Produção de madeira e conservação da Mata Atlântica: uma abordagem de dinâmica de sistemas

PRODUÇÃO DE MADEIRA E CONSERVAÇÃO DA MATA ATLÂNTICA: UMA ABORDAGEM DE DINÂMICA DE

SISTEMAS

Tese de doutorado submetida ao Programa de Pós-graduação em Agroecossistemas da Universidade Federal de Santa Catarina.

Orientador: Prof. Dr. Sandro Luis Schlindwein (Departamento de Engenharia Rural – UFSC).

Coorientadores: Prof.ª. Drª. Mischel Carmen Neyra Belderrain (Departamento de Gestão e Apoio à Decisão – ITA).

Prof. Dr. Alfredo Celso Fantini (Departamento de Fitotecnia – UFSC);

Florianópolis 2019

Ficha de identificação da obra elaborada pelo autor, através do Programa de Geração Automática da Biblioteca Universitária da UFSC

Este trabalho é dedicado à memória do meu Pai, Azevir Diogo dos Santos.

Primeiramente agradeço a Deus, inteligência suprema e causa primária de todas as coisas.

Agradeço também a minha mãe, Mercedes Duarte, que, desde o meu nascimento, não mediu esforços para proporcionar condições adequadas para o meu desenvolvimento como ser humano. Mulher essa que também me proporcionou ensinamentos valiosos que, se seguidos corretamente, me garantem, independente do sucesso ou do fracasso, paz de espírito.

Gostaria de agradecer aos meus familiares por me proporcionarem uma atmosfera de segurança durante todo o doutorado. Um agradecimento especial para os meus irmãos Marcos Vinícius Rinaldi, José Tiago Diogo dos Santos, minha cunhada Morgana Cristina Sampietro Rinaldi, minhas tias Emanuela Duarte Isfer e Inês Duarte, e ao meu primo Arnaldo Luiz Reitz.

Os mais sinceros agradecimentos ao orientador desta tese, Prof. Dr. Sandro Luis Schlindwein, por todo apoio prestado e por todas as oportunidades concedidas ao longo do doutorado.

Agradeço ao coorientador Prof. Dr. Alfredo Celso Fantini por me proporcionar inúmeras discussões relacionadas à ecologia e ao manejo de florestas tropicais, além da oportunidade de passar agradáveis momentos sob o dossel da Floresta Ombrófila Densa de Santa Catarina.

Meus sinceros agradecimentos à coorientadora da tese, Profª Drª. Mischel Carmen Neyra Belderrain, pelas ótimas orientações relacionadas ao PSM Strategic Options Development and Analysis e à Dinâmica de Sistemas, e, por auxiliar na minha ida à Loughborough University. Agradeço também aos doutorandos do Instituto Tecnológico de Aeronáutica Alvimar Lucena e Walter Mendes pelos “feedbacks” relacionados aos modelos propostos nesta tese.

À CAPES pela bolsa de estudos.

Ao Programa de Pós-Graduação em Agroecossistemas da UFSC todos seus docentes, alunos e funcionários, especialmente: Prof. Dr. Luiz Renato D’agostini, Geferson Elias Piazza, Daisy Cristiane Zambiasi e Fabiana Edier Dassoler.

A realização do processo de construção dos modelos de Dinâmica de Sistemas só foi possível graças aos ensinamentos do Prof. Dr. Mauricio Uriona Maldonado que, além de ministrar aulas incríveis relacionadas a este tema, proporcionou a oportunidade de ter o registro do software Stella Architect.

Gostaria de agradecer ao meu orientador de mestrado Prof. Dr. Sergio Fernando Mayerle que me proporcionou a oportunidade de aprender aspectos relativos à Pesquisa Operacional Hard, conhecimento este vital em determinados momentos da construção dos modelos da tese. Agradeço aos Professores Dr. Gilberto Montibeller e Dr. Alberto Franco pela recepção, atenção e dedicação desprendida durante o período de estágio sanduíche na School of Business and Economics da Loughborough University - UK.

Muito obrigado aos Professores da Escola de Florestas da Universidade Federal do Paraná que contribuíram substancialmente para a minha formação, especialmente: Dr. Renato Cesar Gonçalves Robert, Dr. Ricardo Berger, Dr. João Carlos Garzel Leodoro da Silva. Além de agradecer, gostaria de pedir desculpas ao segundo Professor mencionado por tomar decisões errôneas baseadas na impulsividade.

Agradeço aos Professores Dr. Alexander Vibrans e Dr. Alexandre Siminski por fornecerem dados utilizados na construção da tese.

Agradeço à câmera de Engenharia Florestal do CREA-SC e à Associação Catarinense de Engenheiros Florestais – ACEF pela oportunidade de apresentar alguns resultados desta tese para os cursos de Engenharia Florestal do estado de Santa Catarina.

Gostaria de agradecer à minha companheira Priscila Zavadil pelo carinho e incentivo nos momentos finais (e cruciais) da elaboração da tese.

Pelas palavras incentivadoras e momentos de descontração gostaria de agradecer: Adriana da Silva Santos, Artur Padão Garcia Campos, Bruno Kanieski da Silva, Dr. Severo Ruppel, Jhulielli da Rocha, Liet Hellwig, Matheus Pinheiro Ferreira, Maycon José Maciel, Pedro Celso Machado Junior, Rafael Grani, Richardson Guenther Schechi, Vanessa Pinhão, Wilson Martins e Zaua Cunha.

“The image of the world around us, which we carry in our head, is just a model. Nobody in his head imagines all the world, government or country. He has only selected concepts, and relationships between them, and uses those to represent the real system”. Jay Wright Forrester

A polêmica existente em torno da possibilidade do uso dos recursos madeireiros da Mata Atlântica levanta inúmeros questionamentos, sobretudo em relação à viabilidade econômica e ecológica desse uso. Essas questões também se aplicam ao contexto da Floresta Ombrófila Densa (FOD) de Santa Catarina, já que a mesma pertence ao bioma Mata Atlântica. Diante deste cenário, buscando elucidar essas questões, a presente tese tem como objetivo investigar a dinâmica econômico-ecológica que emerge do uso econômico dos recursos madeireiros da FOD de Santa Catarina, por meio de simulações em modelos de Dinâmica de Sistemas, identificando medidas que possibilitem a adequação entre a conservação da floresta e o uso econômico dos seus recursos madeireiros. Metodologicamente, esta tese faz uso de uma multimetodologia composta pelo método de estruturação de problemas Strategic Options Development and Analysis (SODA) e pela metodologia que admite construir simulações computacionais de sistemas complexos, intitulada Dinâmica de Sistemas. Com base nessa multimetodologia, foram construídos dois modelos de Dinâmica de Sistemas, sendo que o primeiro, denominado FORSTEVER, foi gerado com base em mapas cognitivos oriundos de entrevistas com stakeholders da FOD de Santa Catarina. O segundo modelo, chamado de SUCECO, foi criado para auxiliar a parametrização do modelo FORSTEVER. Assim, a partir das simulações realizadas nos modelos, chegou-se aos resultados da pesquisa, trazendo informações quantitativas que apontam que a conservação da Floresta Ombrófila Densa de Santa Catarina pode ser realizada pelo uso econômico dos seus recursos madeireiros, porque o processo de sucessão ecológica, juntamente com políticas efetivas de fiscalização do desmatamento, garantem o estabelecimento de um equilíbrio entre a conservação da floresta e oferta constante de madeira. Esse equilíbrio ocorre com taxas anuais de desmatamento menores que 3%, sendo que a oferta de madeira é capaz de gerar anualmente um Valor Bruto da Produção de até 868 milhões de reais. Dessa forma, o aproveitamento do potencial econômico dos recursos madeireiros da FOD de Santa Catarina, bem como a manutenção de taxas anuais de desmatamento menores que 3%, contribuiriam tanto para a conservação dos remanescentes da FOD de Santa Catarina, quanto para o desenvolvimento econômico regional. Palavras-chave: Floresta Ombrófila Densa, Manejo Florestal, Dinâmica de Sistemas, Strategic Options Development and Analysis, Recursos Madeireiros.

The possibility of undertaking forest management in the Atlantic Forest raises many questions. These queries are mainly related to the economic-ecological dynamics that can result from this activity. In such context, the purpose of this dissertation is to investigate the economic-ecological dynamics that emerges from the economic use of the wood resources of the Ombrophilous Dense Forest (FOD) of Santa Catarina State - Brazil, through simulations in Systems Dynamics models, identifying action that allow both the conservation of the forest and the economic use of its wood resources. Methodologically, this study made use of the multimethodology composed by the problem structuring method Strategic Options Development and Analysis (SODA) as well as by the stringent modelling method called System Dynamics, which makes possible constructing computer simulations of complex systems. Based on this multimethodology, two System Dynamics models were constructed, the first one, called FORSTEVER, was generated based on cognitive maps from interviews with stakeholders of the FOD of Santa Catarina. The second model, called SUCECO, was created to aid the FORSTEVER model parameterization. Thus, from the simulations carried out in these models, the research results were reached, bringing quantitative information that points out that the conservation of the FOD of Santa Catarina can be accomplished by the economic use of its wood resources, because the ecological succession, together with effective control deforestation policies, guarantees the establishment of a balance between the forest conservation and the constant wood supply. Such balance occurs with annual deforestation rates of less than 3%, and the wood supply is capable of generating a Gross Production Value of 868 million BRL.year-1_{. Thus, the utilization of the economic potential of} Santa Catarina FOD's logging resources, as well as the maintenance of annual deforestation rates of less than 3%, would contribute both to the conservation of Santa Catarina FOD remnants and to regional economic development.

Keywords: Dense Ombrophilous Forest, Forest Management, Systems Dynamics, Strategic Options Development and Analysis, Timber Resources.

Figura 1 – Distribuição do Bioma Mata Atlântica no Brasil ... 31 Figura 2 – Crescimento demográfico no Brasil ao longo do século XX e início do XXI por região ... 32 Figura 3 - Evolução da área colhida no Brasil de arroz em casca, cana-de-açúcar, feijão em grão, mandioca, milho em grão, soja em grão e trigo em grão. ... 33 Figura 4 - Evolução da área de pastagem no Brasil. ... 33 Figura 5 – Diagrama de causalidade que expressa a dinâmica do desmatamento da Mata Atlântica considerando as expansões agrícola e pecuária ... 35 Figura 6 – Diagrama de causalidade que expressa a dinâmica do desmatamento da Mata Atlântica considerando as expansões dos centros urbanos ... 36 Figura 7 – Diagrama de causalidade que expressa a dinâmica de transformação de áreas originais de florestas naturais em florestas homogêneas ... 39 Figura 8 - Histórico da taxa anual de desmatamento da Mata Atlântica entre 1985 a 2014 ... 42 Figura 9 - Figura rica sobre a situação problema em que o pequeno produtor rural residente no Bioma Mata Atlântica está inserido ... 45 Figura 10 – Diagrama de causalidade que expressa a dinâmica resultante das consequências da conjuntura legal que restringe o aproveitamento econômico dos recursos madeireiros das florestas nativas do bioma Mata Atlântica ... 48 Figura 11 - Diagrama de causalidade que sintetiza a dinâmica resultante das relações apresentadas na seção 1.1 ... 51 Figura 12 - Mapa de sistemas que expressa a estrutura da tese ... 56 Figura 13 - Mapa fitogeográfico de Santa Catarina ... 59 Figura 14 - Classificação dos estágios de regeneração para florestas secundárias da Mata Atlântica no litoral de Santa Catarina ... 65 Figura 15 - Curva de crescimento, incremento corrente e incremento médio anual do volume comercial de madeira ao longo dos anos ... 71 Figura 16 - Croqui de localização da área experimental de floresta e da serraria do Projeto Madeira Nativa ... 75 Figura 17 - Cadeia produtiva dos produtos de origem florestal praticada na área experimental de manejo florestal localizada na Floresta Ombrófila Densa ... 76

Figura 18 – Métodos e metodologias sistêmicas e seus idealizadores .. 79 Figura 19 - Exemplo de um construto utilizado em mapas cognitivos . 82 Figura 20 - Exemplo da estrutura típica de um mapa cognitivo ... 83 Figura 21 - Distinção de construtos relevantes de acordo com o número de conexões e posição relativa no mapa SODA ... 84 Figura 22 - Exemplo de notação de diagramas de fluxos e estoques .... 89 Figura 23 - Etapas do Processo de Modelagem em Dinâmica de Sistemas ... 90 Figura 24 - Ilustração do procedimento utilizado, apoiado em uma adaptação do método SODA, para realizar a modelagem em Dinâmica de Sistemas ... 98 Figura 25 - Quadro de influência versus interesse para orientar seleção de stakeholders a serem entrevistados ... 99 Figura 26 - Exemplo de diagrama Bull’s Eye ... 103 Figura 27 - Relação entre o diagrama Bull’s Eye e a estrutura de mapas causais ... 104 Figura 28 - Síntese da estrutura do capítulo 3 ... 110 Figura 29 - Mapa causal construído na etapa de articulação do problema (definição de fronteira) do Modelo FORSTEVER... 113 Figura 30 - Diagrama Bull’s Eye resultante da etapa de articulação do problema (definição de fronteira) que apresenta, e classifica em endógenos e exógenos, os construtos utilizados na construção do Modelo FORSTEVER ... 116 Figura 31 - Processo de sucessão ecológica descrito por Fantini e Siminski (2013), representado como um ciclo ... 118 Figura 32 - Cadeia de envelhecimento para o estágio sucessional de ervas ... 120 Figura 33 - Diagrama de causalidade do subsistema manejo florestal 122 Figura 34 - Diagrama de fluxo e estoque do subsistema manejo florestal ... 124 Figura 35 - Diagrama de causalidade do subsistema fiscalização ... 126 Figura 36 - Diagrama de fluxo e estoque do subsistema fiscalização . 127 Figura 37 - Diagrama de causalidade do Modelo FORSTEVER ... 128 Figura 38 - Diagrama de fluxo e estoque do Modelo FORSTEVER ... 129 Figura 39 - Diagrama Bull’s Eye que apresenta as variáveis do Modelo SUCECO classificando-as em exógenas e endógenas ... 133 Figura 40 - Module map da hipótese dinâmica do Modelo SUCECO 135 Figura 41 - Diagrama de fluxo e estoque que representa o crescimento de espécies pioneiras ... 138 Figura 42 - Diagrama de fluxo e estoque que representa o crescimento e corte de espécies intermediárias ... 142

Figura 44 - Comportamento da estimativa, ao longo do tempo e para a realidade de Santa Catarina, da contribuição de cada grupo sucessional na composição do volume total de fuste de um hectare de Floresta Ombrófila Densa ... 150 Figura 45 - Diagrama de fluxo e estoque utilizado para realizar a parametrização do Bloco de Sucessão ecológica do Modelo SUCECO ... 152 Figura 46 - Configuração do algoritmo DE para a resolução do problema referente à parametrização do Modelo SUCECO ... 157 Figura 47 - Diagrama com a disposição das variáveis presentes nas equações 28, 29, 30 e 31 que estimam o volume de produtos madeireiros a partir de toras oriundas de manejo florestal. ... 160 Figura 48 - Diagrama com a disposição das variáveis presentes nas equações 32, 33, 34, 35, 36 e 37 que estimam os custos do processo produtivo de madeira serrada e cavaco a partir de toras oriundas de manejo florestal. ... 162 Figura 49 - Diagrama com a disposição das variáveis presentes nas equações 38, 39 e 40 que estimam as receitas oriundas da venda de madeira serrada e cavaco obtidos de toras procedentes de manejo florestal ... 163 Figura 50 - Diagrama com a disposição das variáveis presentes na equação 41 que estima o lucro da venda de madeira serrada e cavaco obtidos de toras procedentes de manejo florestal (lucro do manejo florestal) ... 164 Figura 51 - Diagrama de fluxo e estoque do bloco sequestro de CO2 presente no Modelo SUCECO ... 168 Figura 52 - Diagrama de fluxo e estoque do Modelo SUCECO ... 171 Figura 53 - Diagrama de fluxo e estoque construído para auxiliar a criação dos cenários do Modelo SUCECO ... 177 Figura 54 - Configuração do algoritmo DE para a resolução do problema de minimização referente à criação de cenários do Modelo SUCECO 179 Figura 55 - Resultados dos problemas de minimização que determinam o cenário de maior lucro referente à venda de madeira serrada e cavaco oriundos de toras do manejo florestal praticado dentro dos limites de resiliência da Floresta Ombrófila Densa de Santa Catarina ... 180 Figura 56 - Configuração do algoritmo DE para a resolução do problema de minimização referente à criação de cenários do Modelo FORSTEVER ... 189

Figura 57 - Comportamento da área de floresta em estágio arbóreo avançado em relação a cada cenário simulado - Modelo FORSTEVER ... 195 Figura 58 - Comportamento da área sob manejo florestal em relação a cada cenário simulado - Modelo FORSTEVER ... 199 Figura 59 - Variação percentual da área em manejo florestal em função das variáveis “fracional desmatamento” e “delay fiscalizacao”. ... 202 Figura 60 - Medidas que levam a uma fiscalização adequada, segundo a ótica dos stakeholders entrevistados da FOD de Santa Catarina. ... 203 Figura 61 - Comportamento da área perturbada em relação a cada cenário simulado - Modelo FORSTEVER ... 205 Figura 62 - Comportamento do somatório das áreas com ervas, arbustos e arvoretas em relação a cada cenário simulado - Modelo FORSTEVER ... 209 Figura 63 - Comportamento da área de floresta em estágio arbóreo pioneiro em relação a cada cenário simulado - Modelo FORSTEVER 213 Figura 64 - Comportamento do lucro para os diferentes cenários simulados - Modelo FORSTEVER ... 217 Figura 65 - Comportamento do Valor Bruto da Produção para os diferentes cenários simulados - Modelo FORSTEVER ... 221 Figura 66 - Medidas que levam a uma valoração econômica dos remanescentes florestais, segundo a ótica dos stakeholders entrevistados da FOD de Santa Catarina ... 225 Figura 67 - Sequestro de CO2 para os diferentes cenários simulados com o Modelo FORSTEVER ... 229 Figura 68 - Procedimento realizado para correção de unidades das variáveis do Modelo SUCECO ... 303 Figura 69 - Comportamento do Modelo SUCECO quando submetido ao teste 1 de condições extremas ... 305 Figura 70 - Gráfico do teste 3 de condição extrema do Modelo SUCECO ... 307 Figura 71 - Comportamento do Modelo SUCECO para o volume total de fuste (m3_{/ha) quando submetido ao teste de integração ... 308} Figura 72 - Comportamento do Modelo SUCECO para o volume total de fuste (m3_{/ha) quando submetido ao teste de incremento de “dt” ... 309} Figura 73 - Resultado do teste membro de família - Modelo SUCECO ... 312 Figura 74 - Procedimento realizado para teste correção de unidades das variáveis do Modelo FORSTEVER ... 317

Área de estágio arbóreo pioneiro; e (c) Área de estágio arbóreo avançado ... 319 Figura 76 – Gráficos com os resultados do teste 2 de condição extrema do Modelo FORSTEVER para as variáveis: (a) Área de estágio arbóreo avançado; e (b) Área sob manejo florestal ... 322 Figura 77 – Gráfico do resultado do teste de integração quanto ao método para o Modelo FORSTEVER ... 323 Figura 78 - Gráfico com o resultado do teste de integração quanto ao tamanho do "dt" para o Modelo FORSTEVER ... 324 Figura 79 - Gráfico com o resultado do teste de reprodução de comportamento do Modelo FORSTEVER ... 326

Quadro 1 - Critérios ecológicos para caracterização dos estágios de sucessão ecológica e seus determinantes ecológicos ... 62 Quadro 2- Exemplo de estratégia de manejo para a Floresta Ombrófila Densa ... 70 Quadro 3 - Fotos referentes ao Projeto Madeira Nativa ... 73 Quadro 4 - Diferentes possibilidades de combinações metodológicas .. 93 Quadro 5 - As equações e entradas utilizadas para a parametrização do bloco sucessão ecológica - Modelo SUCECO ... 153 Quadro 6 - Parâmetros e equações que regem o problema de minimização referente à geração dos cenários do Modelo FORSTEVER ... 188 Quadro 7 - Principais testes para a validação de modelos em Dinâmica de Sistema ... 261

Tabela 1 - Extensão original das regiões fitogeográficas de Santa Catarina ... 60 Tabela 2 - Área de superfície original e remanescentes de Floresta Ombrófila Densa, Ombrófila Mista e Estacional Decidual no estado de Santa Catarina ... 60 Tabela 3 - Espécies com Índice de Valor de Importância (IVI) maior que 10 nos quatro estágios sucessionais (arbustivo, arvoretas, arbóreo) levantadas em fragmentos de Floresta Ombrófila Densa no Estado de Santa Catarina. No qual: IVC – Índice do Valor de Cobertura, e FA – Frequência Absoluta. ... 67 Tabela 4 - Estimativa, ao longo do tempo e para Santa Catarina, da contribuição de cada grupo sucessional na composição do volume total de fuste de um hectare de Floresta Ombrófila Densa ... 147 Tabela 5 - Parâmetros do bloco sucessão ecológica obtidos por meio de um problema de minimização- Modelo SUCECO ... 158 Tabela 6 - Parâmetros do bloco cadeia produtiva do manejo florestal - Modelo SUCECO ... 165 Tabela 7 - Parâmetros de entrada utilizados no bloco sequestro de CO2 presente no Modelo SUCECO ... 169 Tabela 8 – Resultados da simulação do cenário ótimo do Modelo SUCECO que servem como parâmetros de entrada para o Modelo FORSTEVER ... 180

Tabela 9 - Indicadores de produtividade e volume de fuste, oriundos de simulação no Modelo SUCECO, referentes à realização do manejo florestal com um ciclo de 20 anos ... 182 Tabela 10 - Parâmetros de entrada do Modelo FORSTEVER ... 184 Tabela 11 - Cenários submetidos a análises de sensibilidade otimizadas - Modelo FORSTEVER ... 187 Tabela 12 - Cenários do Modelo FORSTEVER (resultados dos problemas de minimização implementados para auxiliar a geração dos cenários - Modelo FORSTEVER) ... 191 Tabela 13 - Síntese dos resultados das simulações do Modelo FORSTEVER ... 233 Tabela 14 – Resultado do teste 2 de condição extrema do Modelo SUCECO ... 306 Tabela 15 - Resultado do teste de reprodução de comportamento do Modelo SUCECO ... 310 Tabela 16 – Comparação entre o ano em que se observou as maiores áreas nos resultados das simulações do teste de reprodução de comportamento do Modelo FORSTEVER com os intervalos dos estágios sucessionais propostos por Fantini e Siminski (2013) ... 327

1 INTRODUÇÃO ... 29 1.1 DINÂMICA DA FORMAÇÃO DA SITUAÇÃO PROBLEMA 29 1.1.1 Aumento da população e desenvolvimento da agropecuária 31 1.1.2 Expansão dos centros urbanos ... 35 1.1.3 Desenvolvimento da indústria de base florestal ... 36 1.1.4 A era ambientalista e suas consequências para a Mata Atlântica ... 39 1.1.5 Síntese sobre a dinâmica da formação da situação problema49 1.2 A QUESTÃO DE PESQUISA ... 53 1.3 HIPÓTESE DE PESQUISA ... 54 1.4 OBJETIVOS ... 55 1.4.1 Objetivo geral ... 55 1.4.2 Objetivos específicos ... 55 1.5 ESTRUTURA DA TESE ... 55 2 ABORDAGEM TEÓRICO-METODOLÓGICA ... 59 2.1 FLORESTA OMBRÓFILA DENSA DE SANTA CATARINA: LOCALIZAÇÃO, EXTENSÃO E SUCESSÃO ECOLÓGICA ... 59

2.1.1 Localização e extensão ... 59 2.1.2 O processo de sucessão ecológica na Floresta Ombrófila Densa de Santa Catarina ... 60 2.2 MANEJO FLORESTAL: CONSERVAÇÃO E AGREGAÇÃO DE VALOR PARA REMANESCENTES DE FLORESTAS TROPICAIS ... 68 2.2.1 Base teórica ... 68 2.2.2 Projeto Madeira Nativa: manejo na Floresta Ombrófila Densa de Santa Catarina ... 72 2.3 COMPLEXIDADE E O PENSAMENTO SISTÊMICO ... 77 2.3.1 Strategic Options Development and Analysis – SODA .... 80 2.3. 2 Dinâmica de Sistemas... 86 2.3.3 Multimetodologia: a prática de combinar metodologias ... 91

2.4 METODOLOGIA ... 96 2.4.1 Justificativa da escolha do procedimento multimetológico adotado ... 96 2.4.2 Etapas do procedimento multimetológico adotado ... 97 2.4.3 Seleção dos stakeholders ... 99 2.4.4 Levantamento, agregação e interpretação de insights (etapa 1 e 2 do SODA) ... 100 2.4.5 Inclusão da interpretação de mapas cognitivos na construção dos modelos de Dinâmica de Sistemas ... 102 3 MODELAGEM EM DINÂMICA DE SISTEMAS ... 109 3.1 ARTICULAÇÃO DO PROBLEMA (DEFINIÇÃO DE FRONTEIRA) – MODELO FORSTEVER ... 111 3.2 FORMULAÇÃO DA HIPÓTESE DINÂMICA – MODELO FORSTEVER ... 117

3.2.1 Subsistema sucessão ecológica ... 117 3.2.2 Subsistema manejo florestal ... 121 3.2.3 Subsistema fiscalização ... 125 3.2.4 Síntese do sistema hipotetizado ... 127 3.3 FORMULAÇÃO – MODELO FORSTEVER ... 131 3.4 ARTICULAÇÃO DO PROBLEMA (DEFINIÇÃO DE FRONTEIRA) - MODELO SUCECO ... 132 3.5 FORMULAÇÃO DA HIPÓTESE DINÂMICA – MODELO SUCECO ... 134

3.6 DETALHAMENTO DA HIPÓTESE DINÂMICA E

FORMULAÇÃO – MODELO SUCECO ... 136 3.6.1 Bloco – sucessão ecológica ... 136 3.6.2 Bloco – Cadeia produtiva do manejo florestal ... 158 3.6.3 Bloco – Sequestro de dióxido de carbono ... 166 3.6.4 Síntese do Modelo SUCECO ... 169 3.7 FORMULAÇÃO DE POLÍTICAS E AVALIAÇÕES DO MODELO SUCECO ... 173

3.7.1 Formulação dos cenários ... 173 3.7.2 Resultados oriundos de simulações do Modelo SUCECO . 180

3.9 RESULTADOS E DISCUSSÕES (FORMULAÇÃO DE POLÍTICA E AVALIAÇÃO – MODELO FORSTEVER)... 186 3.9.1 Cenários gerados para o Modelo FORSTEVER ... 186 3.9.2 Resultados e discussões ... 193 4 CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 237 4.1 CONCLUSÃO ... 237 4.2 LIMITAÇÕES DO TRABALHO E POSSIBILIDADES DE MELHORIA ... 241 4.3 SUGESTÕES DE MODELOS E TRABALHOS FUTUROS .. 242 5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 243 ANEXO 1 – PRINCIPAIS TESTES REALIZADOS DURANTE A MODELAGEM EM DINÂMICA DE SISTEMAS ... 261 ANEXO 2. PARECER CONSUBSTANCIADO DO COMITÊ DE ÉTICA EM PESQUISA COM SERES HUMANOS DA UFSC. ... 269 APÊNDICE 1. MAPAS COGNITIVOS. ... 271 APÊNDICE 2. EQUAÇÕES E PARÂMETROS DO MODELO FORSTEVER (CENÁRIO 1). ... 279 APÊNDICE 3. EQUAÇÕES E PARÂMETROS DO MODELO SUCECO (CENÁRIO ÓTIMO). ... 291 APÊNDICE 4 – TESTES REALIZADOS NO MODELO SUCECO . 301 TESTE DE ADEQUAÇÃO DE FRONTEIRAS ... 301 TESTE DE VERIFICAÇÃO DA ESTRUTURA ... 302 TESTE DE CONSISTÊNCIA DAS UNIDADES ... 302 TESTE DE VERIFICAÇÃO DOS PARÂMETROS ... 304 TESTE DE CONDIÇÕES EXTREMAS ... 304 TESTE DE ERRO DE INTEGRAÇÃO ... 307 TESTE DE REPRODUÇÃO DE COMPORTAMENTO ... 309 TESTE DE ANOMALIA NO COMPORTAMENTO ... 311 TESTE DE MEMBRO DA FAMÍLIA ... 311 TESTE DE COMPORTAMENTO SURPRESA ... 313

ANÁLISE DE SENSIBILIDADE ... 313 TESTE MELHORIA DO SISTEMA ... 313 APÊNDICE 5 – TESTES REALIZADOS NO MODELO FORSTEVER ... 315 TESTE DE ADEQUAÇÃO DE FRONTEIRAS ... 315 TESTE DE VERIFICAÇÃO DA ESTRUTURA ... 315 TESTE DE CONSISTÊNCIA DAS UNIDADES ... 316 TESTE DE VERIFICAÇÃO DOS PARÂMETROS ... 318 TESTE DE CONDIÇÕES EXTREMAS ... 318 TESTE DE ERRO DE INTEGRAÇÃO ... 323 TESTE DE REPRODUÇÃO DE COMPORTAMENTO ... 325 TESTE DE ANOMALIA NO COMPORTAMENTO ... 327 TESTE DE MEMBRO DA FAMÍLIA ... 327 TESTE DE COMPORTAMENTO SURPRESA ... 328 ANÁLISE DE SENSIBILIDADE ... 328 TESTE MELHORIA DO SISTEMA ... 328

1 INTRODUÇÃO

1.1 DINÂMICA DA FORMAÇÃO DA SITUAÇÃO PROBLEMA O Bioma Mata Atlântica se apresenta como um dos ecossistemas mais complexos do mundo, estendendo-se de 4º a 32º S e do nível do mar até 2.900m, incorporando assim diversas zonas climáticas e formações vegetacionais (MANTOVANI, 2003). Sua biodiversidade é exuberante, tanto que o bioma é considerado um dos 35 hotspots mundiais da biodiversidade (CONSERVATION INTERNATIONAL, 2016), com mais de oito mil espécies endêmicas (exclusivas ao bioma) de plantas vasculares, anfíbios, répteis, aves e mamíferos (MYERS et al., 2000). Além de ser habitat para uma imensa biodiversidade, nos 1.110.182 Km² de área do bioma (INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA – IBGE, 2004) vivem aproximadamente 70% da população brasileira (MINISTÉRIO DO MEIO AMBIENTE – MMA, 2013).

Apesar das relações complexas que podem ser distinguidas no bioma Mata Atlântica pelas ações de diversos stakeholders que nele tem interesse, o histórico de altas taxas de desmatamento e a consequente perda de biodiversidade induzem, quase que exclusivamente, à realização de pesquisas e ações relacionadas diretamente à proteção da fauna e flora do bioma. Sendo assim, outros aspectos que podem ser distinguidos como relevantes no bioma, como a utilização do potencial econômico de florestas nativas, acabam caindo no esquecimento, ou até mesmo deixados fora de pauta propositalmente, em função de serem interpretados simplesmente como causas para o desmatamento, de acordo com uma visão simplificada baseada no paradigma clássico da ciência contemporânea1_.

1 _{A ciência contemporânea, estruturada aos moldes do pensamento} ocidental, é realizada, segundo Vasconcellos (2013), a partir de problemas “bem delimitados”, baseando-se em um paradigma apoiado nos pressupostos de Simplicidade, Estabilidade e Objetividade. Estes pressupostos, porém, dificultam o tratamento adequadamente da dinâmica do mundo moderno, no qual os fatos estão cada vez mais interconectados. Com o intuito de poder tratar de dinâmicas complexas surge o Pensamento Sistêmico, um paradigma científico apoiado na complexidade, instabilidade e subjetividade (VASCONCELLOS, 2013), características essas antagônicas à simplicidade, estabilidade e objetividade. De acordo com Vasconcellos (2013), a simplicidade ampara-se na crença de que segmentando o mundo complexo em partes, encontram-se elementos simples, e que é necessário separar as partes para entender o todo. Esse pressuposto, porém,

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Por isso, o conhecimento, apoiado no paradigma científico do Pensamento Sistêmico, da trajetória do desmatamento da Mata Atlântica, suas causas e consequências, pode auxiliar pesquisadores e tomadores de decisão para pensar e agir sobre a Mata Atlântica de forma sistêmica, considerando outras variáveis e elementos além daqueles que se relacionam diretamente com a sua proteção.

Salienta-se que o aumento da população brasileira e a consequente ampliação de áreas destinadas para a agricultura, pecuária, florestas homogêneas de Pinus e Eucalyptus e centros urbanos são os principais motivos para o desmatamento das florestas do bioma em questão (DEAN, 1996).

Para o bom entendimento dos argumentos apresentados a seguir, relacionados à trajetória do desmatamento da Mata Atlântica, o leitor deve ter em mente que o processo de ocupação do solo do Brasil, até meados do século XX, concentrou-se quase que exclusivamente na porção leste do país, região onde se localiza o bioma Mata Atlântica. Sendo assim, subentende-se que o bioma Mata Atlântica foi o primeiro, dentre todos os biomas brasileiros, a sofrer intensamente com a ação antrópica. Muitos dos números apresentados na presente seção, embora façam referência à totalidade do Brasil, correspondem em grande parte a porção leste do país, uma vez que o seu interior, até meados do século XX, era praticamente inexplorado. A distribuição do bioma Mata Atlântica no território brasileiro pode ser visualizada na Figura 1.

muitas vezes ocultam as inter-relações que existem entre os fenômenos do universo, o que, para o pensamento sistêmico, é indispensável considerar para o entendimento da complexidade em todos os seus níveis. Para essa autora, o pressuposto da estabilidade parte da ideia de que em um mundo estável tudo é dado como certo, ou seja, “o mundo já é”. A esse pressuposto estão relacionadas as ideias de determinação, previsibilidade, reversibilidade e controlabilidade dos fenômenos. Admitir a instabilidade significa reconhecer que o mundo está em processo de tornar-se, o que implica vincular a ela a indeterminação, bem como a imprevisibilidade, a irreversibilidade e a incontrolabilidade dos fenômenos. Já o pressuposto da objetividade assume que “é possível conhecer objetivamente o mundo tal como ele é na realidade”, o que faz da objetividade um critério de cientificidade. Nesse sentido, a subjetividade do pesquisador é ignorada numa pesquisa tradicional, cujo objetivo é sempre buscar a “verdade” objetiva. Entretanto, como lembra Maturana (1997) a verdade depende do observador, e que o conhecimento científico do mundo é construção social, em espaços consensuais, por diferentes sujeitos/observadores.

Figura 1 – Distribuição do Bioma Mata Atlântica no Brasil

Fonte: O Autor, compilando base cartográfica do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (2016), no software ARC GIS 10.2.2 ESRI®_.

1.1.1 Aumento da população e desenvolvimento da agropecuária Segundo Rocha (1988), Dean (1996), Cabral (2014), e Scarano (2015) o processo de substituição de florestas nativas por áreas de agricultura e pecuária foi intenso no bioma Mata Atlântica durante o século XX. No início desse século, as atividades agrícola e pecuária eram realizadas para suprir a demanda por alimentos da população brasileira, estimada no ano de 1901, de acordo com o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística – IBGE (2003), em 17,4 milhões de habitantes, sendo que estes se concentravam quase que exclusivamente ao longo da

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porção leste do país. Ao final da primeira metade desse século a população brasileira triplicou em relação a 1901, atingindo 52,0 milhões de habitantes. Em 1970 já éramos “90 milhões em ação”, e em 2000 o Brasil contava com 169,6 milhões de habitantes (IBGE, 2003). Apesar da população estar concentrada, no início do século XX, nas regiões sudeste e nordeste, no decorrer desse século as demais regiões também sofreram incremento populacional. O gráfico da figura 2 apresenta a evolução do aumento da população no território brasileiro (por região), ao longo do século XX e início do século XXI.

Figura 2 – Crescimento demográfico no Brasil ao longo do século XX e início do XXI por região

Fonte: O Autor, adaptado de IBGE (2016a)

O crescimento considerável da população brasileira no período considerado ocasionou uma elevação da demanda por alimentos. Consequentemente, a oferta ajustou-se através do desenvolvimento da atividade agropecuária nacional. Esse desenvolvimento baseou-se em tecnologias de produção mais apuradas (MENDES e PADILHA JÚNIOR, 2007) e, especialmente, na expansão de áreas cultivadas e/ou passíveis para criação de animais de corte (ROCHA, 1988; DEAN, 1996). A Figura 3 apresenta um gráfico da evolução, entre 1920 e 2010, da área colhida de algumas culturas agrícolas no Brasil, e a Figura 4 a evolução, para o mesmo período, da área de pastagem.

Figura 3 - Evolução da área colhida no Brasil de arroz em casca, cana-de-açúcar, feijão em grão, mandioca, milho em grão, soja em grão e trigo em grão.

Fonte: O Autor, compilado através de dados obtidos em SIDRA – IBGE (2016a) Figura 4 - Evolução da área de pastagem no Brasil.

Fonte: O Autor, compilado através de dados obtidos em SIDRA – IBGE (2016a) Percebe-se, com base nas Figuras 3 e 4, que a quantidade de hectares destinada para a pecuária é maior que a soma da área colhida com as culturas mencionadas e que formam a base da alimentação dos

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brasileiros. Entretanto, durante o período de análise, o crescimento proporcional de área é muito maior para as culturas agrícolas, do que para a pecuária.

O processo de expansão das áreas com culturas agrícolas ou pastagens influencia positivamente o desmatamento, ao passo que à medida que o desmatamento cresce as áreas passíveis a serem desmatadas diminuem, surgindo então uma relação de influência negativa entre desmatamento e expansão das áreas com cultura agrícola ou pecuária. A Figura 5 representa a dinâmica existente entre o desmatamento e a expansão das áreas com cultura agrícola ou pecuária por meio de um diagrama de causalidade2_.

2 _{O Diagrama de Causalidade é uma representação gráfica - composta por} elementos conectados por flechas ou arcos - de um determinado fenômeno que permite explorar a dinâmica de variáveis inter-relacionadas (ANDERSON E JOHNSON, 1997 p.51). Resumidamente, o Diagrama é construído através de um ou mais feedback loops de reforço ou de balanço. Em um Loop de Reforço (do inglês: Reinforcing Loop), representado pela letra R no seu centro, uma mudança leva a ainda mais mudança (de mesmo tipo), aproximando-se ao comportamento de uma bola de neve descendo uma montanha, ou seja, à medida que o tempo passa esta se torna cada vez maior (comportamento exponencial). Já o Loop de Balanço (do inglês: Balancing Loop), representado pela letra B no seu centro, denota comportamento em busca de uma meta pré-estabelecida. O loop de balanço representa um funcionamento parecido ao de um ar condicionado, ou seja, a retroalimentação em um modelo (ou sistema, ou processo, ou black box) a partir de uma variável resposta obtida em um tempo n, contribui para que este, em um tempo n+1, mantenha-se mais próximo de um equilíbrio pré-estabelecido, em comparação ao tempo n. A partir do número de “negativos” em um determinado loop é possível estabelecer se seu comportamento é de reforço ou de balanço. Loops com número par de “negativos” significam feedback de reforço. Já loops com número impar de “negativos” significam a prevalência de feedback de balanço. O sinal de negativo na ponta da flecha que conecta duas variáveis representa uma relação inversa entre uma variável e outra, ou seja, enquanto uma cresce, a outra diminui (no presente trabalho esta relação também foi apontada por flecha vermelha com sinal de negativo na ponta). Em diagramas de causalidade também é possível representar a dimensão temporal existente entre as causas e consequências. Dois segmentos de reta paralelos marcados transversalmente nos arcos e flechas representam um atraso – comparado com as outras conexões próximas – entre a causa e consequência das variáveis conectadas por estes. Através do Diagrama de Causalidade é possível entender melhor as relações entre variáveis de um sistema, bem como fazer inferências do que poderá ocorrer futuramente, caso ocorram mudanças nas variáveis consideradas. Assim, um diagrama de causalidade pode se constituir em uma

Figura 5 – Diagrama de causalidade que expressa a dinâmica do desmatamento da Mata Atlântica considerando as expansões agrícola e pecuária

Fonte: O Autor, utilizando software Vensim® Personal Learning Edition, Ventana Systems Inc.

1.1.2 Expansão dos centros urbanos

Evidentemente que além do desenvolvimento das atividades agrícola e pecuária, o aumento da população impulsionou a expansão de centros urbanos localizados em áreas anteriormente ocupadas por vegetação nativa. Nesses centros, o uso de lenha e madeira, extraídos de florestas nativas, intensificou-se, pois fogões, caldeiras, fornos, locomotivas, dentre outros, necessitavam de lenha, ao mesmo tempo em que grande quantidade de madeira era demandada para edificações, móveis, etc. (DEAN, 1996; GARCIA e MORA, 2000; FOELKEL, 2005). Dessa forma, é possível afirmar que o aumento da população impulsionou a expansão de centros urbanos, e que a expansão destes contribuiu para o desenvolvimento socioeconômico, demandando grandes quantidades de madeira e lenha de florestas nativas, contribuindo para o aumento do desmatamento.

Em contrapartida, à medida que os centros urbanos se expandiam e consequentemente o desmatamento crescia, as áreas passíveis para a expansão de centros urbanos diminuíam, reduzindo assim o potencial de expansão dos centros urbanos e, por conseguinte o desmatamento. A Figura 6 apresenta um diagrama de causalidade que retrata

ferramenta para auxiliar a tomada de decisões em relação a uma determinada situação ou fenômeno complexo que está ocorrendo ou venha ocorrer.

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resumidamente a dinâmica do desmatamento da Mata Atlântica considerando as expansões dos centros urbanos.

Figura 6 – Diagrama de causalidade que expressa a dinâmica do desmatamento da Mata Atlântica considerando as expansões dos centros urbanos

Fonte: O Autor, utilizando software Vensim® Personal Learning Edition, Ventana Systems Inc.

1.1.3 Desenvolvimento da indústria de base florestal

Até o início do século XX praticamente toda lenha e madeira utilizadas no Brasil eram oriundas de florestas nativas, o que contribuiu imensamente para o desmatamento da Mata Atlântica (PEREIRA, 1990; DEAN, 1996; ANTONANGELO e BACHA, 1998; GARCIA e MORA, 2000). Para se ter uma ideia, segundo Bet (1997), a exploração de florestas nativas representou aproximadamente 30% do PIB do Estado de Santa Catarina (estado esse todo inserido no bioma Mata Atlântica) em meados da década de 1940.

O aumento da demanda por produtos e subprodutos de origem vegetal madeireira após a II Guerra Mundial impulsionou o desenvolvimento da indústria de processamento de matéria prima lenhosa, o que levou a um crescimento considerável do uso de pinus e eucalipto no Brasil. Os consumidores de matéria prima lenhosa viram nas florestas homogêneas, principalmente de eucalipto, uma alternativa de redução de custos3 _{frente ao insumo oriundo do desmatamento das}

3 _{À medida que os estoques de madeira próximos aos centros consumidores} diminuiam, os custos associados ao transporte de madeira de regiões mais distantes aumentavam. Assim, os plantios florestais próximos aos centros

florestas nativas que se encontrava, de certa forma, escasso (DEAN, 1996; ANTONANGELO e BACHA, 1998).

Com o intuito de acelerar a expansão dos plantios florestais e, consequentemente, aquecer a economia, o governo brasileiro, durante a década de 1960, adotou algumas medidas legais (BERGER, 1979). Entre elas destacam-se:

• Promulgação do Código Florestal de 1965, Lei n.º 4.771, que obrigou a reposição de áreas desmatadas (podendo esta reposição ser por florestas homogêneas) e a concessão de incentivos fiscais para pessoas físicas e jurídicas que realizassem plantio de florestas; • Instituição da Lei n.º 5.106, em 1966, que estabeleceu uma nova conjuntura de incentivos fiscais para reflorestamentos. Os contemplados poderiam abater até 50% do imposto de renda, mediante a comprovação que tal valor foi aplicado em plantações florestais;

• Criação em 1967 do Instituto Brasileiro de Desenvolvimento Florestal (IBDF), órgão federal incumbido de formular, orientar e executar a política florestal no País; e

• Aprovações, através do Decreto 68.565, do regulamento da Lei 5.106, de 2 de setembro de 1966 e do Decreto-lei nº. 1.134, de 16 de novembro de 1970, que dispunham sobre os incentivos fiscais para o desenvolvimento florestal no país:

Dos Empreendimentos Florestais:

Art. 1º Os empreendimentos florestais que possam servir de base à exploração econômica, à conservação do solo e dos regimes das águas, e que contribuam para o desenvolvimento florestal do País, através do florestamento ou reflorestamento, poderão ser objeto dos incentivos fiscais de que trata este Regulamento.

consumidores passaram a ser uma alternativa viável frente à exploração de florestas nativas distantes (DEAN, 1996).

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§ 1º Os empreendimentos florestais a que se refere este artigo serão objeto de projetos específicos, anuais ou plurianuais, elaborados de acordo com o presente Regulamento.

§ 2º Os projetos de empreendimentos florestais deverão ser submetidos, previamente, ao Instituto Brasileiro de Desenvolvimento Florestal - IBDF, a fim de poderem ser considerados como aptos a receber incentivos fiscais.

Art. 2º Os empreendimentos florestais poderão ser realizados por pessoas físicas ou jurídicas, residentes ou domiciliadas no País (DECRETO n.º 68.565, 1971. Artigo 23). Em consequência da conjuntura legal da época, as plantações de pinus e eucaliptos no Brasil passaram de 1,66 milhões de hectares em 1970 para aproximadamente 6,00 milhões de hectares em 1985. Esse avanço das áreas plantadas deu-se principalmente na região sul e sudeste (BACHA, 1992), onde a indústria de base florestal estruturou-se para receber como matéria prima pinus e eucaliptos, o que contribuiu ainda mais para a expansão dos plantios homogêneos destas espécies exóticas.

No curto prazo, devido aos incentivos supracitados, as florestas nativas deram lugar aos plantios de pinus e eucaliptos. Mas, a partir do momento que estes passaram a produzir, a demanda por madeira passou a ser suprida em parte pela oferta de tais plantios, reduzindo assim a pressão exercida pela indústria madeireira sobre as florestas nativas. Vale ressaltar que, apesar desta redução, a supressão de áreas originais de florestas nativas para introdução de plantios florestais homogêneos continua até os dias de hoje. Entretanto, comparado à época da existência de fartos incentivos fiscais, o Estado, em decorrência das altas taxas de desmatamento da Mata Atlântica, atualmente é mais um regulador do que um incentivador desta transição de áreas de florestas naturais para áreas com plantios florestais homogêneos.

Na Figura 7 é apresentado um diagrama de causalidade que resume a dinâmica do desmatamento da Mata Atlântica em função do processo de introdução de plantios florestais homogêneos.

Figura 7 – Diagrama de causalidade que expressa a dinâmica de transformação de áreas originais de florestas naturais em florestas homogêneas

Fonte: O Autor, utilizando software Vensim® Personal Learning Edition, Ventana Systems Inc.

1.1.4 A era ambientalista e suas consequências para a Mata Atlântica O desenvolvimento da consciência ambiental está estritamente relacionado com a criação do Clube de Roma na década de 1960 (ODUM, 1988). Idealizado por Aurelio Peccei (economista e industrial de nacionalidade italiana) em 1968, com o objetivo de debater assuntos distintos, mas interdependentes, como economia, política, sociologia e meio ambiente, o Clube de Roma contava com a participação de economistas, humanistas, cientistas, industriais, pedagogos e funcionários públicos (MEADOWS et al., 1972). O primeiro relatório publicado pelo Clube em 1972, intitulado The Limits to Growth, causou enorme impacto sobre a comunidade científica e a sociedade em geral, uma vez que este apontava uma série de implicações negativas que poderiam emergir do desequilíbrio que existia entre a disponibilidade dos recursos naturais do planeta e as taxas com que estes vinham sendo utilizados. Em 1974, o Clube de Roma publicou seu segundo relatório, Mankind at Turning Point, que assim como o anterior explorou a

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limitação dos recursos naturais frente aos padrões de consumo da humanidade (KRÜGER, 2001).

Paralelamente ao crescimento das discussões de temas relacionados ao meio ambiente, aumentava também o número de desastres ambientais. Dentre os principais desastres ambientais ocorridos nas décadas de 1970 e 1980, destacam-se: os acidentes nucleares de Three Mile Island, em 1979, e de Chernobyl, em 1986; o vazamento do petroleiro Exxon Valdez, em 1989; e o vazamento de pesticidas da indústria Union Carbide, em 1984 na Índia. Esses eventos, de certa forma, confirmaram as previsões do Clube de Roma, preocupando cada vez mais determinados segmentos da sociedade que, em meados da década de 1980, já se encontravam organizados em prol da preservação da natureza. Estavam então os holofotes voltados para a crescente causa ambiental, tanto que em 1992 ocorreu no Rio de Janeiro a Conferência das Nações Unidas sobre o Meio Ambiente e o Desenvolvimento, também conhecida como Eco-92 ou Rio 92, na qual foram debatidos os problemas ambientais mundiais (poluição, aquecimento global, contaminação de corpos d’água, desmatamentos das florestas, dentre outros).

Evidentemente que os debates e conferências em torno das questões ambientais foram e são extremamente importantes para a causa ambiental, entretanto, segundo Cousteau (1991) apud Wainer (1993) tais reuniões só são efetivas se traduzidas em um conjunto de leis que objetivem a conservação e a preservação dos recursos naturais do planeta. No Brasil, principalmente a partir da década de 1980, foram criadas diversas leis que evidenciam uma maior preocupação com o meio ambiente, sobretudo quando comparado às décadas anteriores. Tal fato pode ser visto a partir da criação da Política Nacional do Meio Ambiente – PNMA – Lei Nº 6.938 de 1981, da Lei de Crimes Ambientais (Lei Nº 9.605 de 1998), do Novo Código Florestal (Lei Nº 12.651 de 2012), entre outra.

No que tange ao bioma Mata Atlântica, dentre as diversas leis e decretos existentes, destacam-se:

• o Decreto Nº 99.547, 25 de setembro de 1990: Dispõe sobre a vedação do corte, e da respectiva exploração, da vegetação nativa da Mata Atlântica, e dá outras providências;

• o Decreto Nº 750, de 10 de fevereiro de 1993: Dispõe sobre o corte, a exploração e a supressão de vegetação primária ou nos estágios

avançado e médio de regeneração da Mata Atlântica, e dá outras providências;

• a Lei Nº 11.428, de dezembro de 2006: Dispõe sobre a utilização e proteção da vegetação nativa do Bioma Mata Atlântica, e dá outras providências; e

• o Decreto Nº 6.600, de 21 de novembro de 2008: Regulamenta dispositivos da Lei Nº 11.428, de 22 de dezembro de 2006, que dispõe sobre a utilização e proteção da vegetação nativa do Bioma Mata Atlântica.

Antes da emergência da consciência ambiental, a atenção era quase que exclusivamente voltada para a expansão das áreas de agricultura e pecuária, bem como para as áreas de florestas homogêneas, a fim de garantir a oferta de alimentos e produtos madeireiros para a população e promover o desenvolvimento econômico do país. À medida que o tempo passava, a vegetação nativa cedia espaço para áreas economicamente produtivas, mas também aumentava a consciência ambiental. Uma vez que certa fatia do território (especialmente nas regiões sul e sudeste) já estava garantida para as atividades agrícola, pecuária e florestal, e a consciência ambiental já estava, de certa forma, amadurecida em formato de leis, as taxas de desmatamento se reduziram, especialmente no bioma Mata Atlântica. A Figura 8 apresenta o gráfico da taxa anual de desmatamento dos remanescentes florestais da Mata Atlântica de 1985 a 2014 para todo o bioma e para Santa Catarina (local do presente estudo). Nesse gráfico é possível ver uma redução drástica da área anual desmatada em decorrência da dinâmica mencionada.

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Figura 8 - Histórico da taxa anual de desmatamento da Mata Atlântica entre 1985 a 2014

* Os valores referem-se às taxas anuais dentro do período mencionado

Fonte: Fundação SOS Mata Atlântica e Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (2015)

Entretanto, se, por um lado, as restrições legais motivaram a diminuição da taxa de desmatamento da Mata Atlântica (FUNDAÇÃO SOS MATA ATLÂNTICA e INPE, 2015), por outro, restringiram o aproveitamento do potencial econômico dos recursos madeireiros do bioma4_.

4 _{Para se ter uma ideia do potencial econômico dos recursos madeireiros do} bioma Mata Atlântica, somente no estado de Santa Catarina o volume total de fuste das florestas nativas é de cerca de 238 milhões de m³ (VIBRANS et al., 2013). Salienta-se ainda, segundo Schuch et al. (2008), e Schuch (2010), que muitas espécies arbóreas presentes no bioma Mata Atlântica reunem características adequadas para a produção madeireira, fato também mencionado por Fantini et al. (2016) que, adicionalmente, também chamam a atenção para o potencial econômico dos recursos madeireiros do bioma Mata Atlântica. Segundo estimativas desses autores, o volume de madeira estocado nos remanescentes de Floresta Ombrófila Densa de Santa Catarina corresponde à aproximadamente R$ 12 bilhões.

As restrições impostas em relação à utilização do potencial econômico dos recursos madeireiros do bioma Mata Atlântica trouxeram uma série de consequências negativas indesejadas que, no longo prazo, podem até mesmo contribuir para o seu desmatamento. Conforme verificado por Siminski (2002), Siminski (2004), Siminski et al. (2004), Siminski e Fantini (2007) e Siminski (2009), proprietários rurais do litoral catarinense5_{, que tradicionalmente utilizavam os recursos madeireiros da} Mata Atlântica como parte integrante das atividades agrícolas, foram muito prejudicados em função da restrição legal para a exploração comercial de tais recursos, mesmo que de forma sustentável. Tal restrição praticamente retirou o valor comercial das florestas nativas e consequentemente a possibilidade de geração de renda para esses pequenos produtores rurais catarinenses, cujas propriedade encontram-se no domínio do Bioma Mata Atlântica, sendo parte, assim, de uma situação-problema complexa, representada na Figura rica a seguir (Figura 9).

5 _{Situados na região fitogeográfica intitulada Floresta Ombrófila Densa –} FOD, pertencente ao bioma Mata Atlântica.

Figura 9 - Figura rica sobre a situação problema em que o pequeno produtor rural residente no Bioma Mata Atlântica está inserido

Conforme observado na figura rica (figura 9), as restrições legais para utilização do potencial madeireiro de espécies nativas – motivadas em grande pelo desmatamento resultante dos crescimentos populacional e dos centros urbanos – contribuíram ainda mais para o sucesso do estabelecimento de pinus e eucalipto na Mata Atlântica. Tal fato estruturou a indústria de base florestal, localizada no bioma, para receber, principalmente, insumos destes gêneros exóticos. Paralelamente, a impossibilidade legal de aproveitamento econômico dos recursos vegetais da Mata Atlântica desestimula também financiamentos para pesquisas científicas voltadas para produção de madeira a partir de espécies nativas do bioma, favorecendo, desta forma, a expansão dos gêneros Pinus e Eucalyptus e a consequente perda de biodiversidade dentro do bioma. Para se ter uma ideia, 65% dos pedidos de supressão de vegetação nativa em áreas rurais, efetuados entre 1995 e 2004, submetidos à Fundação de Meio Ambiente de Santa Catarina (FATMA), almejavam a introdução de florestas homogêneas6 _{com espécies exóticas. A área total requerida para} conversão em reflorestamentos foi estimada em 22.000 ha, representando 85% da área de todos os pedidos de supressão no estado de Santa Catarina (SIMINSKI, 2009).

Outras consequências oriundas da impossibilidade do aproveitamento econômico dos recursos madeireiros da Mata Atlântica são: (1) a não regeneração da vegetação em áreas fora de Reserva Legal (RL) e Área de Preservação Permanente (APP), uma vez que uma área ocupada por espécies nativas torna-se improdutiva, sem valor econômico e passível de multas caso ocorra a retirada de vegetação da área; e (2) a redução do valor da terra onde há florestas naturais, motivando assim a supressão dessas áreas para valorizar o preço da terra (SIMINSKI, 2009). Assim, considerando as consequências indesejadas que têm como origem a legislação vigente que impossibilita o aproveitamento econômico dos recursos madeireiros da Mata Atlântica, conforme foi

6 _{Segundo a Indústria Brasileira de Árvores – IBÁ (2016), em 2015 Santa} Catarina possuía a segunda maior área de Pinus do país (542.662 ha), ficando atrás apenas do estado do Paraná (670.906 ha). Já em relação à área de eucalipto, o estado possuía 116.250 ha para o ano em questão. O somatório das áreas de pinus e eucaliptos do Estado chega a 658.912 ha (82% pinus e 18% eucalipto). Considerando que grande parte dos 658.912 ha de pinus e eucalipto já foram um dia ocupados por florestas nativas, pode-se concluir que porção significativa do desmatamento do estado foi motivada pela introdução das florestas homogêneas e de baixa biodiversidade dos gêneros anteriormente citados (Siminski, 2009).

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apontado nos parágrafos anteriores, foi elaborado o diagrama da causalidade apresentado na Figura 10.

Figura 10 – Diagrama de causalidade que expressa a dinâmica resultante das consequências da conjuntura legal que restringe o aproveitamento econômico dos recursos madeireiros das florestas nativas do bioma Mata Atlântica

Fonte: O Autor, utilizando software Vensim® Personal Learning Edition, Ventana Systems Inc.

Apesar de a legislação atual dificultar a utilização comercial dos recursos madeireiros da Mata Atlântica, há um posicionamento legal claro quanto à necessidade de realização de pesquisas científicas que promovam o conhecimento associado ao uso sustentável dos recursos do bioma, como pode ser visto no inciso II do Artigo 7º da Lei Nº 11.428 de 22 de dezembro de 2006.

Art. 7o _{A proteção e a utilização do} Bioma Mata Atlântica far-se-ão dentro de condições que assegurem:

[...]

II - O estímulo à pesquisa, à difusão de tecnologias de manejo sustentável da vegetação e à formação de uma consciência pública sobre a necessidade de recuperação e manutenção dos ecossistemas;

1.1.5 Síntese sobre a dinâmica da formação da situação problema Levando em consideração o que foi exposto até aqui, foi elaborado um diagrama de causalidade (Figura 11) que retrata de maneira sintética todas as inter-relações mencionadas.

Figura 11 - Diagrama de causalidade que sintetiza a dinâmica resultante das relações apresentadas na seção 1.1

1.2 A QUESTÃO DE PESQUISA

Durante grande parte do século XX, o modus operandi que regia a relação dos seres humanos com as florestas do bioma Mata Atlântica era determinado, principalmente, em função das expansões urbana, industrial, agropecuária e florestal (baseada na exploração predatória das florestas nativas e, mais tarde, no monocultivo dos gêneros Eucalyptus e Pinus). À medida que as florestas nativas davam lugar para centros urbanos, indústrias, plantações, pastagens e florestas homogêneas, também crescia a consciência ambiental, desencadeada pelas ideias difundidas pelo Clube de Roma e pelos inúmeros desastres ambientais que, de certa forma, as confirmavam. Uma vez que certa porção do território antes ocupado pela Mata Atlântica já estava voltado à expansão econômica, e o aumento da consciência ambiental exigia um novo modus operandi entre a relação seres humanos-floresta. Surgiu, então, uma nova conjuntura legal para regular a interação entre os seres humanos e as florestas desse bioma.

Essa nova conjuntura legal, em que há uma maior preocupação com o meio biofísico (em comparação à legislação de meados do século XX), trouxe uma série de dispositivos que contribuíram (e ainda contribuem) para frear as taxas de desmatamento do bioma Mata Atlântica. Entretanto, as restrições legais quanto ao uso econômico dos recursos madeireiros das florestas nativas desse bioma, determinadas por essa nova conjuntura, trazem uma série de consequências indesejadas que, a longo prazo, podem até mesmo contribuir para o desmatamento da Mata Atlântica, como observado na Floresta Ombrófila Densa (FOD) de Santa Catarina. Entre as consequências indesejadas, destacam-se as seguintes:

• Severas restrições à utilização (mesmo que de forma sustentada) dos recursos madeireiros do bioma Mata Atlântica como parte integrante das atividades agrícolas de pequenos agricultores que tradicionalmente faziam este uso;

• Reduzidas possibilidades de financiamento para pesquisas científicas direcionadas à produção de madeira a partir de espécies nativas do bioma, favorecendo, dessa forma, a proliferação dos gêneros Pinus e Eucalyptus e a consequente perda de biodiversidade dentro do bioma;

• Não há crescimento da vegetação nativa em áreas fora de Área de Preservação Permanente (APP) e Reserva Legal (RL), uma

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vez que a dificuldade de exploração de uma área ocupada por espécies nativas torna-a “improdutiva”, sem valor econômico e passível de multas (caso ocorra a retirada de vegetação nativa da área);

• Redução do valor da terra onde há florestas nativas, motivando, assim, a supressão da vegetação nativa dessas áreas para valorizar o preço da terra.

Como visto, a restrição do uso econômico dos recursos madeireiros da FOD de Santa Catarina trouxe uma série de consequências negativas. Todavia, com base no conhecimento da dinâmica econômico-ecológica7 que emerge da possibilidade do uso econômico dos recursos madeireiros da FOD de Santa Catarina, seria possível estruturar um conjunto de medidas sistêmicas para nortear a formulação de políticas que objetivem a adequação entre a conservação dos remanescentes de FOD de Santa Catarina e o uso econômico dos seus recursos madeireiros.

1.3 HIPÓTESE DE PESQUISA

A conservação da Floresta Ombrófila Densa de Santa Catarina pode ser realizada pelo uso econômico dos seus recursos madeireiros, porque o processo de sucessão ecológica, respeitada a resiliência da floresta, garante o estabelecimento de um equilíbrio entre regeneração da floresta e oferta constante de madeira.

7 Dinâmica econômico-ecologica é dada pela interação dos elementos de um sistema que relaciona o uso econômico dos recursos florestais com o processo de sucessão ecológica. O conhecimento da dinâmica econômico-ecológica que emerge do uso econômico dos recursos madeireiros da FOD de Santa Catarina pode ser obtido a partir de simulações em modelos matemáticos que consigam replicar essa dinâmica. Dentre os modelos matemáticos existentes, há notório destaque, considerando o tipo de situação apresentada, para os modelos de Dinâmica de Sistemas, uma vez que esses são capazes de investigar situações dinâmicas e complexas.

1.4 OBJETIVOS 1.4.1 Objetivo geral

O objetivo da tese é investigar a dinâmica econômico-ecológica que emerge do uso econômico dos recursos madeireiros da Floresta Ombrófila Densa (FOD) de Santa Catarina, por meio de simulações em modelos de Dinâmica de Sistemas, identificando medidas que possibilitem a adequação entre a conservação da floresta e o uso econômico dos seus recursos madeireiros.

1.4.2 Objetivos específicos

• Adotar metodologias como Strategic Options Development and Analisys (SODA) e Dinâmica de Sistemas em contextos de pesquisa florestal;

• Identificar, com base em insights de diferentes stakeholders da Floresta Ombrófila Densa de Santa Catarina, os principais componentes que influenciam a dinâmica econômico-ecológica que emerge do uso econômico dos seus recursos naturais;

• Sintetizar esses principais componentes em modelos de Dinâmica de Sistemas;

• Realizar simulações em modelos de Dinâmica de Sistemas, identificando variáveis que apresentam grande influência sobre a dinâmica econômico-ecológica em questão;

• Relacionar os resultados das simulações com os insights dos diferentes stakeholders da Floresta Ombrófila Densa de Santa Catarina, propondo assim medidas que possibilitem a adequação entre a conservação da floresta e o uso econômico dos seus recursos madeireiros.

1.5 ESTRUTURA DA TESE

Para facilitar o entendimento da estrutura da tese, apresenta-se o mapa de sistemas que faz referência a essa (figura 12).

56 F ig u ra 12 Ma p a d e s is tem as q u e ex p ress a a estru tu ra d a tes e F o n te: O Au to r.

Após a apresentação da situação-problema na INTRODUÇÃO, o capítulo 2, intitulado ABORDAGEM TEÓRICO-METODOLÓGICA apresenta os elementos teóricos e metodológicos sob os quais a presente tese apoia-se. Esse capítulo é segmentado em 4 subitens, a saber: (1) FLORESTA OMBRÓFILA DENSA DE SANTA CATARINA: LOCALIZAÇÃO, EXTENSÃO E SUCESSÃO ECOLÓGICA; (2) MANEJO FLORESTAL: CONSERVAÇÃO E AGREGAÇÃO DE VALOR PARA REMANESCETES DE FLORESTAS TROPICAIS; (3) COMPLEXIDADE E O PENSAMENTO SISTÊMICO; e (4) METODOLOGIA.

O primeiro subitem do capítulo 2, FLORESTA OMBRÓFILA DENSA DE SANTA CATARINA: LOCALIZAÇÃO, EXTENSÃO E SUCESSÃO ECOLÓGICA faz uma contextualização da fitorregião objeto de estudo do trabalho. Ainda nesse subitem, alguns elementos essências para o entendimento do trabalho e da construção dos modelos de simulação são apresentados, principalmente, o processo de sucessão ecológica. No segundo subitem do capítulo 2, MANEJO FLORESTAL:

CONSERVAÇÃO E AGREGAÇÃO DE VALOR PARA

REMANESCETES DE FLORESTAS TROPICAIS, alguns aspectos básicos relacionados ao manejo de florestas tropicais são apresentados. Já no terceiro subitem do capítulo 2, intitulado COMPLEXIDADE E O PENSAMENTO SISTÊMICO, apresenta-se um apanhado geral sobre a história e a aplicabilidade do Pensamento Sistêmico. Além disso, nesse subitem, também é apresentada a história, teoria, e aspectos relacionados à aplicação do método de estruturação de problemas Strategic Options Development and Analysis (SODA) usado na presente tese. Apresenta-se ainda, nesse subitem, elementos da Dinâmica de Sistemas como método de modelagem, bem como alguns aspectos referentes à associação de metodologias sistêmicas (combinação denominada de multimetodologia). E para finalizar o capítulo 2, o subitem METODOLOGIA apresenta a multimetodologia utilizada para construção dos modelos de Dinâmica de Sistemas.

No capítulo 3, intitulado MODELAGEM EM DINÂMICA DE SISTEMAS, mostra-se, detalhadamente, o processo de construção dos modelos criados na presente tese. No final do capítulo, os resultados e discussões do trabalho são apresentados. Por fim, são apresentadas as

CONSIDERAÇÕES FINAIS (capítulo 4), REFERÊNCIAS

2 ABORDAGEM TEÓRICO-METODOLÓGICA

Neste capítulo são apresentados os elementos teóricos e metodológicos sob os quais a presente tese apoia-se.

2.1 FLORESTA OMBRÓFILA DENSA DE SANTA CATARINA: LOCALIZAÇÃO, EXTENSÃO E SUCESSÃO ECOLÓGICA

2.1.1 Localização e extensão

O estado de Santa Catarina está totalmente inserido no bioma Mata Atlântica, que nesse Estado pode ser segmentado em cinco regiões fitogeográficas: (1) Campos Naturais; (2) Floresta Estacional Decidual - FED; (3) Floresta Ombrófila Densa - FOD (abrange também regiões de Floresta Nebular); (4) Floresta Ombrófila Mista - FOM (onde também se insere as florestas de faxinais); e (5) Vegetação Litorânea (mangue e restinga) (KLEIN, 1978). Na Figura 13 é apresentado o mapa fitogeográfico do estado de Santa Catarina e na tabela 1 consta a extensão original (antes do intenso processo de desmatamento ocorrido durante os séculos XIX e XX) de cada região fitogeográfica.

Figura 13 - Mapa fitogeográfico de Santa Catarina