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Centro Brasileiro de Estudos em Ecologia de Estradas
Universidade Federal de Lavras - Lavras - MG - Brasil
Impacto de estradas sobre a cobertura florestal
adjacente: Zona-de-efeito em fragmentos no sul
de Minas Gerais
NATHÁLIA SILVA DE CARVALHO
Monografia | 2012
NATHÁLIA SILVA DE CARVALHO
Impacto de estradas sobre a
cobertura florestal adjacente:
Zona-de-efeito em fragmentos no sul de Minas Gerais
LAVRAS – MG
2012
NATHÁLIA SILVA DE CARVALHO
Impacto de estradas sobre
a cobertura florestal adjacente:
Zona-de-efeito em fragmentos no sul de Minas Gerais
Monografia apresentada ao Colegiado do
Curso de Ciências Biológicas, para a obtenção
do título de Bacharel em Ciências Biológicas.
Orientador
Dr. Alex Bager
LAVRAS - MG
2012
NATHÁLIA SILVA DE CARVALHO
Impacto de estradas sobre a
cobertura florestal adjacente:
Zona-de-efeito em fragmentos no sul de Minas Gerais
Monografia apresentada ao Colegiado do
Curso de Ciências Biológicas, para a obtenção
do título em Bacharel em Ciências Biológicas.
APROVADA em 05 de outubro de 2012.
Dr. Marco Aurélio Leite Fontes UFLA
Dr. Alex Bager
Orientador
LAVRAS – MG
2012
Aos meus pais Vera e Sérgio e a minha avó Maria
DEDICO
AGRADECIMENTOS
A Deus pelo dom da vida e por guiar meu caminho, possibilitando que
mais essa meta fosse alcançada.
A Universidade Federal de Lavras, por toda estrutura disponibilizada
para a realização deste trabalho.
Ao CNPq pela concessão da bolsa de Iniciação Científica.
Ao meu orientador, Dr. Alex Bager, por confiar no meu trabalho, pelos
ensinamentos e apoio, por me permitir adquirir novas perspectivas sobre o
conhecimento científico.
A professora Dr.ª Simone Rodrigues Freitas pela disponibilidade e
atenção, aos infinitos emails respondidos que foram fundamentais para o
progresso deste trabalho, pela paciência e ajuda com os Sistemas de Informações
Geográficas (SIGs).
Aos professores Ms. Fausto Weimar Acerbi Júnior e Dr. Gilberto
Coelho, pela disponibilidade e auxílio com os SIGs.
Ao professor Dr. Marco Aurélio Leite Fontes por aceitar o convite para
participação na banca e pelas contribuições para a melhoria deste trabalho.
Ao LEMAF pela disponibilização das imagens de satélite.
Aos amigos do LAMCA – Laboratório de Manejo e Conservação
Ambiental, pelos momentos compartilhados, em especial à Thálita que me
acompanhou nas várias tentativas e erros e por todo empenho no
desenvolvimento deste trabalho como se fosse seu.
Ao meu namorado Geovane pela presença, apoio, companheirismo e
ajuda com a instalação dos programas utilizados.
A minha família, em especial aos meus pais Sérgio e Vera, minha irmã
Priscila e minha avó Maria por apoiarem minhas escolhas e pela compreensão
dos momentos de nervosismo e ausência.
A todos os professores por todos os ensinamentos que durante este
percurso contribuíram para a minha formação.
A turma BIO 2008/02, principalmente às amizades verdadeiras, em
especial minhas amigas Ana, Jú e Roberta pela presença em vários momentos de
risadas, diversão e aflição de provas!
Sou grata a todos vocês!
RESUMO
A ampliação das estradas vem causando significativas mudanças ambientais. Um
dos principais impactos é a redução da cobertura vegetal nas áreas adjacentes a
malha rodoviária, modificando a estrutura da paisagem e conduzindo a
processos de fragmentação e perda de habitat. O objetivo deste estudo foi avaliar
a influência da distância das estradas sobre a densidade da cobertura florestal
considerando o tipo de estrada, pavimentada e não pavimentada. O estudo foi
realizado ao longo dos trechos das rodovias pavimentadas MG 354 e BR 383,
situados no sul de Minas Gerais. A paisagem de estudo foi delimitada
considerando um buffer de 10 km para a cobertura florestal e 5 km para a malha
rodoviária ao longo de cada trecho. As análises do efeito das estradas foram
realizadas através do tratamento de imagens do satélite Rapidye. A partir de uma
classificação supervisionada do uso e cobertura do solo, feita no programa ENVI
4.5, foram extraídos os dados referentes à cobertura florestal. No programa
ArcGIS 9.3 foi realizada a vetorização manual das estradas, para obter os dados
da malha rodoviária. Para definir a influência da distância da malha rodoviária
foram criados buffers relativos às estradas, de 0 a 5000 m em intervalos de
100m, totalizando 50 faixas de distâncias. Para avaliar a relação entre a distância
das estradas e a densidade florestal foi feita uma análise de regressão através do
ajustamento de curvas, a qual possibilitou identificar a zona-de-efeito. Após a
definição desta região, o teste Qui-Quadrado foi aplicado para estabelecer o
intervalo de distância nesta zona em que o impacto foi ainda mais acentuado. O
ajuste de curvas foi significativo para todas as análises (p≤ 0,001). Houve
relação positiva entre a distância da malha rodoviária e a densidade de cobertura
florestal para as estradas pavimentadas da MG 354 e da BR 383 e para as não
pavimentadas da MG 354. Nas estradas não pavimentadas da BR 383, a relação
foi negativa. Foi verificada nas relações positivas uma drástica inclinação das
curvas até o intervalo de aproximadamente 200 m. Após a determinação da
extensão dessa zona-de-efeito, os resultados significativos do teste QuiQuadrado evidenciaram que o impacto é ainda mais acentuado na faixa de 100
metros (p<0,001). Os resultados obtidos neste estudo evidenciam a existência de
um maior impacto nas áreas mais próximas as estradas determinando menores
densidades florestais. Desta maneira, a identificação da zona-de-efeito
decorrente da proximidade à malha rodoviária, é primordial na definição das
áreas florestais mais suscetíveis.
Palavras-chave: Fragmentação de hábitat. Ecologia de Estradas. Ecologia da
Paisagem.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Área de estudo definida em torno dos trechos das rodovias MG 354 (à
esquerda) e BR 383 (à direita). O trecho da rodovia MG 354 situa-se entre as
cidades de Bom Sucesso e Luminárias, já o trecho da BR 383 localiza-se entre
as cidades de São Sebastião da Vitória e São Vicente de Minas. ....................... 29
Figura 2. Recorte do mosaico de imagens. Em A estão representados os buffers
criados em torno das rodovias MG 354 (à esquerda) e BR 383 (à direita). Em
seguida, como representado em B, estes buffers foram utilizados como moldes
para recortar o mosaico de imagens do satélite RapdEye,
na composição
colorida 5-3-2.................................................................................................. 31
Figura 3. Representação da paisagem delimitada em torno das rodovias MG 354
(à esquerda) e BR 383 (à direita) em uma composição colorida 5-3-2, após o
recorte do mosaico de imagens. ....................................................................... 31
Figura 4. Detalhe de uma região do mapa de uso e cobertura do solo (à direita)
gerado a partir do mosaico de imagens (à esquerda), aplicando o método de
classificação supervisionada de Máxima Verossimilhança................................ 33
Figura 5. Aplicação dos filtros de mediana 3x3 para remoção dos pixels isolados
e clump 3x3 para unir as áreas similares adjacentes no mapa de uso e cobertura
do solo gerado após a classificação supervisionada. ......................................... 34
Figura 6. Representação esquemática para definição da distância máxima
avaliada. A delimitação até a distância de 5 km foi estabelecida devido as
estradas que estendem-se até o limite do buffer da malha rodoviária. Neste
exemplo, a rodovia MG 354 foi utilizada como referência para a criação dos
buffers de 10 km para a cobertura florestal e 5 km para as estradas não
pavimentadas. ................................................................................................. 36
Figura 7. Representação esquemática dos intervalos de buffers para as estradas
pavimentadas em torno do trecho da BR 383. Os buffers foram definidos em
relação às estradas em intervalos de 100 m, totalizando 50 faixas de distância (0
a 5 000 metros). .............................................................................................. 37
Figura 8. Relação da densidade florestal em função da distância de estradas
pavimentadas e não pavimentadas. A1 e A2 correspondem aos resultados da MG
354 e B1 e B2 correspondem aos resultados da BR 383. ................................... 41
LISTA DE TABELAS
Tabela 1. Valores referentes à área total da paisagem de estudo e o percentual
desta representado por cobertura florestal. Também está representado a extensão
da malha rodoviária total amostrada na MG 354 e BR 383. .............................. 39
Tabela 2. Valores para os ajustamentos de curvas referentes à densidade de
cobertura florestal em função da distância das estradas pavimentadas e não
pavimentadas. ................................................................................................. 40
Tabela 3. Valores da densidade de cobertura florestal para as relações positivas
observadas nas estradas pavimentadas e não pavimentadas da MG 354 e para as
pavimentadas da BR 383. Considerando a inclinação das curvas de regressão,
estão representados os valores referentes à densidade de cobertura florestal
média e os valores observados até a distância de 200 metros. Para a comparação
entre estes resultados foi aplicado o teste Qui-Quadrado. ................................. 41
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO .......................................................................................... 11
2. REFERENCIAL TEÓRICO ........................................................................ 12
2.1 Ecologia da Paisagem ................................................................................ 12
2.2 Fragmentação de hábitat: ameaça à biodiversidade .................................... 13
2.3 Malha rodoviária brasileira ........................................................................ 16
2.4 Efeitos de empreendimentos rodoviários na biodiversidade ........................ 17
2.5 A zona-de-efeito de estradas ...................................................................... 20
3. OBJETIVO ................................................................................................. 28
4. MATERIAL E MÉTODOS.......................................................................... 28
4.1 Área de estudo .......................................................................................... 28
4.2 COLETA DE DADOS ............................................................................... 30
4.2.1 Tratamento e processamento das imagens de satélite ............................... 30
4.2.2 Mosaico das imagens de satélite ............................................................. 30
4.2.3 Classificação Supervisionada .................................................................. 32
4.2.4 Tratamento Pós – Classificação .............................................................. 33
4.2.5 Extração dos dados vetoriais da cobertura florestal e da malha rodoviária34
4.2.6 Relação entre a distância das estradas e a área de cobertura florestal ....... 35
4.3 ANÁLISE DE DADOS ............................................................................. 37
5. RESULTADOS ........................................................................................... 38
5.1 Tratamento das imagens de satélite ............................................................ 38
5.2 Relação entre a distância das estradas e a densidade de cobertura florestal . 38
6. DISCUSSÃO .............................................................................................. 42
7. CONCLUSÃO ............................................................................................ 46
REFERÊNCIAS ...................................................................................... 47
11
1. INTRODUÇÃO
A construção de estradas situa-se entre os principais precursores da
fragmentação de habitat (FORMAN; ALEXANDER, 1998). Vários são os
efeitos ecológicos decorrentes da implantação deste empreendimento, os quais
se estendem desde a construção da estrada até os impactos que só são
perceptíveis a longo prazo (SPELLERBERG, 2002). Estes afetam a comunidade
da fauna e flora, assim como, alteram a estrutura física e química do ambiente
(COFFIN, 2007; FORMAN; ALEXANDER, 1998; GOOSEM, 2007).
A facilidade de acesso promovida pela malha rodoviária está
diretamente associada às expressivas alterações da paisagem, uma vez que,
proporcionam o desenvolvimento de atividades antrópicas que culminam em
modificações no uso e cobertura do solo (FEARNSIDE, 2010; SIVRIKAYA;
GÜNAY; AKAY, 2011). Este vínculo tem determinado a redução na área de
cobertura florestal em regiões adjacentes as estradas e a utilização de Sistemas
de Informações Geográficas (SIGs), têm representado ferramentas fundamentais
para evidenciar a relação entre a incidência de desmatamento e a proximidade a
malha rodoviária (CHRISTIE et al., 2007; MICHALSKI; PERES; LAKE, 2008;
VÅGEN, 2006).
Entretanto, a maioria dos estudos não considera como o refinamento da
escala de análise do efeito da distância pode ser relevante na determinação dos
impactos provocados pela malha rodoviária, como também, as diferenças nas
características estruturais entre as estradas de acordo com o tipo de pavimento,
uma vez que, estas podem interferir de maneira distinta na cobertura florestal
circundante. Além disso, considerando o desenvolvimento de pesquisas com esta
temática em território nacional, há um número expressivo de publicações para os
efeitos principalmente na Floresta Amazônica (BARNI, 2012; BORGES;
FERREIRA, 2011; FEARNSIDE, 2008; MICHALSKI; PERES; LAKE, 2008;
12
SOUTHWORTH et al., 2011), entretanto, os estudos são escassos para outras
regiões do país (FREITAS, TEIXEIRA E METZGER, 2009; TEIXEIRA et al.,
2009; SANTOS; TABARELLI, 2002). A partir destas constatações é que esta
pesquisa foi desenvolvida, com o intuito de ampliar os conhecimentos sobre o
impacto da malha rodoviária para regiões extra-amazônicas, fundamentando-se
na importância da escala utilizada e dos possíveis impactos divergentes entre
estradas pavimentadas e não pavimentadas.
Esta proposta considera a hipótese de que a distribuição da cobertura
florestal na área de estudo é influenciada pela malha rodoviária. Desta maneira,
este estudo pressupõe que a utilização de uma escala refinada irá permitir a
identificação de um gradiente na distribuição da cobertura florestal, existindo
uma zona-de-efeito na qual a proximidade as estradas resulta em uma redução na
área de cobertura florestal.
2. REFERENCIAL TEÓRICO
2.1 Ecologia da Paisagem
Compreender a paisagem circundante é um aspecto fundamental para
entender os efeitos da fragmentação. A Ecologia da Paisagem é uma nova área de
conhecimento, a qual relaciona conceitos geográficos e biológicos para analisar a
estrutura espacial da paisagem, com o intuito de compreender a influência da sua
configuração espacial nos processos ecológicos (METZGER, 2001). A aplicação
dos seus conceitos e métodos estão integrados a técnicas de sensoriamento
remoto e de sistemas de informações geográficas (SIGs), os quais são
importantes subsídios na interpretação do conjunto paisagístico (JENSEN, 2009).
Para o entendimento da relação entre o padrão espacial da paisagem e
processos ecológicos é necessário a mensuração da sua configuração espacial, a
13
qual é feita com o auxílio de parâmetros denominados de métricas da paisagem
(METZGER, 2003). As métricas são importantes ferramentas para a
caracterização espacial da paisagem, pois permitem uma análise da composição
e disposição espacial dos elementos que a compõem, o que possibilita definir o
nível de fragmentação, isolamento, forma além de permitir caracterizar a matriz
da área avaliada (VOLOTÃO, 1998). Estes parâmetros otimizam o
entendimento da função e relação entre os elementos constituintes da paisagem,
uma vez que, permitem quantificar as características espaciais apenas dos
fragmentos ou de todos elementos que compõem o mosaico (MCGARIGAL;
MARKS, 1995).
A Ecologia da Paisagem tem contribuído com novas perspectivas para
resolução de problemas ambientais, pois vem promovendo uma mudança de
paradigma nos estudos sobre fragmentação e conservação de espécies e
ecossistemas (METZGER, 2001). A aplicação de seus conceitos pode aprimorar
o entendimento entre padrões espaciais e processos ecológicos, o que pode
auxiliar na resolução de problemas ambientais.
2.2 Fragmentação de hábitat: ameaça à biodiversidade
Atualmente a perda de habitat e a fragmentação situam-se entre as
principais causas da extinção de espécies (HENLE et al., 2004). A destruição do
ambiente
tem
proporcionado
repercussões
mundiais
causando
grande
preocupação devido à velocidade e escala global com que as mudanças nos
processos ecológicos vêm ocorrendo (CANDIA-GALLARDO, 2011). A
modificação na qualidade do hábitat e a disponibilidade de recursos podem
alterar a composição das comunidades, o que pode tornar as populações mais
suscetíveis à extinção local (FLEISHMAN et al., 2002). No Brasil os efeitos da
degradação refletem-se em 93% da Mata Atlântica modificada, cerca de 70% do
14
Cerrado alterado por atividades antrópicas principalmente as agropecuárias e
13% da Floresta Amazônica já foram perdidos (DOUROJEANNI; PÁDUA,
2001).
A perda de habitat e a fragmentação são processos que implicam em
uma gradativa remoção de área nativa devido à inserção de outros elementos
com características distintas, mas estes são processos que diferem na
configuração espacial resultante na paisagem (FAHRIG, 2003). A perda de
hábitat conduz a uma redução na área sem necessariamente ocorrer uma ruptura
de sua continuidade, enquanto que, a fragmentação direciona a conversão da
área em vários remanescentes de vegetação com diferentes dimensões e níveis
de isolamento (BOSCOLO, 2007). Sendo assim, os efeitos decorrentes da
fragmentação de habitat consistem em uma modificação na disposição e
conectividade do habitat. Este processo de ruptura dos ambientes naturais resulta
em efeitos na configuração estrutural e espacial dos ambientes naturais,
ocorrendo: a redução da quantidade de habitat e do tamanho dos fragmentos
remanescentes, além do aumento do número de fragmentos e do isolamento
entre eles (FAHRIG, 2003). As características da estrutura espacial da paisagem
podem interferir na dinâmica das comunidades, modificando os padrões de
deslocamento das espécies, assim como, alterando o risco de extinção destas
(METZGER, 1999). A análise da composição, relação e distribuição dos
elementos constituintes da paisagem é um fator imprescindível para o
entendimento dos efeitos da fragmentação sobre o fluxo biológico (METZGER,
1999).
Decorrente do processo de fragmentação há uma alteração na relação
perímetro-área dos remanescentes de vegetação. Com essa modificação da
estrutura dos fragmentos, as condições micro-climáticas são alteradas devido à
redução da relação perímetro-área, resultando em uma penetração mais intensa
de luz favorecendo a proliferação de espécies adaptadas a condições de clareiras
15
(COFFIN, 2007). Esta característica pode implicar em uma intensificação dos
efeitos de borda, uma vez que, a modificação na forma pode aumentar as áreas
de vegetação expostas às porções mais marginais dos fragmentos (GOOSEM,
2007; SAUNDERS; HOBBS; MARGULES, 1991). Os efeitos abióticos
consistem em modificações nas condições micro-climáticas nessas áreas de
transição entre o fragmento e a matriz de entorno, resultando em locais expostos
a uma maior radiação solar, maior intensidade de ventos, teor de umidade
reduzido, temperaturas elevadas (MURCIA, 1995). Essas alterações têm
conseqüências sobre a biota modificando a riqueza e diversidade de espécies
nessas áreas devido alterações nos processos de germinação e crescimento,
influências nas taxas de reprodução e mortalidade, além de também poderem
afetar interações ecológicas como competição, polinização e herbivoria
(BARROS, 2006).
Vários estudos têm evidenciado modificações nas comunidades
biológicas em paisagens fragmentadas. O estudo realizado por Lopes et al.,
(2009) em uma paisagem altamente fragmentada de Mata Atlântica constatou
uma redução na composição de espécies florestais e empobrecimento na
diversidade de polinizadores, fator que reduz a complexidade funcional dos
sistemas naturais. Viveiros De Castro e Fernandez (2004) demonstraram que
fatores relacionados à paisagem circundante aos fragmentos também podem
influenciar na vulnerabilidade das espécies aos efeitos da fragmentação,
podendo ser até mais determinantes para a permanência no ambiente do que as
suas características biológicas intrínsecas. A existência de atividades antrópicas
próximas aos fragmentos de hábitat também podem afetar as comunidades,
como demonstrado em um estudo realizado por Vieira et al. (2009), no qual a
composição e riqueza de pequenos mamíferos esteve relacionada não apenas
com o tamanho e isolamento do fragmentos, como também, com as atividades
de uso da terra adjacentes.
16
Estimativas têm descrito que ações antrópicas têm modificado a taxa de
extinção das espécies acelerando o processo natural em cerca de mil vezes e
projeções futuras sugerem que este valor possa atingir dez mil vezes
(UNEP/GRID-ARENDAL, 2005). Considerando que a fragmentação de habitat
corresponde a um dos principais precursores da intensificação deste processo, o
desenvolvimento de pesquisas com o objetivo de entender as respostas
biológicas são imprescindíveis para a conservação e manutenção da
biodiversidade a longo prazo.
2.3 Malha rodoviária brasileira
O modal rodoviário é fundamental para a economia brasileira, pois é
imprescindível para o escoamento de sua produção, representando o principal
meio de transporte de cargas no Brasil (BARTHOLOMEU, 2006). O processo
que incentivou a ampliação da malha rodoviária brasileira teve início no
mandato do presidente Washington Luís em 1926, que adotou o lema ―governar
é abrir estradas‖ (ALBANO, 2005).
A extensão da malha rodoviária brasileira de acordo com a Agência
Nacional de Transportes Terrestres é representada por 218640 km de estradas
pavimentadas e 1367601 km de estradas não pavimentadas (ANTT, 2009). O
Sudeste brasileiro representa a região com a maior extensão de estradas, com
cerca de 33% de toda malha rodoviária do país e Minas Gerais é o estado que
possui a maior extensão em estradas pavimentadas e não pavimentadas
(273984,9 km), além de agregar cerca de 52% de toda extensão rodoviária da
região Sudeste (ANTT, 2009).
Estes valores expressam a dependência do modal rodoviário para a
manutenção da economia e escoamento da produção brasileira. Comparando a
participação do modal rodoviário brasileiro no transporte de cargas com países
de dimensões continentais este fato torna-se evidente, uma vez que, nos Estados
17
Unidos a participação de rodovias no transporte de cargas corresponde a 26%,
na Austrália 24% e na China 8% (CNT, 2002 apud BARTHOLOMEU, 2006).
Apesar desta via linear ser fundamental para o desenvolvimento
econômico no Brasil, há um investimento reduzido do Estado para a manutenção
da infra-estrutura viária além da falta de planejamento adequado para execução
dos projetos (BARTHOLOMEU, 2006). A combinação destes fatores reflete-se
em estradas com situações precárias de segurança, sendo que 78% da extensão
de toda malha rodoviária pública encontra-se em condição péssima, ruim ou
deficiente (CNT; COPPEAD, 2002). Estas características resultam em níveis
elevados de acidentes, atingindo taxas de mortes por quilômetro de rodovia
pavimentada de 10 a 70 vezes superiores do que as observadas em países
desenvolvidos (CNT; COPPEAD, 2002).
A prevalência de empreendimentos rodoviários para a economia no
Brasil torna imprescindível a aplicação de medidas que melhorem a qualidade da
infra-estrutura da sua malha rodoviária com o intuito de reduzir mortes,
ferimentos e grandes prejuízos, diante disso, o Governo Federal tem atribuído
um programa emergencial para recuperação das estradas com o objetivo de
atenuar estes impactos (MARTINS, 2008).
2.4 Efeitos de empreendimentos rodoviários na biodiversidade
O sistema rodoviário corresponde a um dos principais segmentos para o
desenvolvimento e ampliação econômica de um país (BARTHOLOMEU, 2006).
O planejamento das primeiras rodovias considerava apenas aspectos geométricos
e geotécnicos, com diretrizes que conduziam ao mínimo custo para a construção,
fator que resultou em efeitos significativos sobre a biota dos ecossistemas em
torno das estradas (LISBOA, 2003). A implantação de empreendimentos
rodoviários situa-se entre as principais causas da fragmentação e perda de
18
habitat, além da modificação na paisagem e no uso do solo (TROMBULAK;
FRISSELL, 2000). Estimativas demonstram que 19% do território dos Estados
Unidos é diretamente afetado pelo sistema rodoviário, representando uma das
principais causas da fragmentação de habitat no país (FORMAN, 2000).
A construção de estradas modifica a qualidade do hábitat e a
disponibilidade de recursos, alterando as comunidades da fauna e flora
circundantes (TROMBULAK; FRISSELL, 2000). O estabelecimento de
empreendimentos rodoviários situa-se entre as principais atividades antrópicas
que afetam de maneira direta ou indireta a dinâmica dos processos ecológicos,
alterando as propriedades físicas, químicas e biológicas do ambiente (COFFIN,
2007; FORMAN; ALEXANDER, 1998). Os impactos diretos estão associados à
presença desta via seccionando o ambiente natural o que pode resultar, por
exemplo,
na
morte
de
animais
por
atropelamentos
(CLEVENGER;
CHRUSZCZ; GUNSON, 2003; COELHO; KINDEL; COELHO, 2008) e no
isolamento de populações (SHEPARD et al., 2008). Os impactos indiretos estão
relacionados à acessibilidade proporcionada pela malha rodoviária, a qual
facilita a ocupação humana das áreas contíguas (FREITAS; TEIXEIRA;
METZGER, 2009).
Sendo assim, o surgimento da ciência Ecologia de Estradas,
terminologia designada pelo ecologista da paisagem Richard Forman, foi
fundamental para avaliar a problemática entre empreendimentos rodoviários e as
ameaças à biodiversidade associada (COFFIN, 2007). A aplicação dos conceitos
desta ciência visa entender a interação entre à biota e o sistema rodoviário
abordando características quanto ao tráfego de veículos, arquitetura, conexão e
forma da rede rodoviária, a densidade de estradas, entre outros parâmetros
relativos ao empreendimento que podem interferir na dinâmica ecológica
(FORMAN et al., 2003).
Essa ainda é uma ciência emergente e trabalhos avaliando os efeitos de
19
estradas nos processos ecológicos representam um valor pouco expressivo diante
da magnitude da extensão dos sistemas rodoviários (FORMAN et al., 2003).
Além disso, a maior proporção das pesquisas têm se desenvolvido na América
do Norte, Europa e Austrália (COFFIN, 2007). No Brasil esta área de pesquisa
ainda é recente e pouco difundida, com os principais trabalhos abordando o
atropelamento de fauna, provavelmente por ser um dos impactos mais evidentes
(BAGER et al., 2007). Embora esta seja uma abordagem mais enfatizada no
exterior, a recente publicação do livro Ecologia de Estradas: tendências e
pesquisas (BAGER, 2012) no Brasil, evidencia um importante avanço desta
ciência no país.
A expansão de pesquisas abordando os princípios de Ecologia de
Estradas é fundamental para avaliar os principais impactos provocados por essa
via linear e permitir o desenvolvimento de medidas que possam atenuar seus
efeitos sobre a biodiversidade. A fragmentação de habitat provocada por
sistemas rodoviários têm determinado implicações severas sobre o equilíbrio de
vários processos ecológicos. A existência destes empreendimentos seccionando
habitats naturais tem provocado a interrupção do fluxo gênico, fator que pode
alterar a permanência das populações em paisagens fragmentadas (EPPS et al.,
2005).
Decorrentes destes impactos ecológicos, a colisão com veículos é um
dos principais fatores que afetam a estrutura populacional da fauna além de
causar injúrias e fatalidades humanas, fazendo com que valores significativos
sejam despendidos para a solução deste problema. Dados relatados por Huijse et
al. (2008), estimam que nos Estados Unidos ocorram entre um e dois milhões
de colisões com animais de grande porte e que os gastos associados são cerca de
8 milhões de dólares por ano. A aquisição de informações sobre o montante de
prejuízos materiais e obter a relação custo-benefício da aplicação de medidas
mitigatórias, pode incentivar e viabilizar que estratégias como a construção de
20
passagens de fauna, sinalização e cercas sejam consideradas fundamentais no
planejamento da infra-estrutura rodoviária (HUIJSER et al., 2009). Resultados
obtidos por Huijser et al. (2009) demonstraram que em muitas áreas nos Estados
Unidos e Canadá os benefícios proporcionados pela existência de medidas
mitigatórias excedem os custos necessários para solucionar as conseqüências do
impacto da existência de estradas seccionando habitat naturais, como colisões
com veículos e fatalidades.
Considerando a importância dos empreendimentos rodoviários para o
desenvolvimento econômico, compreender a interação das estradas com a
paisagem circundante é essencial para a elaboração de planejamentos ambientais
(FORMAN et al., 2003). As alterações na configuração da paisagem provocadas
pela construção de estradas devem ser consideradas em planejamentos, uma vez
que,
as
modificações
no ambiente provocadas
pela
presença
deste
empreendimento podem conduzir a níveis elevados de fragmentação (FORMAN
et al., 2003).
2.5 A zona-de-efeito de estradas
Estradas são um dos principais agentes de fragmentação que modificam
não apenas a dinâmica dos processos ecológicos, mas também, de forma
sinérgica a estrutura espacial da paisagem circundante (FORMAN et al., 2003).
A construção de estradas permite o acesso a áreas remotas e facilitam o processo
de ocupação destas, de maneira que estes empreendimentos atuam como
expressivos agentes de desflorestamento (DENG et al., 2011). A valorização das
áreas adjacentes as estradas e a transformação destas em áreas agricultáveis
intensificam ainda mais os efeitos de fragmentação e desmatamento (FREITAS;
HAWBAKER; METZGER, 2010; SOARES-FILHO et al., 2004). A
proximidade às estradas facilita o escoamento da produção, reduzindo os gastos
21
com transporte, e isso implica em uma intensa exploração dos ambientes
contíguos a estas vias, resultando na redução da área florestal nessas regiões
(FEARNSIDE, 2010).
Estes aspectos tornam oportuno o uso e ocupação do solo das áreas
marginais a malha rodoviária e essa modificação da paisagem tem grande
impacto sobre a biodiversidade dos ecossistemas circundantes. A facilitação de
acesso torna as áreas marginais mais suscetíveis aos efeitos deletérios
decorrentes da implantação deste empreendimento, sendo áreas expostas e mais
propícias ao fogo, caça, modificação na qualidade do ar, alterando também a
vegetação, o solo e a fauna (COFFIN, 2007; LAURANCE; GOOSEM;
LAURANCE, 2009).
A área marginal que está condicionada aos impactos provocados pela
presença de estradas, é denominada de road-effect zone (FORMAN;
ALEXANDER, 1998).
As alterações dos processos ecológicos nessa zona
podem apresentar extensões variáveis, podendo atingir de dezenas até centenas
de metros além da região adjacente à estrada, de acordo com as características
intrínsecas das espécies e/ou de outros fatores considerados (FORMAN;
ALEXANDER, 1998; FORMAN; DEBLINGER, 2000).
Dawe e Goosem
(2007) observaram que a abundância de aves aumentou a partir de 200 metros da
borda da rodovia. Boarman e Sazaki (2006) evidenciaram que a densidade de
tartarugas do deserto foi afetada negativamente da borda das rodovias até uma
extensão de 400 metros. Eigenbrod; Hecnar e Fahrig (2009) mensuraram a zonade-efeito provocada por estradas em populações de anuros e observou que nas
áreas úmidas localizadas até uma distância de 250 metros da borda da rodovia,
todas as espécies observadas no estudo foram negativamente afetadas, sendo que
os efeitos estenderam-se até cerca de 1000 metros a partir borda da rodovia para
algumas dessas espécies. Watkins et al. (2003) avaliou o efeito das estradas
sobre a diversidade e distribuição de plantas ao longo do gradiente da borda das
22
estradas até seu interior e observou que até a faixa de 15 metros, houve um
predomínio de espécies exóticas.
O desenvolvimento de estudos em paisagens fragmentadas com o intuito
de identificar a extensão da zona-de-efeito são imprescindíveis para identificar
as regiões em que as áreas florestais encontram-se mais vulneráveis (FREITAS;
TEIXEIRA; METZGER, 2009). O desenvolvimento de estudos visando
identificar os impactos decorrentes da proximidade às estradas tem ocorrido
principalmente em áreas tropicais. Para as áreas temperadas os estudos são mais
escassos, com poucos trabalhos disponíveis para a Europa e América do Norte
(FORMAN, 2000). Isso pode estar relacionado à importância das florestas
tropicais para a estabilidade de ciclos biológicos, regulação climática, sequestro
de carbono (PRIMACK; RODRIGUES, 2001), além de constituírem as regiões
com a maior biodiversidade e abrigarem a maior parte dos hotspots do mundo
(MYERS et al., 2000).
Os estudos realizados nos trópicos têm demonstrado que as alterações na
cobertura e uso do solo constituem uma das principais causas que modificam a
estrutura das florestais tropicais (ARMENTERAS et al., 2006; ASNER, et al.,
2009; RUDEL et al., 2009). Além disso, a facilidade de acesso corresponde a
um fator muito relacionado com a transformação de áreas florestais para usos
antrópicos (ZHANG et al., 2005). Considerando que estradas constituem
elementos que facilitam o acesso na paisagem, a relação entre estradas e
alterações no uso e cobertura do solo, denota que ambos os fatores atuam de
forma sinérgica como preditores de desmatamento em regiões tropicais
(FORREST et al., 2008).
A criação de áreas protegidas consiste em uma das alternativas que
visam reduzir os impactos das atividades antrópicas sobre a biodiversidade nas
florestas tropicais. Entretanto, a existência de estradas seccionando-as pode
interferir na manutenção e estabilidade destes ecossistemas. Forrest et al. (2008)
23
observaram que a redução na área de cobertura florestal circundante a um
Parque Nacional localizado na Bolívia estava associado a presença de rodovias
seccionando a área. O decréscimo na área florestal foi maior quanto mais
próximo das estradas, ocorrendo essa redução até a distância de 4 km.
No Brasil estudos têm se desenvolvido na Floresta Amazônica, Mata
Atlântica e Caatinga e os fatores associados à relação entre a proximidade a
estradas e a redução na cobertura florestal, variam de acordo com as
características intrínsecas de cada tipo de bioma.
Os estímulos governamentais na Amazônia têm promovido a ocupação
antrópica das áreas contíguas às estradas, proporcionando o desenvolvimento do
padrão de desmatamento definido como espinha-de-peixe (GEIST; LAMBIN,
2001). Atualmente a maior porção desmatada situa-se ao longo do ―Arco do
Desmatamento‖, que está localizado entre as bordas sul e leste da floresta,
acompanhando as principais rodovias estaduais e federais (BORGES;
FERREIRA, 2011). Barni (2012) monitorou a expansão do desmatamento da
Floresta Amazônica entre o período de 2001 a 2007e observou os principais
efeitos na redução da cobertura florestal na faixa de distância que se estende a
2,5km a partir das margens das rodovias.
A vegetação atual da Mata Atlântica é altamente fragmentada
(RIBEIRO et al., 2009) e os poucos fragmentos maiores estão distribuídos em
terrenos íngremes, nos quais a dificuldade de acesso restringe a conversão dessas
áreas para atividades antrópicas (SILVA et al., 2007). Teixeira et al. (2009)
através da análise de alterações de uma paisagem da Mata Atlântica no Planalto
de Ibiúna no estado de São Paulo, observou que a malha rodoviária foi
determinante na dinâmica florestal. A melhoria das estradas no período avaliado
facilitou o acesso e possibilitou o estabelecimento de atividades agrícolas. A
proximidade as principais rodovias resultou então em regiões com maior área de
desmatamento e a regeneração florestal foi maior nas regiões mais distantes
24
destas vias. Freitas, Teixeira e Metzger (2009) mensuraram os efeitos das
estradas sobre a distribuição da cobertura florestal para a mesma região em três
períodos distintos. Neste estudo constataram um efeito das estradas até a
distância de 100 metros, no qual a área florestal observada foi menor do que o
valor esperado para todos os intervalos avaliados. Além disso, para as áreas mais
afastadas das estradas foi observado um incremento na área florestal, sendo que
entre 200 e 400 metros a área de cobertura florestal foi maior do que os valores
esperados.
Os impactos da malha rodoviária também foram quantificados para
florestas tropicais secas no país. No estudo realizado por Santos e Tabarelli
(2002) na Caatinga brasileira, foi observado que o efeito das estradas sobre a
vegetação adjacente determina uma faixa que se prolonga entre 12 e 15 km,
tendo como conseqüências a redução da quantidade de cobertura florestal, assim
como, influenciando no tamanho dos fragmentos.
Estudos visando identificar os principais fatores que interferem na
modificação da paisagem e na ocorrência de desmatamentos também foram
desenvolvidos em florestas tropicais na África. Ningal, Hartemink e Bregt
(2008) demonstraram que as causas estão relacionadas ao crescimento
populacional e a modificações na cobertura do solo para usos agrícolas, sendo à
ampliação destes fatores associados à proximidade as estradas. Brinkmanna et
al. (2012) avaliou as principais transformações em uma paisagem no sul da
África nos últimos 50 anos. Neste período ocorreu um decréscimo nas áreas
florestais em cerca de 30%, sendo as regiões alteradas principalmente para
cultivos agrícolas e entre algumas das áreas analisadas, o desmatamento ocorreu
principalmente até 1km de distância das estradas.
A construção de estradas situa-se entre estratégias governamentais em
regiões da Ásia visando reduzir os índices de pobreza em áreas rurais,
entretanto, estas ações podem interferir na ocorrência de desmatamentos
25
(CROPPER; GRIFFITHS, 2001). Além disso, outro impacto observado sobre a
cobertura florestal em regiões asiáticas consiste na prática de queimadas. Na
Indonésia o fogo consiste no principal mecanismo utilizado para a conversão do
solo e o estudo desenvolvido por Stolle et al. (2003) identificou os principais
fatores que tornam as florestas mais vulneráveis a incêndios. Nesta pesquisa foi
constatado que os parâmetros que proporcionam uma facilitação de acesso
aumentam a probabilidade de incêndios em áreas florestais, sendo a proximidade
a estradas um dos principais fatores. As áreas distantes das estradas entre 1-5 km
são cinco vezes mais suscetíveis a incêndios intencionais do que as regiões
florestais localizadas a mais de 20 km.
As constatações destes trabalhos desenvolvidos em diferentes regiões
tropicais do mundo indicam a existência de um padrão no qual a proximidade as
estradas condiciona a um decréscimo na área florestal. Em regiões temperadas,
os impactos decorrentes da malha rodoviária seguem esta mesma condição.
Ecossistemas florestais em muitas regiões são utilizados como fontes de
recurso e a proximidade a estradas pode interferir na dinâmica florestal, uma vez
que, estas promovem uma facilitação de acesso e podem intensificar, por
exemplo, atividades extrativistas. Sivrikaya, Günay e Akay (2011) utilizaram
análises espaciais e temporais para avaliar os principais fatores que
influenciavam nas alterações do uso e cobertura do solo em uma região da
Turquia circundada por florestas coníferas. Na região avaliada, as florestas
consistem em fonte de recursos, sendo a extração da madeira uma das principais
atividades. Durante o intervalo de 21 anos avaliado, houve um decréscimo de
5% na área florestal. Entre os parâmetros avaliados, a distância das estradas
influenciou na localização das áreas florestais mais impactadas. As regiões mais
próximas as estradas foram as mais afetadas, cerca de 20% da área florestal foi
removida até a distância de 100 metros ao longo do tempo avaliado. Houve um
decréscimo na área desmatada quanto mais distante das estradas. O percentual
26
de desmatamento nas áreas a 300 metros das estradas foi de aproximadamente
12%.
O monitoramento da eficácia de medidas mitigadoras pode evidenciar as
melhorias decorrentes de sua aplicação, assim como, permite detectar a
permanência de alguns problemas. Triantakonstantis, Kollias e Kalivas (2006)
identificaram os principais impactos que afetaram a regeneração florestal ao
longo de aproximadamente 40 anos em uma reserva florestal na Grécia. A
aplicação de medidas restringindo o uso da área para atividades antrópicas
resultou em uma maior taxa de regeneração florestal após a aplicação do regime
de proteção. Entretanto, a presença de estradas influenciou na dinâmica da
cobertura florestal nas zonas distintas da reserva. A densidade da malha
rodoviária é menor nas áreas mais restritas da reserva do que nas áreas de
amortecimento. Este fator conduziu as alterações florestais nas áreas restritas em
regiões mais afastadas das estradas. Além disso, considerando toda a reserva, a
remoção da floresta para outros tipos de uso e cobertura do solo ocorreu nas
áreas mais próximas às estradas até uma distância média de 136 m.
Estudos em escalas continentais com o objetivo de mensurar os impactos
desencadeados pela distância da malha rodoviária já foram realizados para a
América do Norte e Europa. Gralewicz, Nelson e Wulder (2012) avaliaram os
principais fatores que tornam as diferentes fitofisionomias no Canadá suscetíveis
a incêndios. O estudo foi desenvolvido considerando a distribuição espacial dos
incêndios no país e a relação destes com métricas referentes à configuração da
vegetação e com variáveis abióticas. A malha rodoviária correspondeu ao
terceiro fator entre todas as variáveis analisadas que tornam as áreas florestais
mais suscetíveis a queimadas. As estradas desempenham um efeito expressivo
em escala nacional na ocorrência de incêndios florestais, determinando uma
redução na área de cobertura florestal, além de alterar o tamanho dos
remanescentes após as queimadas. No país as áreas florestais mais vulneráveis a
27
estes eventos situam-se até a distância de 84 km das estradas. Para os Estados
Unidos há estimativas que aproximadamente 11% de toda área florestal do país
situa-se até uma distância de 85 metros de alguma estrada (RIITTERS;
WICKHAM, 2003)
Na região da Europa Mediterrânea, incêndios florestais são considerados
um dos principais impactos ambientais, tendo repercussões sociais e econômicas
(CATRY et al., 2009). Em Portugal, os principais fatores que determinam a
ocorrência destes eventos estão associados a causas antrópicas. E considerando
que estradas desempenham um papel fundamental na facilitação de acesso,
Catry et al. (2009) avaliaram como estas influenciam na distribuição espacial
dos riscos de incêndios no país. A probabilidade de incêndios foi positivamente
influenciada pelas principais estradas, ocorrendo à redução destes eventos com o
aumento da distância da malha rodoviária. Neste estudo, 98% dos riscos de
incêndios estavam situados a menos de 2km da estrada mais próxima e 85%
localizados a 500m. De acordo com as características da paisagem circundante,
8,5% de todos os locais propícios a incêndios corresponderam a áreas florestais.
Moreno et al. (2011) através do monitoramento de incêndios florestais na região
central da Espanha por um período de 16 anos, identificou as variáveis que
influenciaram na ocorrência destes eventos. Durante o período avaliado
aproximadamente 8% da área florestal foi queimada. E a proximidade as
estradas interferiu negativamente na vulnerabilidade ao fogo. O intervalo de
distância intermediário das estradas, entre 1000-3000m, representou a região
com a maior incidência de queimadas. Este aspecto foi identificado como a
grande capacidade de propagação do fogo das áreas ainda mais próximas das
estradas para as regiões mais interiores.
O desenvolvimento de estudos como todos estes citados são importantes
para auxiliar no planejamento, gestão e para tomada de decisões, uma vez que, a
extensão da área afetada pelas estradas por ser inequivocamente identificada. A
28
determinação dessa distância limiar, na qual é evidente uma modificação abrupta
nos processos ecológicos, poderá ser considerada como a faixa em que os
esforços visando reduzir os impactos causados por estradas sejam concentrados
(EIGENBROD; HECNAR E FAHRIG, 2009). Sendo assim, a delimitação da
zona-de-efeito determinada por estradas consiste em um fator primordial, uma
vez que, pode contribuir em planejamentos, conciliando objetivos de
conservação e de engenharia (FORMAN, 2000).
3. OBJETIVO
O objetivo neste trabalho foi determinar o impacto da distância de
estradas pavimentadas e não pavimentadas sobre a densidade de cobertura
florestal adjacente, utilizando uma escala refinada para a identificação da
extensão da zona-de-efeito provocada por estas vias.
4. MATERIAL E MÉTODOS
4.1 Área de estudo
A paisagem de estudo foi delimitada considerando como referencial dois
trechos de rodovias pavimentadas, situadas no sul de Minas Gerais (Figura 1). O
primeiro trecho está localizado na BR 383, entre a cidade de São Sebastião da
Vitória (21°13'41.86"S, 44°22'31.22"O) e São Vicente de Minas (21°41'50.83"S,
44°26'18.54"O), compreendendo uma extensão de cerca de 70 km. Já o segundo
trecho representa uma extensão de 87 km, compreendendo as rodovias MG 354
e MG 335, entre as cidades de Bom Sucesso (21° 2'0.63"S, 44°46'21.50"O) e
Luminárias (21°30'30.04"S, 44°54'35.85"O). Para facilitar
o uso das
denominações utilizadas neste estudo, o trecho situado entre Bom Sucesso e
Luminárias foi designado de MG 354. O clima da região é definido com uma
29
precipitação média anual de aproximadamente 1500mm e temperatura média
anual de 19,4ºC (BRASIL, 1992). A altitude varia entre 920m a 1180m. A área
de estudo está localizada em uma região de transição entre os biomas Cerrado e
Mata Atlântica. As formações vegetais são caracterizadas por fitofisionomias de
Cerrado e manchas de floresta estacional semidecidual (DALANESI;
OLIVEIRA-FILHO; FONTES, 2004). E como conseqüência da retirada da
cobertura vegetal para a expansão do desenvolvimento econômico local, a
paisagem de estudo é constituída por mosaicos de remanescentes vegetais com
diferentes níveis de isolamento inseridos em uma matriz de áreas agrícolas,
pastagens e áreas urbanas.
Figura 1. Área de estudo definida em torno dos trechos das rodovias MG 354 (à
esquerda) e BR 383 (à direita). O trecho da rodovia MG 354 situa-se entre as
cidades de Bom Sucesso e Luminárias, já o trecho da BR 383 localiza-se entre
as cidades de São Sebastião da Vitória e São Vicente de Minas.
30
4.2 COLETA DE DADOS
4.2.1 Tratamento e processamento das imagens de satélite
Para analisar o padrão espacial da paisagem ao longo dos trechos das
rodovias MG 354 e BR 383, foram utilizadas imagens do satélite RapidEye. As
cenas são referentes a agosto de 2008, apresentando resolução espacial de 5
metros. As imagens já estavam georreferenciadas. O sistema de projeção
adotado foi UTM (Universal Transversa de Mercator) e o Datum WGS 84. O
tratamento e processamento das imagens para as análises espaciais foram
realizados com o auxílio dos sistemas de informações geográficas ENVI 4.5 e
ArcGIS 9.3.
4.2.2 Mosaico das imagens de satélite
No programa ENVI 4.5, as imagens de interesse do satélite RapidEye
foram agrupadas criando um mosaico. Com o intuito de realçar a coloração das
imagens de acordo com o objetivo do trabalho, foi gerada uma composição
colorida utilizando as bandas 5-3-2. Para delimitar a paisagem de estudo, no
programa ArcGIS 9.3 foi criada uma faixa (buffer) de 10 km em torno de cada
rodovia, e posteriormente esta foi utilizada para recortar o mosaico de imagens
(Figura 2). No programa ENVI 4.5 também foram realizados os procedimentos
de tratamento do mosaico de imagens referentes aos processos de classificação e
pós-classificação.
31
A
B
Figura 2. Recorte do mosaico de imagens. Em A estão representados os buffers
criados em torno das rodovias MG 354 (à esquerda) e BR 383 (à direita). Em
seguida, como representado em B, estes buffers foram utilizados como moldes
para recortar o mosaico de imagens do satélite RapdEye, na composição
colorida 5-3-2.
Figura 3. Representação da paisagem delimitada em torno das rodovias MG 354
(à esquerda) e BR 383 (à direita) em uma composição colorida 5-3-2, após o
recorte do mosaico de imagens.
32
4.2.3 Classificação Supervisionada
Para obter o mapa de uso e cobertura do solo, foi feita uma coleta de 324
pontos de referência utilizando um GPS em um veículo. Estes pontos foram
coletados ao longo dos trechos delimitados em torno das rodovias MG 354 e BR
383, com intuito de obter amostras representativas dos principais tipos de uso e
cobertura do solo. Este procedimento permitiu definir as seguintes classes de
interesse: água, área urbana, café, eucalipto, cobertura florestal, pastagem e solo
exposto. Como a região avaliada representa uma zona de transição entre dois
biomas, a classe definida como cobertura florestal representa as regiões de
vegetação densa, independente se esta refere-se a uma área de Mata Atlântica ou
Cerrado. Todo o conjunto de dados obtido foi subdividido em duas amostras
equivalentes, sendo uma utilizada para gerar o mapa de uso e cobertura do solo e
outra para avaliar a precisão do mapeamento produzido.
O método de classificação aplicado para obter o mapa do uso e cobertura
do solo foi o supervisionado, aplicando o algoritmo de Máxima Verossimilhança
(MAXVER) (Figura 4). E considerando que a criação de mapas categóricos
representa uma simplificação da realidade, estes podem apresentar erros de
classificação e por isso a determinação da acurácia torna-se imprescindível para
avaliar a qualidade do mapa produzido. Sendo assim, para avaliar a precisão do
mapeamento, foi obtida a matriz de erros (também denominada matriz de
confusão). Esta fornece o Coeficiente Kappa e a Exatidão Global, os quais
correspondem a parâmetros que determinam a acurácia e qualidade do
mapeamento temático produzido.
33
Figura 4. Detalhe de uma região do mapa de uso e cobertura do solo (à direita)
gerado a partir do mosaico de imagens (à esquerda), aplicando o método de
classificação supervisionada de Máxima Verossimilhança.
4.2.4 Tratamento Pós – Classificação
Com o objetivo de amenizar os ruídos e pixels isolados, os quais são
comuns no método de classificação utilizado, foi aplicado respectivamente um
filtro de mediana 3x3 para a remoção dos ruídos e um filtro do tipo clump 3x3
para unir as áreas similares adjacentes (Figura 5).
Para finalizar o tratamento do mapa de uso e cobertura do solo, foi
necessária uma edição manual para corrigir os polígonos classificados
incorretamente. O mapa do uso e cobertura do solo foi convertido para o formato
vetorial (shapefile) e exportado para o programa Arc GIS 9.3, no qual foi feita a
reclassificação. Este procedimento foi feito apenas para a classe cobertura
florestal, já que para as análises subsequentes seria necessário apenas este
conjunto de dados.
34
Figura 5. Aplicação dos filtros de mediana 3x3 para remoção dos pixels isolados
e clump 3x3 para unir as áreas similares adjacentes no mapa de uso e cobertura
do solo gerado após a classificação supervisionada.
4.2.5 Extração dos dados vetoriais da cobertura florestal e da malha
rodoviária
A caracterização espacial da cobertura florestal foi determinada a partir
do mapa do uso e cobertura do solo reclassificado, do qual foi extraído apenas o
arquivo vetorial referente à classe cobertura florestal. A partir deste foi calculada
a área total de cobertura florestal presente na faixa de 10 km em torno de cada
rodovia.
Para caracterizar a malha rodoviária da paisagem de estudo, foi utilizado
o mosaico de imagens na composição colorida 5-3-2 para a extração das
informações relativas às estradas. Para este procedimento, foi produzido outro
recorte do mosaico de imagens relativo às rodovias MG 354 e BR 383
considerando um buffer de 5 km. Este mosaico foi utilizado como referência
para a vetorização manual das estradas. Para aprimorar a interpretação e
35
identificação visual dos atributos representados por estradas no mosaico de
imagens, se estabeleceu uma sincronização do ArcGIS 9.3 com o Google Earth.
O conjunto de dados da malha rodoviária foi dividido em estradas
pavimentadas e não pavimentadas, uma vez que, as diferenças estruturais destas
vias podem influenciar na acessibilidade, condicionando a padrões diferentes de
desmatamento. As características distintas quanto à presença de pavimento, nível
de uso, assim como, as principais finalidades com que determinado tipo de
estrada é utilizado, pode interferir no nível de impacto nas áreas adjacentes a
estas vias.
4.2.6 Relação entre a distância das estradas e a área de cobertura florestal
Para definir a influência da distância das estradas pavimentadas e não
pavimentadas sobre a área de cobertura florestal, foram utilizados os shapes
correspondentes a malha rodoviária da MG 354 e BR 383 obtidos a partir da
vetorização manual, assim como, os shapes da cobertura florestal extraídos dos
mapas de uso e cobertura do solo respectivo de cada área. A restrição das faixas
de referência (5 km para a malha rodoviária e 10 km para a cobertura florestal),
foi estabelecida devido as estradas que se estendem até o limite dos buffers da
malha rodoviária. Desta maneira, para maximizar o uso das informações
disponíveis, o impacto da malha rodoviária foi mensurado até a distância de 5
km de cada estrada, o qual corresponde ao valor máximo possível para as
estradas que situam-se no limite do shape da malha rodoviária (Figura 6).
36
Figura 6. Representação esquemática para definição da distância máxima
avaliada. A delimitação até a distância de 5 km foi estabelecida devido as
estradas que estendem-se até o limite do buffer da malha rodoviária. Neste
exemplo, a rodovia MG 354 foi utilizada como referência para a criação dos
buffers de 10 km para a cobertura florestal e 5 km para as estradas não
pavimentadas.
Os procedimentos para quantificar o efeito da distância das estradas
foram realizados com o auxílio de ferramentas inseridas no Arctoolbox do
programa ArcGIS 9.3. Inicialmente foram criados buffers relativos às estradas
pavimentadas e não pavimentadas, de 0 a 5000m em intervalos de 100m,
totalizando 50 faixas de distâncias (Figura 7). Para a determinação dos intervalos
foram utilizadas as ferramentas ―buffer‖ e ―erase‖, que permitiram definir a
extensão da faixa de interesse e manter o intervalo de 100 metros entre todos os
segmentos respectivamente. Em seguida, a ferramenta ―clip‖ foi utilizada com o
intuito de extrair as informações referentes à relação entre a distância das
estradas e a área de cobertura florestal presente em cada intervalo. Este dado foi
37
obtido a partir da sobreposição de cada buffer de distância referente às estradas
pavimentadas e não pavimentadas ao shape da cobertura florestal, sendo
extraída a área total de vegetação para cada intervalo avaliado.
Figura 7. Representação esquemática dos intervalos de buffers para as estradas
pavimentadas em torno do trecho da BR 383. Os buffers foram definidos em
relação às estradas em intervalos de 100 m, totalizando 50 faixas de distância (0
a 5 000 metros).
4.3 ANÁLISE DE DADOS
Para avaliar o efeito da distância das estradas sobre a cobertura florestal,
foi obtida a razão entre a área de cobertura florestal pela área do respectivo
buffer, obtendo assim a densidade de cobertura florestal em cada intervalo de
distância. A variação da densidade de cobertura florestal foi analisada quanto à
normalidade pelo teste de Shapiro-Wilk, sendo feita anteriormente a
normalização dos dados através do método de Transformação ao Quadrado.
Para determinar se há dependência da variável densidade florestal em
relação à variável preditora distância das estradas foi aplicado o método de
ajustamento de curvas, para comparar através do coeficiente de determinação o
38
grau de explicação das regressões linear simples, exponencial, logarítmica e
geométrica. Isso possibilitou determinar o melhor tipo de ajuste para os dados
analisados. Após a determinação da zona-de-efeito, o teste Qui-Quadrado foi
aplicado com o intuito de identificar nesta região, o intervalo de distância no
qual o impacto da proximidade as estradas sobre a redução da cobertura florestal
foi ainda mais acentuado. Para esta análise, os valores observados foram
designados como sendo os valores de densidade de cobertura florestal obtidos
em cada intervalo de distância localizado na zona-de-efeito. Já os valores
esperados foram estabelecidos como a densidade média de cobertura florestal da
área total avaliada. A média foi escolhida como o parâmetro para comparação
devido ao processo de normalização aplicado inicialmente, diante disso, este é o
valor que melhor representa a distribuição dos dados. Todas as análises foram
realizadas no programa Bioestat 5.0 com nível de significância de 5% (p ≤ 0,05).
5. RESULTADOS
5.1 Tratamento das imagens de satélite
A Exatidão Global da classificação foi de 90,97% e o Coeficiente
Kappa 0,88. Estes valores expressam um nível de precisão elevado quanto ao
produto resultante das classes de uso do solo pré-definidas, indicando uma
excelente qualidade da classificação gerada.
5.2 Relação entre a distância das estradas e a densidade de cobertura
florestal
A área total avaliada na rodovia MG 354 foi de 1729,04 km², sendo que
o percentual de cobertura florestal foi 19,96% (Tabela 1). Já para a região
circundante à BR 383, a área total foi de 1518,65 km² e destes 17,68% são
referentes à cobertura florestal. O processo de vetorização manual determinou
39
uma extensão total da malha rodoviária amostrada na MG 354 correspondente a
751 km e destes 137 km representam estradas pavimentadas e 614 km não
pavimentadas. Já na região da BR 383 a extensão total foi de 825 km, sendo 96
km de estradas pavimentadas e 729 km de estradas não pavimentadas. As
estradas não pavimentadas representam o maior percentual da extensão da malha
rodoviária em torno de ambas as rodovias, representando 82% de toda extensão
da MG 354 e 86% da BR 383.
O ajustamento de curvas foi significativo para todas as análises
(p≤ 0, 001), (Tabela 2). Houve relação positiva entre a distância das estradas e a
densidade de cobertura florestal para todas as análises, exceto para as estradas
não pavimentadas da BR 383. O melhor ajuste foi determinado por regressões
geométricas para as relações positivas e por regressão linear simples para a
relação negativa observada.
Tabela 1. Valores referentes à área total da paisagem de estudo e o percentual
desta representado por cobertura florestal. Também está representado a extensão
da malha rodoviária total amostrada na MG 354 e BR 383.
‗
Rodovia
Paisagem
(Km²)
MG 354
BR 383
1729,04
1518,65
Cobertura
florestal
(%)
19,96
17,68
Malha
rodoviária
(Km)
751
825
Estradas
pavimentadas
(Km)
137
96
Estradas não
pavimentadas
(Km)
614
729
40
Tabela 2. Valores para os ajustamentos de curvas referentes à densidade de
cobertura florestal em função da distância das estradas pavimentadas e não
pavimentadas.
Estradas pavimentadas
MG 354
BR 383
Estradas não pavimentadas
MG 354
BR 383
Equação
y = 0,02x0,006 y = 0,01x0,006 y = 0,03x0,004 y = 0,03-0,0002x
Coeficiente de
59,27%
65,49%
28,20%
18,72%
determinação (R²)
p
p<0,001
p<0,001
p<0,001
p<0,001
A partir da análise gráfica, é possível observar padrões distintos do
impacto sobre a cobertura florestal de acordo com o tipo de estrada considerado
(Figura 8). A proximidade às estradas pavimentadas resultou em menores
densidades florestais, enquanto que para as estradas não pavimentadas os
resultados foram distintos entre as duas áreas avaliadas. Considerando as três
relações positivas, é possível identificar uma zona-de-efeito através da drástica
inclinação das curvas até a distância de aproximadamente 200 metros. Avaliando
de forma mais específica o impacto nesta zona, os resultados do teste QuiQuadrado evidenciaram uma diferença significativa entre as densidades
florestais observadas até esta faixa e os valores médios de densidades florestais,
indicando que o impacto da proximidade às estradas é ainda mais acentuado até
a distância de 100 metros (Tabela 3).
41
A1
A2
B1
B2
Figura 8. Relação da densidade florestal em função da distância de estradas
pavimentadas e não pavimentadas. A1 e A2 correspondem aos resultados da MG
354 e B1 e B2 correspondem aos resultados da BR 383.
Tabela 3. Valores da densidade de cobertura florestal para as relações positivas
observadas nas estradas pavimentadas e não pavimentadas da MG 354 e para as
pavimentadas da BR 383. Considerando a inclinação das curvas de regressão,
estão representados os valores referentes à densidade de cobertura florestal
média e os valores observados até a distância de 200 metros. Para a comparação
entre estes resultados foi aplicado o teste Qui-Quadrado.
Densidade de
cobertura florestal
Média
0 a 100 metros
100 a 200 metros
Pavimentadas
Não pavimentadas
Teste Qui-Quadrado
MG 354 BR 383
MG 354
p
0,044
0,015
0,036
p < 0,0001
0,0048
0,039
0,015
0,028
0,032
0,007
0,018
42
6. DISCUSSÃO
A comparação entre o impacto sobre a densidade de cobertura florestal
de acordo com o tipo de estrada possibilitou evidenciar que estradas
pavimentadas têm um impacto negativo sobre a área florestal adjacente.
Entretanto, para as estradas não pavimentadas os resultados foram contrastantes,
sendo observada uma relação negativa entre a densidade de cobertura florestal e
distância das estradas não pavimentadas na BR 383. Embora, a análise estatística
tenha definido o melhor ajuste como uma regressão linear simples, a
interpretação gráfica visual demonstra que a distribuição dos valores apresenta
um padrão semelhante ao observado nas relações positivas. A aplicação de
modelos mais elaborados provavelmente demonstraria um ajuste semelhante ao
observado nas relações positivas. Além disso, para todos os resultados
observados para as estradas pavimentadas e não pavimentadas observa-se que
nos últimos intervalos de distância há uma queda novamente na densidade de
cobertura florestal. Essa condição pode ser decorrente de uma influência de
outras estradas situadas além do intervalo de 5 000 m e que, portanto não foram
avaliadas neste estudo.
Desta maneira, a interpretação biológica destas observações demonstrase equivalente aos resultados obtidos nas relações positivas, evidenciando que a
proximidade as estradas determina uma redução na área florestal, o que conduz a
fragmentação e perda de habitat. Os fatores que condicionam esta redução na
cobertura florestal nas áreas adjacentes as estradas estão associados à facilidade
de acesso promovida por essas vias, que tornam a vegetação mais suscetível aos
efeitos de borda (SALEHI; ZEBARDAST; YAVRI, 2011), proliferação de
espécies exóticas (WATKINS, 2003), além de constituírem áreas mais propícias
a incêndios (CATRY et al., 2009; GRALEWICZ; NELSON; WULDER, 2012;
MORENO et al., 2011; STOLLE et al., 2003) e a atividades extrativistas
43
(FEARNSIDE, 2010; SIVRIKAYA; GÜNAY; AKAY, 2011).
A partir dos resultados deste estudo denota-se que estradas atuam como
agentes do desmatamento. O sistema rodoviário representa o principal meio de
conexão da região com o restante do país. E o impacto acentuado na redução da
cobertura florestal decorrente da proximidade as estradas pode estar associado às
características econômicas da região. A área de estudo possui uma economia
amplamente relacionada à agricultura e pecuária, e o desenvolvimento destas
ocorre ao longo das principais rodovias. Esta estrutura por facilitar o escoamento
da produção e reduzir os gastos com transporte pode promover a remoção de
áreas florestais para a propagação de atividades agropecuárias nas áreas
contíguas a malha rodoviária. Esta condição também é observada em regiões ao
longo da Floresta Amazônica, em que, a extração da madeira, a criação de gado
e mais recentemente a ampliação da fronteira da soja são atividades fortemente
associadas com a expansão da rede rodoviária (FEARNSIDE, 2010). Além
disso, as estradas não pavimentadas consistem no meio de ligação entre as
propriedades e as rodovias, as quais facilitam o transporte de carga, assim como,
o deslocamento das populações locais. Barni et al. (2012), identificaram uma
forte correlação entre o desmatamento e a presença de estradas vicinais na
Floresta Amazônica, as quais são utilizadas como referência para a compra de
lotes. A abertura de estradas vicinais representa um dos principais precursores
do desmatamento, uma vez que, a facilitação de acesso a áreas remotas incentiva
atividades que resultam na alteração do uso e ocupação do solo (CHOMITZ;
GRAY, 1996).
Entretanto, há uma diferença no contexto histórico de ocupação humana
destas regiões, de maneira que os fatores que condicionam a relação entre
estradas e a redução da cobertura florestal apresenta padrões distintos. O
processo de ampliação de estradas na Floresta Amazônica consiste em recentes
incentivos governamentais para a expansão da fronteira agrícola (FEARNSIDE,
44
2008). Enquanto que a área avaliada situa-se entre dois biomas que apresentam
um processo de colonização humana antiga. O Cerrado vem sendo modificado
desde 1920 devido à expansão da cafeicultura (SANO et al., 2008) e as
alterações na Mata Atlântica são decorrentes de atividades extrativistas e
agropecuárias ao longo de cinco séculos (TEIXEIRA et al., 2009). Considerando
estas características e que estradas representam um dos principais mecanismos
que facilitam a ocupação humana, nota-se que os impactos decorrentes deste
empreendimento são antigos na região e que provavelmente o padrão encontrado
tende a se manter ao longo do tempo, com estradas representando agentes do
desmatamento.
Os resultados obtidos estão em conformidade com outros trabalhos
desenvolvidos em áreas temperadas e tropicais, em que a distância da malha
rodoviária consiste em um fator determinante na distribuição espacial das áreas
florestais adjacentes (FREITAS; TEIXEIRA; METZGER, 2009; SIVRIKAYA;
GÜNAY; AKAY, 2011; TEIXEIRA et al., 2009). Para as três relações positivas
observadas a partir do ajustamento de curvas, os resultados corroboram com a
hipótese de um maior impacto na densidade de cobertura florestal quanto maior
a proximidade da estrada, sendo observada uma drástica inclinação das curvas
até a distância de aproximadamente 200 metros. A amplitude da área em que os
impactos estão mais concentrados pode variar de acordo com a escala de estudo
abordada, assim como, com as características das fitofisionomias circundantes.
Estudos desenvolvidos em outros biomas brasileiros demonstram uma variação
da zona-de-efeito de estradas. Em regiões da Caatinga, Santos e Tabarelli
(2002), determinaram uma zona-de-efeito que se estende entre 12 e 15 km. Em
uma escala mais ampla, Kazadi e Yoshikawa (2009), determinaram que para o
estado do Mato Grosso, os impactos sobre regiões de Floresta Amazônica
situam-se além da faixa de 50 km das principais rodovias do estado.
Mas considerando que tais estudos utilizam uma escala ampla entre os
45
intervalos de distância das estradas para quantificar a área de vegetação
adjacente, os resultados obtidos provavelmente são superestimativas dos reais
impactos proporcionados pela proximidade a malha rodoviária. Este aspecto é
evidente neste estudo devido ao esforço aplicado para a segmentação dos buffers
em intervalos de pequenas distâncias, indicando a importância do refinamento
da escala. Esta condição permitiu reduzir a amplitude de erros e foi importante
para evidenciar não apenas uma modificação gradativa na densidade de
cobertura florestal ao longo das estradas, como também, permitiu delimitar a
zona-de-efeito. Laurance et al. (2002) avaliando os principais agentes do
desmatamento na Amazônia, observou que o resultado das variáveis avaliadas
praticamente não diferiu entre as escalas utilizadas, entretanto, identificou uma
notável diferença nos resultados observados a partir de uma escala mais
detalhada, no qual as estradas foram identificadas como as variáveis mais
correlacionadas com o desmatamento.
Além da determinação da zona-de-efeito, a comparação entre os valores
de densidade florestal observados nesta zona com os valores de densidade
florestal média demonstrou que o impacto da proximidade as estradas é ainda
mais acentuado nos primeiros 100 metros. Este resultado está de acordo com
outros estudos desenvolvidos com o intuito de avaliar o impacto da distância de
estradas sobre a distribuição da vegetação circundante. Nas constatações obtidas
por Triantakonstantis, Kollias e Kalivas (2006); Freitas, Teixeira e Metzger
(2009); Sivrikaya, Günay e Akay (2011), a distância das estradas influenciou na
intensidade do impacto sobre a área florestal adjacente, sendo observado os
principais efeitos nas áreas distantes até cerca de 100 metros da malha
rodoviária. Neste intervalo de distância, a proximidade as estradas pavimentadas
da MG 354 resultou na redução de aproximadamente um terço na densidade
florestal em relação ao valor médio observado, e o efeito decorrente das estradas
pavimentadas da BR 383 determinou uma densidade florestal quase cinco vezes
46
menor do que o valor médio. Os resultados para as estradas não pavimentadas da
MG 354 foram similares aos obtidos para as estradas pavimentadas desta região,
determinando uma
redução
na
densidade
de
cobertura
florestal
de
aproximadamente três vezes em relação ao valor médio. O efeito expressivo da
redução de áreas florestais nas regiões mais próximas as estradas também foi
observado no estudo realizado por Santos e Tabarelli (2002), no qual a vegetação
foi reduzida a cerca de um terço nas áreas distantes até 1 km da malha
rodoviária.
O desenvolvimento de trabalhos com o intuito de determinar a extensão
da zona-de-efeito das estradas pode permitir uma identificação mais perceptível
das áreas em que se concentram os impactos. Essa delimitação pode viabilizar a
aplicação de medidas mitigadoras, uma vez que, a restrição da área pode reduzir
os custos necessários e principalmente possibilita convergir os esforços para as
áreas florestais mais suscetíveis e vulneráveis aos impactos desencadeados pela
via rodoviária.
7. CONCLUSÃO
Os resultados deste trabalho evidenciaram um efeito negativo da
proximidade as estradas pavimentadas e não pavimentadas sobre a densidade de
cobertura florestal adjacente, sendo que o refinamento da escala foi fundamental
para determinar a zona-de-efeito que se prolonga até os 200 metros de distância
destas vias.
47
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CENTRO BRASILEIRO DE ESTUDOS EM ECOLOGIA DE ESTRADAS
Universidade Federal de Lavras
Departamento de Biologia
Setor de Ecologia
Campus Universitário, Lavras / MG, 37200 000
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Monografia | 2012