Análise da paisagem por Sistemas de Informação Geográfica (SIGs) e métricas de paisagem como subsídio para tomada de decisões em nível ambiental

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1 1 de 8 14/04/ :21 Espacios. Vol. 32 (1) Pág. 35 Análise da paisagem por Sistemas de Informação Geográfica (SIGs) e métricas de paisagem como subsídio para tomada de decisões em nível ambiental Landscape analysis by Geographic Information System (GIS) and landscape metrics as an aid to decision-making in environmental level Alexandre Ducatti*, Eduardo Périco**, Úrsula Arend***, Gisele Cemin****, Claus Haetinger*****, Claudete Rempel******. Recibido: Aprobado: Contenido Introdução Materiais e Métodos Mapeamento das áreas florestadas e não florestadas Conclusões Referências bibliográficas RESUMO: A utilização de novas áreas para a agricultura e pastagem, bem como a expansão dos centros urbanos propiciam o aparecimento de paisagens florestais fragmentadas. Essas ilhas de vegetação apresentam-se alteradas quanto à luminosidade, temperatura, disponibilidade de água, vento e até mesmo pesticidas, quando estão associados a fragmentos rurais. O presente trabalho teve como objetivo verificar a fragmentação florestal da bacia hidrográfica do Rio Forqueta nos anos de 1989 e 2008, através de técnicas de geoprocessamento e ecologia de paisagens e, fornecer subsídios para implantação de uma política ambiental para região. Os resultados indicam uma diminuição de 31 % no número de fragmentos florestais, com um aumento de 79,9% na área florestada em 19 anos. Verificou-se um significativo aumento no total de áreas nucleares nos fragmento passando de 57,6% em 1989 para 70,6% em A distância média entre os fragmentos apresentou ligeira diminuição e o índice de forma dos fragmentos indica uma forma ovalada. A análise desses índices indica o favorecimento da formação de corredores ecológicos entre os fragmentos, bem como o aumento de áreas centrais essenciais a manutenção de processos ecológicos eficientes. Palavras-chave: fragmentação florestal, métricas de paisagem, qualidade ambiental. ABSTRACT: The use of new areas for agriculture and grazing, as well as expansion of urban centers provide the appearance of fragmented forest landscapes. These vegetation islands have altered their luminosity, temperature, water availability, wind and even pesticides when fragments are associated with rural. This study aimed to verify the forest fragmentation of Forqueta river basin during the years 1989 and 2008, using techniques of geographic information system (GIS) and landscape ecology, and provide subsidies for establishment of an environmental policy for the region. The results indicate a decrease of 31% in the number of forest fragments, with an increase of 79.9% in the forested area in 19 years. There was a significant increase in total core areas in the fragments from 57.6% in 1989 to 70.6% in The average distance between the fragments showed slight loss of form and indicates an oval form. The analysis of these indexes favors the creation of ecological corridors between fragments and the increase in core areas that are essential to maintain efficient ecological processes. Keywords: forest fragmentation, landscape metrics, environmental quality.

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3 3 de 8 14/04/ :21 RESUMEN: El uso de nuevas tierras para la agricultura y el pastoreo, así como la expansión de los centros urbanos presentan el aspecto de paisajes forestales fragmentados. Esas islas de vegetación se presentan alteradas en relación a la luminosidad, temperatura, disponibilidad de agua, viento y hasta plaguicidas, cuando están relacionados a fragmentos rurales. Este estudio tuvo como objetivo verificar la fragmentación de los bosques en la cuenca del río Forqueta durante los años de 1989 y 2008, utilizando técnicas de sistemas de informaciones geográfica (SIG) y la ecología del paisaje, bien como proporcionar subvenciones para el establecimiento de una política ambiental para la región. Los resultados indican una reducción del 31% en el número de fragmentos de bosque, con un aumento del 79,9% en la superficie forestal en los 19 años. Hubo un aumento significativo en las áreas nuclear total en los fragmentos del 57,6% en 1989 y 70,6% en La distancia media entre los fragmentos mostraban un ligero descenso y el índice de forma indica una forma oval. El análisis de estos índices favorece la creación de corredores ecológicos entre los fragmentos y el aumento en las áreas centrales para mantener eficientes los procesos ecológicos esenciales. Palabras clave: fragmentación del bosque, métricas del paisaje, calidad ambiental

4 4 de 8 14/04/ :21 Introdução O crescente aumento populacional está diretamente relacionado com a necessidade de novas áreas agriculturáveis e de pastagem, os quais são os principais responsáveis pela fragmentação e diminuição de grandes áreas florestadas. O que se percebe são paisagens em forma de mosaico compostas por aglomerados urbanos, terras cultivadas e remanescentes ou ilhas de vegetação. A paisagem pode ser definida como uma entidade espacial total e visual (Troll, 1971), com interações entre os processos bióticos e abióticos (Vink, 1983) e as atividades antrópicas, formando um conjunto único e indissociável em perpétua evolução (Bertrand, 1968). Sendo assim, o estudo da paisagem não se concentra apenas nos fatores biológicos e físicos de um ambiente, mas também nos processos culturais, sócio-econômicos e históricos da presença humana em determinada área que se encontra vinculada aos diversos usos da terra (Soares-Filho, 1998). Forman e Godron (1986) incluíram na definição o estudo integrado dos vários processos que resultam nos padrões texturais que apresenta a paisagem. Dessa forma, a ecologia da paisagem torna-se o estudo da estrutura, função e mudança de uma região heterogênea composta de ecossistemas em interação, constituindo-se uma ciência básica para o desenvolvimento, manejo, conservação e planejamento ambiental. Os fragmentos florestais que compõem as paisagens são definidos como áreas de vegetação natural

5 5 de 8 14/04/ :21 interrompidas por diversas formas de intervenção antrópica, tais como, estradas, povoados, culturas agrícolas, culturas florestais, pastagens, montanhas, lagos, represas ou até mesmo formações vegetais podem ser consideradas barreiras naturais capazes de diminuir significativamente o fluxo de animais, pólen ou sementes (Borges et. al., 2004). A fragmentação aumenta a velocidade do processo de extinção de populações locais ou espécies, limitando o potencial de dispersão e colonização, assim como reduzindo o tamanho efetivo das populações e facilitando o endocruzamento (Primack e Rodrigues, 2001). Para a análise e quantificação da estrutura da paisagem são utilizados índices que permitem descrever o nível de uniformidade ou fragmentação espacial de uma paisagem, essenciais para avaliação dos mecanismos ecológicos responsáveis pelas distribuições populacionais (Périco, et al., 2006). O software FRAGSTAT 3.3 é um conjunto de ferramentas auxiliares da análise espacial da paisagem através de índices que se dividem em três níveis: fragmentos, classes e paisagem (Volotão, 1998). Esse software gera dados relativos a métricas que quantificam a classe de uso e ocupação da terra para análise e caracterização do grau de fragmentação da paisagem. (Périco, 2006). Para Saito et.al. (2001) os dados de sensoriamento remoto e os Sistemas de Informação Geográfica (SIGs) constituem-se em importantes ferramentas que podem ser aplicadas para delimitar e acompanhar a evolução do uso da terra. Para a realização de um diagnóstico ambiental que possibilite aos tomadores de decisão elaborar seus planos de desenvolvimento é necessária a elaboração de zoneamentos ambientais. Zoneamento, segundo Santos (2004) é a compartimentação de uma região em porções territoriais, obtida pela avaliação dos atributos mais relevantes e suas dinâmicas. Para promover um zoneamento, o planejador deve reconhecer, suficientemente, a organização do espaço e sua totalidade e as similaridades dos elementos componentes de um grupo. Ao mesmo tempo, deve perceber claras distinções entre os grupos vizinhos, fazendo uso de uma análise múltipla e integradora. É através desse exercício de agrupar e dividir que se obtém a integração das informações e o diagnóstico da região planejada. O zoneamento ambiental no Brasil (Lei Federal n 6.983, de 31/08/81), publicada no D.O.U. em 02/09/1981) ou Zoneamento Ecológico-Econômico do Brasil ZEE (Decreto n 4.297, de 10 de julho de 2002), prevê preservação, reabilitação e recuperação da qualidade ambiental. Sua meta é o desenvolvimento socioeconômico condicionado à manutenção, em longo prazo, dos recursos naturais e melhoria das condições de vida do homem. Trabalha, essencialmente, com indicadores ambientais que destacam as pontencialidades, vocações e fragilidades do meio natural. Pela sua própria concepção é muito utilizado pelos planejadores ambientais (Rempel et. al., 2009) Todo zoneamento leva em conta as áreas legalmente protegidas, matas ciliares, topos de morro e nascentes, mas pouco considera a dinâmica da paisagem como um todo. Este trabalho teve por objetivo utilizar como caso de estudo uma bacia hidrográfica e realizar uma análise da configuração e composição das áreas florestais em um período de 19 anos. Foram selecionadas duas imagens da Bacia Hidrográfica do Rio Forqueta, RS, Brasil, referente aos anos de 1989 e A bacia em questão é uma das poucas áreas naturais da região que apresentam dois tipos distintos de florestas, a Floresta Estacional Decidual e a Floresta Ombrófila Mista com presença se araucárias. O grau de comprometimento da qualidade ambiental foi avaliado em função da fragmentação e da perda de áreas naturais, comparando os dois períodos, possibilitando a identificação de áreas de preservação. Materiais e Métodos Área de estudo A Bacia Hidrográfica do rio Forqueta, localizada em sua maior parte na região do Vale do Taquari, RS,

6 6 de 8 14/04/ :21 Brasil (Figura 1) e está inserida em remanescentes de Mata Atlântica, um dos 34 hotspots identificados mundialmente. Devido à intensa atividade agrícola e ao processo de urbanização, praticamente apresenta poucas grandes áreas de floresta contínua, predominando hábitats fragmentados, separados por propriedades rurais ou áreas urbanas. Por outro lado, a região apresenta uma heterogeneidade de fitoregiões: campos, Floresta Estacional Decidual, Floresta Ombrófila Mista, áreas de formação pioneira, bem como áreas de ecótono entre as diversas formações (Périco et al., 2005). Figura 1. Localização da Bacia Hidrográfica do Rio Forqueta, RS, Brasil

7 7 de 8 14/04/ :21 Materiais Foram utilizadas imagens do satélite TM/Landsat 5, bandas 3 (vermelho) 4 (infravermelho próximo) e 5 (infravermelho médio), da órbita-ponto , referente às passagens de e , respectivamente, georreferrenciadas a partir de cartas planialtimétricas elaboradas pela Diretoria de

8 8 de 8 14/04/ :21 Serviço Geográfico do Exército Brasileiro (DSG,1979) em escala 1:50.000, conforme apresentado na Tabela 1, software de Sistemas de Informações Geográficas (SIG) Idrisi, versão 3.2 (Eastman, 1998) software Fragstats, versão 3.3 (Mcgarigal et al., 2002) e GPS de navegação da marca Garmin 12 (Global Positioning System). Para o georreferenciamento foram utilizados 15 pontos de controle para ambas as imagens. O erro médio quadrático (RMS) foi controlado para que se obtivesse uma imagem com um erro inferior a 1 pixel, ou seja, inferior a 30 m². Foram selecionadas duas classes de uso e cobertura do solo nas imagens de 1989 e 2008: área florestada e área não florestada. Tabela 1. Cartas planialtimétricas da Diretoria de Serviço Geográfico do Exército Brasileiro utilizadas para o georreferenciamento das imagens de satélite. Folhas SH.22-V-D-I-4 MI-2951/4 SH.22-V-D-I-3 MI-2951/4 SH.22-V-D-I-2 MI-2951/2 SH.22-V-D-II-3 MI-2952/3 SH.22-V-C-III-2 MI-2950/2 SH.22-V-B-IV-1 MI-2934/1 SH.22-V-B-IV-3 MI-2934/3 SH.22-V-B-IV-4 MI-2934/4 SH.22-V-D-I-1 MI-2951/1 SH.22-V-B-IV-2 MI-2934/2 SH.22-V-A-VI-4 MI-2933/4 Denominação Marques de Souza Sério Nova Bréscia Lajeado Barros Cassal Nicolau Vergueiro Soledade-E Arvorezinha Progresso Maria Soledade [inicio] [siguiente] *Centro Universitário UNIVATES. ducatti.alexandre@gmail.com.br **Centro Universitário UNIVATES. perico@univates.br ***Centro Universitário UNIVATES. ursulaarend@univates.br **** Universidade de Caxias do Sul (UCS). gicemin@yahoo.com.br *****Centro Universitário UNIVATES. chaet@univates.br ******Centro Universitário UNIVATES. crempel@univates.br Vol. 32 (1) 2011 [Índice]