquisa de livre acesso (SILVA; CRUZ, 2018).
O sensoriamento remoto possibilitou a identificação de fatores socioambientais de uma determinada região, com o propósito de compreender a dinâmica vegetacional (FONSECA, 2017). Nós dias atuais, as técnicas voltadas para as análises das coberturas vegetais podem ser feitas a partir de vários índices como IAF (índice de área foliar), SAVI (índice de vegetação ajustado ao solo), NDVI (índice de vegetação por diferença normalizada), IV (índice de vegetação) e NDWI (índice de diferença normalizada da água). Todos esses índices têm a capacidade de estimar os níveis de antropização na paisagem (FONSECA, 2017).
O diagrama de perfil é mais uma ferramenta a ser utilizada na classificação da vegetação, e Meguro (2000) define como uma representação gráfica das espécies vegetais e de sua distribuição no espaço, dentro de uma comunidade. Baker e Wilson (2000) acrescentaram ainda que através dos diagramas de perfil, é possível visualizar a estratificação de uma determinada comunidade. Durigan (2006) assegura que os diagramas de perfil são muito úteis na caracterização da fisionomia das espécies vegetais. Segundo a autora, pode-se reproduzir um perfil real da estrutura vegetal de uma determinada área. Com ele, podemos realizar estudos de comunidades florestais, observar as variações verticais em busca de informações
24 espaciais, estruturais e temporais, ou até mesmo para identificar hábitos de algumas espécies (JONER; FERREIRA RIBEIRO; SANTANA SANTOS, 2012; ROESLER et al., 2013).
3 MATERIAL E MÉTODOS
3.1 CARACTERIZAÇÂO SOCIOAMBIENTAL DA ÁREA DE ESTUDO 3.1.1 Localização geográfica da área de estudo
A Serra do Lima é uma formação serrana do tipo inselberg que está localizada dentro do município de Patu, situado no Estado do Rio Grande do Norte, mais precisamente na mesorregião do Oeste Potiguar e na microrregião serrana do Estado, (6º 06’ 36’’ de latitude ao sul e 37º 38’ 12’’ de longitude a oeste) e abrange uma área de 319.129 Km² equivalente a 0,60% de toda a superfície estadual (Figura 1) (IDEMA, 2008; BRASIL, 2019b). O município de Patu faz limites ao Norte com os municípios de Caraúbas, ao Sul com o Estado da Paraíba, a Leste com os municípios de Messias Targino e Janduís, e a Oeste com Almino Afonso, Rafael Godeiro e Olho D’Água do Borges (BRASIL, 1983; CPRM, 2005).
Figura 1. Mapa de localização do Município de Patu-RN e das principais trilhas da Serra do Lima.
25 Patu está inserido na ecorregião denominada Depressão Sertaneja Setentrional, a qual possui uma área total de 206.700 km², abrangendo a faixa norte do estado de Pernambuco e grande parte dos estados da Paraíba, Rio Grande do Norte e Ceará, alcançando uma delimitada faixa norte do Piauí (VELLOSO; SAMPAIO; PAREYN, 2002). Essa ecorregião possui um clima semiárido, com precipitação média anual variando entre 500 a 800 mm, tendo como característica principal a distribuição das chuvas no território de forma irregular, podendo permanecer até 10 meses completamente seco.
3.1.2 Condicionantes físico-ambientais da área do município de Patu-RN 3.1.2.1 Clima
O Município de Patu possui um clima tropical chuvoso, megatérmico e semiárido (BRASIL, 1983; HEMETÉRIO FILHO, 2005). Com precipitação pluviométrica que começa no mês de janeiro e se estende até julho, segundo os dados da EMPARN (2019). O total anual de chuvas varia em média de 800 a 850 mm, mas devido às elevadas temperaturas e à evaporação, a região não permite mais do que pequenos a moderados excedentes de água na estação chuvosa.
Em relação à temperatura da cidade, a média anual é de 28°C, no entanto, entre os meses de abril a outubro, que são os meses mais quentes, pode alcançar até 38°c (HEMETÉRIO FILHO, 2005). A umidade relativa média anual é de 66%, com 2.700 horas de insolação (IDEMA, 2008).
3.1.2.2 Aspectos geológicos e geomorfológicos
O município está situado em terrenos onde predominam rochas dos tipos: granitos finos e grosseiros, granitos pórfiros, granodioritos, com coloração cinza, cinza claro e rosa, que fazem parte do Embasamento Cristalino com idade do Pré-Cambriano. Ao Norte, estão os elementos da Formação Jucurutu constituída por paragnaisses com biotita. Há presença de mármores, calciossilicáticas e paranfibolitos. Ocorrem níveis de quartzitos e metaconglomerados, ortoanfibolitos, serpentinitos, formações ferríficas e micaxistos aluminosos (IDEMA, 2008). Patu está inserido na Província Borborema, que é constituída pelos litotipos do Complexo
26 Caicó, da suíte calcialcalina de médio e alto potássio Itaporanga, com depósitos colúvioeluviais (CPRM, 2005).
É possível visualizar que a Serra do Lima está completamente inserida na suíte intrusiva Itaporanga (Figura 2), com presença de algumas suítes intrusivas de São João do Sabugí aos arredores do município.
É possível encontrar relevos de topo plano e de formas tabulares, com variadas ordens de grandeza e com profundidades de drenagem que estão separados por vales de fundo plano (IDEMA, 2008). Segundo Hemetério Filho (2005), o município apresenta um relevo com poucas ondulações e presença de escudos cristalinos, seus terrenos possuem pouca incidência de alagamento devido ao relevo regular, cortado por alguns riachos (Figura 3).
Figura 2. Mapa das unidades geológicas onde está inserida a Serra do Lima, Patu-RN, por meio do satélite Sentinel-2 L2A, para o mês de junho de 2019.
27 3.1.2.3 Pedologia
Segundo BRASIL (1983), os solos do município de Patu são bem desenvolvidos, classificados como: medianamente profundos a profundos, moderadamente drenados, com boa porosidade e pouco erodidos. São solos arenosos, com alta capacidade de drenagem, sendo ácidos e com fertilidade caracteristicamente baixa e com a capacidade de retenção de umidade também baixa, bastante característicos para a região semiárida. Os principais solos da região são classificados como, podzólico vermelho-amarelo equivalente eutrófico, que apresenta alta fertilidade e de textura média, ocorrendo também os de tipo, latossolo vermelho-amarelo e areias quartzosas (BRASIL, 1983; IDEMA, 2008). Ocorrem também na região, manchas de associação de solos minerais, que variam de profundos a rasos, sendo pouco ácidos, com drenagens insuficientes e vulneráveis a erosão, com fertilidade natural variando entre média e alta (BRASIL, 1983). Os solos
Figura 3. Mapa geomorfológico da Serra do Lima, Patu-RN, por meio do satélite Sentinel-2 L2A, para o mês de junho de 2019.
28 do tipo bruno não cálcico, solonetz solodizado e podzólico vermelho-amarelo, apresentam elevado teor de sódio e deficiência de água. Há registros de que, foram encontradas manchas de solo raso, pouco desenvolvido e arenoso, vulnerável à erosão, com boas reservas de nutrientes e afloramentos de rocha com solos litólicos e regossolos (BRASIL, 1983).
3.1.2.4 Recursos vegetacionais, hidrológicos e hidrogeológicos
A cobertura vegetal é constituída por uma grande ocorrência de espécies arbóreas (dos tipos densa ou aberta) e hiperxerófilas cujas características são: espinhos para evitar a perda d’água por transpiração, como por exemplo, as cactáceas e plantas de pequeno porte; e plantas com troncos retorcidos para maior armazenamento de água, que perdem suas folhas na estação seca (BRASIL, 1983; IDEMA 2008).
Segundo IDEMA (2008), o município está inserido na Bacia Hidrográfica do Rio Apodi-Mossoró e os principais riachos são: Patu de Fora, dos Borges, Jatobá, Croatá e Tourão. Segundo Hemetério Filho (2005), Patu conta também com açudes de pequeno a médio porte, açudes públicos: do Paulista, da Lagoa de Pedra, da comunidade do Jatobá do Tourão, e açudes particulares: Escondido, Brejinho, Gameleira, Picos, Serrote Verde, Coqueiros, Lagoa, Pé da Serra do Lima, Jatobá, Morada Nova, Traira, Mundo Novo, Sossego, Tuiuiu, Bodes, Lajes etc.
O aquífero Cristalino é constituído por rochas cristalinas com fraturas e solos residuais significativos, o que torna possível o armazenamento de água subterrânea da região, já o aquífero Aluvião é formado por sedimentos depositados nos leitos e terraços dos rios e riachos de grande porte. Esses depósitos são caracterizados por terem alta permeabilidade, boas condições de realimentação e uma profundidade média. A qualidade da água desse aquífero é boa e pouco explorada (IDEMA, 2008).
3.1.3 Aspectos socioeconômicos do município de Patu-RN
Atualmente a população estimada para o município é de 12.755 habitantes (BRASIL, 2019a). Sua densidade demográfica é de 37,49 hab/km² (BRASIL, 2011). Segundo Brasil (2017), a renda per capita é de R$ 10.088,63 e para Brasil (2010b) índice de desenvolvimento humano municipal (IDHM) é de 0,618. O município possui
29 59 estabelecimentos de ensino, sendo 29 de ensino infantil, 29 de ensino fundamental e 01 de ensino médio (BRASIL, 2018).
As principais atividades econômicas de Patu são agropecuária, extrativismo de recursos naturais e comércio (CPRM, 2005; MORAIS, 2007). Para Siqueira Neto (2007), o principal cultivo existente na região é o de algodão. Apesar do município ser configurado a uma região semiárida, dispõe de bons solos, que favorecem as atividades agropastoris. Já o extrativismo vegetal contribui para a economia por meio da extração da borracha de maniçoba, da cera de carnaúba e da oiticica (MOURA, 2000). Ainda em relação à economia de Patu, a cidade apresenta dois principais tipos de turismo, o religioso e o de aventura, que juntos são responsáveis por movimentar uma das mais importantes capitalizações da região (SETUR, 2016). O município de Patu recebe um considerável número de turistas em determinadas épocas do ano. No que se refere como turismo religioso, por exemplo, acontecem duas importantes romarias anualmente, uma que ocorre no dia 1º de janeiro, e outra no dia 21 de novembro, chegando a receber cerca de 10 mil turistas, que se deslocam para o Santuário de Nossa Senhora dos Impossíveis (PDTIS, 2016; SANTOS, 2018).
De acordo com Moura (2013), o Santuário de Nossa Senhora dos Impossíveis, mais conhecido como Santuário do Lima, está situado na Serra do Lima, sendo considerado um dos locais de maior religiosidade do estado. Além do turismo religioso, Patu conta com o turismo de aventura, que recebe pilotos de várias partes do mundo para a prática de voos de asa delta e parapente, no intuito de quebrar recordes. Os voos acontecem nos meses de outubro a dezembro e a rampa do voo livre é considerada como um dos melhores lugares do mundo para a prática de voo (PDTIS, 2016). Ainda voltada para os esportes radicais, é possível realizar a prática de montanhismo e trekking nas três principais trilhas existentes no local. Isso só é possível, devido a Serra do Lima ser uma das mais altas do Estado, com altitude equivalente a 699 metros (MORAIS, 2007). Ainda para o autor, outro tipo de turismo que se destaca na região é o arqueológico ou cultural, que está ligado à visitação da gruta de Jesuíno Brilhante, também conhecida por casa de pedra, na qual, servia de refúgio para o cangaceiro da região, e com isso, foi denominado o nome da gruta. Há também o museu rural do Sítio Escondido, que está localizado na BR- 226 na
30 entrada do município, e as artes rupestres do Sítio Jatobá, sendo esses um importante ponto de visitação turística.
3.2 PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS 3.2.1 Processamento digital das imagens
As imagens de satélite utilizadas foram capturadas pelo Sentinel-2, pertencente ao programa GMES (Global Monitoring for Environment and Security) juntamente da Comunidade Europeia (EC) e a Agência Espacial Europeia (ESA), com a finalidade de observar o globo terrestre, fazendo coletas de dados sobre vegetação, solos, rios e áreas costeiras (ENGESAT, 2019). O satélite Sentinel-2 possui resolução espacial de 10 metros por pixel, revisitando o local a cada 5 dias (ENGESAT, 2019), com isso, permite a obtenção de variadas imagens em diferentes datas da mesma área do globo terrestre e, assim, possibilita o monitoramento dos ambientes, fazendo atualizações dos materiais cartográficos já existentes. O Sentinel-2 possui ao todo 13 bandas espectrais, sendo elas: quatro bandas espectrais na faixa do visível e infravermelho, seis bandas na faixa do “red edge” e no infravermelho de ondas curtas e mais três bandas para correção atmosférica (ENGESAT, 2019). As informações técnicas do Sentinel-2 estão listadas na tabela 1.
Banda Nome da Banda
Sentinel-2 Comprimento de onda central (nanômetro) Largura (nanômetro) 1 Coastal aerossol 443.9 27 2 Blue 496.6 98 3 Green 560.0 45 4 Red 664.5 38
5 Vegetation Red Edge 703.9 19
6 Vegetation Red Edge 740.2 18
7 Vegetation Red Edge 782.5 28
8 NIR 835.1 145
8ª Narrow NIR 864.8 33
9 Water vapour 945.0 26
31
10 SWIR – Cirrus 1373.5 75
11 SWIR 1613.7 143
12 SWIR 2202.4 242
Foram utilizadas imagens obtidas através do satélite Sentinel-2 L2A, adquirida pelo sensor Multi Spectral Instrument (MSI) de forma gratuita através da plataforma U.S. Geological Survey (USGS), pelo endereço eletrônico usgs.gov. A imagem possui valores de reflectância no Topo da Atmosfera (TOA) e resolução espacial de 10 metros. Utilizou-se também o banco de dados geomorfométricos do Brasil, através da plataforma do INPE projeto TOPODATA (2008), disponível no endereço eletrônico http://www.dsr.inpe.br/topodata/.
Para que não houvesse interferências nas análises dos dados, foram levadas em consideração as datas em que tivessem ausência de nuvens para melhor visualização e classificação das categorias utilizadas. Segundo as especificações da imagem, a primeira data de aquisição corresponde ao dia 05 de junho de 2019, a imagem apresentava 0,01% de cobertura de nuvens e elevação solar de 53,23°, sendo essa baseada no final do que se tem como período chuvoso, possibilitando uma boa visualização da vegetação, pois as espécies vegetais da Caatinga encontravam-se com folhas. A segunda data de aquisição foi no dia 22 de dezembro de 2019, com especificações de 0% de nuvens e elevação solar de 61º, cujo período era de estiagem, no entanto, para responder os objetivos do presente estudo, teve como foco principal a vegetação resultante do pós-queimadas e não o comparativo entre períodos.
Após a captura das imagens foi realizado um tratamento preliminar e posteriormente uma correção radiométrica no software Spring® (versão 5.5.5), com o intuito de melhorar o processamento dos dados ao mesmo tempo em que eram calibrados os desajustes ocasionados pelos sensores. Esses desajustes se não forem corrigidos comprometem na interpretação dos dados, ocasionando resultados errôneos (LIMA et al., 2019). Os tratamentos realizados foram: conversão para o sistema geodésico de referência SIRGAS2000 zona 24S, utilizado oficialmente no Brasil em trabalhos que envolvem cartografia; recorte da área de estudo; empilhamento das bandas e calibração radiométrica. Os parâmetros utilizados para
32 a elaboração das imagens tiveram formato GeoTiff (.tif) 12 bits, com resolução espacial de 10 metros por pixel.
A partir disso, foi possível fazer as tabulações dos dados para os mapas através do software ArcGIS® versão 10.2.2 (Enviromental Systems Resarch Institute – ESRI), feito isso, com a utilização do software Quantum GIS® (versão 2.18), foi possível confeccionar os mapas temáticos de geologia, geomorfologia, cobertura vegetal, uso e ocupação do solo, altimétrico e hidrográfico.
O mapeamento foi realizado a partir dos dados da base cartográfica do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística – IBGE (BRASIL, 2010a) e por meio da interpretação da carta geológica-geofísica elaborada por Cunha et al. (2018) e organizada pelo Serviço Geológico do Brasil – CPRM (folha Catolé do Rocha SB.24-Z-A-III) com escala 1:100.000.
Na etapa de geoprocessamento dos dados foram feitos os empilhamentos das bandas espectrais coloridas 2 (azul), 3 (verde), 4 (vermelho) e 8a (infravermelho próximo), nas quais apresentam valores de reflectância dos comprimentos de onda que auxiliam nas respostas espectrais da vegetação. Na tabela 2 é possível visualizar as informações específicas de cada banda utilizada no estudo.
Banda Características
2 Banda azul (B): É utilizada para diferenciar o solo e a vegetação, mapear os tipos de florestas e identificar os recursos artificiais.
3
Banda verde (G): Proporciona um ótimo contraste entre a água limpa e a turva penetrando bem na água limpa, além de refletir mais a luz verde do que qualquer outra cor visível. Com essa banda, ainda é possível visualizar os recursos artificiais.
4
Banda do vermelho (R): Capaz de refletir bem a folhagem morta e identificar tipos de vegetação, solos e características urbanas. Possui penetração limitada na água e não reflete a folhagem com clorofila.
8ª Banda infravermelho próximo (IVP): Adequada para mapear linhas costeiras e conteúdo de biomassa, além de detectar e analisar a vegetação.
Para a confecção do mapa do Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI), proposto por Rouse et al. (1973), e que segundo Agarez et al. (2001) é baseado em uma fórmula aritmética capaz de resultar em respostas espectrais da
Tabela 2. Bandas espectrais utilizadas no presente estudo e suas respectivas características.
33 cobertura vegetal, nas faixas da banda do vermelho (baixa reflectância) e do infravermelho próximo (alta reflectância). Este índice é bastante utilizado para calcular a cobertura vegetal, estimar a biomassa e visualizar as alterações de padrões ocorridos no espaço (SHIMABUKURO; NOVO; PONZONI, 1998), esse índice foi calculado através da calculadora Raster no Quantum GIS® por meio da equação a seguir:
NDVI = (PIVP - PV) / (PIVP + PV)
Onde:
ΡIVP - Banda do infravermelho próximo.
ΡV - Banda do vermelho.
Após a obtenção das imagens de NDVI, foram feitas reclassificações não supervisionadas em 3 classes para o mapa de cobertura vegetal, que posteriormente permitiu uma diferenciação dos alvos através de uma chave de interpretação, com o intuito de classificar apenas 3 estratos vegetais encontrados na área. A partir dos alvos analisados juntamente com os dados adquiridos em campo, foi possível confirmar detalhadamente os estratos, com base em Loebmann et al. (2012) e no Manual Técnico da Vegetação Brasileira proposto por Brasil (2012), com algumas adaptações em relação as terminologias, para que pudessem atender às necessidades desta pesquisa, com isso foi elaborada uma tabela (Tabela 3) para melhor compreensão referente as características fitofisionômicas da Serra, indicando as reclassificações dos estratos feitas a partir de Brasil (2012).
Estratos fitofisionômicos Classificação do Manual Técnico da Vegetação Brasileira
Vegetação arbórea-arbustiva Savana Estépica Florestada (Td)
Vegetação arbustiva Savana Estépica Arborizada (Ta) e Savana Estépica de Parque (Tp)
Vegetação herbácea Savana Estépica Gramíneo-lenhosa (Tg) Tabela 3: Reclassificações dos estratos a partir do Manual Técnico da Vegetação Brasileira.
34 Para o mapa altimétrico foi utilizada a imagem Shutte Radar Topography Mission (SRTM), adquirida de forma gratuita, com resolução espacial de 90 metros, apresentando curvas de nível de 50 metros. A imagem SRTM, segundo Barros et al. (2005) não é um sensor de satélite, mas foi uma missão da NASA que teve parceria de outros países, com o objetivo de adquirir um Modelo Digital de Elevação (MDE) praticamente de todo o globo terrestre. Esse modelo digital de elevação também usado no estudo foi elaborado a partir dos dados matriciais, com relevo sombreado e sobreposto pela camada vetorial.
O mapa de perfil topográfico foi elaborado a partir da retirada do gráfico de altitude, através do ArcGIS® (versão 10.2.2) tendo ainda como base a imagem do radar SRTM de 90 metros de resolução espacial. Logo após, foi inserido ao perfil topográfico as imagens dos diagramas de perfis, com os estratos vegetais representativos da área de estudo, sendo organizados no software CorelDRAW® X7, desenvolvido pela Corel Inc.
Por fim, para o mapa de uso e ocupação do solo, foram separadas 5 classes, sendo elas: vegetação nativa, área antropizada, rochas expostas, área urbana e açudes. Vale ressaltar que, na classe de área antropizada foram agregadas também as áreas agrícolas, devido estas serem resultantes das atividades humanas. As classes foram definidas de forma não supervisionada através dos elementos interpretados devido às características dos alvos pela cor, forma e rugosidade resultantes das respostas espectrais. A classificação sem uma análise apurada, somente foi possível de ser realizada por meio da observação da diferença dos padrões da imagem (BRASIL, 2013). Para esta classificação foi utilizado o Manual Técnico do Uso da Terra, realizado pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística - IBGE (BRASIL, 2013) adaptado para atender os objetivos desta pesquisa, na qual é possível visualizar na tabela 4, as devidas classificações dos alvos presentes na área de estudo e suas descrições.
Áreas identificadas na
pesquisa
Classificação do Manual Técnico do Uso da Terra
Descrição das áreas
Vegetação Nativa Áreas de Vegetação Natural
Compreende as áreas que apresentam desde formações Tabela 4: Reclassificação das unidades encontradas na Serra do Lima a partir do Manual Técnico do Uso da Terra.
35 vegetais florestais à vegetação
rasteira. Área Antrópica Áreas Antrópicas Não
Agrícolas e Áreas Antrópicas Agrícolas
Corresponde qualquer uso da terra, sejam elas não agrícolas ou
cultiváveis.
Rochas Expostas Outras Áreas
Referente às áreas descobertas, incluindo as rochas desnudas.
Área Urbana Áreas Urbanizadas
Estão inclusas as áreas que apresentam construções artificiais não agrícolas, correspondentes as
sedes municipais.
Açudes Águas Incluem todos os corpos d’água.
3.2.2 Coletas de dados
As pesquisas de campo ocorreram entre os anos de 2018 e 2019, nas três principais trilhas existentes na Serra do Lima, conhecidas como: Trilha do Pelado, do Voo Livre e do Cruzeiro, com 2 km, 3,5 km e 7 km de extensão, respectivamente.
O reconhecimento da área foi realizado em agosto de 2018 no período seco, quando tivemos o primeiro contato com a área de estudo, tendo o acesso à trilha do Voo Livre. O segundo campo ocorreu em março de 2019 e teve como objetivo a realização do reconhecimento da trilha do Pelado. O terceiro campo ocorreu em maio do mesmo ano, quando foram realizados dois diagramas de perfil situados na trilha do Pelado. Para a realização dos diagramas de perfil foi necessário o uso de prancheta, papel milimetrado Canson® A4 (210 x 297 mm 63 g/m²), lápis grafite, borracha, fita métrica de 50 metros de extensão, mira graduada de 5 metros de altura, câmera fotográfica Nikon Coolpix P100 (com sensor de 10.3 MP e zoom óptico de 26x). O quarto campo ocorreu no mês de junho, quando foi realizado um diagrama de perfil na trilha do Voo Livre e outro na trilha do Cruzeiro, além do registro de coordenadas geográficas no GPS - Global Position System (Garmin eTrex® 20x). Alguns dos pontos eram marcados durante o percurso das trilhas e outros nos diagramas de perfis. O quinto campo ocorreu em julho, no qual, foram feitas outras marcações no GPS juntamente com a revisão das coordenadas dos pontos.
36 Durante a execução desse estudo de base houve dois grandes incêndios florestais na Serra do Lima e algumas áreas com vegetação ficaram devastadas. O primeiro incêndio começou no dia 16 de setembro de 2019 e teve duração de 5 dias. O segundo foi no dia 11 de novembro e perdurou por vários dias (não informado pela fonte) até ser completamente controlado. Segundo Eryz (2019), o corpo de bombeiros utilizou geotecnologias para fazer um mapeamento aéreo por meio de um drone e tratores foram necessários para a abertura de estradas para facilitar o acesso até os focos de incêndio. A partir disso ocorreu o sexto e último campo com intuito de avaliar visualmente os impactos ocasionados pelas queimadas que aconteceram na área de estudo, junto às equipes de alunos e professores da Universidade do Estado do Rio Grande do Norte, além do corpo de bombeiros.
3.2.2.1 Diagrama de perfil
Para caracterizar a fisionomia da vegetação na área de estudo, foram realizados diagramas de perfil.
Seguindo a metodologia proposta por Meguro (2000) para cada ponto foi delimitado um transecto lateralmente à trilha de 25 metros de extensão e 5 metros de largura adentrando na vegetação, formando um retângulo com total de 125 metros quadrados de área. Foram feitos esboços a lápis em folha de papel milimetrado dos espécimes vegetais contidos no transecto, levando em consideração a estrutura das copas, formatos dos troncos e altura. No mesmo momento em que foram realizados os desenhos também era feito o reconhecimento da maioria das espécies e as que não foram possíveis à identificação in loco eram fotografadas para análise em laboratório. Ainda em campo foram realizadas as medidas de declividade e aclividade dos transectos onde eram realizados os perfis, com o intuito de obter a angulação do terreno em graus por meio de fórmulas matemáticas.
A partir dos esboços e imagens feitos em campo, foi confeccionada a representação ilustrativa dos perfis em papel vegetal Canson® (92,5g/m² A3 297x420 mm), com caneta nanquim 0,1 mm para os detalhes mais robustos como os troncos das árvores e 0,05 mm para detalhes mais finos, tais como, folhas, galhos, gramíneas e ranhuras dos troncos.
37 Para encontrar os graus de angulação foram utilizados cálculos trigonométricos de triângulo retângulo, a partir dos dados obtidos em campo foram feitos os cálculos da angulação.
A partir disso, foram traçadas no papel estas angulações com transferidor e régua, em que cada metro equivalia a 1 centímetro para os eixos x e y. A medida que ocorriam as disposições das espécies no eixo x, fazia-se a necessidade da utilização de régua no eixo y.
Realizado todos esses procedimentos, foi feita a lista contendo os nomes científicos das espécies encontradas nos perfis, que foram numeradas para que fosse possível localizar as espécies dentro dos diagramas. As informações das famílias, espécies e hábito foram utilizadas e adaptadas com base nos seguintes autores: Maia-Silva et al. (2012), Maia (2004) e Lima (2011), logo em seguida os diagramas foram digitalizados.
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1 COBERTURA VEGETAL
Para o mapa de cobertura vegetal (Figura 4), foram identificados três principais estratos vegetacionais, sendo eles: arbóreo, arbustivo e herbáceo. Foram feitas as reclassificações para a separação dos estratos, com base nos valores dos posteriores resultados de NDVI, levando em consideração apenas os intervalos de classes, nos quais apresentavam a existência de vegetação, que renomeamos no próprio software utilizado nesse estudo.
Para a vegetação, consideramos as áreas que apresentassem o mínimo de alterações antrópicas em relação aos estratos vegetacionais, adaptamos o que Loebmann et al. (2012) denominaram de vegetação natural florestal para vegetação arbórea; vegetação natural herbáceo-arbustiva como vegetação arbustiva; e vegetação natural graminosa de vegetação herbácea.
38 As áreas que apresentavam tonalidade de verde intenso foram designadas de vegetação arbórea, devido à rugosidade nos pixels caracterizada pela densidade do dossel, contabilizando uma área de aproximadamente 1117,663 hectares (46%).
Em áreas que havia a tonalidade de verde médio, foram denominadas de vegetação arbustiva, apesar de ser semelhante com a vegetação arbórea, apresentam valores mais baixos, justamente pela textura ser menos rugosa se comparada com a arbórea, cobrem aproximadamente 591,241 hectares de área (25%).
Nas áreas com tonalidade verde claro, apresentando uma textura praticamente lisa ou pouco rugosa e com valores ainda menores que a vegetação arbustiva, foram classificadas como vegetação herbácea, podendo também ser resultantes de uma vegetação mais recente, com aproximadamente 270,233 hectares de área (11%).
Figura 4. Mapa de cobertura vegetal da Serra do Lima localizada no município de Patu-RN, capturada por meio do satélite Sentinel-2 L2A, para o mês de junho de 2019.
39 Foram observadas também as localidades sem vegetação que somaram 440,891 hectares, representando cerca de 18% de área. E por fim, a unidade reservatórios está inclusa na mesma coloração das áreas sem vegetação, nas quais foram levados em consideração os valores obtidos pela reflectância, utilizando a chave de interpretação ainda proposta por Loebmann et al. (2012).
A Caatinga apresenta uma fisionomia vegetal resultante de outras composições florestais, associadas às diversas mudanças que ocorreram ao longo do tempo, mais precisamente no Quaternário, isso influenciou tanto a dispersão quanto o isolamento de espécies vegetais, que compõem as paisagens recentes (ANDRADE-LIMA, 1981; AB’SABER, 2003).
É possível encontrar ambientes com características úmidas e subúmidas denominados brejos de altitudes, em que a vegetação é diferenciada em relação ao porte vegetacional quando comparadas com áreas mais baixas (VARJÃO, 2013). No entanto, Porembski (2007) ressalta que, em um contexto geral, as diversas alterações em inselbergs são determinadas pelas altas temperaturas, baixa umidade relativa do ar, maior exposição ao vento, retenção do calor pela rocha e escoamento de água devido à inclinação de suas encostas. Todos esses fatores determinam as vegetações existentes nesses ambientes.
Os inselbergs apresentam-se como centros de diversidade de espécies vegetais, algumas dessas espécies possuem importantes características como resistência à dessecação, resultantes de uma adaptação ocasionada ao longo do tempo e determinadas em decorrência das pressões nos locais hostis (POREMBSKI; BARTHLOTT, 2000; POREMBSKI, 2007).
A vegetação existente nesses afloramentos é adaptada naturalmente, pois as espécies estão expostas diretamente ao sol, sendo assim, as espécies vegetais são capazes de tolerar as pressões dos fatores microclimáticos ocasionados pelo aquecimento da rocha (MACHADO FILHO, 2011).
4.2 ÍNDICE DE VEGETAÇÃO POR DIFERENÇA NORMALIZADA (NDVI)
O NDVI teve como finalidade de quantificar e verificar as condições da vegetação. Normalmente nas áreas com presença de vegetação, os valores do
40 NDVI são positivos e nas áreas sem vegetação os valores variam de zero a negativos.
Podemos visualizar os valores apurados pelo índice NDVI que foram agrupados em cinco classes e cores representativas para cada tipo de alvo identificado pela imagem de satélite (Tabela 5). Os valores negativos obtidos por esse índice corresponderam às áreas sem vegetação (laranja) e os corpos d’água (vermelho).
Ao observar os valores positivos expressos nas cores gradiente verde, foram divididos em três classes variando de baixa, média e alta atividade fotossintética representando a presença da cobertura vegetal desde vegetação com pouca densidade, caracterizadas pelas uniformidades dos dosséis, através das respostas espectrais captadas pelos sensores do satélite.
Representações em cores
Intervalos Alvos de superfície
-0,34 – -0,10 Corpos d’água -0,10 – 0,45 Áreas sem vegetação
0,45 – 0,54 Baixa atividade fotossintética 0,54 – 0,67 Média atividade fotossintética 0,67 – 0,84 Alta atividade fotossintética
Esses resultados se interpretados de forma a observar a qualidade, poderíamos considerar como uma vegetação saudável. Quanto mais escuras forem às tonalidades de verde da vegetação, indica que as plantas estão bem nutricionalmente e hidratadas, isso se deve à resposta espectral resultante da banda do infravermelho próximo (BARBOSA; CARVALHO; CAMACHO, 2017).
41 Ilha e Pagotto (2017), em seu trabalho realizado no extremo Oeste do Estado de Sergipe, identificaram que valores dos índices de vegetação foram mais elevados no período chuvoso se comparados com os de estiagem, assim como no presente estudo. Sabemos que a vegetação depende da precipitação para o seu desenvolvimento, com isso, em relação aos índices pluviométricos (Figura 6), a precipitação acumulada para o ano de 2019 foi de 819,9 mm (EMPARN, 2019). Notamos que foi um ano considerado chuvoso, sendo que o mês de março atingiu a máxima de 303,2 mm e junho acumulou apenas 10,4 mm. Na Caatinga é notória a variação no comportamento espectral dos componentes vegetais por causa do regime pluviométrico (ILHA; PAGOTTO, 2017).
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Figura 5. Composição de NDVI para a Serra do Lima localizada no município de Patu-RN, capturada por meio do satélite Sentinel-2 L2A, para o mês junho de 2019.
