Alterações da paisagem de várzea do Baixo Amazonas entre 1970 e Vivian Fróes Reno 1 Evlyn Márcia Leão de Moraes Novo 1

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1 Alterações da paisagem de várzea do Baixo Amazonas entre 1970 e 2008 Vivian Fróes Reno 1 Evlyn Márcia Leão de Moraes Novo 1 1 Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais - INPE Caixa Postal São José dos Campos - SP, Brasil {vivianfr, evlyn}@dsr.inpe.br Abstract. Remote sensing data coupled with landscape ecology metrics were used to investigate the landscape evolution of the Lower Amazon floodplain over ~30 years and 2008 vegetation cover maps were used to calculate landscape ecology metrics for forest patches. Results showed a fragmented landscape in both periods, especially at 2008, with increasing forest degradation throughout the study period. The number of forest patches increased, along with a decrease in mean patch size, denotes fragmentation and reduction of forest area in the region. The remaining metrics were also indicative of forest degradation, such as increasing edge area and reduction of core area for forest patches. The clear differences in the amount remaining and its spatial distribution must be considered when planning for biodiversity conservation, as well as information about the fauna, flora and local human populations. Palavras-chave: Amazon floodplain, landscape change, landscape ecology metrics, planície de inundação Amazônica, alteração da paisagem, métricas de ecologia da paisagem. 1. Introdução As várzeas dos grandes rios amazônicos estão entre os mais complexos, biodiversificados e produtivos ecossistemas de água doce do planeta; historicamente responsáveis pela provisão de diversos bens e serviços ecossistêmicos à população (MA 2005; Ewel 2010). No entanto, as funções sócio-ecológicas das várzeas Amazônicas são altamente sensíveis a uma grande variedade de impactos antrópicos. Esta sensibilidade é responsável pela quase total modificação da maioria das áreas alagáveis de países desenvolvidos (Bayley 1995; Malmqvist e Rundle 2002). As várzeas amazônicas vêm sofrendo um processo semelhante de degradação, principalmente devido à remoção de suas florestas. Apesar de sua importância, desde a década de 1970 a grande maioria dos estudos de desflorestamento na Amazônia restringe-se a áreas de terra firme, o que pode ter favorecido o desflorestamento desenfreado das várzeas, principalmente na região do Baixo Amazonas devido a sua proximidade com a foz (Renó et al. 2010). Durante o século 19, grandes áreas de várzea desta região foram desflorestadas para dar lugar às plantações de cacau (Winklerprins 2006), e desde o início do século 20 essas várzeas têm sido intensamente utilizadas para exploração madeireira, agricultura de juta e pecuária (Barros e Uhl 1995; McGrath et al. 2006; Roosevelt 2000; Sheikh et al. 2006). O uso e ocupação das terras de maneira desordenada resultam em processos de perda e fragmentação de habitats, alterando diversos processos biológicos e fragilizando os ecossistemas. Este processo muda o padrão espacial da floresta, aumentando a densidade de bordas e levando à redução e ao isolamento das áreas propícias à sobrevivência das populações, levando a extinções de muitas espécies (Metzger 1998; Fischer e Lindenmeyer 2007). Dado este cenário, a hipótese deste estudo é de que a dinâmica de uso e ocupação das várzeas do Baixo Amazonas levou à perda de habitat florestal, acarretando em mudanças significativas na estrutura da paisagem. Estudos recentes mostram que houve uma redução de 48% da área de floresta de várzea entre o final da década de 1970 e 2008 na região do Baixo Amazonas (Renó et al. 2011), resta agora saber, como estes remanescentes de floresta de várzea estão distribuídos na paisagem. Assim, o objetivo 7778

2 deste estudo é avaliar as alterações da paisagem de várzea do Baixo Amazonas entre 1970 e 2008 a partir de métricas de paisagem e dos mapas de cobertura florestal adaptados de Renó et al. (2011). 2. Metodologia de Trabalho Centrada na cidade de Santarém, a região de estudo se estende por cerca 600 km ao longo das margens do Rio Amazonas, entre as cidades de Parintins (AM) e Almeirim (PA). De acordo com Sheikh et al. (2006), a área de estudo faz parte da região do Baixo Amazonas, que se estende desde a divisa entre os estados do Amazonas e do Pará, até a confluência do Rio Xingu. Para a realização desse trabalho foram utilizados os seguintes dados de sensoriamento remoto: (a) Máscara das Áreas Alagáveis da bacia amazônica elaborada por Hess et al. (2003) a partir de imagens Jers-1, banda L, referentes ao período de cheia (maio-junho) de 1996, e; (b) Mapas de cobertura vegetal referentes ao final da década de 1970 e 2008, elaborados por Renó et al. (2011) a partir de mosaicos de imagens MSS e TM Landsat (ambas com 80m de resolução espacial), submetidas a técnicas de análise orientada a objetos. As classes temáticas existentes são: floresta de várzea, vegetação não-florestal, solo exposto, espelho d água e nuvem. Segundo os autores, os mapas de 1970 e 2008 foram validados em campo e resultaram em índices Kappa de 0,77 e 0,75 respectivamente. Primeiramente foi realizada a edição manual dos mapas de cobertura vegetal para a identificação das áreas urbanas, originalmente inseridas na classe solo exposto. Em seguida foi feito o recorte das áreas de várzea utilizando uma distância (buffer) de 500m a partir dos limites da máscara de Áreas Alagáveis. A aplicação do buffer de 500m se deu com o intuito de remover os recortes internos existentes na máscara original, permitindo assim uma representação mais contínua e fiel das áreas de várzea e evitando a criação artificial de áreas fragmentadas. De acordo com os conceitos de ecologia da paisagem, os padrões espaço/temporais da paisagem influenciam fortemente os processos ecológicos. A análise e a quantificação desses padrões são feitas por meio de métricas ou índices da paisagem, os quais possibilitam conhecer as unidades presentes na paisagem e descrever seu nível de uniformidade ou fragmentação. Neste estudo, utilizou-se o aplicativo Fragstats 4.0 para o cálculo das métricas da paisagem. Este aplicativo utiliza índices espaciais estatísticos para o cálculo de métricas em três níveis: fragmentos, classes e paisagem (McGarigal and Marks 1994). As métricas foram selecionadas (Tabela 1) com o intuito de avaliar as alterações no grau de fragmentação, perda de habitat, conectividade e isolamento da paisagem entre os dois períodos considerados (1970 e 2008). Tabela 1 Métricas de paisagem usadas para avaliar as alterações da paisagem do Baixo Amazonas entre 1970 e Índices Descrição Unid. Classes ou regras Nível Área total das classes Área e porcentagem de cada classe de cobertura ha Todas as classes temáticas Classe Área total de borda Área total de floresta submetida à efeito de borda ha Largura da borda (m): 100 Classe Área total central Área total de floresta livre de efeito de borda ha Largura da borda (m): 100 Classe Tamanho médio e número de fragmentos Média da área dos fragmentos de floresta e número total de fragmentos ha Fragmento 7779

3 Fragmentos por classe de tamanho Núcleos disjuntos Número de fragmentos e porcentagem de cobertura florestal para diferentes classes de tamanho de fragmento Quantidade de núcleos ou áreas centrais disjuntas de fragmentos de floresta ha Tamanho (ha): <50, , , , , , , Fragmento ha Largura da borda (m): 100 Classe Conectividade Número de conexões funcionais entre fragmentos de floresta dividido pelo número total de possíveis conexões. % Distância (m): 0, 100, 200, 300, 400, 500, 1000 e 1500 Classe Proximidade média (isolamento) Soma da área de fragmentos florestais dividido pela distância do fragmento mais próximo com borda dentro do raio de busca - Raio de busca (m): 0, 100, 200, 300, 400, 500, 1000 e 1500 Classe 3. Resultados e Discussão A Figura 1 mostra os resultados do pré-processamento dos mapas de cobertura vegetal referentes ao final da década de 1970 e º Almeirim Óbidos -2º Parintins Santarém -3º -57º -56º -55º -54º - 53º -1º Almeirim Óbidos -2º Parintins Santarém -3º -57º -56º -55º -54º - 53º LEGENDA Floresta de várzea Vegetação não-florestal Solo exposto Áreas urbanas Espelho d água Nuvens Máscara de terra firme 110 km Figura 1 Resultado do pré-processamento dos mapas de cobertura vegetal na paisagem do Baixo Amazona em 1970 e N 7780

4 A dinâmica da cobertura do solo ao longo do período avaliado mostrou-se pouco conservadora em relação à cobertura florestal. Em 1970, o total de área coberta com floresta de várzea era de 38 %, equivalendo a ha. Em 2008, o total de área coberta com floresta de várzea passou a ser de 22 % ( ha), o que representa uma redução de 43 % da cobertura florestal (Figura 2). Como consequência, houve aumento das demais classes de cobertura, principalmente das classes vegetação não-florestal e espelho d água. Como explicado por Renó et al. (2011), o aumento de espelho d água pode ser atribuído, em parte, às variações do nível da água na região; porém, como essas variações não são suficientes para interferir no mapeamento das áreas de floresta, este aumento é, principalmente, devido à remoção da floresta que deixa exposto o espelho d água dos rios e canais antes encobertos pelo dossel das árvores. 0,1 % 0,9% 1 % 0,3 % 2,5 % 3,2 % Área (ha) 36 % 43 % Floresta de várzea Vegetação não-florestal Solo exposto Área urbana Espelho d água Nuvem 24 % 30 % 38 % 22 % Figura 2 Alterações das classes de cobertura mapeadas na paisagem do Baixo Amazona entre 1970 e Em relação à fragmentação da paisagem, houve um aumento de 68 % no número de fragmentos florestais, que passou de para 6.401; acompanhado de uma diminuição de 66 % no tamanho médio dos fragmentos, que foi de 290 ha para 99 ha. O aumento do número de fragmentos acompanhado da diminuição da área total de floresta está relacionado com a fragmentação de grandes áreas de floresta. Nestes casos, as espécies que ocupam o interior dos fragmentos podem sofrer um declínio em suas populações, devido à atuação em conjunto dos efeitos da redução do tamanho do hábitat, assim como seu eventual desaparecimento. A Figura 3 mostra as alterações na distribuição dos fragmentos por classes de tamanho durante o período analisado. Tanto em 1970 quanto em 2008 a maior parte dos fragmentos possui menos de 50 ha; entretanto, Em 1970 os fragmentos superiores a ha representavam 19 % da área de estudo, enquanto em 2008 foram reduzidos a apenas 0,5 %. Além disso, em 2008 houve aumento de todas as classes de tamanho de fragmentos menores que ha, que passaram a ser as mais representativas em termos de área, indicando uma maior fragmentação da paisagem. 7781

5 Figura 3 Distribuição dos fragmentos por classe de tamanho na paisagem do Baixo Amazona em 1970 e %A: porcentagem da área total; %NF: porcentagem do numero de fragmentos. Ao processo de fragmentação é inerente a criação de novas bordas na floresta. A borda de um fragmento é a área limite entre o interior da mata e outra unidade de paisagem, como área urbanizada, pastagem, campo antrópico, etc. Esta borda do fragmento está sujeita a efeitos diversos dos encontrados no interior do fragmento, como mudanças nos regimes de radiação, umidade, temperatura, nutrientes do solo, etc., assim como mudanças na composição de espécies animais e vegetais e suas relações (Fischer e Lindenmeyer 2007). Retirando a zona de efeito de borda do fragmento resta a área central, conhecida também como área nuclear. Essa área é onde normalmente se concentra a maior parte da riqueza do fragmento, ou seja, a diversidade de espécies. Comparando os índices de borda, área central e área total de floresta e do maior fragmento (Figura 4), é possível observar que a área de floresta livre de efeito de borda (considerando uma borda de 100 m) passou de 76% da área total de floresta em 1970, para 63 %; o que representa uma redução de 52 %. Em relação à área sobre efeito de borda, esta passou de 24 % do total de floresta para 37 % do total; um aumento de 12 % de área de borda florestal na paisagem. A área do maior fragmento diminuiu drasticamente (88 %), passando de 10 % da área total de floresta para apenas 2 %. O número de núcleos disjuntos de fragmentos florestais - ou numero de áreas centrais não conectadas fisicamente aumentou 42 % (de para 8.598) entre 1970 e 2008, indicando alterações no isolamento e na conectividade dos fragmentos. O grau de conectividade e isolamento de uma paisagem está relacionado à mobilidade e dispersão de organismos através da mesma. Assim, tanto o aumento do isolamento quanto a diminuição da conectividade podem influenciar negativamente na riqueza de espécies, ao diminuir a taxa de imigração ou de (re)colonização do habitat em questão. 7782

6 100 % 76 % Floresta de várzea Área central Área de borda Maior fragmento Área (ha) 100 % 63 % 24 % 37 % 10 % 2 % Figura 4 Alterações nas proporções de área total de floresta, área central de floresta, área de floresta sobre efeito de borda (100m) e área do maior fragmento de floresta para a paisagem do Baixo Amazonas entre 1970 e A Figura 5 mostra a alteração na conectividade da paisagem considerando diferentes capacidades de transposição (distância em metros) de fragmentos florestais (distância funcional). Pode-se observar que houve uma diminuição na conectividade da paisagem entre 1970 e 2008, e que esta diferença aumenta conforme aumenta a distância funcional entre os fragmentos. Figura 5 Alteração na conectividade dos fragmentos florestais na paisagem do Baixo Amazonas entre 1970 e 2008 considerando diferentes distâncias funcionais. 7783

7 Para avaliar o grau de isolamento da paisagem, foi utilizado o índice de proximidade média entre os fragmentos florestais em relação a diferentes raios de busca. A Figura 6 mostra que em 1970 a proximidade média dos fragmentos aumenta significativamente (de 0 a 1.400) conforme aumenta o raio de busca. Entretanto, em 2008, mesmo com o aumento do raio de busca de 100 para 1.500m, a distância média entre os fragmentos permanece baixa e praticamente constante, não ultrapassando o valor de 200. Figura 6 Alterações no isolamento (proximidade média entre os fragmentos florestais) da paisagem do Baixo Amazonas entre 1970 e 2008 considerando diferentes raios de busca. 4. Conclusão As técnicas utilizadas permitiram o estudo das alterações da paisagem de várzea do Baixo Amazonas num período aproximado de 30 anos. As análises mostram um decréscimo de 42 % da área de floresta e sua fragmentação, assim como a diminuição do tamanho médio dos fragmentos florestais (66 %), aumento das áreas de borda (12 %) e diminuição das áreas centrais dos fragmentos (52 %). Os resultados sinalizam para o aumento da suscetibilidade destas áreas aos efeitos deletérios da fragmentação da paisagem, com possível perda de qualidade de habitats para espécies animais e vegetais e, consequentemente, a diminuição de biodiversidade. O histórico de uso e ocupação da região, que passou por extenso período de cultura de juta e posteriormente da pecuária, resultou numa paisagem altamente fragmentada. No entanto, a identificação de áreas prioritárias de conservação na região deve levar em consideração, não só a distribuição espacial dos fragmentos, como também informações sobre a fauna, a flora e as populações humanas locais. 5. Referências Bibliográficas MA - Millennium Ecosystem Assessment. Ecosystems and Human Well-being: Synthesis - Wetlands and Water. Washington DC: Island Press, Barros, A.C.; Uhl, C. Logging along the Amazon River and estuary: Patterns, problems and potential. Forest Ecology and Management, v.77, p ,

8 Bayley, P.B. Understanding large river-floodplain ecosystems. Bioscience, v.45, p , Ewel, K.C. Appreciating tropical coastal wetlands from a landscape perspective. Frontiers in Ecology and the Environment, v.8, p.20-26, Fischer, J.; Lindenmeyer, D. B. Landscape modification and habitat fragmentation: a synthesis. Global Ecology and Biogeography, v.16, p , Hess, L.L.; Melack, J.M.; Novo, E.M.L.M.; Barbosa, C.C.; Gastil, M. Dual-season mapping of wetland inundation and vegetation. Remote Sensing of Environment, v.87, p , Malmqvist, B.; Rundle, S. Threats to the running water ecosystems of the world. Environmental conservation, v.2, p , McGarigal, K.; Marks, B.J. Fragstats: spatial pattern analysis program for quantifying landscape structure. Oregon State University Forest Science Department, Corvallis, McGrath, D.G.; Almeida, O.T.; Merry, F.D. The Influence of Community Management Agreements on Household Economic Strategies: Cattle Grazing and Fishing Agreements on the Lower Amazon Floodplain. In, XI Biennial Global Conference of The International Association for the Study of Common Property (IASCP). Proceedings Bali, Indonesia, Metzger, J. P. Tree functional group richness and landscape structure in Brazilian tropical fragmented landscape. Ecological Applications, v.10, p , Renó, V.F. Avaliação do desflorestamento da várzea do baixo amazonas com imagens Landsat obtidas em 1975/1981 e p. Dissertação (Mestrado em Sensoriamento Remoto) - Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, São José dos Campos, Renó, V.F.; Novo, E.M.L.M.; Suemitsu, C.; Rennó, C.D.; Silva, T.S.F. Assessment of deforestation in the Lower Amazon floodplain using historical Landsat MSS/TM imagery. Remote Sensing of Environment, v.115, p , Roosevelt, A.C. (2000). The Lower Amazon: a dynamic human habitat. In D.L. Lentz (Org.), Imperfect Balance: Landscape Transformations in the Pre-Columbian Americas, New York, 2000, p Sheikh, P.A.; Merry, F.D.; McGrath, D.G. Water buffalo and cattle ranching in the Lower Amazon Basin: Comparisons and conflicts. Agricultural Systems, v.87, p , Winklerprins, A.M.G.A. Jute cultivation in the lower Amazon, : an ethnographic account from Santarém, Pará, Brazil. Journal of Historical Geography, v. 32, p ,