Impacto de estradas sobre a cobertura florestal adjacente zona de efeito em fragmentos no sul de min by Centro Brasileiro de Estudos em Ecologia de Estradas

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

NATHĂ LIA 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 S茅rgio e a minha av贸 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 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,

morte

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,

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.

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.

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.

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.

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).

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.

‗

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).

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

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

densidade

cobertura

florestal

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.

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CENTRO BRASILEIRO DE ESTUDOS EM ECOLOGIA DE ESTRADAS Universidade Federal de Lavras Departamento de Biologia Setor de Ecologia Campus Universitรกrio, Lavras / MG, 37200 000 Homepage: http://cbee.ufla.br Email: cbee@dbi.ufla.br

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