Ecologia de Paisagens: Conceitos e Práticas de Conservação

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2 Vista aérea da Mina de Águas Claras, Serra do Curral, Belo Horizonte, MG Ecologia de Paisagens: Conceitos e Práticas de Conservação Grupo de Pesquisa de Ecologia da Paisagem do Laboratório de Climatologia e Biogeografia Sueli Angelo Furlan Ricardo Sartorello Julia Assis

3 A Geografia e a Paisagem Estudos geográficos da paisagem são realizados desde o século XIX Nas últimas décadas, recebeu pouca atenção dos geógrafos brasileiros Salvo na Geografia Física, principalmente a geomorfologia e a biogeografia Marcante preocupação com o planejamento ambiental Avanço em áreas do conhecimento como Arquitetura e Ecologia (Abreu, 2011)

4 A Ecologia e a Paisagem Na década de 1980 nos Estados Unidos: segundo nascimento da ecologia de paisagens Biogeógrafos e ecólogos utilizam a teoria de biogeografia de ilhas para o planejamento de reservas naturais Baseada na modelagem e análise espacial, se beneficia do advento das imagens de satélite (nos anos de 1970 e 1980) Tratamento de imagens e de análises geo-estatísticas computacionais, desenvolvendo técnicas avançadas para a delimitação e relação espacial entre os elementos da paisagem (Metzger, 2001)

5 Lageado de Pai Mateus PB Sueli Angelo Furlan, 2015 Paisagem é um conceito polissêmico mas agregador! RedNatura 2000 Paisagem Literatura Pintura /Fotografia Assinatura de um território Imagem representação simbólica

6 Conceito de paisagem: abordagens geográficas e ecológicas Para Metzger (2001) as definições de paisagem mostram uma nítida bifurcação no foco principal de interesse do ecólogo da paisagem: Abordagem Geográfica De um lado, há uma ecologia humana de paisagens, centrada nas integrações do homem com seu ambiente, onde a paisagem é vista como o fruto da integração da sociedade com a natureza. Fato cultural uma ciência interdisciplinar que lida com as interações entre a sociedade humana e seu espaço de vida, natural e construído.. (Naveh;Lieberman, 1994)

7 Conceito de paisagem: abordagens geográficas e ecológicas Abordagem Ecológica De outro lado, há uma ecologia espacial de paisagens, particularmente preocupada na compreensão das consequências do padrão espacial (forma pela qual a heterogeneidade se expressa espacialmente) nos processos ecológicos. Ecossistema Estas abordagens apresentam conceitos e definições distintas e por vezes conflitantes, que dificultam a concepção de um arcabouço teórico comum. (Metzger, 2001)

8 Conceito de paisagem: abordagens geográficas e ecológicas Pensando em uma conceituação mais abrangente e integradora das diferentes abordagens, Metzger (2001) propõe que a paisagem seja definida como: um mosaico heterogêneo formado por unidades interativas, sendo esta heterogeneidade existente para pelo menos um fator, segundo um observador e numa determinada escala de observação.

9 (...) um observador e numa determinada escala de observação (...) Aranha de caverna Caverna Santana Petar Como percebe a paisagem?

10 Conceito de paisagem: abordagens geográficas e ecológicas Em uma abordagem geográfica, Monteiro (1978) ressalta que a Ecologia de Paisagem é uma área do conhecimento que surgiu com a integração da Ecologia e da Geografia. Poderia ser trabalhada como um aglutinador de diferentes disciplinas com o objetivo de entendimento da complexidade do ambiente e até uma possível unidade teórico-metodológica.

11 Conceito de paisagem: abordagens geográficas e ecológicas

12 Conceito de paisagem: abordagens geográficas e ecológicas Definição de Paisagem Influenciado por Humboldt, em 1939, Carl Troll desenvolve a Landschaftsokologie (Ecologia da Paisagem) no contexto da geografia alemã, marcada pela fitogeografia Para Troll a paisagem era entendida como: a espacialidade, a heterogeneidade do espaço onde o homem habita

13 Conceito de paisagem: abordagens geográficas e ecológicas Definição de Paisagem Entidade espacial delimitada segundo um nível de resolução do pesquisador, a partir dos objetivos centrais da análise, de qualquer modo sempre resultado de integração dinâmica e, portanto, instável dos elementos de suporte e cobertura (físicos, biológicos e antrópicos), expressa em partes delimitáveis infinitamente, mas individualizadas através das relações entre elas que organizam um todo complexo (sistema) verdadeiro conjunto solidário em perpétua evolução Monteiro (2000, p. 15).

14 Visões da Ecologia de Paisagem Geográfica Ecológica Análise espacial da Paisagem Homem Espécies biológicas Planejamento Ambiental

15 Conceito de paisagem: abordagens geográficas e ecológicas Geográfica Ecológica Observador Homem Homem pelo prisma da espécie Escala Espacial Hierarquias e Níveis Taxonômicos Adaptável, dependendo da espécie Estrutura Resultante da interação entre Configuração dos elementos da paisagem: variáveis físicas, biológicas e antrópicas tamanho, forma, distribuição e arranjo. Função Fluxo de energia e matéria Fluxo de Espécies

16 Problemática: Recentemente a paisagem ressurge como abordagem de questões ambientais, em quase todas as grandes escolas de Geografia européias e americanas, com diferentes arranjos conceituais e metodológicos. Evidencia-se, portanto, uma problemática atual: poderiam estas diferentes abordagens contribuir cada uma para o desenvolvimento da outra, já que possuem objeto (paisagem) e objetivo (conservação) que se relacionam?

17 Deficiências e contribuições Abordagem Ecológica Segundo Lindenmayer e Hobbs (2007), o modelo padrão para a classificação de paisagens, na abordagem ecológica, tem sido o modelo de ilhas, usado por pesquisadores e gestores, particularmente em paisagens sujeitas a modificações humanas (na maioria, estudos de fragmentação). Modelos simples como o modelo de ilhas representam a paisagem em um amplo contexto binomial habitat e nãohabitat.

18 Deficiências e contribuições Abordagem Ecológica - Fragmentos florestais não são ilhas verdadeiras, no entanto, são analisados como se fossem. Principais críticas - A não consideração das informações da matriz, como o uso e ocupação da terra (drive forces). - Análise da paisagem de forma bidimensional.

19 Divergências Problemática: e contribuições Abordagem Geográfica Na classificação da paisagem, os estudos geográficos tentam abranger um grande número de variáveis biofísicas integradas, como os estudos geossistêmicos, mas que encontraram grandes barreiras para a aplicação em problemas práticos. Para Sotchava (1978), a geografia não deve se focar no estudo dos componentes da natureza, mas nas conexões entre eles. Para além da morfologia e subdivisão da paisagem, deve-se projetar o estudo de sua dinâmica, estrutura funcional e conexões.

20 Ecologia de Paisagem USP

21 Ecologia de Paisagem Qual é a paisagem vista por estes animais?

22 Como se movem os animais e plantas na paisagem? Abelha Jataí (Tetragonisca angustula) FRANCISCO, Flavio de Oliveira. Estrutura e diversidade genética de populações insulares e continentais de abelhas da Mata Atlântica Tese (Doutorado em Biologia (Genética)) - Instituto de Biociências, Universidade de São Paulo, São Paulo, doi: /t tde Acesso em:

23 500 m Ninho 2 Ninho 1 Qual o tamanho da paisagem para ela?

24 Ecologia de Paisagem Definição Estudo da estrutura, função e dinâmica em uma área heterogênea composta de ecossistemas que interagem (Forman e Godron, 1986) Ecologia de paisagens também envolve a aplicação destes princípios na formulação de soluções para problemas reais. MacGarigal, 2010

25 Ecologia de Paisagem Estrutura configuração dos elementos da paisagem: tamanho, forma, distribuição e arranjo no espaço. Função Interações entre os elementos da paisagem (fluxo de energia, matéria e organismos). Dinâmica Mudança da estrutura e função da paisagem através do tempo.

26 Estrutura da Paisagem Estudo do mosaico da paisagem: padrão e ordenamento espacial das unidades da paisagem. Composta por feições espaciais observáveis e mensuráveis na paisagem. Caracteriza as suas condições, seu desenvolvimento e sua mudança temporal. As estruturas são manifestações espaciais e temporais de processos que ocorrem em diferentes escalas. (Forman, 1995; Turner, 2001; Lang, 2009)

27 Estrutura da Paisagem A Estrutura da Paisagem pode ser analisada por uma diferenciação de elementos na paisagem. Um modelo amplamente utilizado é o da diferenciação em Matriz, Mancha e Corredor.

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29 Mancha-corredor-matriz Mancha: área homogênea, restrita e não-linear da paisagem que se distingue das unidades vizinhas. Corredor: área homogênea e linear da paisagem que se distingue das unidades vizinhas. Matriz: unidade dominante da paisagem (espacial e funcionalmente); ou conjunto de unidades de nãohabitat.

30 Mancha-corredor-matriz

31 Estrutura da Paisagem Para a análise da Estruturada Paisagem, desenvolveuse um conjunto de métodos designado medidas de estrutura. Métricas da paisagem (Lang, 2009)

32 Análise de Padrões de Paisagens 1. Métricas de Composição 2. Métricas de Configuração Não consideram a organização espacial dos elementos. São métricas do arranjo espacial, consideram a organização ou disposição dos elementos no espaço.

33 Análise de Padrões de Paisagens Composição

34 Análise de Padrões de Paisagens Composição

35 Análise de Padrões de Paisagens Composição

36 Análise de Padrões de Paisagens Composição As métricas descritivas de COMPOSIÇÃO, quando analisadas isoladamente, podem sugerir interpretações dúbias...

37 Análise de Padrões de Paisagens Configuração

38 Fragmentação Processo no qual uma grande extensão de habitat é transformado em um certo número de manchas menores isoladas umas das outras por uma matriz diferente. Wilcove (et al., 1986) EFEITOS Diminuição da riqueza de espécies; Diminuição da abundância das populações; Diminuição da diversidade genética; Alterações nos padrões de reprodução, dispersão e na taxa de predação. (FAHRIG 2003).

39 Fragmentação Modificado de Metzger e Décamps (1997), por André Luiz Ferreira. Modificado de Andrén (1994).

40 Padrões de desmatamento

41 Padrões de desmatamento

42 Padrões de desmatamento

43 Padrões de desmatamento

44 Processo de Fragmentação Intacto Menos de 10 % do ecosistema natural alterado Salpicado % dol ecosistema natural destruído Fragmentado % do ecosistema natural destruido Relicto Cerca del 90 % do ecosistema natural destruido Hábitat alterado Perda de ecosistemas naturais Diminuição da conectividade Aumento do efeito de borda Hábitat intacto

45 Efeito de Borda Resultado da separação de duas áreas de um ecossistema por uma transição abrupta. (Laurance, 1997). alterações abióticas alterações bióticas Fonte:

46 Efeito de Borda Alterações abióticas: aumento da radiação solar e temperatura; aumento do risco de erosão; redução da umidade relativa e da retenção da precipitação; diminuição de resistência à ação do vento; e assoreamento de cursos d água.

47 Efeito de Borda Alterações bióticas na estrutura física da vegetação menor altura, dossel mais aberto, maior espaçamento entre os indivíduos arbóreos na dinâmica populacional densidades e arranjos espaciais distintos na composição florística maior frequência de espécies pioneiras com muitos indivíduos de poucas espécies na diversidade e abundância da fauna e interações Espécies sensíveis de interior. Zaú, 1998

48 Efeito de Borda Adaptado e traduzido de Forman et al. (2001), por André Luiz Ferreira.

49 Parque Estadual Serra da Cantateira Parque Estadual Morro do Diabo Efeito de Borda

50 Conectividade Definição: capacidade de uma paisagem para facilitar fluxos entre os seus elementos Componentes: corredores; permeabilidade da matriz; pontos de ligação (stepping stones).

51 Funções Facilitar fluxos Conectividade Corredores Reduzir riscos de extinção local e favorecer a recolonização Suplemento de habitat Refúgio para fauna quando ocorrem perturbações Ponto negativo: pode propagar algumas perturbações como fogo ou doenças.

52 Conectividade Pontos de ligação Stepping stones ou trampolins ecológicos Núcleos de regeneração

53 Conectividade Pontos de ligação / diferentes capacidades de dispersão

54 Conectividade (Fonte: METZGER, 2003)

55 Road ecology

56 Métricas Heterogeneidade número, densidade Área Área núcleo Bordas Isolamento Forma classes de tamanho, tamanho médio área total, número total, índice densidade, contraste distância entre manchas formato médio, complexidade, irregularidade

57 Métricas Área Núcleo (CA) Espaço interior do habitat ecologicamente efetivo para espécies sensíveis ao efeito de borda FRAGSTATS 3.3

58 Métricas Índice de Proximidade (PROX) Medida da distância ponderada pela área É um índice indireto de conectividade FRAGSTATS 3.3

59 Métricas Proporção de Habitat (PLAND) Percentual de uma classe na paisagem total Indica Habitats efetivos FRAGSTATS 3.3

60 Ecologia de Paisagens: Práticas de Conservação Estudo de Caso: Rodoanel Trecho Sul Ricardo Sartorello (coord) Sueli A Furlan (coord) Tadeu Gaspareto Waldir Wagner Rodrigo Caracciolo Marcelo Pereira Pedro Barbieri Julia Assis

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63 Estudo de Caso: Rodoanel Trecho Sul Fase 1: Carta Regional de Fragmentos Florestais Fase 2: Análises Escala Regional 4 estudos Fragmentação Conservação Recuperação Efeito de Borda

64 Fase 1: Carta Regional de Fragmentos Florestais

65 FRAGMENTAÇÃO (1) Procedimentos Índice de Tamanho Área (A) Índice de Fragmentação Porcentagem de Habitat (PLAND) Peso 3 + Número de Áreas Núcleo Disjuntas (NDCA) Peso 1

66 FRAGMENTAÇÃO (1) Procedimentos Análise com a técnica dos hexágonos

67 FRAGMENTAÇÃO (1) Resultados - Área

68 NÚMERO DE FRAGMENTOS FRAGMENTAÇÃO (1) Resultados - Área 3000 Recorte Regional - Tamanho e Número Fragmentos , , , > 1000 ÁREA DOS FRAGMENTOS (ha)

69 FRAGMENTAÇÃO (1) Resultados Índice de Fragmentação

70 CONSERVAÇÃO (2) Seleção de Áreas Prioritárias para Conservação Análise da estrutura da paisagem (métricas) + Dados sobre espécies + Níveis de Proteção

71 CONSERVAÇÃO (2) Procedimentos (A) Análise da Estrutura da Paisagem Métricas Área + Área Núcleo + Índice de Proximidade (PROX) = Áreas prioritárias para conservação

72 CONSERVAÇÃO (2) Área Núcleo

73 CONSERVAÇÃO (2) Resultados Índice de Proximidade

74 CONSERVAÇÃO (2) Resultados - Áreas para Conservação

75 RECUPERAÇÃO (3) Procedimentos Área (Fonte: METZGER, 2003)

76 RECUPERAÇÃO (3) Procedimentos Análise de Área Porcentagem de Habitat (PLAND) Análise de Conectividade Índice de Proximidade (PROX) e Moving Window ou janela móvel (90m)

77 Milton Cézar Ribeiro MODELOS DE SUPERFICIE - com Moving windows PIXEL FOCAL 4 pixel de habitat 4/9 = 44% de habitat MOVING WINDOWS 3X3

78 RECUPERAÇÃO (3) Resultados Moving Window (A)

79 RECUPERAÇÃO (3) Resultados Moving Window (B)

80 RECUPERAÇÃO (3) Resultados Áreas para recuperação

81 EFEITO DE BORDA (4) Zonas de Influência de 50, 100, 250, 500 e 1000 metros.

82 EFEITO DE BORDA (4) Nome do Parque 50m 100m 250m 500m 1000m Sem influência Área dos fragmentos (ha) Parque Embu-Mirim 18% 40% 88% 100% 100% 0% 134,7 Parque Itapecerica da Serra 7% 19% 75% 100% 100% 0% 70,9 P.N.M. Jaceguava 4% 9% 24% 39% 70% 30% 233,2 P.N.M Itaim 3% 8% 21% 35% 58% 42% 348,2 P.N.M. Varginha 5% 13% 36% 66% 96% 4% 257,3 P.N.M. Bororé 2% 5% 13% 26% 63% 37% 159,2 Parque Riacho Grande 8% 18% 49% 83% 99% 1% 183,8 Parque do Pedroso 1% 2% 4% 12% 43% 57% 667,1 TOTAL GERAL 5% 12% 29% 45% 70% 30% 2206,6

83 Bibliografia Andren H Effects of habitat fragmentation on birds and mammals in landscapes with different proportions of suitable habitat: a review. Oikos 71: Fahrig L Effects of habitat fragmentation on biodiversity. Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics 34: Fahrig, L When is a landscape perspective important? In J. Wiens & M.R. Moss (eds), Issues and Perspectives in Landscape Ecology. Cambride University Press, Cambridge, pp Forman, R.T.T Land Mosaics: the ecology of landscapes and regions. Cambridge University Press, Cambridge. McGarigal K, Cushman SA Comparative evaluation of experimental approaches to the study of habitat fragmentation effects. Ecological Applications, 12: Metzger, J.P O que é ecologia de paisagens? Biota Neotropica ( Metzger, J.P. Delineamento de experimentos numa perspectiva de ecologia da paisagem. In: Cullen Jr., L., Rudran, R.., Valladares-Padua, C. (eds.). Métodos de estudo em Biologia da Conservação e Manejo da Vida Silvestre. Ed. da UFPR, Fundação O Boticário de Proteção à Natureza, p Metzger, J.P Landscape ecology: perspectives based on the 2007 IALE World Congress. Landscape Ecology 23: Pivello, V.R. & Metzger, J.P Diagnóstico da pesquisa em Ecologia de Paisagens no Brasil ( ). Biota Neotropica, 7(3):