O USO DE TÉCNICAS DE SENSORIAMENTO REMOTO NA DETERMINAÇÃO DE ÁREAS DE PROTEÇÃO AMBIENTAL (APAs) EM FRAGMENTOS DE MATA: UMA FERRAMENTA PARA POLÍTICAS PÚBLICAS DE IMPLANTAÇÃO. C. Rempel 1, E. Périco 1 e 2, R. R. Eckhardt 1, G. Cemin 1 1 - Departamento 3 - Curso de Ciências Biológicas, Centro Universitário UNIVATES, Rua Avelino Tallini, 171 - Caixa Postal 155 - CEP 95900-000 - Lajeado - RS Brasil Telefone: (51) 3714-7000 Fax: (51) 3714-7001 Email: crempel@fates.tche.br 2 - Curso de Biologia, Universidade Luterana do Brasil - ULBRA, Rua Miguel Tostes, 101, CEP 92420-280 Canoas - RS Brasil Email: dirbiologia@ulbra.br RESUMO A presença de áreas nativas fragmentadas pela ação antrópica, é uma realidade cada vez mais constante nas regiões desenvolvidas. O presente trabalho apresenta uma metodologia, baseada no uso de técnicas de Sensoriamento Remoto, que permite identificar com maior rapidez áreas que poderiam se tornar Áreas de Proteção Ambiental (APAs). PALAVRAS-CHAVE: Áreas de Proteção Ambiental, Sensoriamento Remoto, Planejamento Ambiental ABSTRACT The presence of native fragmented areas by human action is a constant reality in developed areas. The present work presents a methodology, based on the use of techniques of remote sensing, that allows to identify with larger speed areas that can become Areas of Environmental Protection (APAs). KEY-WORDS: Areas of Environmental Protection, Remot sensing. 1. INTRODUÇÃO Basicamente a sustentabilidade de uma região depende da interação de três sistemas: o sistema ambiental, econômico e social. As atividades humanas geram pressões por energia, transporte, indústria, agricultura e criação de animais. Estas pressões refletemse na construção de mecanismos geradores de energia (hidrelétricas, termelétricas), na
abertura de estradas, no processo de urbanização e no uso do solo. Esse conjunto de atividades humanas afeta diretamente os recursos naturais de uma região: qualidade da água, ar, solo e a biodiversidade da flora e fauna. Como resultado desses processos, restam poucas áreas no estado do Rio Grande do Sul que apresentam grandes espaços contínuos de mata, restando fragmentos de vários tamanhos. 1.1 A Teoria da Biogeografia de Ilhas O desmatamento, resultado direto das pressões antrópicas, resulta em fragmentação da mata nativa original, transformando a floresta primária em um mosaico de áreas urbanas, de agricultura e pastoreio. As conseqüências da fragmentação florestal apresentam uma forte base teórica desenvolvida por MacArthur e Wilson (1967), a chamada Teoria da Biogeografia de Ilhas. Como os fragmentos de florestas correspondem a ilhas cercadas por áreas desmatadas, a teoria foi extrapolada para fragmentos florestais. Pouco se sabe sobre a dinâmica florestal e conseqüências ecológicas de fragmentos inseridos em áreas subtropicais, sendo a floresta tropical o principal foco desses estudos. O maior projeto nesse sentido é o Projeto Dinâmica Biológica de Fragmentos Florestais (PDBFF), que teve início em 1979 em uma grande área de floresta tropical ao norte de Manaus, AM. O efeito inicial esperado com a fragmentação é a diminuição da riqueza de espécies de uma área (Bierregaard et. al, 1992; Stouffer e Bierregaard, 1995). Muitas causas têm sido sugeridas para explicar essa relação entre riqueza específica e perda de habitat. Uma delas é a perda devido a diminuição na heterogeneidade do habitat (Simberloff e Abele, 1982; Haila et. al., 1987). Como são habitats heterogêneos o padrão de perda não ocorreria ao acaso, podendo lavar a um forte impacto sobre espécies especialistas (Zimmerman e
Bierregaard, 1986). Este problema é claramente mais forte em áreas tropicais, onde a diversidade de habitas leva a presença de muitas espécies que apresentam uma pequena área de ocorrência natural, bem como a presença de áreas que apresentam grande número de espécies endêmicas (Terborgh e Winter, 1986). Outra conseqüência do processo de fragmentação é a diminuição do tamanho da área de vida de determinadas espécies, colocando em risco sua sobrevivência. A princípio, quanto maior a área, maior a possibilidade de abranger fauna e flora, embora, em algumas situações, como na presença de espécies vegetais muito raras (1/100ha) pode ser mais adequado a conservação de várias áreas menores (Kageyama e Lepsch-Cunha, 2001). A área de vida de determinadas espécies é diretamente influenciada pelo tamanho. Em espécies territoriais o tamanho da área é um fator limitante para o crescimento da população, com marcada influência sobre o tamanho mínimo viável das populações. A população mínima viável está relacionada com a probabilidade de extinção de populações locais (Harris e Silva-Lopez, 1992) e com os efeitos do endocruzamento (Lacy, 1992). Porém, nem todos os estudos em florestas tropicais têm demonstrado um declínio na riqueza após o isolamento. Em fragmentos na Amazônia central foram encontrados crescimento na diversidade de pequenos mamíferos (Malcolm, 1997), anfíbios (Tocher et. al., 1997) e borboletas (Brown e Hutchings, 1997). Este crescimento pode estar associado tanto ao deslocamento das espécies pré-isolamento, quanto ao aparecimento de espécies associadas a áreas abertas. Usualmente, o foco de atenção na definição de áreas de proteção é a biodiversidade da região. Inventários faunísticos e florísticos consomem um grande tempo de trabalho. Uma opção mais rápida para levantamentos da biodiversidade é o uso da técnica RAP (Rapid Assessmente Program), que foi concebido para ser um método rápido, barato e
simples. O RAP consiste basicamente na organização de equipes multidisciplinares de especialistas e no trabalho intensivo dessas equipes em áreas a serem analisadas. Os relatórios finais incluem discussões sobre o status de conservação das áreas e as estratégias consideradas apropriadas para manutenção da biodiversidade existente. O programa seria dividido em cinco etapas: 1) seleção de sítios de levantamento; 2) levantamento das necessidades logísticas para o trabalho de campo; 3) inventário biológico em campo; 4) workshop de avaliação dos resultados; 5) divulgação dos dados. O RAP foi concebido e utilizado até momento em áreas neotropicais, que são conhecidamente de grande biodiversidade, mas nada impede sua utilização em qualquer tipo de ecossistema. Porém, a definição de locais para implantação de Áreas de Proteção Ambiental envolve um grande número de fatores além da biodiversidade, principalmente se tratando de ambientes com marcada ação antrópica, e com habitats mais homogêneos que as florestas tropicais. A simples demarcação de áreas de proteção ambiental são ineficazes sem uma conscientização da importância dessas áreas para as comunidades locais. A desconsideração dos problemas sociais locais associados, do próprio conceito de desenvolvimento que a comunidade apresenta, torna ineficaz esse processo (Kitamura, 2001). No caso da criação de APAs, a necessidade de preservação pode, e deve, estar diretamente associada as necessidades de subsistência das populações locais. Por definição, as Áreas de Proteção Ambiental, criadas no Rio Grande do Sul pelo Decreto Estadual n 0 38814 (FAMURS, 1998) são áreas de domínio público ou privado, sob supervisão governamental. Tem por objetivo preservar belezas cênicas, proteger recursos hídricos e bacias hidrográficas, criar condições para o turismo ecológico,
incentivar o desenvolvimento regional integrado, fomentar o uso sustentável do ambiente e servir como tampão para as categorias mais restritivas. A partir desta definição, podemos entender as APAs como áreas que funcionam como agentes ambientais tamponantes, que servem para proteger não apenas a fauna e flora de uma região, mas todo entorno, incluindo as atividades agrícolas e a área urbana adjacente. A partir desta definição, fica claro que sua implantação deve levar em consideração não somente a biodiversidade local, mas uma série de fatores, principalmente a proximidade com áreas rurais e urbanas. A questão básica, no caso específico de áreas fragmentadas, é definir quais áreas devem ser avaliadas. Na busca de uma solução que pudesse contemplar rapidez e resultados confiáveis, o uso do Sistema de Informação Geográfica (SIG), como ferramenta para avaliação inicial de grandes áreas, demonstrou ser adequado. 1.2 Sistema de Informação Geográfica (SIG) Um SIG ou sistema de informações geográficas consiste em um sistema computacional que reúne um poderoso conjunto de ferramentas para a entrada, armazenamento, recuperação, transformação, análise e representação de dados do mundo real para um conjunto de dados digitais. O princípio fundamental de funcionamento de um SIG é o georreferenciamento, ou seja, a indexação ou codificação geográfica da informação utilizada através de um sistema de referência cartográfica. Outra característica é a possibilidade de integrar informações espaciais e não espaciais de natureza, origem e forma diversas numa única base de dados, possibilitando a geração de novas informações derivadas e sua visualização na forma cartográfica (Aronoff, 1991)
O processamento de dados em SIG pressupõe que os mesmos estejam organizados em planos de informação individuais, de acordo com a natureza dos diversos temas a serem representados, como forma de efetuar análises que possam considerar separadamente as características específicas de cada um. A informação de cada plano é composta basicamente de duas partes: uma delas é a informação espacial, referenciada a um sistema de coordenadas e com a localização e delimitação das classes da área de interesse. A outra parte é composta pelos atributos não espaciais e localização e delimitação das classes, geralmente tabulados e organizados em um sistema gerenciado de banco de dados (Burrough, 1992). Os dois tipos de informação, cartográfica e tabular, quando isoladamente utilizados como nos métodos convencionais de análise, não são aproveitados em sua totalidade. A cartografia per se, por exemplo, embora represente um passo essencial para o conhecimento do território a ser administrado, é um elemento relativamente estanque, especialmente quando não estiver armazenada em meio digital. O uso isolado de um banco de dados convencional, por outro lado, permite apenas a obtenção de listas com os resultados de operações lógicas ou aritméticas. Identifica-se quais áreas apresentam uma ou mais características especificadas, mas não se obtém nenhuma informação acerca da distribuição espacial dessas áreas (Eastman, 1995). A possibilidade oferecida pelo geoprocessamento de integrar os dois tipos de informação e de executar qualquer tipo de operação sobre a mesma base de dados fez com que a análise ambiental experimentasse nos últimos anos um grande salto metodológico, passando a contar com a possibilidade de considerar relações espaciais, relações de causa e efeito e aspectos temporais que antes eram impraticáveis pelos meios existentes. Para testar
a eficiência do SIG na determinação de APAs, foi escolhida a região da Bacia Hidrográfica do Rio Forqueta, que abrange 21 municípios e dois ecossistemas distintos a Floresta Ombrófila Mista e a Floresta Estacional Decidual. 2. METODOLOGIA Foram realizadas 8 saídas a campo, abrangendo toda a área Bacia Hidrográfica do Rio Forqueta, sendo contabilizados 38 pontos com considerável cobertura vegetal de mata nativa. A base cartográfica necessária para o desenvolvimento do trabalho foi gerada a partir da digitalização de cartas do exército, escala 1:50.000, da região de abrangência do trabalho e da imagem do satélite LANDSAT TM 7, de 24/09/1999, bandas 345. Para estruturação do Banco de Dados Cartográfico-Digital foram utilizados o GPS (Global Position System), o Sistema de Informação Geográfica (SIG) IDRISI 32 e o software AUTOCAD. Primeiramente, foi realizado o georreferenciamento da imagem, após, foram feitas classificações supervisionadas e não-supervisionadas de toda a área de estudo. A classificação não-supervisionada utilizou o método ISODATA. A classificação não-supervisionada é uma forma de se analisar o tipo de cobertura vegetal sem ocorrer influência subjetiva de quem está realizando a classificação (Rempel, 1998). A classificação supervisionada utilizada foi o método da Máxima Verossimilhança Gaussiana (Maxver) que foi feita com base nas informações obtidas em campo. Desta forma foram introduzidos no IDRISI os pontos marcados em campo que identificam regiões com alta densidade vegetal nativa.
Também foi realizada a classificação supervisionada pelo Método da Mínima Distância Euclidiana, mas como os resultados obtidos foram semelhantes ao da Maxver, não se utilizou este classificador. A seguir foi utilizado o Método Fuzzy, que, segundo Rempel e Ely (1998) é uma forma não rígida de classificação na qual são definidas áreas de treinamento onde é indicado um valor estatístico para a classificação. O valor estatístico utilizado foi de z = 1,96. Essa forma de classificação compensa a presença de áreas mais escuras na imagem (sombra) ou até de áreas onde ocorre mistura ou sobreposição de informações. A imagem é apresentada sob a forma de graus de pertinência, isto é, todas as imagens resultantes apresentam, sob forma de legenda de cores, a pertinência ao tipo de cobertura/ocupação do solo na escala de 0 a 1, conforme a área de treinamento. Quanto mais próximo de 1, mais pertinente ou maior será a probabilidade de se encontrar nesta área a cobertura constante na área de treinamento. O método Fuzzy foi realizado para todas as classes de treinamento utilizadas na Maxver. Com base em conhecimento de campo e nos dados obtidos nas classificações Maxver e Fuzzy, os pontos de coleta foram agrupados originando um total de 26 áreas com cobertura vegetal nativa, 16 delas de Floresta Estacional Decidual (FED) e 12 de Floresta Ombrófila Mista - Mata de Araucária (FOM). Para cada uma dessas áreas foi verificado o tamanho, a formação vegetal, a presença de nascentes, rios e o tipo de ecossistema adjacente. As belezas cênicas e o potencial turístico de cada uma das áreas está sendo verificado por um outro grupo de pesquisadores, e os dados serão conjuntamente analisados posteriormente.
A partir dos dados obtidos até o momento, foram selecionadas três áreas com potencial para instalação de Áreas de Proteção Ambiental dentro da Bacia Hidrográfica em questão. 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO A determinação de uma Área Proteção Ambiental (APA) deve levar em consideração uma série de fatores. A metodologia aqui apresentada pretende auxiliar a escolha de áreas em uma região já fragmentada, seja pela presença de agricultura, de áreas abandonadas, de matas com silvicultura ou de espaço urbano. Baseado nesta realidade, até o momento foram analisados como aspectos relevantes: o tamanho da área, a formação vegetal, a presença/ausência de nascentes e rios e a proximidade de outras áreas. A figura 1 apresenta o aspecto geral da área com a respectiva classificação. Pode ser observado que a Bacia Hidrográfica do Rio Forqueta apresenta um mosaico de formações vegetais permeadas por intensa ação antrópica. Através da tabela 1, pode ser observado que os Campos em Cima da Serra correspondem a 11,57% da área total, a Floresta Estacional Decidual (FED) a 33,55% e a Floresta Ombrófila Mista (FOM) a 0,97% da área total. A área de plantio, de solo exposto, de mata energética e de área urbana, correspondem juntas a 27,77% da área total. Uma grande proporção (24,12%) é composta de áreas com FED e vegetação secundária, indicando áreas abandonadas em estágio de recuperação de mata. A figura 2 apresenta os 72 pontos marcados em campo para classificação.
Tabela 1 Uso e cobertura do solo na Bacia Hidrográfica do Rio Forqueta. Tipo de Cobertura Área (ha) % Total Atributo Campos de Cima da Serra 33.966,03 11,57 2 Floresta Floresta Estacional Decidual 98.491,08 33,55 3 Nuvens 33,26 0,01 4 Áreas de Plantio 62.677,83 21,35 5 Áreas de Solo Exposto 18000,55 6,13 6 Áreas de Sombra 1.117,15 0,38 7 Floresta Floresta Estacional Decidual- Vegetação Secundária 70.822,50 24,12 8 Corpos Aquáticos 4.784,07 1,63 9 Floresta Floresta Ombrófila Mista 2.860,82 0,97 10 Mata Artificial 145,37 0,05 11 Área Urbana 703,01 0,24 12 Figura 1 Imagem classificada da Bacia Hidrográfica do Rio Forqueta pelo método Maxver indicando o atual estado de uso/cobertura do solo.
Figura 2 Imagem com os pontos marcados em campo e divisas municipais. Os 72 pontos marcados em campo, representam locais com considerável cobertura vegetal nativa. Para facilitar a análise esses pontos foram agrupados, por proximidade, em 26 áreas (figura 3).
Figura 3: Imagem Maxver representando as áreas com cobertura florestas nativas e as 26 áreas pré-determinadas. A tabela 2 apresenta uma compilação das 26 áreas, tamanho, formação vegetal, presença/ausência de nascentes, presença/ausência de rios, distância da área mais próxima e municípios que as abrangem. Tabela 2 Caracterização das áreas indicando o tamanho, a formação vegetal (FED = Floresta Estacional Decidual; FOM = Floresta Ombrófila Mista), presença (S)/ausência (N) de nascentes, presença de rios, municípios e distância entre as áreas mais próximas. ÁREA TAMANHO DA ÁREA FORMAÇÃO VEGETAL PRESENÇA DE NASCENTE PRESENÇA DE RIOS A 1.276,90 ha FED N Arroios de 1ª e 2ª ordem MUNICÍPIOS Soledade e Fontoura Xavier DISTÂNCIAS MAIS PRÓXIMAS ENTRE AS ÁREAS ÁREAS DISTÂNCIAS (m)
ÁREA TAMANHO FORMAÇÃO PRESENÇA DA ÁREA VEGETAL DE NASCENTE PRESENÇA DE RIOS B 480,86 ha FED N Arroios de 1ª e 2ª ordem C 378,33 ha FED N Arroios de 1ª e 2ª ordem D 27,25 ha FED N Rio de 2ª ordem E 475,50 ha FED N Rio de 2ª ordem F 332,75 ha FED N Arroios de 1ª e 2ª ordem G 233,99 ha FED N Rio de 2ª ordem H 547,86 ha FED N Rio de 2ª ordem I 1.665, 09 ha FED N Arroio de 1ª e 2ª ordem MUNICÍPIOS Fontoura Xavier, Putinga, Ilópolis e Arvorezinha São José do Herval, Putinga, Fontoura Xavier São José do Herval (APA PCH Salto Forqueta DISTÂNCIAS MAIS PRÓXIMAS ENTRE AS ÁREAS M N 2.138,92 N O 1.174,46 L K 6.381,01 Putinga e Pouso F H 4.140,80 Novo Pouso Novo D E 2.408,88 Travesseiro D C 2.690,06 Pouso Novo e Progresso Progresso, Fontoura Xavier e Barros Cassal P I 2.095,67 P J 2.160,18 J 238,22 ha FED S - Progresso I R 5.565,38 K 1.092,43 ha FED N Arroio de 1ª Marques de Souza B U 1.354,24 ordem e Progresso L 630,84 ha FED N Arroio de 1ª Travesseiro e U T 1.915,27 ordem Capitão M 317,05 ha FED N - Forquetinha e T S 1.494,63 Marques de Souza N 176,19 ha FED N - Forquetinha A V 533,90 O 203,26 ha FOM N - Boqueirão do Leão Z Y 3.460,11 P 252,31 ha FOM S - Progresso X Z 298,63 R 226,28 ha FOM N - Fontoura Xavier W Q 5.489,99 S 162,84 ha FOM S - Fontoura Xavier A X 4.746,37 T 473,33 ha FOM S - Fontoura Xavier K G 3.721,06 U 79,40 ha FOM N - Fontoura Xavier V 103,93 ha FOM N - Fontoura Xavier X 827,14 ha FOM S Arroio de 1ª Arvorezinha ordem Z 189,63 ha FOM S - Arvorezinha Y 96,22 ha FOM N - Arvorezinha e Itapuca Q 176,56 ha FOM S Arroio de 1ª Soledade ordem W 89,08 ha FOM N - Itapuca e Nova Alvorada O tamanho é um fator importante na escolha de uma área, a medida que quanto maior a área, maior a possibilidade de abranger fauna e flora, embora em algumas situações, como na presença de espécies vegetais muito raras (1/100ha) pode ser mais
adequado a conservação de áreas menores (Kageyama & Lepsch-Cunha, 2001). A área de ocupação de determinadas espécies é diretamente influenciada pelo tamanho. Em espécies territoriais o tamanho da área também é um fator limitante para o crescimento da população, com marcada influência sobre o tamanho mínimo viável das populações. A análise de populações viáveis visa entender a sobrevivência a longo prazo de populações naturais. A população mínima viável está relacionada com a probabilidade de extinção de populações locais, devido ao fato de que populações maiores são mais aptas do que as menores para conter os efeitos estocásticos que ameaçam populações em extinção (Harris e Silva-Lopez, 1992), bem como os danos causados pela depressão pelo endocruzamento (Lacy, 1992). Embora esses dados de diversidade de fauna e flora em campo serão obtidos em uma segunda etapa do trabalho, a partir da escolha das áreas indicadas para APAs, de uma forma geral é aconselhável a escolha de áreas de maior tamanho. O tamanho médio das áreas pré-determinadas fica em torno de 400ha, apenas uma área apresenta mais de 1.500ha (área 5) e duas apresentam entre 1.000 e 1.500ha (A e K) (tabela 2). Embora o tamanho seja um fator importante, a proximidade de outras áreas, com as quais poderiam se estabelecer corredores de fauna e flora também deve ser considerado. Pode ser mais adequado a escolha de duas áreas próximas de tamanho médio, que uma área isolada de tamanho maior. A presença de nascentes é um aspecto a ser considerado, a medida que qualifica a área, pelo próprio código ambiental, como uma Área de Preservação Permanente (APP). Quanto mais aspectos presentes em legislação específica forem contemplados, mais fácil fica a negociação política com a prefeitura e comunidade para implantação de uma APA. Neste sentido a presença de rios também é um aspecto importante, visto que já existe legislação específica para proteção de matas ciliares.
Baseado nos aspectos descritos acima foram consideradas três áreas com possibilidades para instalação de APAs. Com relação a formação de Floresta Estacional Decidual - FED, a área K apresenta bons indicadores: o tamanho de 1.092ha e a presença de arroios de primeira ordem. Das áreas com FED, apenas a área J apresentava nascente, porém é pequena (238ha). A área K localiza-se em uma região da bacia hidrográfica onde a urbanização crescente e o uso do solo são mais intensos, portanto, pelo seu tamanho, poderia funcionar como um sistema de tampão para o microclima da região, bem como uma proteção contra os efeitos da erosão e lixiviação. Com relação as áreas de Floresta Ombrófila Mista - FOM, a escolha recai sobre as áreas X e Z, que apresentam um tamanho total de 1.016 ha, e distam apenas 298m uma da outra. Esta distância é perfeitamente compatível com a formação de corredores de fauna e flora, inclusive para muitas espécies de invertebrados (principalmente polinizadores). As duas áreas apresentam nascentes e a área X apresenta arroios de primeira ordem. A partir da escolha dessas três áreas inicia-se a segunda etapa do trabalho, que consiste em um levantamento em campo da biodiversidade desses locais. Desta forma pretende-se estabelecer uma técnica mista para avaliação de áreas fragmentadas com potencial para conservação. Primeiro utilizando o Sensoriamento Remoto para escolha dos fragmentos e, posteriormente, a análise da fauna e flora dos fragmentos selecionados. A metodologia completa pode ser dividida em duas partes, a técnica e a política. A parte técnica, parcialmente descrita neste trabalho, consiste na análise da cobertura do solo e posterior escolha de áreas apropriadas para levantamento da biodiversidade e de indicadores econômicos e sociais. A parte política, envolve a apresentação da proposta técnica para discussão com a sociedade política e a sociedade civil organizada. A partir desta discussão, recomenda-se a implantação de um programa comunitário de educação
ambiental antes da implantação da APA. O processo não estará terminado, visto que se faz necessário um constante monitoramento ambiental, social e econômico. Um fluxograma do processo está representado abaixo. Georeferenciamento da área a ser trabalhada Discussão: Sociedade Política Organizada Sociedade Civil Organizada Análise por SIG Aprovação Critérios: Tamanho Proximidade Cobertura Vegetal Rios ou Nascentes Declividade Bordas Implantação de um Projeto de Educação Ambiental Implantação Gerar os mapas temáticos Monitoramento Potencial para turismo rural ou ecoturismo Biodiversidade (RAP) Economia local Ambiental Social Econômico DECISÃO TÉCNICA
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