Projeto de Pesquisa de Doutorado
A ocorrência das formações de bambu na Floresta de Encosta da Mata
Atlântica e sua influência na diversidade local
Luciana Spinelli Araujo
A ocorrência das formações de bambu na Floresta de Encosta da Mata Atlântica e sua influência na diversidade local.
Resumo: Nos últimos anos diversas discussões vêm sendo realizadas com o intuito de aprimorar diretrizes e políticas de preservação e recuperação da Mata Atlântica. A implementação dessas ações gera a necessidade de estudos detalhados de áreas prioritárias e técnicas de sensoriamento remoto vêm sendo empregadas com o intuito de otimizar o processo de coleta e análise de informações. O presente trabalho apresenta o projeto de pesquisa de doutorado que visa avaliar a hipótese de que a ocorrência/expansão de áreas florestadas dominadas por bambus na Floresta de Encosta da Mata Atlântica esteja ocorrendo como conseqüência do aumento da exploração do palmito juçara e que essa expansão tenha efeito negativo na diversidade da vegetação local. Para isso a proposta tem como objetivos obter informações acerca da distribuição e dinâmica temporal e espacial das formações de bambu na Floresta de Encosta da Mata Atlântica a partir da caracterização e mapeamento dessas formações com suporte de dados de alta resolução. O trabalho será realizado no Parque Estadual Carlos Botelho e Parque Estadual Intervales (SP), unidades de conservação caracterizadas pela alta incidência do palmito juçara e por sua exploração ilegal e predatória. Dados pertencentes ao Projeto “Diversidade, dinâmica e conservação em Florestas do Estado de São Paulo: 40ha de parcelas permanentes” (Programa BIOTA/FAPESP) serão utilizados como base para a análise da diversidade das áreas com e sem bambu e técnicas de classificação de imagens serão testadas a fim de avaliar o emprego de dados de alta resolução em estudos florestais. Para análise da dinâmica dessas formações e relação com o palmito serão empregados fotografias aéreas e dados históricos das áreas. Trabalhos de campo serão realizados para checagem de informações e coleta de dados para avaliação das classificações geradas, bem como para inventário visando a caracterização fisionômico-estrutural e florística dessas formações de bambu. Os resultados obtidos, além de integrarem o banco de dados do Projeto Parcelas Permanentes, poderão subsidiar planos de gestão e manejo e apoiar ações de recomposições de áreas de Mata Atlântica já degradadas.
1. Introdução
A Mata Atlântica está inserida em um contexto histórico de devastação, resultando na perda quase total de suas florestas originais e degradação dos remanescentes florestais existentes. Nos últimos anos órgãos públicos, organizações não governamentais e sociedade civil vêm se mobilizando visando conter este processo de degradação através de diretrizes e ações para a conservação da Mata Atlântica.
Estes programas de políticas públicas buscam, principalmente, o aprimoramento da legislação e fiscalização eficiente pelos órgãos responsáveis, além de buscarem alternativas sustentáveis para o uso econômico dos recursos florestais e naturais da Mata Atlântica. Aqui se insere a problemática da exploração do Euterpe edulis Martius, o palmito juçara, que vem sendo realizada de forma ilegal e predatória do ponto de vista social, econômico e ecológico (Reis, 1999). Esta atividade, porém, é a base da sobrevivência de diversas comunidades inseridas no Domínio da Mata Atlântica e planos de manejo para esta exploração são vitais para a perpetuação da espécie e seu uso sustentável.
Para a implementação efetiva dessas políticas públicas são necessários estudos detalhados de áreas amostrais da Mata Atlântica e técnicas de sensoriamento remoto vêm sendo empregadas possibilitando a otimização do trabalho de coleta de informações com o direcionamento de levantamentos de campo.
Um exemplo desses estudos detalhados é o realizado no Projeto “Diversidade, dinâmica e conservação em Florestas do Estado de São Paulo: 40ha de parcelas permanentes” (Programa BIOTA/FAPESP), que tem por finalidade analisar e representar as quatro principais formações florestais do Estado de São Paulo (Floresta de Restinga, Floresta Atlântica de Encosta, Floresta Estacional Semidecidual e Cerradão).
Dados preliminares deste Projeto indicam a presença de grandes clareiras ocupadas por bambus, em cerca de 3 dos 10 ha da parcela da Floresta de Encosta do Parque Estadual Carlos Botelho (PECB). As formações de bambus na Mata Atlântica vêm sendo associadas com a ocorrência de clareiras e perda de diversidade da vegetação. O PECB também possui a maior concentração de palmito juçara
do Estado de São Paulo e juntamente com os Parques Estaduais Intervales (PEI), Alto Ribeira, Jacupiranga e a Estação Ecológica de Xitué somam cerca de 320 mil hectares de Mata Atlântica (IF, 2003).
Dentro deste contexto, o presente trabalho propõe o estudo das formações de bambu na Mata Atlântica de encosta, com estudo de caso no PECB e PEI. Parte-se da hipótese que a expansão dessas áreas de bambu esteja ocorrendo como conseqüência do aumento da exploração do palmito juçara nessa região e que essa expansão tenha efeito negativo na diversidade da vegetação local. Os dados do Projeto Parcelas Permanentes referentes ao PECB serão utilizados como base para essas análises de diversidade e dados de sensoriamento remoto empregados para mapear e avaliar a dinâmica temporal dessas formações de bambu, juntamente com registros históricos da exploração de palmito na área.
No Brasil alguns estudos vêm sendo realizados acerca de formações de bambu no Estado de Minas Gerais (Oliveira-Filho et al., 1994) e principalmente no Estado do Acre em Florestas Abertas, onde é frequente a ocorrência de alta densidade de bambus (Silveira et al., 2003; Nelson, et al., 2002; Miranda et al., 2002).
Trabalhos realizados na Mata Atlântica associam a ocorrência de bambus com clareiras (Tabarelli & Mantovani, 2000), definidas como aberturas no dossel causadas pela queda natural de árvores ou derrubada feita pelo homem. Nesses ambientes de clareira os bambus seriam competidores das espécies pioneiras, agindo muitas vezes como inibidores destas. Segundo Tabarelli & Mantovani (1999), nas clareiras com mais de 30% de cobertura de bambu, a densidade e a diversidade de pioneiras é menor. Para esses autores, a altura do dossel adjacente e a cobertura de bambu funcionam como barreiras à chegada de luz solar direta ao chão das clareiras, podendo afetar a germinação, o crescimento e a sobrevivências das pioneiras.
A abertura de clareiras muitas vezes está relacionada com a retirada seletiva de algumas espécies de árvores, um dos grandes problemas na Mata Atlântica, especialmente na região do PECB com a exploração ilegal do palmito juçara. Esse palmito vem sendo explorado devido ao seu alto valor
comercial, porém a forma clandestina e descontrolada dessa exploração leva à sua escassez, bem como causa um grande impacto na floresta (Reis, 1999). As áreas abertas pela atividade predatória do palmito poderiam ser ambientes propícios para a colonização de bambus, interferindo no desenvolvimento de espécies pioneiras e, conseqüentemente, na diversidade da vegetação.
Diversas metodologias utilizando dados de sensores orbitais vêm sendo desenvolvidas e aplicadas para mapeamento e levantamento de vegetação do Estado de São Paulo (Kronka et al., 2003; SOS, 2002), mas são escassos os trabalhos em escala compatível para detalhamento das diversas peculiaridades existentes nas formações florestais da Mata Atlântica. Satélites com sensores de alta resolução, como o IKONOS II e QUICKBIRD com resoluções de 1 m e 0,61 cm respectivamente e que tinham suas aplicações inicialmente restritas ao planejamento urbano, vêm sendo progressivamente utilizados para estudos da vegetação (Arroyo-Mora, 2003; Mesquita Jr., 2003; Watzlawick, 2003; Pinheiro e Kux, 2003; Luz, 2002).
Com a disponibilidade desses novos sensores de alta resolução, os métodos de processamento vêm sendo aprimorados e desenvolvidos algoritmos de classificação compatíveis com esses dados, baseados em Redes Neurais Artificiais (Andrade et al., 2003) e lógica Fuzzy (Gonçalves et al., 2001; Antunes et al., 2003). Andrade et al. (2003) também comparou as técnicas de classificação pixel a pixel com a direcionada a objeto, comentando a vantagem dessa última para imagens de alta resolução.
Este trabalho tem o intuito de testar a hipótese citada, analisando a relação da ocorrência/expansão das formações de bambu na Floresta de Encosta da Mata Atlântica com a exploração de palmito e a influência dessas formações na diversidade local. Adicionalmente, o trabalho contribui com dados sobre a formação de bambu, ainda pouco estudada na Mata Atlântica, e com informações acerca do emprego de imagens de alta resolução para essa análise, considerando que o uso desses dados de alta resolução ainda é recente, especialmente em aplicações para estudos da vegetação. A análise dessas informações permitirá modelar o processo de distribuição espacial e temporal das florestas
de bambu, possibilitando subsidiar planos de gestão e manejo e apoiar ações de recomposições de áreas de Mata Atlântica já degradadas.
3. Objetivos
O objetivo principal desse trabalho é a caracterização e o mapeamento das formações de bambu em trecho da Floresta de Encosta da Mata Atlântica do PECB e PEI.
Como objetivos específicos:
a) avaliar a utilização de imagens de alta resolução para discriminação de formações de bambu através da aplicação e análise da acurácia de técnicas de classificação;
b) analisar e caracterizar as formações de bambu através da resposta espectral destas, bem como através de dados coletados em inventário florestal;
c) caracterizar a dinâmica dessas formações através da análise temporal de fotografias aéreas e dados históricos da área, verificando possível relação com a ocorrência anterior de exploração de palmito;
d) avaliar o efeito da ocorrência e expansão da floresta de bambu na diversidade da vegetação utilizando dados do Projeto Parcelas Permanentes;
e) modelar o processo de expansão da floresta de bambu e/ou degradação da vegetação através da integração de dados digitais e de campo, propondo ações e estratégias de monitoramento e recuperação dessas áreas;
f) avaliar a relação entre a ocorrência das formações de bambu com o relevo, a partir da geração de um Modelo Digital do Terreno e associação deste com a distribuição espacial dessas formações mapeadas;
g) analisar os resultados gerados dentro da perspectiva de planos, ações e políticas que visam a preservação e a recuperação da Mata Atlântica como ferramenta de suporte à decisões.
4. Material e Métodos
4.1 Área de estudo
A área de estudo está localizada no Parque Estadual Carlos Botelho (PECB), região sul do Estado de São Paulo. O Parque, de 37.644,36 ha, abrange parte dos municípios de São Miguel Arcanjo, Sete Barras, Capão Bonito e Tapiraí, estando entre as coordenadas geográficas 24o00’ a 24o15’ de latitude sul e 47o15’ a 48o10’ de longitude oeste.
A área do PECB será utilizada como piloto, por possuir dados já coletados pelo Projeto Parcelas Permanentes. Uma segunda área, inserida no Parque Estadual Intervales (PEI), será analisada. O PEI, com 41.704,27 ha, limita-se a nordeste com o PECB e possui também alta concentração do palmito juçara e problemas semelhantes com exploração ilegal dessa espécie. Nesse local, os bambus são abundantes, incluindo o bambu gigante (Guadua angustifolia) e várias espécies de Chusquea e Merostachys (Haemig, 2003).
4.2 Material
Para o desenvolvimento deste trabalho serão utilizadas imagens de sensor de alta resolução (a serem adquiridas) e fotografias aéreas (acervo do Instituto Florestal/IF). Também será utilizada imagem de média resolução (TM/Landsat, SPOT, ASTER ou produto mais adequado) para auxiliar na análise do contexto da área de estudo, cartas topográficas e demais dados existentes da região. Além disso, serão empregados equipamentos para o trabalho de campo, como GPS, câmara digital, etc.
4.3 Metodologia
A metodologia deste trabalho objetiva a caracterização e mapeamento das áreas de florestas dominadas pela ocorrência de bambu dentro da Parcela Permanente e extrapolação deste resultado
para a área de estudo com o uso de imagem de alta resolução, sendo apresentada na forma de fluxograma (Figura 1) e detalhada a seguir.
Seleção e aquisição das imagens digitais, fotografias aéreas e material cartográfico
Análise das informações do banco de dados do Projeto Parcelas Permanentes Processamento da
imagem TM/ Landsat (Georeferenciamento)
Processamento das imagens de alta resolução
Georeferenciamento Trabalho de campo Trabalho de campo Delimitação da parcela permanente Segmentação da parcela permanente Classificação da parcela permanente Segmentação e classificação digital da área de estudo
Seleção das unidades amostrais Inventário florestal
Avaliação da classificação
Integração dos dados
Dados digitais x dados de campo Caracterização da floresta de bambu Geração do mapa temático Análise das fotografias aéreas
Intrpretação visual Modelo Digital do Terreno
Fig. 1. Fluxograma da metodologia.
4.3.1 Processamento digital de imagens
Uma primeira visita ao Parque será realizada para reconhecimento das fisionomias presentes, bem como para a coleta de pontos de controle para georeferenciamento da imagem. Na imagem registrada, será plotada a delimitação das áreas de estudo.
Inicialmente, será realizado o processamento da imagem da área da Parcela Permanente com a segmentação desta para separação das regiões espectralmente uniformes, seguida da aplicação de diferentes técnicas de classificação considerando seus atributos espectrais e espaciais. A partir das informações presentes no banco de dados do Projeto Parcelas Permanentes, a classificação gerada
será analisada e refinada. Com base nessa classificação, uma outra será gerada visando o mapeamento de toda a área de estudo.
Um Modelo Digital do Terreno será gerado para cruzamento com a imagem final classificada e análise da relação entre esse modelo e a distribuição espacial das formações de bambu. Simultaneamente a essa fase de processamento digital da imagem será realizada a interpretação visual das imagens de alta resolução com suporte de fotografias aéreas, para análise e comparação com o resultado da classificação digital.
4.3.2 Trabalho de verificação e coleta de dados em campo
A imagem classificada será analisada para um reconhecimento das formações de bambu identificadas e seleção de regiões para visita em campo visando a avaliação da acurácia das classificações. Dentre essas regiões, serão selecionadas amostras (20x20m) para inventário da vegetação, visando a coleta de parâmetros estruturais e florísticos e demais informações relevantes.
O inventário será realizado com base na metodologia adotada no Projeto Parcelas Permanentes, com a medição de DAP (diâmetro a altura do peito), altura e identificação botânica de todas as árvores da amostra com DAP maior ou igual a 5 cm. No caso específico dos bambus será avaliada a medida mais adequada para ser adotada para a análise.
De acordo com dados do Projeto Parcelas Permanentes, nos mapas das árvores da parcela do PECB é possível identificar duas grandes clareiras na floresta ocupadas por bambus, nas porções sul e nordeste. Assim, será possível analisar e comparar a diversidade de áreas com e sem presença de bambu e posteriormente, compará-las com a área do PEI.
Para a análise da diversidade, serão levantadas as árvores presentes nas sub-parcelas de 20x20m com e sem bambus e avaliadas através de parâmetros fitossociológicos (densidade absoluta e relativa, freqüência absoluta e relativa) e de índices de diversidade como os de Shannon e de Simpson.
4.3.3 Análise das fotografias aéreas e dados históricos
As formações de bambu mapeadas na classificação serão acompanhadas na série temporal de fotografias aéreas existentes da área, para verificação de sua expansão e possível relação com a exploração de palmito. Nessa análise serão utilizados dados históricos do PECB e do PEI, registros bibliográficos e consultas às comunidades de entorno do Parque.
4.3.4 Integração dos dados
Os pontos de campo serão plotados nas imagens para análise e caracterização das amostras em termos espectrais, possibilitando também avaliar as relações entre esses dados espectrais e os dados coletados em campo através de análises estatísticas. Análises comparativas em termos espectrais e quanto à diversidade serão realizadas entre as áreas com e sem bambu. As formações de bambu serão caracterizadas com informações fisionômico-estruturais e florísticas, bem como acerca de sua dinâmica, relação com a exploração do palmito e com a declividade. Um mapa temático será gerado a partir da classificação final, com a distribuição das formações de floresta de bambu.
5. Forma de análise dos resultados
Os resultados encontrados neste trabalho serão integrados àqueles do Projeto Parcelas Permanentes, incorporando informações ao banco de dados deste, além de apoiar futuros trabalhos de restauração florestal e direcionar projetos de manejo na Floresta de Encosta da Mata Atlântica.
No decorrer do projeto, estes resultados serão avaliados em relatórios incluindo mapas temáticos gerados com informações da área de estudo e através de publicações submetidas em congressos e revistas especializadas.
6. Plano de Trabalho e Cronograma
O trabalho foi elaborado para ser desenvolvido durante o período de doutoramento, sob orientação do Dr. Gerd Sparovek, contando com a co-orientação do Dr. João Roberto dos Santos (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais - INPE) no que diz respeito à metodologia de processamento e
interpretação de imagens, e do Dr. Ricardo Ribeiro Rodrigues (ESALQ/USP), para apoio na metodologia e análise de dados de campo.
De acordo com o cronograma de atividades (Tabela 1), simultaneamente à realização dos créditos necessários, serão adquiridos e analisados os materiais (imagens, fotografias, mapas temáticos, etc) existentes e demais informações do banco de dados do Projeto Parcelas Permanentes. O trabalho de campo será realizado para a coleta dos dados citados na metodologia, bem como sempre que necessário para avaliação de informações. A etapa de processamento de imagens será realizada no Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais - INPE. No item divulgação dos dados, inclui-se os relatórios internos do Projeto Parcelas Permanentes e divulgação em formato de trabalho científico para revistas e congressos.
Tab. 1. Cronograma de atividades.
1o ano 2o ano 3o ano 4o ano
Atividades 1o sem. 2o sem. 1o sem. 2o sem. 1o sem. 2o sem. 1o sem. 2o sem.
Revisão bibliográfica Aquisição do material Trabalho de campo
Processamento de imagens Análise dos dados
Divulgação dos dados
Relatório final
Referências Bibliográficas
Andrade, A.F.; Botelho, M.F.; Centeno. J.A.S. 2003. Classificação de imagens de alta resolução integrando variáveis espectrais e forma utilizando redes neurais artificiais. In: XI Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto. [CD-ROM]. Belo Horizonte-MG, 05-10/04/03. p. 265-272.
Antunes, A.F.B. 2003. Classificação de ambiente ciliar baseada em orientação a objeto em imagens de alta resolução espacial. Tese de Doutorado. Curitiba. 147 p.
Arroyo-Mora, P.; Sanchez-Azofeifa, A.; Rivard, B. Calvo, J.C. 2003. Integrating very high resolution imagery for detecting secondary growth in a neotropical dry forest ecosystem: a
vegetation indices approach. In: XI Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto. [CD-ROM]. Belo Horizonte-MG, 05-10/04/03. p. 2655-2662.
Fundação SOS Mata Atlântica (SOS). 2002. Atlas dos Remanescentes Florestais da Mata Atlântica - Período 1995-2000: Relatório Final. 46p.
Gonçalves, L.; Fonseca, A.F.; Caetano, M. 2001. Exploração de imagens de alta resolução do satélite IKONOS. ESIG - VI Encontro de Utilizadores de Informação Geográfica. Portugal. <http://www.igeo.pt/IGEO/portugues/servicos/biblioteca/PublicacoesIGP_files/esig2001/>. acesso em agosto 2003.
Haemig, P.D. Pássaros e Mamíferos Associados ao Bambu na Mata Atlântica. ECOLOGIA.INFO #5. < http://www.ecologia.info/bambu.htm >. acesso em agosto. 2003.
Instituto Florestal (IF). <http://www.iflorestsp.br/> .acesso em agosto 2003.
Kronka, F.J.N.; Nalon, M.A.; Baitello, J.B.; Matsukuma, C.K.; Pavão, M.; Ywane, M.S.S.; Lima, L.M.P.R.; Kanashiro, M.M.; Barradas, A.M.F.; Borgo, S.C. 2003. Levantamento da vegetação natural e caracterização de uso do solo no Estado de São Paulo In: XI Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto. [CD-ROM]. Belo Horizonte-MG, 05-10/04/03. p. 2779-2785.
Luz, N.B. 2002. Análise espacial como subsídio à recuperação de ecossistemas apoiada na ecologia de paisagens e imagens IKONOS. Tese de Mestrado. Curitiba. 114 p.
Mesquita Jr., H.N. 2003. Modelagem das variações da resposta espectral das fisionomias de Cerrado em relação às variações climáticas sazonais. Tese de doutorado. Universidade de São Paulo. São Paulo. 244 p.
Miranda, I.; Oliveira, A.; Silveira, M.; Smith, M.; Vindalenc, D.; Franca, M. B.; Nelson, B. W. 2002. Spatial and temporal dynamics of bamboo-dominated forests in the southwest Amazon In: 45th Symposium of the International Association for Vegetation Science (IAVS), 2002, Porto Alegre. Anais.
Nelson, B. W.; Oliveira, A.C.A.; Silveira, M.; Smith, M.; Vidalenc, D.; Franca, M. B.; Miranda, I.; Kalliola, R. 2002. Bamboo-dominated forest of the southwest Amazon In: 2nd International LBA Scientific Conference, 2002, Manaus. Anais.
Oliveira-Filho, A. T., E. A. Vilela, M. L. Gavilanes, and D. A. Carvalho. 1994. Effect of flooding regime and understorey bamboos on the physiognomy and tree species composition of a Tropical Semideciduous Forest in Southeastern Brazil. Vegetatio, 113(2): 99-124.
Pinheiro, E.S.; Kux, H.H.H. 2003. Uso de imagens QUICKBIRD para o mapeamento de um setor da Mata Atlântica no RS: estudo de caso, CPCN Pró-Mata. In: XI Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto. [CD-ROM]. Belo Horizonte-MG. p. 293-296.
Reis, M.S.; Guerra, M.P. 1999. Euterpe edulis Martius – Palmito. Projeto “Inventário dos Recursos Florestais da Mata Atlântica”. Florianópolis. Material disponível em: <http://www.unicamp.br/nipe/rbma/palmito.htm>. acesso em agosto 2003.
Silveira, M.S.; Torezan, J.M.D.; Daly, D. Caracterização ambiental da região do Alto Juruá. <www.nybg.org/bsci/acre/habitats.html>. acesso em agosto 2003.
Tabarelli, M.; Mantovani, W. 1999. Clareiras naturais e a riqueza de espécies pioneiras em uma Floresta Atlântica Montana. Revista Brasileira de Biologia, 59(2): 251-261.
Tabarelli, M.; Mantovani, W. 2000. Gap-phase regeneration in a tropical montane forest: the effects of gap structure and bamboo species. Plant Ecology 148(2): 149-155.
Watzlawick, L.F. Análise e estimativa de biomassa e carbono em Floresta Ombrófila Mista e plantações florestais a partir de dados de imagens do satélite IKONOSII. <http://www.floresta.ufpr.br/~peld/noticias.htm>. acesso em agosto 2003.
