UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS Instituto de Geociências
CASSIANO GUSTAVO MESSIAS
MODELO GEOESPACIAL PARA IDENTIFICAÇÃO DE ÁREAS COM PERIGO DE PROPAGAÇÃO DE QUEIMADAS NO PARQUE NACIONAL DA SERRA DA
CANASTRA - MG
CAMPINAS 2018
CASSIANO GUSTAVO MESSIAS
MODELO GEOESPACIAL PARA IDENTIFICAÇÃO DE ÁREAS COM PERIGO DE PROPAGAÇÃO DE QUEIMADAS NO PARQUE NACIONAL DA SERRA DA
CANASTRA - MG
TESE APRESENTADA AO INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS DA UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS PARA OBTENÇÃO DO TÍTULO DE DOUTOR EM GEOGRAFIA NA ÁREA DE ANÁLISE AMBIENTAL E DINÂMICA TERRITORIAL
ORIENTADOR: PROF. DR. MARCOS CÉSAR FERREIRA
ESTE EXEMPLAR CORRESPONDE À VERSÃO FINAL DA TESE DEFENDIDA PELO ALUNO CASSIANO GUSTAVO MESSIAS E ORIENTADA PELO PROF. DR. MARCOS CÉSAR FERREIRA
CAMPINAS 2018
Ficha catalográfica
Universidade Estadual de Campinas Biblioteca do Instituto de Geociências
Marta dos Santos - CRB 8/5892
Messias, Cassiano Gustavo,
M563m MesModelo geoespacial para identificação de áreas com perigo de propagação de queimadas no Parque Nacional da Serra da Canastra - MG / Cassiano Gustavo Messias. – Campinas, SP : [s.n.], 2018.
MesOrientador: Marcos César Ferreira.
MesTese (doutorado) – Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Geociências.
Mes1. Queimadas. 2. Parques Nacionais. 3. Avaliação de riscos ambientais. 4. Análise espacial. 5. Testes de Kolmogorov-Smirnov. I. Ferreira, Marcos César, 1957-. II. Universidade Estadual de Campinas. Instituto de Geociências. III. Título.
Informações para Biblioteca Digital
Título em outro idioma: Geoespacial model for identification of area with fire propagation danger in the Serra da Canastra National Park - MG, Brazil
Palavras-chave em inglês: Burnings
National parks
Environmental risk assessment Spatial analysis
Kolmogorov-Smirnov tests
Área de concentração: Análise Ambiental e Dinâmica Territorial Titulação: Doutor em Geografia
Banca examinadora:
Marcos César Ferreira [Orientador] Jurandir Jullo Junior
Gracieli Trentin Luiz Eduardo Vicente Priscila Pereira Coltri
Data de defesa: 07-12-2018
Programa de Pós-Graduação: Geografia
AUTOR: Cassiano Gustavo Messias
MODELO GEOESPACIAL PARA IDENTIFICAÇÃO DE ÁREAS COM PERIGO DE PROPAGAÇÃO DE QUEIMADAS NO PARQUE NACIONAL DA SERRA DA
CANASTRA - MG
ORIENTADOR: Prof. Dr. Marcos César Ferreira
Aprovado em: 07 / 12 / 2018
EXAMINADORES:
Prof. Dr. Marcos César Ferreira - Presidente
Prof. Dr. Jurandir Zullo Junior
Profa. Dra. Gracieli Trentin
Profa. Dra. Priscila Pereira Coltri
Dr. Luiz Eduardo Vicente
A Ata de defesa com as respectivas assinaturas dos membros, encontra-se disponível no SIGA - Sistema de Fluxo de Tese e na Secretaria de Pós-graduação do IG.
DEDICATÓRIA
Dedico este trabalho ao meu avô David Ribeiro de Mesquita (in memoriam), do qual sempre me lembrarei do seu jeito doce, amável e leve de levar a vida.
AGRADECIMENTO
Agradeço primeiramente a Deus, pela vida, proteção e pelas oportunidades dadas. Aos meus pais, por todo o apoio, carinho e atenção em todos os momentos, e por acreditarem em mim.
Ao Prof. Dr. Marcos César Ferreira, pelos ensinamentos e pela confiança que me dedicou durante os quase sete anos em que trabalhamos juntos.
À Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES), pela bolsa de doutorado concedida a esta pesquisa.
Aos professores da banca examinadora, Dr. Jurandir Jullo Junior, Dr. Luiz Eduardo Vicente, Dra. Gracieli Trentin e Dra. Priscila Pereira Coltri, pelas sugestões e participação na defesa.
Aos professores Dr. Raul Reis Amorim (IG-Unicamp) e Dr. Jansle Vieira Rocha (FEAGRI-Unicamp), pelas sugestões no exame de qualificação, as quais contribuíram para a evolução deste trabalho.
Aos funcionários da Universidade Estadual de Campinas e do Instituto de Geociências, especialmente à Secretaria de Pós-Graduação, pela atenção e paciência.
Aos funcionários do Parque Nacional da Serra da Canastra, em especial à gerente de fogo Bianca Thais Zorzi Tizianel, pelo apoio na pesquisa e pelos materiais disponibilizados.
Aos professores da Universidade Federal de Alfenas e Universidade Estadual de Campinas, pelo conhecimento compartilhado em disciplinas, em eventos acadêmicos ou em conversas informais.
A todos os que passaram pelo grupo de pesquisa “Métodos Avançados de Análise Geoespacial”, pela companhia e discussões realizadas no laboratório.
Aos amigos de Campinas, e também a todos espalhados por vários cantos do Brasil, que fazem a minha vida mais feliz.
À minha irmã, uma amiga que levarei para sempre.
Aos meus familiares, especialmente meus avós e minha madrinha Sônia, por todo o amor, orações e apoio.
Ao meu companheiro Henrique, que faz com que eu me sinta alegre e amado todos os dias.
Por fim, a todos que lutam pelo amor, pela educação, pela democracia, pela igualdade e pela justiça, obrigado!
EPÍGRAFE
“Atenção ao dobrar uma esquina Uma alegria, atenção menina Você vem, quantos anos você tem? Atenção, precisa ter olhos firmes Pra este sol, para esta escuridão.
Atenção Tudo é perigoso Tudo é divino maravilhoso Atenção para o refrão É preciso estar atento e forte Não temos tempo de temer a morte”.
RESUMO
Apesar de o fogo ser parte da dinâmica e evolução do Cerrado, queimadas de forma indiscriminada são um problema para a longevidade de Unidades de Conservação. O Parque Nacional da Serra da Canastra (PNSC), localizado a Sudoeste de Minas Gerais, Brasil, tem o fogo como uma das principais atividades conflitantes. Esta pesquisa tem como objetivo geral criar uma metodologia para a geração de um modelo de perigo potencial de propagação de queimadas, aplicado no PNSC. Para isto, realizou-se o mapeamento têmporo-espacial das queimadas no parque entre 1984 e 2015, a partir da interpretação visual de imagens Landsat TM, ETM+ e OLI, e, em seguida, foi calculado o índice de recorrência destes eventos. Para a modelagem do perigo, foram mapeadas variáveis geoambientais associadas à propagação do fogo, sendo elas: hipsometria, declividade, orientação das vertentes, efeito do vento nas encostas, índice de convexidade das vertentes, índice de vegetação, densidade de drenagem e densidade de vias. A dependência espacial entre as áreas de alta recorrência de queimadas e essas variáveis geoambientais foi avaliada pelo teste Kolmogorov-Smirnov, atribuindo-se pesos às variáveis; a modelagem espacial foi realizada empregando mapas probabilísticos fuzzy. Os resultados mostraram que as áreas críticas de recorrência de queimadas estão localizadas, em grande parte, no Chapadão da Babilônia (zona não regularizada) onde estão associadas a perigo potencial de propagação elevado. Contudo, no Chapadão da Canastra, por ser regularizado, mesmo apresentando perigo potencial elevado, as queimadas são menos recorrentes. Na zona de amortecimento o perigo de propagação é baixo, assim como, a recorrência de queimadas. O modelo foi validado, o que comprovou a eficiência desta metodologia.
Palavras-chave: Queimadas; Parques Nacionais; Avaliação de riscos ambientais; Análise espacial;
ABSTRACT
Despite the fire being part of the dynamics and evolution of the Brazilian Savanna (Cerrado), indiscriminate forest fires are a problem for Conservation Units longevity. The Serra da Canastra National Park (SCNP) is located in southwest of Minas Gerais, Brazil, and it has the fire as one of the main conflicting activity. This research had as general aim to create a methodology for the generation of a potential danger model for fire propagation, which will be applied in the SCNP. For that, a spatial-temporal mapping of the forest fire in the park between 1984 and 2015 was performed from the visual interpretation of Landsat TM, ETM + and OLI images, and the recurrence index of these events was calculated. For the modeling of danger, geo-environmental variables associated with fire propagation were mapped: hypsometry, slope, aspect, wind surface effect, surface convexity index, vegetation index, drainage density and roads density. The spatial dependence among the areas of high fire recurrence and these geo-environmental variables was evaluated by Kolmogorov-Smirnov test, with weights associated with the variables, and the modeling was generated using Fuzzy probabilistic maps. The results showed that the critical areas of fire recurrence, which most part are located in Chapadão da Babilônia (not regularized zone) are the areas with high potential danger of fire propagation. However, the fires are less recurrent in the Chapadão da Canastra due to the regularization, even when it presents a high potential danger of fire propagation. The danger of propagation is lower in the buffer zone, as well as their fire recurrence. The model was validated, proving the method efficiency.
Keywords: Burnings; National parks; Environmental risk assessment; Spatial analysis;
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Fluxograma dos procedimentos metodológicos e resultados obtidos por esta pesquisa. ... 27 Figura 2: Mapa de localização da área de estudo em escala local, municipal e local. ... 33 Figura 3: Domínios morfoclimáticos do Brasil. ... 34 Figura 4: Percentual de Cerrado desmatado, por Unidade da Federação, entre 2002 e 2008... ... 39 Figura 5: Hidrelétricas instaladas no Rio Grande na segunda metade do século XX e situação fundiária do Parque Nacional da Serra da Canastra, no momento de sua instalação. ... 49 Figura 6: Contribuição percentual da área de cada município no total de área do Parque Nacional da Serra da Canastra e sua zona de amortecimento. ... 50 Figura 7: Distribuição espacial da população dos municípios abrangido pelo Parque Nacional da Serra da Canastra e sua zona de amortecimento. ... 52 Figura 8: População urbana dos municípios abrangidos pelo Parque Nacional da Serra da Canastra e sua zona de amortecimento, e média do estado de Minas Gerais. ... 53 Figura 9: Mapa de densidade populacional, por quadrículas regulares, do Parque Nacional da Serra da Canastra.. ... 54 Figura 10: PIB per capita de Minas Gerais e dos municípios que compõem o Parque Nacional da Serra da Canastra, no ano de 2015. ... 57 Figura 11: Mapa de participação dos setores da economia dos municípios que abrangem o Parque Nacional da Serra da Canastra. ... 58 Figura 12: Distribuição da participação dos setores da economia por diagrama de setores, nos municípios que abrangem o Parque Nacional da Serra da Canastra e sua zona de amortecimento. ... 59 Figura 13: Classificação da estrutura fundiária dos municípios que abrangem o Parque Nacional da Serra da Canastra no ano de 2006.. ... 62 Figura 14: Total arrecadado por Compensação Financeira pela Utilização dos Recursos Hídricos e Royalties de Itaipu, pelos municípios que abrangem o Parque Nacional da Serra da Canastra em 2017.. ... 66 Figura 15: Províncias estruturais do Escudo Atlântico que abrangem o Parque Nacional da Serra da Canastra.. ... 67 Figura 16: Mapa de Unidades Geológicas do Parque Nacional da Serra da Canastra.. ... 69 Figura 17: Domínios morfoestruturais do Brasil e regiões geomorfológicas que abrangem o Parque Nacional da Serra da Canastra.. ... 71 Figura 18: Mapa de Unidades Geomorfológicas do Parque Nacional da Serra da Canastra.. . 73
Figura 19: Mapa de compartimentação do relevo do Parque Nacional da Serra da Canastra... ... 75 Figura 20: Mapa de solos do Parque Nacional da Serra da Canastra.. ... 76 Figura 21: Diagrama pluviométrico gerado a partir de dados obtidos no topo da Serra da Canastra, a partir de uma série histórica de 30 anos.. ... 79 Figura 22: Umidade relativa do ar mensal no topo da Serra da Canastra, a partir da média dos anos de 2003 e 2004.. ... 79 Figura 23: Mapa de velocidade média do vento do Parque Nacional da Serra da Canastra.. .. 80 Figura 24: Mapa da rede hidrográfica do Parque Nacional da Serra da Canastra. ... 82 Figura 25: Perfis topográficos e imagens relacionadas às fitofisionomias e os relevos no Parque Nacional da Serra da Canastra.. ... 85 Figura 26: Gráfico de dispersão tridimensional obtido a partir da compilação de dados morfométricos, associados aos índices de vegetação NDVI (esquerda) e NDWI (direita) ... 86 Figura 27: Diagrama do perfil de um Campo Limpo, representado em uma faixa de 40 m de comprimento, onde a porção (a) mostra a vegetação em local mais seco, (b) em local mais úmido e (c) com murundus ... 87 Figura 28: Diagrama de perfil de um Campo Sujo representando uma faixa de 40 m de comprimento, onde a porção (a) mostra a vegetação em local seco, (b) em local úmido e (c) com murundus ... 88 Figura 29: Diagrama de perfil de um Campo Rupestre representando uma faixa de 40 m de comprimento (notar vegetação crescendo entre as rochas) ... 88 Figura 30: Diagrama de perfil de uma Mata de Galeria não inundável, representando uma faixa de 80m de comprimento por 10 m de largura ... 89 Figura 31: Diagrama de perfil de uma Mata Ciliar representando uma faixa de 80m de comprimento por 4 m de largura nos períodos seco (maio a setembro) e chuvoso (outubro a abril). ... 90 Figura 32: Diagrama de um Cerrado sentido restrito (Cerrado típico), representando uma faixa de 40m de comprimento por 10m de largura ... 91 Figura 33: Mapa de uso do solo do Parque Nacional da Serra da Canastra no ano de 2018... ... 92 Figura 34: Fitofisionomias campestres, observadas no interior do Chapadão da Canastra ... 93 Figura 35: Matas observadas no interior do Chapadão da Canastra... 94 Figura 36: Usos encontrados na depressão intermontana que individualiza o Chapadão da Canastra e o Chapadão da Babilônia.. ... 94 Figura 37: Triângulo dos fundamentos do fogo ... 105 Figura 38: Dois limiares críticos que controlam a resposta dos sistemas de cerrado ao fogo.... ... 108
Figura 39: Precipitação média mensal e distribuição de fogos ativos no estado de Minas Gerais, Brasil, entre 2007 e 2013 ... 109 Figura 40: Distribuição do número de ocorrências e causas de incêndios florestais durante os meses de janeiro a dezembro, no Parque Nacional da Serra da Canastra, entre 1987 e 2001.... ... 112 Figura 41: Causas de queimadas antrópicas ocorridas no Parque Nacional da Serra da Canastra, entre 1987 e 2001.. ... 113 Figura 42: Área queimada em relação às causas de incêndios no Parque Nacional da Serra da Canastra, entre 1987 e 2001. ... 113 Figura 43: Evolução têmporo-espacial das queimadas ocorridas no Parque Nacional da Serra da Canastra entre 1984 e 1998. ... 126 Figura 44: Evolução têmporo-espacial das queimadas ocorridas no Parque Nacional da Serra da Canastra entre 1999 e 2015. ... 127 Figura 45: Distribuição dos valores percentuais de áreas queimadas, por zonas de planejamento do Parque Nacional da Serra da Canastra. ... 129 Figura 46: Histograma de frequência dos percentuais anuais queimados, em trinta anos, da zona não regularizada do Parque Nacional da Serra da Canastra... 130 Figura 47: Histograma de frequência dos percentuais anuais queimados, em trinta anos, da zona regularizada do Parque Nacional da Serra da Canastra. ... 131 Figura 48: Precipitação anual no período seco e estiagem agrícola máxima, na estação meteorológica convencional Araxá. ... 132 Figura 49: Histograma de frequência dos percentuais anuais queimados, em trinta anos, da zona de amortecimento do Parque Nacional da Serra da Canastra. ... 135 Figura 50: Diagrama de caixas (box-plot) dos percentuais anuais queimados, em trinta anos, das zonas do Parque Nacional da Serra da Canastra. ... 136 Figura 51: Índice de recorrência de queimadas no Parque Nacional da Serra da Canastra... ... 138 Figura 52: Número de polígonos queimados por zonas de planejamento do Parque Nacional da Serra da Canastra. ... 141 Figura 53: Área destinada a pastagem em municípios que formam o Parque Nacional da Serra da Canastra, entre 1985 e 2017.. ... 142 Figura 54: Área colhida por lavouras temporárias em municípios que formam o Parque Nacional da Serra da Canastra, entre 1985 e 2017 ... 143 Figura 55: Área colhida por lavouras permanentes em municípios que formam o Parque Nacional da Serra da Canastra, entre 1985 e 2017 ... 144 Figura 56: Área máxima alcançada por queimadas nas zonas de planejamento do Parque Nacional da Serra da Canastra. ... 144
Figura 57: Área média das queimadas por zonas de planejamento do Parque Nacional da Serra da Canastra. ... 145 Figura 58: Distribuição espacial das estações meteorológicas, associadas ao mapa altimétrico do Parque Nacional da Serra da Canastra. ... 165 Figura 59: Simulação de uma álgebra de imagens utilizando diferentes medidas de tendência central: Mediana, Média e Moda. ... 171 Figura 60: Amostras de coberturas vegetais selecionadas para a geração de perfis espectro-temporais de NDVI. ... 173 Figura 61: Sequência de resultados obtidos durante o processo de extração da rede de drenagem a partir dos dados do modelo ASTER.. ... 174 Figura 62: Funcionamento do estimador de intensidades Kernel, onde a largura é o raio de influência considerado ... 175 Figura 63: Mapa hipsométrico do Parque Nacional da Serra da Canastra. ... 177 Figura 64: Fotografia do Parque Nacional da Serra da Canastra, em um ponto de vista que permite visualizar fundos de vale em uma região de depressão intermontana, rampas deposicionais côncavas formadas abaixo dos paredões escarpados das chapadas e o alto do Chapadão do Diamante.. ... 179 Figura 65: Mapa de orientação das vertentes do Parque Nacional da Serra da Canastra ... 180 Figura 66: Mapa detalhado da associação entre lineamentos estruturais e orientação das vertentes, em trecho do Chapadão da Babilônia, Parque Nacional da Serra da Canastra. ... 181 Figura 67: Mapa de declividades do Parque Nacional da Serra da Canastra. ... 182 Figura 68: Mapa de associação entre lineamentos estruturais e declividades em trecho do Chapadão da Babilônia, Parque Nacional da Serra da Canastra. ... 184 Figura 69: Mapa do índice de convexidade do Parque Nacional da Serra da Canastra. ... 185 Figura 70: Mapa do efeito do vento nas vertentes do Parque Nacional da Serra da Canastra.... ... 187 Figura 71: Mapa do índice de vegetação do Parque Nacional da Serra da Canastra. ... 189 Figura 72: Vegetação arbórea de maior biomassa vegetal observada na ZA do Parque Nacional da Serra da Canastra ... 190 Figura 73: Matas de galeria e campo sujo observados no Chapadão da Canastra. ... 191 Figura 74: Ambientes de campos limpos e campos rupestres no Chapadão da Canastra.. .... 191 Figura 75: Perfis espectro-temporais das principais coberturas vegetais encontradas no Parque Nacional da Serra da Canastra. ... 193 Figura 76: Mapa de densidade de drenagem do Parque Nacional da Serra da Canastra ... 195 Figura 77: Mapa de densidade de vias de circulação do Parque Nacional da Serra da Canastra ... 197
Figura 78: Estrutura para avaliação de risco do fogo. ... 211 Figura 79: Áreas críticas de recorrência de queimadas no Parque Nacional da Serra da Canastra. ... 218 Figura 80: Mapas apresentados com legenda Fuzzy e gráficos de funções de pertinência, onde o valor mínimo da variável é 0 e o máximo 1. ... 228 Figura 81: Mapas apresentados com legenda Fuzzy e gráficos de funções de pertinência, onde o valor mínimo da variável é 1 e o máximo 0 ... 229 Figura 82: Representação gráfica da associação entre as variáveis X (valor da mediana das classes de perigo de propagação de queimadas) e Y (área queimada em cada classe). ... 230 Figura 83: Gráficos de dispersão de quatro conjuntos de dados gerados por meio dos seguintes coeficientes de correlação de Pearson. ... 231 Figura 84: Exemplos de dois diagramas de dispersão, mostrando a linha de regressão linear que associa duas variáveis x e y e seus valores de coeficiente de determinação. ... 232 Figura 85: Pontos percorridos durante o trabalho de campo realizado no Parque Nacional da Serra da Canastra. ... 235 Figura 86: Mapa do perigo potencial de propagação de queimadas no Parque Nacional da Serra da Canastra. ... 237 Figura 87: Mapa do perigo potencial de propagação de queimadas e queimadas ocorridas no Parque Nacional da Serra da Canastra em 2016. ... 241 Figura 88: Mapa do perigo potencial de propagação de queimadas e queimadas ocorridas no Parque Nacional da Serra da Canastra em 2017. ... 242 Figura 89: Diagrama de dispersão e linha de tendência da regressão linear entre o valor da mediana das classes de perigo de propagação de queimadas e área das queimadas ocorridas nas classes.. ... 243
LISTA DE QUADROS
Quadro 1: Principais atividades ligadas ao setor primário nos municípios que compõem o Parque Nacional da Serra da Canastra no ano de 2016. ... 60 Quadro 2: Classificação da estrutura fundiária dos municípios que abrangem o Parque Nacional da Serra da Canastra, no ano de 2006. ... 61 Quadro 3: Matriz de confusão da classificação realizada pelo algoritmo Support Vector Machine. ... 95 Quadro 4: Chave de interpretação para a identificação de queimadas em produtos TM, ETM+ e OLI. ... 123 Quadro 5: Síntese das características das variáveis geoambientais por zonas de planejamento do Parque Nacional da Serra da Canastra. ... 199
LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Desmatamento no Cerrado, por Unidade da Federação, entre 2002 e 2008. ... 38 Tabela 2: Material cartográfico e produtos de sensores orbitais utilizados na pesquisa. ... 43 Tabela 3: Características diferentes bandas do sensor OLI / Landsat 8 ... 46 Tabela 4: Contribuição percentual de cada município na área do Parque Nacional da Serra da Canastra e sua zona de amortecimento. ... 50 Tabela 5: Dados populacionais referentes aos municípios que compõem o Parque Nacional da Serra da Canastra e sua zona de amortecimento... 51 Tabela 6: PIB per capita referente aos municípios que compõem o Parque Nacional da Serra da Canastra, no ano de 2015. ... 56 Tabela 7: Dados econômicos referentes aos municípios que compõem o Parque Nacional da Serra da Canastra no ano de 2015. ... 57 Tabela 8: Principais atividades ligadas ao setor secundário nos municípios que compõem o Parque Nacional da Serra da Canastra no ano de 2015 (número de empresas). ... 63 Tabela 9: Principais atividades ligadas ao setor terciário, nos municípios que compõem o Parque Nacional da Serra da Canastra, no ano de 2015 (número de empresas). ... 64 Tabela 10: Valores arrecadados por Compensação Financeira pela Utilização dos Recursos Hídricos e Royalties de Itaipu pelos municípios que abrangem o Parque Nacional da Serra da Canastra em 2017. ... 65 Tabela 11: Área ocupada pelas diferentes classes de uso do solo do Parque Nacional da Serra da Canastra no ano de 2018. ... 91 Tabela 12: Material cartográfico e produtos de sensores orbitais utilizados neste Capítulo. . 120 Tabela 13: Dados quantitativos relacionados às áreas queimadas por zonas do Parque Nacional da Serra da Canastra. ... 128 Tabela 14: Precipitação anual no período seco, estiagem agrícola máxima e data da estiagem agrícola máxima na estação meteorológica convencional Araxá. ... 132 Tabela 15: Dados quantitativos relacionados ao número de polígonos, área máxima e área média de queimadas por zonas de planejamento do Parque Nacional da Serra da Canastra. 140 Tabela 16: Material cartográfico e produtos de sensores orbitais utilizados neste Capítulo. . 164 Tabela 17: Ocorrências esperadas e observadas de fazendas, segundo intervalos de distância aos mercados consumidores ... 216 Tabela 18: Resultado da aplicação do teste Kolmogorov-Smirnov à variável distância aos mercados consumidores ... 216 Tabela 19: Ocorrências esperadas e observadas de áreas queimadas no Parque Nacional da Serra da Canastra, segundo intervalos de hipsometria. ... 220 Tabela 20: Ocorrências esperadas e observadas de áreas queimadas no Parque Nacional da
Serra da Canastra, segundo intervalos de orientação das vertentes. ... 221 Tabela 21: Ocorrências esperadas e observadas de áreas queimadas no Parque Nacional da Serra da Canastra, segundo intervalos de declividade. ... 221 Tabela 22: Ocorrências esperadas e observadas de áreas queimadas no Parque Nacional da Serra da Canastra, segundo intervalos de índice de convexidade. ... 221 Tabela 23: Ocorrências esperadas e observadas de áreas queimadas no Parque Nacional da Serra da Canastra, segundo intervalos de efeito do vento. ... 221 Tabela 24: Ocorrências esperadas e observadas de áreas queimadas no Parque Nacional da Serra da Canastra, segundo intervalos de NDVI. ... 221 Tabela 25: Ocorrências esperadas e observadas de áreas queimadas no Parque Nacional da Serra da Canastra, segundo intervalos de densidade drenagem. ... 222 Tabela 26: Ocorrências esperadas e observadas de áreas queimadas no Parque Nacional da Serra da Canastra, segundo intervalos de densidade de vias de circulação. ... 222 Tabela 27: Resultado da aplicação do teste Kolmogorov-Smirnov à variável hipsometria. .. 222 Tabela 28: Resultado da aplicação do teste Kolmogorov-Smirnov à variável orientação das vertentes. ... 223 Tabela 29: Resultado da aplicação do teste Kolmogorov-Smirnov à variável declividade. .. 223 Tabela 30: Resultado da aplicação do teste Kolmogorov-Smirnov à variável índice de convexidade. ... 223 Tabela 31: Resultado da aplicação do teste Kolmogorov-Smirnov à variável índice de efeito do vento. ... 223 Tabela 32: Resultado da aplicação do teste Kolmogorov-Smirnov à variável NDVI. ... 223 Tabela 33: Resultado da aplicação do teste Kolmogorov-Smirnov à variável densidade de drenagem. ... 224 Tabela 34: Resultado da aplicação do teste Kolmogorov-Smirnov à variável densidade de vias de circulação. ... 224 Tabela 35: Valores de DMÁX das variáveis geoambientais, obtidos pelo teste Kolmogorov-Smirnov. ... 225 Tabela 36: Valores de DMÁX das variáveis geoambientais normalizados para a escala [0 – 1]. ... 226 Tabela 37: Material cartográfico utilizado na realização do trabalho de campo. ... 233 Tabela 38: Dados quantitativos relacionados às áreas queimadas por zonas do Parque Nacional da Serra da Canastra, em 2016 e 2017. ... 240 Tabela 39: Distribuição das áreas queimadas ocorridas nos anos de 2016 e 2017 no Parque Nacional da Serra da Canastra, em 20 classes de perigo potencial de propagação de áreas semelhantes. ... 243
Tabela 40: Parâmetros estatísticos referentes à regressão linear entre o valor da mediana das classes de perigo de propagação de queimadas e a área das queimadas ocorridas nas classes. ... 244 Tabela 41: Parâmetros estatísticos referentes ao cálculo do coeficiente de correlação entre o valor da mediana das classes de perigo de propagação de queimadas e as área das queimadas ocorridas nas classes. ... 244
LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
APA – Área de Proteção Ambiental
BFAST – Breaks for Additive Seasonal and Trend
CMPFRH – Compensação Financeira pela Utilização dos Recursos Hídricos
DC – D crítico
DMÁX – D máximo
dNBR – Delta normalized burn ratio EC – Erro de comissão
EO – Erro de omissão
ETM+ – Enhanced Thematic Mapper Plus EUA – Estados Unidos da América
FAO – Food and Agriculture Organization of the United Nations
FE – Frequência esperada
FLAASH – Fast Line-of-sight Atmospheric Analysis of Hypercubes
FO – Frequência observada
GL – Graus de liberdade
IBAMA – Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis IBDF – Instituto Brasileiro de Desenvolvimento Florestal
IBGE – Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística
ICMBio – Instituto Chico Mendes de Conservação da Biodiversidade INCRA – Instituto Nacional de Colonização e Reforma Agrária INMET – Instituto Nacional de Meteorologia
INPE – Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais IRS – Indian Remote Sensing Satellite
IRQ – Índice de Recorrência de Queimadas KS – Kolmogorov-Smirnov
MaxVer – Máxima Verossimilhança MDE – Modelo digital de elevação MIF – Manejo Integrado do Fogo NBR – Normalized burn ratio
NDVI – Normalized Difference Vegetation Index NDWI – Normalized Difference Water Index
OE – Ocorrência esperada
OLI – Operational Land Imager
OO – Ocorrência observada
PAM – Pesquisa Agrícola Municipal PIB – Produto Interno Bruto
PMM – Pesquisa da Pecuária Municipal PNSC – Parque Nacional da Serra da Canastra
Polocentro – Programa de Desenvolvimento do Cerrado
Prodecer – Programa de Cooperação Nipo-Brasileiro para Desenvolvimento dos Cerrados Prodoeste – Programa de Desenvolvimento do Centro-Oeste
r – Coeficiente de correlação linear de Pearson r² – Coeficiente de determinação
ROI – Relatórios de Ocorrência de Incêndios
SIDRA – Sistema IBGE de Recuperação Automática SIG – Sistema de Informações Geográficas
SISBIO – Sistema de Autorização e Informação em Biodiversidade SISFOGO – Sistema Nacional de Informações sobre Fogo
Sisnama – Sistema Nacional do Meio Ambiente SOI – Survey of India
SNUC – Sistema Nacional de Unidades de Conservação SRTM – Shuttle Radar Topographic Mission
Sudeco – Superintendência de Desenvolvimento do Centro-Oeste SVM – Support Vector Machine
UC – Unidade de Conservação
UNICAMP – Universidade Estadual de Campinas USGS – United States Geological Survey
UTM – Universal Transversa de Mercator tC – t calculado
tT – t tabelado
TM – Thematic Mapper ZA – Zona de Amortecimento ZNR – Zonas não regularizadas ZR – Zonas regularizadas
SUMÁRIO
APRESENTAÇÃO ... 24
CAPÍTULO 1 ... 30
PARQUE NACIONAL DA SERRA DA CANASTRA: ASPECTOS FÍSICOS E SOCIOECONÔMICOS ... 30
1. INTRODUÇÃO ... 31
2. REVISÃO DA LITERATURA ... 34
2.1 O Cerrado brasileiro ... 34
2.2 A ocupação e degradação do Cerrado ... 36
2.3 Histórico do Parque Nacional da Serra da Canastra ... 39
3. MATERIAL E MÉTODOS ... 43
3.1 Material ... 43
3.2 Metodologia ... 44
3.2.1 Caracterização populacional dos municípios de compõem o Parque Nacional da Serra da Canastra ... 44
3.2.2 Caracterização econômica dos municípios de compõem o Parque Nacional da Serra da Canastra ... 44
3.2.3 Caracterização física do Parque Nacional da Serra da Canastra ... 45
3.2.4 Uso do solo do Parque Nacional da Serra da Canastra... 46
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO ... 48
4.1 Dinâmica populacional dos municípios que compõem o Parque Nacional da Serra da Canastra ... 48
4.2 Caracterização econômica dos municípios que compõem o Parque Nacional da Serra da Canastra ... 55
4.3 Caracterização física do Parque Nacional da Serra da Canastra ... 66
4.3.1 Geologia ... 66 4.3.2 Geomorfologia e pedologia ... 70 4.3.3 Clima ... 78 4.3.4 Hidrografia ... 81 4.3.5 Vegetação ... 84 4.3.5.1 Campos limpos ... 86 4.3.5.2 Campos sujos ... 87 4.3.5.3 Campos rupestres ... 88 4.3.5.4 Mata de galeria ... 89 4.3.5.5 Mata ciliar ... 89
4.3.5.6 Cerrado sentido restrito ... 90
4.3.6 Uso do solo ... 91
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 96
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 97
CAPÍTULO 2 ... 103
MAPEAMENTO TÊMPORO ESPACIAL DAS QUEIMADAS NO PARQUE NACIONAL DA SERRA DA CANASTRA ... 103
1. INTRODUÇÃO ... 104
2. REVISÃO DA LITERATURA ... 105
2.2 O fogo como fator de alteração da paisagem do Cerrado brasileiro ... 106 2.3 Breve histórico da legislação referente a queimadas no Brasil ... 110 2.4 Queimadas no Parque Nacional da Serra da Canastra ... 111 2.5 Identificação, mapeamento e caracterização de áreas queimadas a partir de produtos de sensoriamento remoto ... 116
3. MATERIAL E MÉTODOS ... 119
3.1 Material ... 119 3.2 Metodologia ... 121 3.2.1 Pré-processamento de produtos Landsat ... 121 3.2.2 Identificação e mapeamento de áreas queimadas ... 122 3.2.3 Cálculo do Índice de Recorrência de Queimadas (IRQ) ... 123 3.2.4 Análise das queimadas por zonas de planejamento ... 124
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO ... 125
4.1 Avaliação têmporo-espacial das queimadas ocorridas no Parque Nacional da Serra da Canastra ... 125 4.2 Índice de Recorrência de Queimadas no Parque Nacional da Serra da Canastra ... 137 4.3 Tamanho das manchas de queimadas anuais no Parque Nacional da Serra da Canastra ... 140
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 147 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 148
CAPÍTULO 3 ... 155 MAPEAMENTO DAS VARIÁVEIS GEOAMBIENTAIS ASSOCIADAS À OCORRÊNCIA DE QUEIMADAS NO PARQUE NACIONAL DA SERRA DA CANASTRA ... 155
1. INTRODUÇÃO ... 156 2. REVISÃO DA LITERATURA ... 157 2.1 Ações antrópicas ... 157 2.2 Corpos d’água ... 158 2.3 Vias de circulação ... 159 2.4 Clima ... 159 2.5 Topografia ... 161 2.6 Vegetação ... 162 3. MATERIAL E MÉTODOS ... 163 3.1 Material utilizado ... 163 Articulação ou... 164 3.2 Metodologia ... 166 3.2.1 Hipsometria ... 166 3.2.2 Orientação das vertentes ... 167 3.2.3 Declividade ... 167 3.2.4 Índice de convexidade da superfície do terreno ... 168 3.2.5 Efeito do vento sob as vertentes ... 168 3.2.6 Índice de vegetação ... 169 3.2.6.1 Pré-processamento e álgebra de produtos Landsat para a geração de uma única imagem ... 169 3.2.6.2 Cálculo do NDVI ... 171 3.2.6.3 Geração de perfis espectro-temporais de coberturas vegetais ... 172 3.2.7 Densidade de drenagem ... 173 3.2.7.1 Obtenção da drenagem a partir do modelo ASTER GDEM 2 ... 174
3.2.7.2 Mapeamento da densidade de drenagem ... 175 3.2.8 Densidade de vias de circulação ... 175 3.2.8.1 Mapeamento das vias de circulação ... 175 3.2.8.2 Mapeamento da densidade de vias de circulação ... 176
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO ... 176
4.1 Hipsometria ... 176 4.2 Orientação das vertentes ... 179 4.3 Declividade ... 181 4.4 Índice de convexidade da superfície do terreno ... 184 4.5 Índice de efeito do vento nas vertentes ... 186 4.6 Índice de vegetação ... 188 4.6.1 Perfis espectro-temporais de índices de vegetação... 192 4.7 Densidade de drenagem ... 194 4.8 Densidade de vias de circulação ... 196 4.9 Síntese das variáveis ... 198
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 200 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 201
CAPÍTULO 4 ... 208 MODELAGEM DO PERIGO POTENCIAL DE PROPAGAÇÃO DE QUEIMADAS NO PARQUE NACIONAL DA SERRA DA CANASTRA ... 208
1. INTRODUÇÃO ... 209 2. SÍNTESE DA BIBLIOGRAFIA FUNDAMENTAL ... 210 3. DESCRIÇÃO METODOLÓGICA DO MODELO GEOESPACIAL PARA A IDENTIFICAÇÃO DE ÁREAS COM PERIGO DE PROPAGAÇÃO DE QUEIMADAS ... 215
3.1 Caracterização do teste Kolmogorov-Smirnov ... 215 3.2 Definição do valor n da amostra ... 216 3.3 Avaliação da aderência entre pontos distribuídos sob áreas críticas de recorrência de queimadas e variáveis geoambientais, aplicando o teste Kolmogorov-Smirnov ... 219 3.4 Utilização dos valores de DMÁX como pesos das variáveis geoambientais ... 225
3.5 Conversão das variáveis em escala de valores Fuzzy ... 226 3.6 Álgebra de mapas para a geração do modelo de perigo de propagação de queimadas ... 229 3.7 Validação do modelo de perigo potencial de propagação de queimadas ... 230 3.8 Reconhecimento da área de estudo e verificação dos resultados em campo ... 233
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO ... 236
4.1 Modelagem do perigo potencial de propagação de queimadas no Parque Nacional da Serra da Canastra ... 236 4.2 Validação do modelo de perigo potencial de propagação de queimadas ... 239 4.3 O perigo potencial de propagação de queimadas e a sua relação com os índices de recorrência de queimadas no Parque Nacional da Serra da Canastra ... 245 4.4 Tendências atuais de manejo do fogo aplicadas no Parque Nacional da Serra da Canastra ... 247
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 249
CONCLUSÕES ... 251
APRESENTAÇÃO
O Cerrado ocupa uma área de aproximadamente dois milhões de quilômetros quadrados, sendo o segundo maior complexo vegetacional da América do Sul (NASCIMENTO, 2001). É um domínio morfoclimático do bioma Savana (AB'SABER, 2012) e uma importante unidade de recarga hídrica, possuindo nascentes de diversos rios e contribuindo para grande parte das bacias brasileiras. Além disso, a diversidade de paisagens determina uma grande diversidade florística (FELFILI et al., 2005). Contém 5 % da biodiversidade do planeta e, mesmo considerado o bioma savânico mais rico do mundo, é um dos mais ameaçados entre os domínios brasileiros (MMA, 2011).
A paisagem do Cerrado vem sendo destruída pelos atuais modelos de consumo e de acumulação monetária (BASTOS; FERREIRA, 2010). De sua área original, de aproximadamente 204 milhões de hectares, até o ano de 2008, contabilizou-se a perda de 47,84 % de sua cobertura vegetal. O desmatamento no Cerrado está associado às suas características propícias à agricultura, pecuária, extração mineral e pelas queimadas (MMA, 2011).
As queimadas têm afetado não só o Cerrado, como também os diferentes biomas e domínios presentes no mundo. Todos os anos, incêndios destroem milhões de hectares de formações florestais, causam a perda de animais, lançam o dióxido de carbono (CO2) na atmosfera e podem danificar a saúde humana. Causam também prejuízos econômicos, em termos de recursos destruídos e de custos de supressão (FAO, 2007). Além disto, o fogo pode promover danos à diversidade de espécies, havendo a possibilidade de desaparecimento de algumas; causar mudanças na biomassa vegetal; as funções biológicas podem ser afetadas pelo aumento das espécies dominantes; e os solos podem também ser afetados, através da redução da porosidade e infiltração de água (COSTA-MILANEZ et al., 2015).
Entretanto, estudos mostram que tanto a frequente, como a rara ocorrência de fogo podem afetar a conservação e a biodiversidade no Cerrado. A ideia de que o fogo é sempre prejudicial surgiu devido ao seu uso extensivo e indevido, associado ao desmatamento e manejo de pastagens no Brasil (DURIGAN; RATTER, 2015). Para muitas espécies do Cerrado, como as herbáceas, o fogo é um estimulante para a rebrota e para a floração (CONTI; FURLAN, 2011). Além disto, a supressão do fogo pode levar ao aumento da carga de combustível (especialmente de combustível morto), ocasionando futuros incêndios mais intensos e severos, o que pode também ameaçar a biodiversidade (RISSI et al., 2017).
É muito importante definirem os graus de risco de queimadas em diferentes áreas, baseando-se em áreas queimadas pretéritas (ILIADIS, 2005). O risco deve considerar a probabilidade física de ocorrência ou de propagação de um incêndio, a qual poderá ser chamada de perigo. Além da probabilidade, o mapeamento de risco deve considerar a suscetibilidade do incêndio, ou seja, os efeitos potenciais do fogo em valores sociais e ao meio ambiente (CHUVIECO et al, 2003).
A análise e avaliação do risco de incêndios implicam em uma gama de variáveis cartográficas (CHUVIECO et al., 2003). Os três principais fatores que influenciam o comportamento dos incêndios florestais são: características dos combustíveis (distribuição vertical e horizontal, dimensão, quantidade ou carga, umidade do combustível, combustibilidade e percentagem de combustíveis finos mortos); características do relevo (forma, declive e exposição das vertentes); e condições meteorológicas (temperatura e umidade relativa do ar, direção e velocidade do vento) (CASTRO et al., 2003).
Neste sentido, o uso dos Sistemas de Informações Geográficas (SIG) é muito apropriado para a modelagem do risco de incêndios florestais, já que fornecem recursos para análise espacial e integração de variáveis geoespaciais. As ferramentas de SIG facilitam a criação, transformação e análise combinada de variáveis georreferenciadas, podendo retratar a localização geográfica das áreas em que os fatores de perigo são mais severos (CHUVIECO et al., 2003).
Esta pesquisa tem como objetivo geral propor um modelo de perigo potencial de propagação de queimadas nos diferentes ambientes do Parque Nacional da Serra da Canastra (PNSC), a partir de técnicas de análise espacial e SIG. Para isto, foram delineados alguns objetivos específicos:
a) Caracterizar aspectos físicos e socioeconômicos do PNSC, com a finalidade de compreender, previamente, as características da região e dos municípios estudados (Capítulo 1).
b) Realizar o mapeamento têmporo-espacial dos incêndios anuais ocorridos no PNSC, considerando o período entre os anos de 1984 e 2015 e gerar um índice de recorrência de queimadas, que indica o grau de repetições dos eventos no período, afim de identificar áreas críticas de recorrência de queimadas (Capítulo 2).
c) Espacializar, por meio de mapas temáticos, e caracterizar as variáveis geoambientais possivelmente associadas à propagação de queimadas no PNSC, tais como: hipsometria, orientação das vertentes, índice de convexidade do terreno, declividades, índice de
vegetação, efeito dos ventos sob as vertentes, densidade de drenagem e densidade de vias de circulação (Capítulo 3).
d) Aplicar o teste estatístico Kolmogorov-Smirnov, para avaliar a aderência entre a distribuição espacial das áreas críticas de recorrência de queimadas e das variáveis geoambientais, atribuindo-se pesos a estas variáveis em relação à sua influência na propagação de incêndios no PNSC (Capítulo 4). O fluxograma ilustrado na Figura 1 apresenta uma síntese dos procedimentos metodológicos e resultados que serão apresentados nesta pesquisa.
O Parque Nacional da Serra da Canastra (PNSC), que está localizado a sudoeste do estado de Minas Gerais, Brasil, possui grande relevância em âmbito nacional (MMA et al. 2017). A importância desta Unidade de Conservação (UC) está associada às belezas cênicas, diversidade de fauna e flora do cerrado e presença de nascentes de rios importantes, como as do São Francisco e Araguari (MMA/IBAMA, 2005).
As queimadas que ocorrem de forma indiscriminada ameaçam a preservação desta UC, visto que incêndios florestais oriundos de queimadas irregulares ou ações antrópicas diretas são bastante expressivos (MMA et al. 2017). Deste modo, pode-se afirmar que grande parte dos incêndios ocorridos no parque é de origem humana, apesar de haver também alto número derivados de causas naturais, como raios (MEDEIROS; FIEDLER, 2004). As queimadas criminosas são provocadas por insatisfação de moradores com a UC, problemas fundiários ou mesmo desinformação (MMA; IBAMA, 2005). Proprietários de terra realizam, ainda, queimadas entre dezembro e janeiro, com a finalidade de renovar o pasto, podendo gerar incêndios que atingem o parque pelo descontrole das ações (MISTRY; BIZZERRIL, 2011).
Além dos fatores antrópicos, características naturais da paisagem como o relevo e o tipo de vegetação, têm papel fundamental na propagação do fogo no PNSC. As características climáticas também são importantes, visto que no auge ou final da estação seca, quando se têm temperaturas elevadas, baixa umidade ao ar e ventos fortes, associados à vegetação herbácea seca, as áreas tornam-se mais propícias ao desenvolvimento de queimadas que em outras épocas do ano (MEDEIROS; FIEDLER, 2004).
Figura 1: Fluxograma dos procedimentos metodológicos e resultados obtidos por esta pesquisa. Levantamento bibliográfico, cartográfico, de dados e de produtos de teledetecção Caracterização dos aspectos físicos e socioeconîmicos do PNSC
Landsat TM, ETM+ e OLI Imagens do Google Earth
ASTER GDEM 2
Mapeamento têmporo-espacial das queimadas
Definição da área crítica de queimadas
Hipsometria Orientação
das vertentes Declividade
Convexidade das vertentes Efeito do vento Densidade de drenagem Índice de vegetação Densidade de vias
Aplicação do teste Kolmogorov-Smirnov e aplicação de pesos às variáveis
Geração do modelo de perigo de
propagação de queimadas estatística Validação Verificação
Apoiado na problemática e nos procedimentos metodológicos adotados, a presente pesquisa é de grande contribuição, visto que, o mapeamento de áreas queimadas, por meio de séries temporais, gera informações que auxiliarão a compreensão dos regimes de fogo, permitindo que os gestores de recursos naturais tomem decisões para mitigar estes eventos. Além do mais, o mapeamento de diferentes graus de perigo de incêndio pode ser útil para órgãos relacionados à proteção e preservação do meio ambiente, pois pode auxiliar na elaboração de uma infraestrutura de combate a incêndios mais adequada, em áreas mais propensas a estes eventos (JAISWAL et al., 2002).
Referências bibliográficas
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CASTRO, C. F.; SERRA, G.; PAROLA, J.; REIS, J.; LOURENÇO, L.; CORREIA, S. Combate a incêndios florestais – v. XIII. Lisboa: Gráfica Europam, 2003.
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COSTA-MILANEZ, C. B.; RIBEIRO, F;. F.; CASTRO, P. T. A.; MAJER, J. D.; RIBEIRO, S. P. Effect of Fire on Ant Assemblages in Brazilian Cerrado in Areas containing Vereda Wetlands. Sociobiology, v. 62, v. 4, p. 494-505, 2015.
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FELFILI, J. AM.; SOUZA-SILVA, J. C.; ZCARIOT, A. Biodiversidade, ecologia, e conservação do Cerrado: avanços no conhecimento. In.: SCARLOT, A.; SOUZA-SILVA, J. C.; FELFILI, J. M. (Orgs.). Cerrado: ecologia, biodiversidade e conservação. Brasília: MMA, 2005.
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RISSI, M. N.; BAEZA, M. J.; GORGONE,-BARBOSA, E.; ZUPO, T.; FIDELIS, A. Does season affect fire behaviour in the Cerrado? International Journal of Wildland Fire, v. 26, 427–433, 2017.
CAPÍTULO 1
PARQUE NACIONAL DA SERRA DA CANASTRA: ASPECTOS FÍSICOS E SOCIOECONÔMICOS
1. INTRODUÇÃO
A Lei nº 9.985, de 18 de julho de 2000, institui o Sistema Nacional de Unidades de Conservação (SNUC), estabelecendo critérios e normas para a criação, implantação e gestão das Unidades de Conservação (UC). Conforme a Lei, entende-se como UC “espaço territorial e seus recursos ambientais, incluindo as águas jurisdicionais, com características naturais relevantes, legalmente instituído pelo Poder Público, com objetivos de conservação e limites definidos, sob regime especial de administração, ao qual se aplicam garantias adequadas de proteção” (BRASIL, 2000). Além disso, o SNUC tem como objetivos:
I - contribuir para a manutenção da diversidade biológica e dos recursos genéticos no território nacional e nas águas jurisdicionais;
II - proteger as espécies ameaçadas de extinção no âmbito regional e nacional;
III - contribuir para a preservação e a restauração da diversidade de ecossistemas naturais;
IV - promover o desenvolvimento sustentável a partir dos recursos naturais; V - promover a utilização dos princípios e práticas de conservação da natureza no processo de desenvolvimento;
VI - proteger paisagens naturais e pouco alteradas de notável beleza cênica; VII - proteger as características relevantes de natureza geológica,
geomorfológica, espeleológica, arqueológica, paleontológica e cultural; VIII - proteger e recuperar recursos hídricos e edáficos;
IX - recuperar ou restaurar ecossistemas degradados;
X - proporcionar meios e incentivos para atividades de pesquisa científica, estudos e monitoramento ambiental;
XI - valorizar econômica e socialmente a diversidade biológica;
XII - favorecer condições e promover a educação e interpretação ambiental, a recreação em contato com a natureza e o turismo ecológico;
XIII - proteger os recursos naturais necessários à subsistência de populações tradicionais, respeitando e valorizando seu conhecimento e sua cultura e promovendo-as social e economicamente (BRASIL, 2000).
As UC desempenham função importante na redução do desmatamento, impedindo ou dificultando o avanço da supressão da vegetação, além de criar ambiente favorável à conservação da biodiversidade. Exercem também elevados valores de serviços ambientais, tais como qualidade do ar, abastecimento de água e contenção de erosão (MMA, 2011).
A Resolução nº 3, de 21 de setembro de 2006 (BRASIL, 2006), define que, pelo menos, 30% do Bioma Amazônia e 10% dos demais biomas e da Zona Costeira e Marinha, sejam conservados por UC. Estima-se que o Cerrado tenha 8,24% de seu território ocupado por UC federais e estaduais, o que está aquém do valor proposto pela resolução citada (MMA, 2011).
Agrupam-se as UC em: 1) Unidades de Proteção Integral: i. Estação Ecológica; ii. Reserva Biológica; iii. Parque Nacional; iv. Monumento Natural; v. Refúgio da Vida
Silvestre; e 2) Unidades de Uso Sustentável: i. Área de Proteção Ambiental; ii. Área de Relevante Interesse Ecológico; iii. Floresta Nacional; iv. Reserva Extrativista; v. Reserva de Fauna; vi. Reserva de Desenvolvimento Sustentável; vii. Reserva Particular do Patrimônio Natural (BRASIL, 2000).
A categoria Parque Nacional tem como objetivo básico “a preservação de ecossistemas naturais de grande relevância ecológica e beleza cênica, possibilitando a realização de pesquisas científicas e o desenvolvimento de atividades de educação e interpretação ambiental, de recreação em contato com a natureza e de turismo ecológico” (BRASIL, 2000). Nessa categoria, as áreas particulares devem ser desapropriadas, passando para a posse do domínio público e a visitação pública deve estar sujeita às normas estabelecidas pelo plano de manejo da unidade (BRASIL, 2000).
O Parque Nacional da Serra da Canastra (PNSC) (Figura 2A) foi criado no ano de 1972, pelo decreto n° 70.355, de 3 de abril, é uma importante UC do Cerrado brasileiro. Está localizado a sudoeste do estado de Minas Gerais, Brasil (Figura 2B) e distribui-se pelos municípios de São Roque de Minas, Sacramento, Delfinópolis, São João Batista da Glória, Capitólio e Vargem Bonita. Sua zona de amortecimento (ZA), além dos municípios já citados, inclui também Alpinópolis, Cássia, Ibiraci, Passos e Piumhi (Figura 2C).
Embora o decreto de criação estabelecesse uma área de 197.787 ha, apenas 71.525 ha, localizados no Chapadão da Canastra, foram devidamente regularizados no momento da implantação (IBDF, 1981). O PNSC possui, atualmente, uma área aproximada de 86.203 ha regularizados, constando também fragmentos no Chapadão da Babilônia, mas o valor é ainda distante da área inicialmente definida (MESSIAS, 2014). A Zona de Amortecimento possui um perímetro de 1.493.790 km e superfície de 269.513 ha (MMA; IBAMA, 2005).
O PNSC apresenta grande relevância, associada à preservação da grande diversidade de fauna e flora do cerrado, beleza cênica e presença de nascentes de rios importantes, como o São Francisco e Araguari. Contudo, sua preservação é ameaçada por problemas ambientais e atividades conflitantes, tais como: queimadas frequentes, desenvolvimento de processos erosivos, áreas de mineração e não regularização de extensas áreas do Chapadão da Babilônia (MMA; IBAMA, 2005).
Figura 2: Mapa de localização da área de estudo em escala local (A), municipal (B) e local (C).
Este Capítulo tem como objetivo caracterizar aspectos físicos e socioeconômicos na área do Parque Nacional da Serra da Canastra e dos municípios que abrangem esta Unidade de Conservação. Serão levantados aspectos populacionais e econômicos dos municípios, de uso do solo, e também será realizada a caracterização física da área de estudo, contemplando aspectos geológicos, pedológicos, geomorfológicos, climáticos, hidrográficos e vegetacionais.
2. REVISÃO DA LITERATURA 2.1 O Cerrado brasileiro
O território brasileiro comporta um mostruário bastante completo das principais paisagens e ecologias tropicais (AB’SÁBER, 2012). O país, de grandes extensões territoriais (em torno de 8,5 milhões de quilômetros quadrados), está submetido a diferentes condições climáticas, de relevo e solos, o que permite o desenvolvimento de grande diversidade de ambientes. Mesmo os cerrados e a caatinga, que apresentam menores índices pluviométricos, possuem formações florestais que acompanham a drenagem (CONTI; FURLAN, 2011).
São identificados seis grandes domínios paisagísticos e macroecológicos no Brasil: quatro deles intertropicais, que abrangem sete milhões de quilômetros quadrados (Amazônico, Cerrado, Mares de Morro e Caatingas) e dois subtropicais, que ocupam área de quinhentos mil quilômetros quadrados (Araucárias e Pradarias) (AB’SÁBER, 2012) (Figura 3).
Em 2011, 20 % da população do mundo habitava as formações savânicas localizadas na África, Austrália e América do Sul (CONTI; FURLAN, 2011). O domínio do Cerrado, caracterizando-se como bioma savânico, desenvolveu-se e adaptou-se no Quaternário ou final do Terciário, sendo um dos quadros de vegetação mais antigos do território brasileiro (AB'SABER, 2012). Ao todo, o domínio ocupa uma área de mais de dois milhões de quilômetros quadrados (NASCIMENTO, 2001) e abrange áreas do território do Brasil, Paraguai e Bolívia (MMA, 2011).
O Cerrado é um dos domínios de maior biodiversidade do planeta. Desempenha um papel fundamental para o equilíbrio dos demais em função de sua posição geográfica, seu caráter edáfico, florístico, faunístico e geomorfológico, por estabelecer ligação entre outros domínios e por formar cursos d'água caudalosos que constituem verdadeiros corredores naturais (BASTOS; FERREIRA, 2010).
Os aspectos físicos e ambientais foram decisivos para o processo de ocupação do domínio, favorecendo a exploração pelas comunidades indígenas pré-históricas, passando pelo período colonial e, atualmente, pelo modelo de desenvolvimento baseado na pecuária e agricultura modernas (MALHEIROS, 2012). Não só os Cerrados, como as demais formações savânicas, estão sendo progressivamente transformados em pastagens e áreas agrícolas destinadas às monoculturas (CONTI; FURLAN, 2011).
O Cerrado apresenta fitofisionomias características, onde as árvores são geralmente tortuosas e espaçadas, com troncos de cortiça espessa e folhagem coriácea e pilosa. A folhação é pouco desenvolvida, apresentando folhas grandes e grossas. A densidade de vegetação é variável e, em alguns trechos, as copas e ramos se entrelaçam. Além disso, as espécies de plantas arbóreas são adaptadas para retirar água de grandes profundidades do solo (IPEA, 1973; CONTI; FURLAN, 2011).
As condições atmosféricas são determinadas pela inter-relação de massas de ar vindas de três regiões: Massa de Ar Continental Equatoriana, advinda da Amazônia; Massa de Ar Tropical do Atlântico, originária na área de alta pressão do Atlântico Norte; Massa de Ar Frio do Atlântico, da Antártica (IPEA, 1973). Trata-se de um domínio morfoclimático úmido, apesar da sazonalidade, caracterizada por duas estações bem definidas, sendo uma seca e outra chuvosa, o que reflete claramente em sua estrutura e funcionamento (AB’SÁBER, 2012; CONTI; FURLAN, 2011). No verão, os níveis de chuva são elevados, os invernos são secos e as precipitações variam entre 1.200 e 1.800 mm/ano (MALHEIROS, 2012). Os valores médios de umidade do ar são extremamente altos no verão (95 a 97%) e tão baixos no inverno (38 a 40%) que os valores se aproximam aos do domínio da Caatinga (AB’SÁBER, 2012).
Durante o período seco, alguns cursos d’água principais e secundários estreitam-se ou há o desaparecimento temporário. Contudo, a alternância entre estação chuvosa e seca implica na preservação intensiva dos cursos d’água regionais. O lençol freático sofre variações ao longo do ano, que podem chegar entre 1,5 e 4 m no subsolo superficial; mesmo assim alimenta a vegetação lenhosa, a qual possui raízes profundas para absorver água no período seco (AB’SÁBER, 2012).
Com relação à aptidão agrícola, o Cerrado é favorável ao emprego de práticas agrícolas mecanizadas, devido ao relevo, em geral, plano ou suavemente ondulado (IPEA, 1973). Contudo, os solos são naturalmente pobres em nutrientes, o que ocorre por sua origem estar associada aos depósitos sedimentares antigos, que sofrem pedogênese há milhares de anos. Há deficiência em nutrientes e alta concentração de alumínio, geralmente tóxico para grande parte das culturas agrícolas. A heterogeneidade das formações do Cerrado reflete nas propriedades dos solos (CONTI; FURLAN, 2011). Sob as rochas metamórficas, como os quartzitos dos chapadões da Serra da Canastra, desenvolvem-se solos de baixa fertilidade natural em decorrência de sua baixa capacidade de cátions, baixa soma de bases e da saturação de bases menores que 50 % (distróficos) (MMA; IBAMA, 2005).
2.2 A ocupação e degradação do Cerrado
A ocupação do Cerrado é antiga, datada de mais de 12 mil anos. Há vestígios desta população em vários sítios arqueológicos, sendo, um dos mais conhecidos, o de Lagoa Santa, próximo a Belo Horizonte, Minas Gerais. As transformações mais profundas iniciaram-se a partir da ocupação pelos colonizadores portugueses, no século XVI, que buscavam pedras e metais preciosos, além de capturem indígenas para trabalhar no engenho (MMA, 2011).
A partir da decadência do ciclo do ouro no Brasil, a paisagem do Cerrado tornou-se alvo predatório para seus ocupantes. Iniciou-se um processo de derrubada de matas de galeria, assim como outras formações florestais, para dar origem à implantação de lavouras e formação de pastagens (BASTOS; FERREIRA, 2010). As atividades agrícolas foram fortes depredadoras dos recursos naturais, devido à necessidade da produção crescente de alimentos para atender o consumo da população (ROSS, 2011).
Embora o modo de ocupação do Cerrado tenha sido diferente nas diversas regiões por ele circundadas, a corrida no Centro-Oeste teve importância relevante, visto que representou a política de interiorização do país, especialmente em meados do século XX. Entre as décadas de 1930 e 1960, políticas como a “Marcha para Oeste”, do governo Vargas, buscou ampliar o mercado interno, incentivar a migração populacional, aumentar a produção agropecuária,
entre outros (MMA, 2011). A agricultura brasileira sofreu transformações profundas nas últimas décadas do século XX (FREDERICO, 2013).
O modelo econômico desenvolvimentista, associado à revolução verde, foi implantado no Brasil a partir de 1950 (MALHEIROS, 2012). Na década de 1970, o Estado foi o principal financiador da expansão das fronteiras agrícolas modernas, por meio de incentivos fiscais e créditos, construção de infraestruturas de transporte e criação de políticas de modernização da agricultura (FREDERICO, 2013). Até essa década, a vegetação do Cerrado esteve pouco modificada pela ação antrópica, mas as florestas, progressivamente, passaram a dar lugar a culturas de ciclo curto (ROSS, 2011).
Até meados da década de 1980, a intervenção estatal levou à implantação da Superintendência de Desenvolvimento do Centro-Oeste (Sudeco), do Programa de Desenvolvimento do Centro-Oeste (Prodoeste), do Programa de Desenvolvimento do Cerrado (Polocentro) e do Programa de Cooperação Nipo-Brasileiro para Desenvolvimento dos Cerrados (Prodecer). Estimulava-se a iniciativa privada a adquirir terras e ampliar a produção agrícola, transformando o Cerrado no “celeiro do mundo” (MMA, 2011).
A partir de 1990, houve a adoção de políticas neoliberais, cedendo lugar maior às transnacionais associadas ao comércio de grãos, agroindustriais e insumos agrícolas. O Estado permanece presente na construção de infraestruturas necessárias à circulação de grãos e fornecimento de crédito, mas as próprias empresas agrícolas passam a ser as principais responsáveis pelo financiamento, comercialização, exportação e controle da logística (FREDERICO, 2013).
Com a crescente urbanização, áreas do Cerrado foram degradados, e também áreas de risco de movimentos de massa e erosão foram ocupadas. A transformação da paisagem do Cerrado foi então intensificada pelos agentes antrópicos, principalmente ligados ao crescimento da produtividade agrícola (BASTOS; FERREIRA, 2010). O crescimento da produtividade agrícola, associada à mecanização e à produção de monoculturas – especialmente soja, milho e algodão – ocorre, paralelamente, à ocupação de novas áreas, substituindo assim a vegetação original e a produção campesina (FREDERICO, 2013).
A monocultura mecanizada possibilita alta produtividade, porém provoca danos à fauna, à flora e ao solo. O cultivo de monoculturas em grandes extensões de terras favorece o desenvolvimento de pragas, as quais são combatidas com o uso de inseticidas e fungicidas químicos. O cultivo também é acompanhado do uso de fertilizantes químicos e herbicidas. A aplicação frequente desses produtos químicos pode contaminar o solo, podendo eliminar a
vida microbiana, além de serem transportados pela chuva, afetando a qualidade da água dos rios e córregos (ROSS, 2011).
As formações abertas da América do Sul estão desaparecendo, ou sendo descaracterizadas pela formação de pastagens e cultivo de monoculturas (CONTI; FURLAN, 2011). As queimadas também apresentam relação direta com o desmatamento no Cerrado, o que tem ocasionado perda de biodiversidade e degradação dos recursos hídricos (MMA, 2011). A fragmentação de ecossistemas é um dos problemas ambientais mais sérios nos domínios brasileiros. A fragmentação dos remanescentes influencia os padrões locais e regionais da biodiversidade devido à perda de microhabitats, isolamento de habitats, alterações nos padrões de dispersão, migração e erosão dos solos (MALHEIROS, 2012).
Até o ano de 2002, a área desmatada do Cerrado era de 890.636 km², o que equivale a 43,67 % de sua área original. Até o ano de 2008, este valor chegou a 975.711 km², o que representa 47,84 %. A taxa de desmatamento entre 2002 e 2008 no Cerrado foi a maior entre os domínios brasileiros, sendo ela de 0,69 % ao ano, seguida pelo Pantanal, de 0,47 % e a Amazônia, de 0,42 % (MMA, 2011). A Tabela 1 e a Figura 4 apresentam dados sobre área desmatada entre 2002 e 2008, por estados brasileiros, e mostram que os maiores percentuais, em área desmatada, estão relacionados aos estados do Maranhão, Bahia, Paraná, Mato Grosso, Tocantins e Piauí.
Tabela 1: Desmatamento no Cerrado, por Unidade da Federação, entre 2002 e 2008. Unidade da Federação Área original de Cerrado (km²) Área desmatada 2002-2008 (km²) Área desmatada 2002-2008 (%) Mato Grosso 358.837 17.598 4,9 Maranhão 212.092 14.825 7,0 Tocantins 252.799 12.198 4,8 Goiás 329.595 9.898 3,0 Bahia 151.348 9.266 6,1 Minas Gerais 333.710 8.927 2,7
Mato Grosso do Sul 216.015 7.153 3,3
Piauí 93.424 4.213 4,5 São Paulo 81.137 903 1,1 Distrito Federal 5.802 84 1,4 Rondônia 452 8 1,8 Paraná 3.742 0,05 0 Total 2.038.953 85.073 100 Fonte: MMA (2011).
Figura 4: Percentual de Cerrado desmatado, por Unidade da Federação, entre 2002 e 2008. Fonte dos dados: MMA (2011).
Por outro lado, a consciência ambiental e cultural sobre o Cerrado tem aumentado a cada dia, assim como, o apelo à sua proteção está presente em vários segmentos sociais (MMA, 2011). É de extrema importância preservar o Cerrado brasileiro, visto que este é o segundo maior domínio morfoclimático do território, expressivo em biodiversidade, abriga inúmeras espécies endêmicas e é de fundamental importância para o abastecimento de água em diversas regiões do país. Sua preservação e seu uso sustentável são imprescindíveis para a manutenção do equilíbrio hidrológico do país (SANTOS et al., 2017).
2.3 Histórico do Parque Nacional da Serra da Canastra
Antes da chegada dos europeus à Serra da Canastra, a região era ocupada por grupos indígenas que ali viviam há milhares de anos, entre eles os Cataguazes. Estes povos tradicionais eram muito ligados ao ambiente natural e passavam sua cultura de geração para geração, de forma oral (BIZERRIL et al., 2008). Além dos Cataguazes, a região foi habitada pelos Acorá, Araxá, Araxaué, Bororo e os Caipós Canastra (MMA; IBAMA, 2005).
Em 1501, uma expedição comandada por Américo Vespúcio chegou à foz do rio São Francisco, no dia de São Francisco – motivos pelo qual o rio recebeu este nome. Entre muitas expedições que buscaram as cabeceiras deste rio, entre os séculos XVI e XVII, destaca-se a de Francisco Bruza de Espinosa, que chegou até as proximidades do rio das Velhas, mas retornou devido à resistência de grupos indígenas (MMA; IBAMA, 2005).
