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Geotecnologias e Meio Ambiente: Analisando Uma Área de Proteção Ambiental

Organizadoras

Nadjacleia Vilar Almeida Milena Dutra da Silva


Geotecnologias e Meio Ambiente: Analisando uma Área de Proteção Ambiental


Copyright © Nadjacleia Vilar Almeida e Milena Dutra da Silva, 2016. Todos os direitos reservados. Este livro atende às normas do acordo ortográfico em vigor no Brasil desde 2009. É vedada a reprodução de qualquer parte deste livro sem a autorização da editora.

Organização: Nadjacleia Vilar Almeida e Milena Dutra da Silva Capa: Gisele de Albuquerque Gomes Revisão Ortográfica: Carolina Cavalcanti Revisão: Nadjacleia Vilar Almeida e Milena Dutra da Silva Diagramação: Gisele de Albuquerque Gomes

Ficha catalográfica elaborada na Biblioteca Central da Universidade Federal da Paraíba Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP)

G352 Geotecnologias e meio ambiente: analisando uma área de proteção ambiental / Nadjacleia Vilar Almeida, Milena Dutra da Silva, organizadoras.- João Pessoa: F e F Gráfica e Editora, 2016. 238p. : il. e-Book ISBN: 978-85-68199-08-4 1. Proteção ambiental. 2. Geotecnologia e meio ambiente. 3. APA - Barra do Rio Mamanguape. I. Almeida, Nadjacleia Vilar. II. Silva, Milena Dutra da.

Gráfica e Editora F&F Rua 03 - Chác. 29 - Lt 18 - Loja 01- Vicente Pires - Taguatinga-DF Tel: 61 3397-1042 grafica@fefgrafica.com.br | www. fefgrafica.com.br

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Geotecnologias e Meio Ambiente: Analisando uma Área de Proteção Ambiental

Organizadoras Nadjacleia Vilar Almeida Milena Dutra da Silva

Universidade Federal da Paraíba Conselho Editorial/Cientifico Eduardo Rodrigues Viana de Lima Elaine Bernini Roberto Sassi Zelma Glebya Maciel Quirino

Editora FeF Gráfica e Editora

1ª Edição João Pessoa - PB 2016


Sumário Apresentação

7

A APA da Barra do Rio Mamanguape

9

Caracterização fisíca da APA da Barra do Rio Mamanguape-PB

13

Iara dos Santos Medeiros, Juliane Monteiro e Nadjacleia Vilar Almeida

Variabilidade climática da APA da Barra do Rio Mamanguape - Paraíba

31

Lincoln Eloi de Araújo, Fabrício Daniel dos Santos Silva, Haymée Nascimento de Alencar, Elydeise Cristina Andrade dos Santos e Klefferson Alves dos Santos

Análise físico-química das amostras de água e solos da Área de Proteção Ambiental da Barra Do Rio Mamanguape – PB

45

Évio Eduardo Chaves de Melo, Bruno de Oliveira Dias, Mateus Costa Batista, Hugo Yuri Elias Gomes de Assis e Nadjacleia Vilar Almeida

Sensoriamento remoto aplicado ao estudo da dinâmica espaço-temporal da cobertura vegetal da APA da Barra do Rio Mamanguape/PB

71

Angélica Fernandes Pessoa, Milena Dutra da Silva e Nadjacleia Vilar Almeida

Classificação da paisagem da APA da Barra do Rio Mamanguape com o uso de SIG Hugo Yuri Elias Gomes de Assis, Milena Dutra da Silva e Nadjacleia Vilar Almeida

95


Processamento

de

imagens

aéreas

obtidas

por

aeronave remotamente pilotada: aplicações na

uma

APA Barra do Rio Mamanguape-PB

da

131

Jonas Fernandes da Silva e Alisson Vasconcelos de Brito

Fenofases

reprodutivas ao longo da estação seca e

Área de Proteção Ambiental (APA) da Barra do Rio Mamanguape: caracterização de suas principais síndromes de polinização e frutificação chuvosa na

163

Fernanda Carla Ferreira de Pontes, Dayse Teixeira e Evelise Locatelli

Mudanças

na paisagem e impactos da área urbana no

comportamento da preguiça-comum (Bradypus variegatus

Schinz, 1825) na APA da Barra do Rio Mamanguape, Paráiba, Brasil.

195

Elaine Pessoa Pedrosa, Rafaela Cândido de França e Carla Soraia Soares de Castro

Avaliação do campo térmico e projeções microclimáticas: estudo de caso em ambiente urbano inserido na APA da Barra do Rio Mamanguape/PB Joel Silva dos Santos, Anne Falcão de Freitas, Beatriz Barbalho de Melo, Haymée Nascimento de Alencar, Nadjacleia Vilar Almeida

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Apresentação Os trabalhos aqui dispostos apresentam diferentes possibilidades de uso das geotecnologias aplicadas às análises geoambientais, e tem como objeto de estudo a Área de Proteção Ambiental (APA) da Barra do Rio Mamanguape, localizada no litoral norte do Estado da Paraíba. Destaca-se que a maioria dos trabalhos tem colaboração direta ou indireta do Laboratório de Cartografia e Geoprocessamento (LCG), vinculado ao Departamento de Engenharia e Meio Ambiente (DEMA/ CCAE/UFPB), e corresponde à parte de pesquisas realizadas no âmbito da graduação e/ou da pós-graduação. A interdisciplinaridade é característica marcante dos textos; os autores possuem diferentes formações (geógrafos, biólogos, ecólogos, agrônomos, tecnólogo em telecomunicações, entre outras), fazem parte da rede de pesquisadores e colaboradores vinculados ao Grupo de Pesquisa Estudos Geoambientais, cadastrado no CNPq em 2012, e dedicam-se ao desenvolvimento de estudos referentes à APA da Barra do Rio Mamanguape. Por se tratar de uma unidade de conservação de uso sustentável, cujo objetivo é compatibilizar a conservação da natureza com o uso sustentável de parcela dos seus recursos naturais (SNUC, 2000)1, são permitidos o desenvolvimento de atividades humanas e a exploração dos recursos naturais. No entanto, a pressão das atividades socioeconômicas desenvolvidas no interior e no entorno da APA da Barra do Rio Mamanguape podem causar impactos negativos, comprometendo a manutenção dos ecossistemas presentes na APA. Diante do eminente desafio de monitorar a APA da Barra do Rio Mamanguape, surgem, como suporte metodológico, as geotecnologias com vistas à análise da paisagem de forma integrada e sistêmica. Compreendem-se, aqui, as geotecnologias como um conjunto de tecnologias facilitadoras e fundamentais na análise integrada 1  BRASIL. Lei nº 9.985, de 18 de julho de 2000. Regulamenta o art. 225, § 1º, incisos I, II, III e VII da Constituição Federal, institui o Sistema Nacional de Unidades de Conservação da Natureza e dá outras providências. Diário Oficial [da República Federativa do Brasil], Brasília, Seção 1 - 19/7/2000, Pg.1


da paisagem utilizada para a coleta, o processamento, a análise e as visualizações de dados e informações com referência espacial. Possibilitam, assim, espacializar, realizar interações entre os diferentes parâmetros ambientais, realizar a avaliação integrada e o gerenciamento de banco de dados espaciais cada vez mais robustos. Integram o Sensoriamento Remoto, especificamente as técnicas de Tratamento Digital de Imagens, o Geoprocessamento, o Sistema de Informações Geográficas (SIG), o Sistema de Posicionamento GlobalGPS, a Fotointerpretação e a Cartografia Digital. Ressaltamos que os trabalhos dispostos ao longo deste livro configuram exemplificações do uso de uma ou mais geotecnologias conjugadas, com fins de subsidiar estudos geoambientais na APA. Assim, os capítulos são expostos seguindo uma sequência temática e a escala de análise (zoom out e zoom in), iniciando por aqueles que abrangem recorte espacial correspondente a todo o território da APA da Barra do Rio Mamanguape (capítulos 1 a 7), contemplando aspectos abióticos (geologia, geomorfologia, pedologia, clima e diagnóstico físico químico), bióticos (cobertura vegetal) e socioeconômico (uso da terra). Na perspectiva de menor escala de análise, e maior detalhamento, seguem os capítulos de abordagem pontual (capítulos 8 a 10), versando sobre aspectos bióticos (flora e fauna) e socieconômico e ambiental (microclima urbano).

Nadjacleia Vilar Almeida Milena Dutra da Silva Novembro de 2016


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A APA da Barra do Rio Mamanguape2 A APA da Barra do Rio Mamanguape possui área de 14.460 ha; é gerida pelo Instituto Chico Mendes de Conservação da Biodiversidade (ICMBio) em articulação com o Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis (IBAMA). Foi criada pelo Decreto Federal nº 924 de 10 de setembro de 1993, com o objetivo de disciplinar o processo de ocupação do território, proteger a diversidade biológica e assegurar a sustentabilidade do uso dos recursos naturais, além dos objetivos específicos: I-garantir a conservação do habitat do Peixe-Boi Marinho (Trichechus manatus); II - garantir a conservação de expressivos remanescentes de manguezal, mata atlântica e dos recursos hídricos ali existentes; III proteger o Peixe-Boi Marinho (Trichechus manatus) e outras espécies ameaçadas de extinção no âmbito regional; IV - melhorar a qualidade de vida das populações residentes mediante orientação e disciplina das atividades econômicas locais; V - fomentar o turismo ecológico e a educação ambiental (BRASIL, 1993).

Situada entre as coordenadas métricas 269000mE e 292000mE e 9238000mN e 9259000mN, a APA da Barra do Rio Mamanguape está inserida na mesorregião da Mata Paraibana, abrangendo os municípios de Rio Tinto, Lucena, Marcação e Baía da Traição (Figura 1).

2  Este texto compreende trechos originalmente expostos nos capitulos 1, 2, 6 e 8, e foram aqui reunidos por se tratar de informações basilares comuns a todos os capítulos deste livro.

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Figura 1. Localização da APA da Barra do Rio Mamanguape, Paraíba, Brasil.

APA da Barra do Rio Mamanguape engloba/abrange os estuários dos rios Mamanguape, Miriri e Estivas. A região compõese de remanescentes de mata atlântica, restinga, uma vasta extensão de mangues com cerca de 6.000 ha, sendo a maior área conservada de manguezal do Estado da Paraíba, no início da década de 2000 (RODRIGUES & ANTUNES, 2005). Possui ilhas e, na foz do Rio Mamanguape, uma barreira de recifes de arenito (ASSIS, 2014) que formam um paredão perpendicular à foz. A APA apresenta, ainda, outros ecossistemas como lagoas, dunas e praias. Na APA da Barra do Rio Mamanguape, e no seu entorno, encontram-se 18 comunidades tradicionais e aldeias indígenas (GREENTEC, 2014, p.169-170). No interior da APA “estão inseridas as aldeias Akajutibiró, Caieira, Val, Camurupim, Tramataia, Brejinho, Três Rios, Jaraguá e Monte Mor, sendo que as seis primeiras pertencem a Terra Indígena Potiguara e as três últimas compõem a Terra Indígena Monte-Mor” (GREENTEC, 2014, p.193). O clima da região é tropical chuvoso com temperatura média anual que varia entre 24° e 27°C, e pluviosidade média que fica em torno de 1.500mm anuais (NIMER et al. 1989). A APA da Barra do Rio Mamanguape está inserida no setor quente, oriental, úmido e 11


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subúmido do Estado da Paraíba (CARVALHO, 1982). (CARVALHO, 1982). A estação seca tem início em setembro, estendo-se até fevereiro, sendo outubro e novembro os meses mais secos com temperatura em torno de 26°C. Temperaturas altas são verificadas no período de dezembro a fevereiro atingindo cerca de 28°C. A estação chuvosa tem início em março e vai até agosto, retornando às condições de seca a partir de setembro. A média das temperaturas mínimas fica em torno de 23°C e distribuem-se entre os meses de julho e agosto. (GOVERNO DO ESTADO DA PARAÍBA, 1985). Outras características físicas e ambientais, e/ou, o aprofundamento das descrições aqui expostas, são apresentadas ao longo deste livro, nos capítulos a seguir.

Referências ASSIS, Hugo Yuri Elias Gomes de. Análise das classes de paisagem da APA da Barra do Rio Mamanguape - PB. Monografia (Graduação) – UFPB/ CCAE, Rio Tinto: 2014. BRASIL. Decreto n.º 924, de 10 de setembro de 1993. Cria a Área de Proteção Ambiental da Barra do Rio Maman guape no Estado da Paraíba e dá outras providências. Diário Oficial [da República Federativa do Brasil], Brasília, Seção 1 - 13/9/1993, Página 13555 (Publicação Original) CARVALHO, Maria Gelza R. F. de. Estado da Paraíba: classificação geomorfológica. João Pessoa: Editora Universitária, UFPB/FUNAPE, 1982. 72 p. GOVERNO DO ESTADO DA PARAÍBA. Relatório da qualidade do meio ambiente. João Pessoa: Secretaria das Minas, Energia e Meio Ambiente, v. 1, 1985. 203 p. GREENTEC - Consultoria e Planejamento Agroflorestal e do Meio Ambiente LTDA. Plano de Manejo da Área de Proteção Ambiental da Barra do rio Mamanguape. Área de relevante interesse ecológico de manguezais da foz do rio Mamanguape. Brasília: Instituto Chico Mendes de Conservação da Biodiversidade (ICMBio), 2014. Disponível em: <http://www.icmbio.gov.br/portal/images/stories/ docs-planos-de-manejo/apa_arie_manguezais_mamanguape2014.pdf> MARCON NEVES, Mary Carla. Plano de Gestão Estratégica para a implantação da APA da Barra do Rio Mamanguape. Brasília: IBAMA/PB: MMA, 2003. 12


NIMER, E.; PINHEIRO FILHO, A. A.; AMADOR, E. S. ARAÚJO NETO, M. D. Climatologia da região Nordeste. In: NIMER, E. Climatologia do Brasil. 2ª Edição, Rio de Janeiro: IBGE, Departamento de Recursos Naturais e Estudos Ambientais, 1989, 422 p. RODRIGUES, Geraldo Stachetti; ANTUNES, Luciana Rocha. Avaliação de impactos ambientais para gestão da APA da Barra do Rio Mamanguape (PB). In: RODRIGUES, G. S.; BUSCHINELLI, C. C. de A.; RODRIGUES, I. A.; NEVES, M. C. M. Avaliação de impactos ambientais para gestão da APA da Barra do Rio MamanguapePB. Jaguariúna, SP: Embrapa Meio Ambiente, 2005. p. 1-10. 

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Caracterização fisíca Rio Mamanguape-PB

da

APA

da

Barra

do

Iara dos Santos Medeiros3, Juliane Monteiro4 e Nadjacleia Vilar Almeida5

Introdução A interação dos elementos abióticos, segundo Martins et al. (2004), proporciona a identificação de geoambientes onde suas características se inter-relacionam harmonicamente. A interação dos componentes abióticos juntamente com outros elementos constitui a paisagem. Bertrand (2004, p. 141) conceitua a paisagem sob o ponto de vista de uma Geografia Global, quando a define como “o resultado da combinação dinâmica, portanto instável, de elementos físicos, biológicos e antrópicos que, reagindo dialeticamente uns sobre os outros, fazem da paisagem um conjunto único e indissociável, em perpétua evolução”. Sob outra perspectiva, Crepani et al. (2001, p. 23) trata a paisagem como sendo o resultado da ação da atmosfera sobre as rochas da superfície terrestre e da força da água em movimento sob a ação da energia solar, ou seja, é o resultado da interação entre a Dinâmica Interna e a Dinâmica Externa da Terra. Os conceitos de Crepani et al. (2001) e Bertrand (2004) possibilitam uma melhor compreensão sobre o referido assunto, dando suporte para trabalhá-lo de forma integrada, tendo como eixo norteador os estudos disciplinares, na perspectiva de analisar a interdependência dos elementos constituintes da paisagem, pois, em reforço ao explicitado anteriormente, os aspectos da paisagem interagem entre si e estão em constante dinâmica. Para o estudo integrado da paisagem da APA da Barra do rio Mamanguape, a partir das análises sintéticas, foram utilizadas as geotecnologias, definidas por Rosa (2005, p.81), como sendo “o conjunto 3  Graduanda do curso de Bacharelado em Ecologia-UFPB (iara.s.medeiros@hotmail.com) 4  Graduanda do curso de Bacharelado em Ecologia-UFPB (julianemonteiro89@gmail.com) 5  Professora do curso de Bacharelado em Ecologia – DEMA/CCAE/UFPB (nadjacleia@ccae.ufpb.br)

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de tecnologias para coleta, processamento, análise e oferta de informação com referência geográfica, sendo compostas por soluções em hardware, software e peopleware que juntas constituem poderosas ferramentas para tomada de decisão”. Dentre as teorias e conceitos utilizados como embasamento para a análise integrada dos fatores físicos da paisagem tem-se a Teoria do Geossistema, esquematizada na Figura 1, a qual resulta da dinâmica entre o potencial ecológico (clima, hidrologia, geomorfologia), a exploração biológica (vegetação, solo e fauna) e a ação antrópica. Almeida (2012, p. 37), baseando-se em Bertrand (2004), explica que é na escala do geossistema que ocorre a maioria dos fenômenos com interferência nos elementos da paisagem (físicos, biológicos e antrópicos). Diante da importância do meio físico para manutenção do equilíbrio dinâmico da paisagem, o objetivo deste capítulo foi realizar uma caracterização dos componentes abióticos, da geologia, da geomorfologia, hidrografia (potencial ecológico) e do solo (exploração biológica) da Área de Proteção Ambiental (APA) da Barra do Rio Mamanguape.

Figura 1. Esboço de uma definição teórica de geossistema. Fonte: Bertrand (2004, p. 146).

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A Área de Proteção Ambiental-APA é uma unidade de conservação de uso sustentável que visa conciliar a conservação da natureza com o uso dos recursos naturais, permitindo atividades que envolvem coleta e uso desses recursos, praticadas de forma que sua perenidade e os processos ecológicos estejam assegurados (MMA, 2015). A APA da Barra do Rio Mamanguape está representada por manguezais e várzeas, arrecifes costeiros, mata atlântica, mata de restinga, dunas e falésias. Foi criada com o objetivo de disciplinar o processo de ocupação do território, proteger a diversidade biológica e assegurar a sustentabilidade do uso dos recursos naturais. Assim, este estudo pode auxiliar na proteção das áreas naturais, como também dos fatores bióticos e abióticos, contribuindo para a preservação dos recursos naturais existentes na Área de Proteção Ambiental.

Procedimentos Metodológicos A pesquisa utilizou fundamentos do método geossistêmico, observando as interligações dos parâmetros físicos (geologia, geomorfologia, hidrografia e pedologia), sendo necessária a aplicação dos procedimentos descritos a seguir: Primeiramente obteve-se um arquivo vetorial contendo informações da geologia com escala de 1:1.000.000 do ano de 2004, disponibilizadas pelo Serviço Geológico do Brasil (CPRM) através do site do GEOBANK6. Posteriormente, através do software Quantum GIS versão 2.8.2, realizou-se o recorte da área de interesse de acordo com os limites da APA da Barra do Rio Mamanguape, gerando assim um mapa temático das unidades geológicas presentes na APA. As características geomorfológicas foram analisadas através de quatro produtos cartográficos: relevo sombreado com perfil topográfico, hipsometria, declividade e densidade da drenagem gerados com base em imagem de radar (SRTM – Shuttle Radar Topography Mission) com resolução espacial de 30 metros, referente à folha SB25-Y-A disponibilizada pelo site TOPODATA7 que contém os dados morfométricos do Brasil. 6  http://geobank.cprm.gov.br/ 7  http://www.dsr.inpe.br/topodata/

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A elaboração do mapa do relevo sombreado foi realizada automaticamente no software Global Mapper versĂŁo 17.0 (versĂŁo temporĂĄria). Para melhor visualização e interpretação dos dados foram criados dois transectos (ab) e (aâ&#x20AC;&#x2122;bâ&#x20AC;&#x2122;), sendo o primeiro correspondente ao trecho do extremo oeste do limite da APA Ă foz do rio Mamanguape (ao longo do curso do rio Mamanguape) e o segundo demonstrando o comportamento do leito do rio e das vertentes esquerda e direita; os transectos foram desenhados com auxĂ­lio da ferramenta 3D Path Profile/Lineofsigth, gerando perfis topogrĂĄficos do relevo. Utilizando como base a imagem SRTM foram extraĂ­das automaticamente as curvas de nĂ­vel com equidistância de 5 metros, as quais, associadas ao Modelo Digital de Elevação (MDE), permitiram a geração do mapa hipsomĂŠtrico. A declividade foi estabelecida atravĂŠs da ferramenta slope sendo expressa em valores percentuais de acordo com a classificação de Pereira e Lombardi Neto (2004). A hidrografia foi gerada com base nas cartas topogrĂĄficas da SUDENE, datadas de 1974, que recobriam a APA, e duas imagens ortorretificadas do satĂŠlite RapidEye, com resolução espacial de 5x5m. A primeira imagem capturada pelo satĂŠlite em 11/07/2012 e a segunda em 20/10/2013, ambas foram adquiridas no GeocatĂĄlogo do MinistĂŠrio do Meio Ambiente (MMA). A densidade da drenagem ĂŠ a relação do comprimento total dos canais de escoamento com a ĂĄrea da bacia hidrogrĂĄfica (CHRISTOFOLETTI, 1980, p. 115) e foi gerada com base na rede de drenagem extraĂ­da da imagem SRTM, possibilitando capturar a densidade, tanto do rio principal, quanto de seus afluentes e tributĂĄrios. Foi calculada de forma automĂĄtica usando a equação 1.

đ??ˇđ??ˇ đ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;&#x2018; =

Lt

đ??´đ??´

(1)

Equação 1

Na qual â&#x20AC;&#x153;Ddâ&#x20AC;? significa a densidade da drenagem; â&#x20AC;&#x153;Lâ&#x20AC;? ĂŠ o comprimento total dos canais e â&#x20AC;&#x153;Aâ&#x20AC;? ĂŠ a ĂĄrea da Bacia. Assim, obtĂŞm-se como resultado final os valores de densidade, representados no mapa atravĂŠs de uma rampa de cores em tons de azul. Seguindo o modelo de classificação proposto por Villela e Mattos, (1975), a densidade de drenagem da APA foi agrupada em cinco classes 17


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de densidade de drenagem: muito baixa (0 - 0,81km/km²), baixa (0,82 1,6km/km²), média (1,61 - 2,4km/km²), alta (2,41 - 3,2km/km²) e muito alta (> 4km/km²). Esse índice pode variar de 0,5 km/km² em bacias com drenagem pobre a 3,5 km/km², ou mais, em bacias bem drenadas e apresenta relação inversa com o comprimento dos rios (VILLELA e MATTOS, 1975; CHRISTOFOLETTI, 1980). Para caracterização pedológica foram abordados apenas os aspectos físicos e de formação dos solos. Foi utilizado como base Cartográfica o mapa de solos do Estado da Paraíba datado de 1997 com escala de 1:1.200.000. Por meio do software Quantum GIS versão 2.8.2 fez-se o georreferenciamento e o recorte da imagem, segundo os limites da APA, e fez-se a digitalização em tela, transformando a imagem em arquivo vetorial. Posteriormente, utilizando como base as faixas de altitude do terreno e as atividades de reconhecimento em campo, os limites de algumas classes de solo foram ajustados obtendo como resultado deste processo um mapa com os tipos de solo presentes na área de estudo.

Caracterização Mamanguape

física

da

APA

da

Barra

do

rio

Geologia A Área de Proteção Ambiental da Barra do Rio Mamanguape situase no compartimento geológico-geomorfológico dos Baixos Planaltos Costeiros, formados por rochas sedimentares. A APA, geologicamente, é representada por três unidades litoestratigráficas da era Cenozóica (Figura 2), descritas a seguir, segundo Santos et al (2004):

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Figura 2. Geologia da APA da Barra do Rio Mamanguape, Paraíba, Brasil.

• Grupo Barreiras – Pertencente ao paleógeno/neógeno, ocupa uma faixa entre os Depósitos Flúvio-marinhos e os Depósitos Colúvio-eluviais, com declividade mais acentuada e presença de argissolo vermelho-amarelo. Essa unidade é formada por arenito, arenito conglomerático, argilito, argilito arenoso, conglomerado e siltito, predominando as camadas horizontais de arenito conglomerático com matriz caolínica, contendo lentes e lençóis de conglomerado e brecha, ricos em seixos e grânulos de quartzo e/ou feldspato, e intercalações de argilito caolínicosilto-arenoso e siltito. 19


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• Depósitos Flúvio-marinhos – Pertencente ao quaternário, ocupa as áreas dos estuários dos rios e as faixas de praia. Sua litologia composta por areia, argila e silte constitui os depósitos indiscriminados de pântanos e mangues, flúviolagunares e litorâneos indiscriminados. • Depósito Colúvio-eluviais – Pertencente ao quaternário, ocupa as áreas mais planas, coincidindo em algumas áreas aos divisores de água. É composta pelos litotipos: areia, argila, cascalho e laterita, apresentando sedimentos com matriz arenosa, areno-argilosa e conglomerática, mal trabalhados e mal classificados, constituídos por fragmentos angulosos, grânulos, seixos, blocos e matacões de variados tipos de rochas. Para Furrier et al. (2006, p. 62), nas rochas sedimentares do Grupo Paraíba da Bacia Sedimentar Pernambuco-Paraíba, encontram-se os sedimentos areno-argilosos mal consolidados da Formação Barreiras, sendo este grupo, no Estado da Paraíba, composto pelas rochas cristalinas do Planalto da Borborema. O plano de manejo da APA da Barra de Mamanguape, ICMBio (GREENTEC, 2014, p.53), destaca que: os sedimentos quaternários são representados principalmente pelos aluviões que ocorrem na faixa litorânea dos estuários e pelas dunas e sedimentos de praia; estando presentes nos rios Mamanguape e Miriri. Nesse caso, correspondendo aos depósitos colúvio-eluviais e flúviomarinhos. Geomorfologia Segundo o mapa geomorfológico da Paraíba (2006), a APA possui cinco compartimentos:     

Tabuleiros costeiros com formas convexas; Tabuleiros costeiros com formas tabulares; Planície marinha; Planície flúvio-marinha; Planície fluvial.

A altitude da APA é de 0 a 105 metros sem variações bruscas (Figura 3A-C). O perfil topográfico longitudinal (Figura 3B, transecto ab) mostra o comportamento do relevo do limite oeste da APA à foz do rio Mamanguape (ao longo do curso do rio Mamanguape), e evidencia a altitude da planície fluvial e flúvio marinha que em alguns pontos atinge 15m. Esse fato, 20


também é evidenciado no perfil transversal (Figura 3C, transecto a’b’), que demonstra o comportamento do leito do rio e das vertentes. O vale possui características de vales em forma de “U”, a vertente direita (a’) é mais suave com altitude aproximada de 26m, enquanto a vertente esquerda (b’) é mais íngreme com altitude de aproximadamente 70m. A

B

C

Figura 3. APA da Barra do Rio Mamanguape Paraíba, Brasil. 3A. Relevo sombreado e perfil topográfico; 3B. Perfil topográfico longitudinal, correspondente ao transecto ab; 3C. Perfil topográfico transversal, correspondente ao transecto a’b’. Fonte: Informações extraídas da imagem SRTM com resolução espacial de 30x30m.

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Geotecnologias e Meio Ambiente: Analisando uma Área de Proteção Ambiental

De acordo com as informações geradas observa-se, claramente, que se trata de uma grande planície com poucas variações no relevo. Dentro dos limites da APA, as elevações variam de 0 a 105 metros, estando a maior parte da área entre os valores de 1 a 13 metros de altitude, os quais compõem a área central da unidade onde se encontram os rios Mamanguape, Miriri e seus afluentes (Figura 4). Os maiores valores de altitude, entre 21 e 105 metros, correspondendo às áreas de vertente.

Figura 4. Hipsometria da APA da Barra do Rio Mamanguape, Paraíba, Brasil.

A APA apresenta, predominantemente, baixa declividade e, consequentemente, pouca variação topográfica, com valores entre 0 e 5,3% 22


(classe plana e suave ondulada). As maiores declividades com valores de 18 a 38% ocorrem nas áreas de vertente, no limite norte da unidade, sendo estas classes de menor ocorrência em toda a APA (Figura 5).

Figura 5. Declividade da APA da Barra do Rio Mamanguape, Paraíba, Brasil.

Os principais rios e riachos que drenam a APA são: Rio Mamanguape, Rio Miriri, Rio Açu, Rio Velho, Rio Caracabu, Rio da Estiva e Rio Tinto, além dos seus tributários, todos com o regime fortemente comprometido nas épocas de estiagem devido ao uso descontrolado para irrigação (Figura 6). 23


Geotecnologias e Meio Ambiente: Analisando uma Área de Proteção Ambiental

A APA apresenta o valor médio de densidade de drenagem de 1,7km/km² apresentando valor mínimo 0 e valor máximo 4km/km². Estes valores de mínimo e máximo podem ser explicados pelo fato da APA possuir um rio maior localizado na parte central da unidade de conservação e afluentes que vão das margens para o centro. Ou seja, quanto maior o comprimento do rio, menor será a densidade, e o inverso também se aplica. As classes média (1,61 - 2,4km/km²) e alta (2,41 - 3,2km/km²) foram as mais representativas para a unidade como demonstrado no mapa (Figura 6).

Figura 6. Densidade da drenagem da APA da Barra do Rio Mamanguape, Paraíba, Brasil.

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A densidade de drenagem foi utilizada para compreender o grau de desenvolvimento do sistema de drenagem, pois fornece uma indicação da eficiência da drenagem da bacia, diretamente correlacionada com a intensidade de dissecação do relevo pela drenagem. Christofoletti, (1981 apud SILVA et al. 2009) destaca duas funções distintas da densidade de drenagem: é uma resposta aos controles exercidos pelo clima, pela vegetação, litologia e outras características da área drenada; e, é fator que influencia o escoamento e o transporte sedimentar na bacia de drenagem. Todos os produtos geomorfológicos, anteriormente descritos, demonstram que o comportamento do relevo da APA é típico de regiões litorâneas, onde a menor declividade e os menores valores de altitude correspondem aos leitos dos rios que escoam para a região central da APA. Com isso constatamos que esses aspectos são indissociáveis e interdependentes, influenciando diretamente um sobre o outro. Pedologia De acordo com os estudos feitos acerca da pedologia da APA, foram detectados quatro tipos de solos (Figura 7). • Neossolos Quartzarênicos: “Os neossolos quartzarênicos, muito expressivos no Brasil, são comuns na região litorânea e em alguns estados do Nordeste” (IBGE, 2007, p.294). Segundo a EMBRAPA (2006, p.184), são solos com presença de lençol freático elevado durante grande parte do ano, imperfeitamente ou mal drenados e apresentando um ou mais dos seguintes requisitos:  saturação com água permanente dentro de 50cm da superfície do solo; e/ou.  presença de lençol freático dentro de 150cm da superfície do solo, durante a época seca e/ou.  presença do lençol freático dentro de 50cm de profundidade, durante algum tempo, na maioria dos anos (ou artificialmente drenados).

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Figura 7. Solos da APA da Barra do Rio Mamanguape, Paraíba, Brasil.

De acordo com Rogério (2004, p. 7), os neossolos quartzarênicos são solos oriundos de sedimentos areno-quartzosos, não consolidados, de origem marinha e por vezes estuarina. • Argissolo Vermelho-Amarelo: Solo constituído por material mineral de cores vermelha-amarelada e amareloavermelhada (EMBRAPA, 2006, p.102). São solos muito profundos, muito porosos, acentuadamente ou fortemente drenados, friáveis ou muito friáveis e têm como importante 26


característica a ausência de cerosidade, devido à pequena mobilidade da fração argila. Estes solos ocorrem na metade sul da Zona Úmida Costeira, associados com outras unidades, desenvolvidos sobre sedimentos do Grupo Barreiras (SUDENE, 1972, p.104). • Solos Indiscriminados de Mangue: Esta unidade compreende solos predominantemente halomórficos, indiscriminados, alagados, que ocorrem nas desembocaduras de rios, margens de lagoas nas partes baixas da orla marítima sob influência das marés e com vegetação denominada mangues ou manguezal. Nesse solo, a diminuição da corrente de água favorece a deposição de sedimentos finos de natureza argilo-siltosa, argilosa, em mistura com detritos orgânicos, ocorrendo também material mineral de natureza arenosa (SUDENE, 1972, p.416). • Neossolo Flúvico: “Boa parte dos Neossolos ocorre em praticamente todas as regiões do País, embora sem constituir representatividade espacial expressiva, ou seja, ocorrem de forma dispersa em ambientes específicos, como é o caso das planícies à margem de rios e córregos” (IBGE, 2007, p.294). Possui argila de atividade alta, saturação com alumínio praticamente inexistente e alta saturação de bases. São solos de fertilidade natural alta, pouco profundos ou profundos, moderadamente ácidos a moderadamente alcalinos nas camadas inferiores, sem problemas de erosão, apresentando drenagem moderada ou imperfeita. Estes solos ocorrem em quase todas as regiões da Paraíba, como componentes secundários ou como inclusões em áreas de outras unidades, em estreitas faixas ao longo dos cursos d’água. Foram mapeados isoladamente apenas nos vales dos baixos cursos dos rios Paraíba e Maranguape, na faixa úmida costeira (SUDENE, 1972, p.433). De acordo com Neto (1982, p. 98), “os solos constituem elementos minerais que representam a maior parcela da fração sólida, interagindo entre si e sendo responsáveis pelos processos da dinâmica pedológica”. Vale salientar que as inter-relações entre pedologia e meio ambiente ocorrem no momento em que o material de origem do solo é afetado pelos agentes atmosféricos, plantas e animais (GUERRA e CUNHA, 2011). 27


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Considerações Finais De acordo com as características que foram apresentadas, podese concluir que as unidades litoestratigráficas encontradas na APA estão diretamente relacionadas com os tipos de solos encontrados. As características da declividade da bacia indicam que a maior parte da área possui baixa declividade e baixas altitudes (9,9m). A densidade de drenagem da APA é mediana, podendo-se afirmar que a área em estudo é razoavelmente drenada, tendo uma relação direta com a baixa altitude e com os tipos de solo que a compõem.

Agradecimentos A chefia da Unidade de Conservação da Área de Proteção Ambiental da Barra do Rio Mamanguape e ao Instituto Chico Mendes de Conservação da Biodiversidade (ICMBio/MMA) por todo apoio dado a pesquisa. Ao Conselho Nacional de Pesquisa Científica e Tecnológica (CNPq), por incentivar a realização da pesquisa através da concessão da bolsa durante o período de 2015-2016. Ao Centro Ciências Aplicadas e de Educação (CCAE/UFPB) pela conseção de transporte para realização das coletas em campo.

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Remoto e Geoprocessamento Aplicados ao Zoneamento Ecológico-Econômico e ao Ordenamento Territorial. São José dos Campos: INPE, 2001. PEREIRA, Lauro Charlet & LOMBARDI NETO, Francisco Avaliação da aptidão agrícola das terras: proposta metodológica. Jaguariúna: Embrapa Meio Ambiente, 2004. EMBRAPA, 2006. Sistema Brasileiro de Classificação de Solos. Brasília-DF FURRIER, M. ARAÚJO, M. E. de. ; MENESES, L. F. de, 2006. Geomorfologia e Tectônica da Formação Barreiras no Estado da Paraíba. Revista do Instituto de Geociências - USP, São Paulo, v. 6, n. 2, p. 61-70, outubro 2006. GREENTEC – Consultoria e Planejamento Agroflorestal e do Meio Ambiente LTDA. Plano de Manejo da Área de Proteção Ambiental da Barra do rio Mamanguape. Área de relevante interesse ecológico de manguezais da foz do rio Mamanguape. Brasília: Instituto Chico Mendes de Conservação da Biodiversidade (ICMBio), 2014. Disponivel em: < and://www.icmbio.gov.br/portal/images/stories/ docs-planos-de-manejo/apa_arie_manguezais_mamanguape2014.pdf> GUERRA, A. J. T. &. CUNHA, S. B. Geomorfologia e meio ambiente -10º ed. – Rio de Janeiro: Bertrand Brasil, 2011. MARTINS, E de S.; REATTO, A.; CARVALHO JÚNIOR, O. A. de; GUIMARÃES, R. F. Ecologia de paisagem: conceitos e aplicações potenciais no Brasil. Planaltina, DF: Embrapa Cerrados, Documento 121, 2004 IBGE – Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. Manuais técnicos de pedologia. Série Manuais Técnicos em Geociências, nº4. Rio de Janeiro: Coordenação de Recursos Naturais e Estudos Ambientais, 2007, p.294). MMA - MINISTÉRIO DO MEIO AMBIENTE. Disponível em: <http:// www.mma.gov.br/>. Acesso em: abril de 2015. NETO, J. P. de Q. Pedologia: Conceito, Método e Aplicações – F.F.L.C.H. - USP, 1982. NIMER, E.; PINHEIRO FILHO, A. A.; AMADOR, E. S. ARAÚJO NETO, M. D. Climatologia da região Nordeste. In: NIMER, E. Climatologia do Brasil. 2ª Edição, Rio de Janeiro: IBGE, Departamento de Recursos Naturais e Estudos Ambientais, 1989, 422 p. ROGERIO, A. P. C. 2004. Caracterização Geológica e Geomorfológica do Município de Areia Branca/RN, com vistas à elaboração do Mapa de Sensibilidade ao Derramamento de Óleo. Monografia (Graduação). 29


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UFRN/ CCET. Natal, RN. ROSA, R. (2005). Geotecnologias na Geografia Aplicada. Revista do Departamento de Geografia, n. 16, p. 81-90. SANTOS, E. J. dos; FERREIRA, C. A. & SILVA JÚNIOR, J. M. F. da (Orgs.). Geologia e Recursos Minerais do Estado da Paraíba: Texto explicativo dos mapas geológico e de recursos minerais do Estado da Paraíba.Recife: CPRM, 2002. SILVA, D.; MELO, R.; CORRÊA, A. A influência da densidade de drenagem na interpretação da evolução geomorfológica do complexo de tanques do município de Brejo da Madre de Deus – Pernambuco, Nordeste do Brasil. Revista de Geografia (Recife), América do Norte, 26 7 03 2009. SUDENE. Levantamento Exploratörio - Reconhecimento de Solos do Estado da Paraíba/ II Interpretação para Uso Agrícola dos Solos do Estado da Paraíba. Rio de Janeiro, 1972. VILLELA, S. M.; MATTOS, A. Hidrologia aplicada. São Paulo: McGraw-Hill do Brasil, 1975. 245p  

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Variabilidade climática da APA da Barra do Rio Mamanguape - Paraíba Lincoln Eloi de Araújo8, Fabrício Daniel dos Santos Silva9, Haymée Nascimento de Alencar10, Elydeise Cristina Andrade dos Santos11 e Klefferson Alves dos Santos12

Introdução O Nordeste brasileiro (NEB) se caracteriza por sua irregularidade temporal e espacial na precipitação, devido as suas características fisiográficas e influência de diversos sistemas atmosféricos (ARAÚJO et al., 2008). De acordo com Da Silva et al. (2009), a precipitação pluviométrica nessa região é resultado da atuação de vários sistemas atmosféricos como, por exemplo, a Zona de Convergência Intertropical (UVO, 1989), os Vórtices Ciclônicos de Ar Superior (KOUSKY & GAN, 1981), os Sistemas Frontais (KOUSKY, 1979) e os Distúrbios de Leste (ESPINOZA, 1996); os quais podem ser modificados pela fisiografia do terreno e por eventos atmosféricos anômalos de escala global. Nimer et al. (1989) dizem que tais características fazem da região Nordeste do Brasil, em termos climatológicos, “uma das mais complexas do mundo”. Além da variabilidade das chuvas, destaca-se que o NEB recebe intensa radiação solar, o que faz com que suas médias de temperatura sejam demasiadamente altas (NIMER et al., 1989). Tais autores afirmam que a temperatura do NEB também se caracteriza por grande variação, contudo, a sua porção litorânea é favorecida pela atuação dos ventos alísios de sudeste, o que torna a sua temperatura mais amena, em torno dos 25ºC. Diante dessa peculiaridade climática, é imprescindível a realização de um monitoramento do clima nessa região, especialmente 8  UFPB. E-mail: lincolneloi@yahoo.com.br 9  INMET. E-mail: fabriciodaniel4@hotmail.com 10  Ecológa. E-mail: haymeedealencar@gmail.com 11  Ecológa. E-mail: elydeiseandrade@hotmail.com 12  Estudante de biologia. E-mail: kleffersonsantos@yahoo.com.br

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em áreas consideradas de extrema importância para a conservação da fauna e flora e dos atributos abióticos, estéticos e culturais, como é o caso das Áreas de Proteção Ambiental (APA), essenciais à manutenção da qualidade de vida. É importante salientar que, dentre outros fatores, o climático é de extrema importância para determinar a formação da cobertura do solo nessas áreas (GREENTEC, 2014), sendo esta cobertura essencial para a manutenção dos ecossistemas. Além disso, a investigação climática em áreas como esta se torna indispensável a sua conservação, visto que, através dos resultados, é possível demonstrar sua eficiência como importante dispositivo de amenização climática das áreas urbanizadas que, vêm sofrendo com problemas de desconforto térmico e, consequentemente, diminuição da qualidade de vida de seus habitantes. Além disso, o desenvolvimento de investigações de cunho climático corrobora com estudos que correlacionam a sazonalidade climática e os padrões de comportamento das espécies, bem como os estudos direcionados à identificação da influência do clima sobre o padrão de floração e frutificação das espécies vegetais como o estudo de Morellato (2000) que afirma que o comprimento do dia e a temperatura influenciam neste padrão. A APA da Barra do Rio Mamanguape engloba partes de quatro municípios paraibanos: Rio Tinto, Marcação, Lucena e Baía da Traição, sendo que o Município de Rio Tinto corresponde a 65% do território da APA, Marcação representa 17,3%, Lucena e Baía da Traição correspondem a uma pequena área, 1,1% e 0,4% respectivamente (GREENTEC, 2014). Há ainda uma parte da APA que está inserida no mar, o que equivale a 16,2% da área da Unidade de Conservação (GREENTEC, 2014).Desses, apenas área urbana de Rio Tinto encontra-se inserida na APA (ASSIS, 2014). Nesse contexto, o objetivo deste capítulo é analisar a variabilidade climática na Área de Proteção Ambiental. Especificamente, investigar, através do Índice de Anomalia de Chuva, a variabilidade das chuvas no tempo e no espaço, bem como avaliar a variabilidade espaço-temporal da temperatura.

Procedimentos Metodológicos As séries climatológicas de precipitação e temperatura média para os municípios da APA do Rio Mamanguape foram obtidas com auxílio 33


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dos dados gradeados disponibilizados pela Universidade de Delaware nos Estados Unidos. Trata-se de um grande projeto para construir séries temporais mensais dessas variáveis em nível global, utilizandose diversas fontes de observações meteorológicas de superfície: Global Historical Climatology Network (GHCN2), do Serviço Atmosférico e Ambiental do Canadá; do Instituto Hidrometeorológico de São Petersburgo, Rússia; dados GC-Net (STEFFEN et al., 1996); registros de estações meteorológicas automáticas do Projeto Groenlândia, do National Center of Atmospheric Research (NCAR), dados diários da Índia; dados de precipitação do continente Africano (NICHOLSON, 2002); dados mensais de precipitação do continente sul-americano (Webber e Willmott’s, 1998); e do Global Surface Summary of Day (GSOD). A resolução espacial das séries é de 0,5° x 0,5°, e os nós da grade são centrados em 0,25°. Para o Brasil, as maiores contribuições ao projeto provem de observações do Instituto Nacional de Meteorologia, da Agência Nacional de Águas, além dos registros das redes pluviométricas regionais, em cada Estado da Federação, permitindo extrair 2.867 séries de precipitação e temperaturas médias, com início em janeiro de 1900 até dezembro de 2014 espacialmente distribuídas em todo território brasileiro (COSTA et al., 2012). A partir desta malha gradeada de alta resolução espaçotemporal, foram extraídas, via método de interpolação, as respectivas séries de precipitação e temperaturas médias para a área da APA do Rio Mamanguape, permitindo assim o estudo do comportamento da mesma. A série histórica utilizada compreende o período de 1900 a 2010 para definir o padrão da precipitação e temperatura mensal e anual, sendo possível estabelecer, dessa forma, os períodos secos e chuvosos da região. Além disso, foi possível analisar a precipitação e a temperatura de forma espacial, definindo as áreas da APA com maior e menor precipitação. Dessa forma, foi utilizado o Índice de Anomalia de Chuva Chuva (IAC) adaptado por Freitas (2005) e readaptado por Araújo et al. (2009), o qual foi aplicado para melhor avaliar o grau de severidade dos eventos e duração dos períodos secos e úmidos da série histórica de precipitação. As Equações 1 e 2, dispostas a seguir, são utilizadas para o cálculo do IAC:

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( ( ( (

) ) ) )

 N−N  IAC = 3  ; para anomalias positivas  M −N   N−N  IAC = −3  ; para anomalias negativas  X −N 

(1) (2)

Sendo:

N - precipitação mensal atual (mm); N - precipitação média mensal da série histórica (mm); M - média das dez maiores precipitações mensais da série histórica (mm); X - média das dez menores precipitações mensais da série histórica (mm). Os resultados foram classificados de acordo com a metodologia de Freitas (2005) readaptada por Araújo et al. (2009) (Tabela 1). Tabela 1. Classes de Intensidade do Índice de Anomalia de Chuva

Índice de Anomalia de Chuva (IAC)

Faixa do IAC

Classe de Intensidade

De 4 acima

Extremamente Úmido

2a4

Muito Úmido

0a2

Úmido

0 a -2

Seco

-2 a -4

Muito Seco

De -4 abaixo

Extremamente Seco

Fonte: Freitas (2005) readaptada por Araújo et al. (2009).

Por fim, foi confeccionado gráfico para melhor avaliar a variabilidade da temperatura ao longo do ano. Além disso, tal variável foi espacializada a fim de auxiliar a análise dos resultados.

Resultados e Discussão A variabilidade temporal da precipitação da APA da Barra do Rio Mamanguape é evidenciada na Figura 1, na qual se verifica que o período com maior precipitação na região são os meses de março a agosto, com média anual de 173mm, o que faz com que esses sejam 35


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considerados os meses mais propícios ao aporte hídrico dos mananciais, com ênfase para o mês de junho com 323,3mm de precipitação. Resultado esse que corrobora com as afirmações de Molion & Bernardo (2002) que afirmam que, no setor leste do NEB, o pico do período chuvoso se dá no mês de junho. Estes resultados também convergem, em parte, com os encontrados pela GREENTEC (2014), a qual afirma que a região onde está inserida a referida APA apresenta um clima quente e úmido, com os meses chuvosos entre março e setembro e época de estiagem com duração de dois meses. Porém, os dados obtidos neste trabalho evidenciam que a estação seca vai de setembro a fevereiro com destaque para o mês de novembro que não atingiu os 20mm. Para Molion & Bernardo (2002), a estação seca dessa região é influenciada pelo Vórtice Ciclônico de Altos Níveis (VCAN), que começa a atuar geralmente em novembro, provocando falta de chuvas nas regiões sobre as quais se posiciona o seu centro do Vórtice.

Figura 1. Climatologia temporal da precipitação da APA de Mamanguape, Paraíba, Brasil.

Com o intuito de melhor evidenciar o comportamento da variabilidade espacial da precipitação, foram confeccionadas figuras referentes à análise espacial da precipitação da APA de Mamanguape (Figura 2). Dessa forma, o mês de janeiro (Figura 2a) apresentou espacialização homogênea da precipitação, com uma variação apenas no 36


setor sul, em que o valor da precipitação foi menor, mas, de forma geral, toda a área, em janeiro, não ultrapassou os 100mm. O mês de fevereiro (Figura 2b) apresenta precipitação em torno de 150mm, no sentido oeste, mas permanecendo similar ao mês de janeiro no sentido leste, demonstrando a transição da estação seca para a estação chuvosa de acordo com a figura 1. O mês de março (Figura 2c) caracteriza-se por sua precipitação variando de 150mm a oeste e 200mm a leste, ultrapassando o limite médio para a região, o que favorece a disponibilidade hídrica para as comunidades, a fauna e a flora. Os meses de abril (Figura 2d) e maio (Figura 2e) encontramse de maneira similar, com precipitação mínima de 150mm a oeste e máxima de 250mm a leste. O mês de junho (Figura 2f) apresenta maior precipitação a leste da APA, com máximas de 300mm e mínimas que variam de 200mm a oeste e 250mm a nordeste. Essa é a maior precipitação na região leste da APA da Barra do Rio Mamanguape dentre todos os meses, possivelmente devido à influência existente entre o continente e oceano; e a atuação dos sistemas ondulatórios de leste, que atuam nesta região, nesta época, de acordo com Espinoza (1996). Dessa forma, este comportamento na precipitação favorece, de maneira geral, todas as comunidades que se encontram dentro ou no entorno da APA. No mês de julho (Figura 2g) ocorre uma redução na precipitação, apresentando na região oeste 200mm e a leste 250mm. O comportamento encontrado para este mês se assemelha ao encontrado nos meses de abril e maio. Para o mês de agosto (Figura 2h) ocorre uma redução significativa na precipitação em toda região, não ultrapassando os 150mm, o que torna o mês de agosto mais homogêneo, caracterizando a transição da estação chuvosa para estação seca, de acordo com a figura 1. O início da estação seca em setembro (Figura 2i) apresenta precipitação média de 150mm para toda região, comportamento semelhante ao encontrado no mês de janeiro (Figura 2a). Já os meses de outubro (Figura 2j), novembro (Figura 2l) e dezembro (Figura 2m) são considerados os mais secos da APA da Barra do Rio Mamanguape, com valores abaixo de 50mm, apresentando os menores valores de precipitação em relação aos demais meses do ano.

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Geotecnologias e Meio Ambiente: Analisando uma Área de Proteção Ambiental

Figura 2. Espacialização das chuvas da APA de Mamanguape, Paraíba, Brasil: a) janeiro, b) fevereiro, c) março, d) abril, e) maio, f) junho, g) julho, h) agosto, i) setembro, j) outubro, l) novembro e m) dezembro.

A fim de identificar a intensidade de precipitação e possíveis ciclos secos e chuvosos na série histórica analisada, foi aplicado o Índice de Anomalia de Chuva, conforme se observa na Figura 3.

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Figura 3. IAC para a série histórica de precipitação da APA da Barra do Rio Mamanguape, Paraíba, Brasil.

A partir da análise da Figura 3, foi possível observar três pontos de inflexão, sendo o primeiro de 1900 a 1909, caracterizado por anos de IAC negativos, com destaque para a seca de 1903 que, apesar de não ter ganhado tanto destaque no cenário nacional como a seca de 1915 (a qual não se encontra dentro do referido ponto de inflexão), apresentou maior intensidade. Dentro desse período, Gerólamo & Kayano (2010) destacaram os anos de 1900, 1902, 1903, 1904 e 1906 como anos de ocorrência de El Niño. Ainda dentro deste ponto de inflexão, os mesmos autores destacaram os anos de 1903, 1904, 1906, 1907 e 1908 como sendo anos de ocorrência de La Niña. O segundo ponto de inflexão ocorre de 1949 a 1958, também com anos de IAC negativos, e com destaque para o ano de 1954. Nesse segundo ponto de inflexão, foram anos de El Niño: 1951, 1952, 1953, 1954, 1957 e 1958; e os anos de 1951, 1954 e 1956 foram anos de ocorrência de La Niña, conforme Gerólamo & Kayano (2010). Por fim, o terceiro ponto de inflexão, de 1963 a 1974, foi um período que fugiu do padrão dos pontos de inflexão anteriores, já que representou um período de anos com IAC positivos, com destaque para os anos de 1964 e 1973, os quais se apresentaram como os anos mais intensos em termos de precipitação. Dentro desse período, foram anos de El Niño: 1963, 1964, 1965, 1966, 1968, 1970, 1972 e 1973; e 1964, 1966, 1970, 1972 e 1973, foram anos de La Niña (GERÓLAMO & KAYANO, 2010). 39


Geotecnologias e Meio Ambiente: Analisando uma Área de Proteção Ambiental

A variabilidade temporal da temperatura é avaliada na Figura 4.

Figura 4. Temperatura média da APA de Mamanguape, Paraíba, Brasil.

Lima & Heckendorff (1985) afirmam que a temperatura média anual dessa área é de 28°C. Porém, Nimer et al. (1989) afirmam que, devido a atuação dos ventos alísios nessa região, a temperatura varia dos 24 aos 26 ºC. Todavia, é possível observar que os cinco primeiros meses do ano apresentam temperaturas médias acima dos 26 ºC, chegando a atingir 27,1 ºC em janeiro e fevereiro. Destaca-se ainda que a média estabelecida foi de 26,3 ºC. O mês de julho apresentou a menor temperatura média, sendo esta de 25,3 ºC. Tais informações merecem maior atenção por parte dos gestores da APA no sentido de identificar possíveis intervenções na área que podem estar causando anomalias na variável temperatura e, com isso, gerar danos consideráveis à fauna e à flora da reserva. Esses valores foram espacializados a fim de melhor avaliar as máximas e mínimas de temperatura (Figura 5). Observa-se que de janeiro a abril (Figuras 5a, 5b, 5c, 5d) a temperatura aumenta gradativamente no extremo leste. O mês de maio (Figura 5e) apresentou uma espacialização homogênea em toda área da APA. O mês de junho (Figura 5f) apresenta pouca variação na distribuição. Os meses de julho (Figura 5g), agosto (Figura 5h) e setembro (Figura 5i) apresentaram pouca variação na intensidade da 40


temperatura, bem como na espacialização. De acordo com a Figura 4, essa é a época do ano com temperaturas mais baixas na área de estudo. Outubro (Figura 5j) e novembro (Figura 5l) também se apresentaram semelhantes entre si no que se refere à espacialização das temperaturas. Por fim, dezembro (Figura 5m), apesar de ter apresentado intensidade de temperatura idêntica à do mês de maio, diferiu em sua espacialização no setor sudeste.

Figura 5. Espacialização das temperaturas da APA de Mamanguape, Paraíba, Brasil: a) janeiro, b) fevereiro, c) março, d) abril, e) maio, f) junho, g) julho, h) agosto, i) setembro, j) outubro, l) novembro e m) dezembro.

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Considerações Finais O período úmido na Área de Proteção Ambiental da Barra de Mamanguape ocorre de março a agosto, com junho sendo o mês de maior representação em termos de precipitação; em contrapartida, o semestre seco ocorre de setembro a fevereiro, com novembro sendo o mês mais seco do período. A Área de Proteção Ambiental da Barra de Mamanguape é mais favorecida em termos de precipitação no seu setor leste, evidenciando a influência do contraste terra/oceano sobre os níveis de precipitação e demais sistemas meteorológicos atuantes na área. Em relação ao Índice de Anomalia de Chuva, evidenciaram-se três pontos de inflexão que identificam mudanças severas no comportamento climático da precipitação na área da APA do Rio Mamanguape. O período de maiores temperaturas na Área de Proteção Ambiental da Barra de Mamanguape ocorre de novembro a maio, com janeiro e fevereiro sendo os meses de maior representação em termos de temperatura; em contrapartida, o período de menores temperaturas ocorre de junho a outubro, com julho sendo o mês com menor temperatura. Com relação à espacialização, de forma similar com a variável precipitação, a temperatura tem seu comportamento mais evidente no setor leste diminuindo no sentido oeste. Por fim, ressalta-se a importância de avaliações de cunho climatológico com vistas à geração de dados que subsidiem a preservação de áreas de relevante valor ecológico e sociocultural como é o caso a APA da Barra do Rio Mamanguape, uma vez que os dados gerados com este estudo evidenciaram a necessidade de uma maior fiscalização, em virtude de variações anômalas na área.

Referências ARAÚJO, L. E.; MORAES NETO, J. M.; SOUSA, F. A. S. Classificação da precipitação e da quadra chuvosa da bacia do rio Paraíba utilizando Índice de Anomalia de Chuva (IAC). Ambi-Agua, Taubaté, v - 4, p. 93110, 2009. ARAÚJO. L. E.; SOUSA F. A. S.; RIBEIRO, M. A. F. M., SANTOS A. 42


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Geotecnologias e Meio Ambiente: Analisando uma Área de Proteção Ambiental

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44


45


Geotecnologias e Meio Ambiente: Analisando uma Área de Proteção Ambiental

Análise

físico-química das amostras de água

Área de Proteção Ambiental Barra Do Rio Mamanguape – PB e solos da

da

Évio Eduardo Chaves de Melo13, Bruno de Oliveira Dias14, Mateus Costa Batista15, Hugo Yuri Elias Gomes de Assis16 e Nadjacleia Vilar Almeida17

Introdução A água é o principal constituinte dos organismos vivos, e, entre os seus diversos fins, destacam-se o abastecimento humano, a geração de energia, a irrigação, a navegação, a aquicultura e a harmonia paisagística (LIMA et al., 2008). Esse recurso natural ocupa aproximadamente 70% da superfície terrestre e deste total, cerca de 97% está concentrada nos oceanos, restando somente 0,3% de água doce (SPERLING, 1996). De acordo com a Portaria n.º1469/2000, os rios são fontes essenciais de água para a manutenção dos ecossistemas, e em alguns desses a água apresenta parâmetros microbiológicos, físicos, químicos e radioativos que atendem ao padrão de potabilidade para o consumo humano, não oferecendo riscos à saúde (BRASIL, 2000). O solo recoberto com vegetação nativa atinge um determinado equilíbrio ao longo do tempo. Entretanto, quando ocorrem mudanças nas formas de uso para sistemas agrícolas, principalmente sob condições tropicais, o processo de degradação dos solos encontra-se muito relacionado com a dinâmica da matéria orgânica (FELLER & BEARE, 1997). A conversão de vegetação nativa em áreas de produção agrícola 13  Professor do Departamento de Engenharia e Meio Ambiente (DEMA/CCAE/UFPB). (evioeduardo@gmail.com) 14  Professor do Departamento de Solos e Engenharia Rural (DSER/CCA/UFPB). (brunodiascca@gmail.com) 15  Aluno do curso de Engenharia Agronômica (CCA/UFPB). (matheus1384@hotmail.com) 16  Mestrando do Programa de Pós-graduação em Desenvolvimento e Meio Ambiente (PRODEMA) da UFRN. (hugo.ecologia@gmail.com) 17  Professora do Departamento de Engenharia e Meio Ambiente (DEMA/CCAE/UFPB). (nadjacleia@ccae.ufpb.br)

46


pode reduzir drasticamente os teores de matéria orgânica do solo, desencadeando o processo de degradação, promovendo a desorganização do sistema, resultando em menor produção de biomassa, perdas de nutrientes e água (ROSCOE et al., 2006) e elevação nas perdas das camadas superficiais do solo por erosão (BAYER & MIELNICZUK, 2008). A ação antrópica negativa, em especial o desmatamento e a crescente substituição da vegetação nativa por atividades agropecuárias, contribui significativamente para a introdução de elementos químicos nos sistemas aquáticos e nos solos. Alguns elementos químicos são extremamente danosos ao ambiente aquático por reduzir a capacidade autodepurativa (resiliência), ocorrendo isso através da sua ação tóxica sobre os microorganismos responsáveis pela recuperação das águas, sendo esses os decompositores de matéria orgânica presentes no meio (AGUIAR et al., 2002). Os impactos ambientais proporcionados pelas alterações no uso dos solos podem ser observados pelas modificações nas propriedades químicas, físicas e biológicas, alterando diretamente sua estrutura e atividade biológica, consequentemente, sua fertilidade, com efeitos negativos na produção vegetal e na qualidade dos solos (PORTUGAL et al., 2010). A análise das variáveis físico-químicas e microbiológicas em águas superficiais vem demonstrando relevância em alguns estudos ambientais. Dessa forma, torna-se necessária a aplicação de técnicas de análises que possam fornecer os dados essenciais tanto para a avaliação da qualidade de um determinado corpo d’água, como para o reconhecimento de suas fontes poluidoras, formulando assim técnicas de controle de poluição. A análise, classificação e destinação da água tornam-se indispensáveis e devem ser conhecidas pelas populações que vivem em seu entorno e utilizam desse recurso natural. Já a caracterização do grau de fertilidade em ecossistemas é importante para o conhecimento da sua estrutura e funcionamento. Essas informações são necessárias para a manutenção do próprio ecossistema, para a implantação de sistemas agrícolas e, também, para a recuperação de áreas degradadas, com a finalidade de manter e preservar a sustentabilidade dos ecossistemas. Devido a grande importância da conservação da água e do solo para a manutenção e qualidade dos ecossistemas, o presente capítulo tem como objetivo analisar as variáveis físico-químicas e microbiológica das águas dos rios Mamanguape e Miriri a fim de verificar a qualidade das mesmas e também avaliar o impacto da substituição da mata nativa por atividades agrícolas na qualidade e na fertilidade dos solos da APA da Barra do rio Mamanguape - PB. 47


Geotecnologias e Meio Ambiente: Analisando uma Área de Proteção Ambiental

Procedimentos Metodológicos Amostragem de água superficial Os aspectos físico-químicos e microbiológico foram verificados através do Programa de Monitoramento de Corpos D’água realizado pela Coordenadoria de Medição Ambiental da Superintendência de Administração do Meio Ambiente (SUDEMA), no período de 2010 a 2015. Foram analisados os parâmetros: temperatura, cor, turbidez, pH, condutividade elétrica, salinidade, sólidos dissolvidos totais, oxigênio dissolvido, demanda bioquímica de oxigênio e coliformes fecais. Foram realizadas coletas em três pontos amostrais, localizados dentro do perímetro da APA (Figura 1). Os pontos foram caracterizados das seguintes formas: • Rio Mamanguape (MM02) - coordenadas UTM 0271309 e 9245828 (próximo à cidade de Rio Tinto); • Rio Mamanguape (MM03) - coordenadas UTM 0287291 e 9250678 (estuário); • Rio Miriri (MR02) – coordenadas UTM 0289747 e 9240825 (estuário). Amostragem de solos As amostras de solos foram coletadas a uma profundidade de 20 cm em quatro pontos distintos dentro da APA (Figura 1), em área de mata ciliar (A1); área adjacente à mata ciliar, com policultivo de feijão, milho e mandioca (A2); área com monocultivo de cana-de-açúcar (A3) e área com policultivo de feijão, milho e mandioca (A4), cujas características são descritas no Quadro 1. Após a coleta, as amostras foram secas ao ar, destorroadas e passadas em peneiras de 2mm. As amostras foram caracterizadas quimicamente no Laboratório de Matéria Orgânica do Departamento de Solos e Engenharia Rural da UFPB, Campus II, em Areia, quanto aos valores de: pH em água, complexo sortivo (P, K, Ca, Mg, Na, H+Al, Al), segundo Donagema et al., (2011); a partir desses foram calculados os valores de soma de bases (SB), capacidade de troca de cátions potencial (CTC a pH 7,0), saturação por base (V) e saturação por alumínio (m).

48


Figura 1. Localização dos pontos de coleta das amostras de água e do solo na APA da Barra do Rio Mamanguape, Paraíba, Brasil.

Quadro 1. Caracterização das áreas selecionadas para o estudo ÁREA

49

LOCALIDADE

DEGRADAÇÃO

RELEVO

USO ATUAL

A1

Mata Ciliar

Assoreamento/ Carreamento

A2

Fim da Mata Ciliar

Assoreamento/ Carreamento

Leito do rio

Policultura (Feijão, Milho e Mandioca)

A3

Policultura

Carreamento/ Alt. Solo e Rec Hidrico

Planície de Inundação

Monocultura (Canade-açúcar)

A4

Área Mangue Morto

Assoreamento/ Desmatamento

Planície de Inundação

Policultura (Feijão, Milho e Mandioca)

Leito do rio

Mata Ciliar


Geotecnologias e Meio Ambiente: Analisando uma Área de Proteção Ambiental

O carbono orgânico total foi determinado por oxidação quente com dicromato de potássio (0,167 mol L-1) e titulação com sulfato ferroso amoniacal (0,20 mol L-1) de acordo com Yeomans e Bremner (1988), sendo o valor de matéria orgânica (MO) calculado pela multiplicação do valor do carbono orgânico total pelo fator 1,724.

Resultados e Discussão Análises físico-químicas e microbiológica da água Temperatura Comparando os valores de temperatura medidos nos períodos de monitoramento, não houve variação expressiva desse parâmetro, sendo a mínima medida de 25ºC e a máxima de 30ºC, no período de 2010 a 2015 (Tabela 1). Tabela 1. Valores médio, máximo e mínimo de temperatura (ºC) da água superficial. Ano do Monitoramento 2010

2011

2012

2013

2014

2015

Valores

MM02

MM03

MR02

Média

28

28

28

Mínimo

25

26

26

Máximo

30

31

30

Média

26

27

28

Mínimo

25

25

25

Máximo

28

28

30

Média

28

27

30

Mínimo

26

26

30

Máximo

29

28

30

Média

28

28

28

Mínimo

28

28

28

Máximo

29

29

29

Média

29

28

28

Mínimo

27

28

27

Máximo

31

31

30

Média

29

28

29

Mínimo

28

28

29

Máximo

30

29

29

MM – Rio Mamanguape

MR – Rio Miriri

50


Não consta na legislação valores máximos ou mínimos estipulados para essa variável, entretanto, os resultados obtidos estão dentro do esperado para a condição climática da região, cujo clima é denominado de Am (tropical e chuvoso), de acordo com a classificação de Köppen, com temperaturas médias que oscilam entre 24 ºC e 27 ºC e variações pluviométricas entre 1.800 e 2.000mm/ano. A área monitorada apresenta sazonalidade bem definida, com verão entre os meses de novembro a abril, e período chuvoso de maio a outubro. De acordo com a CETESB (2005), alguns fatores como latitude, altitude, estação do ano, período do dia, taxa de fluxo e profundidade influenciam a temperatura da água superficial. Cor O valor máximo de cor registrado foi de 262 uH, no ano de 2014, no Rio Miriri; o menor valor foi de 0 uH, no ano de 2011, para os três pontos de amostragem. Os valores da média da cor durante o período monitorado mostrou a menor média de 11 uH, no ano de 2012, no Rio Mamanguape (MM03) e a maior de 143 no Rio Miriri, no ano de 2014 (Tabela 2). Segundo Esteves (1988), o material em suspensão é responsável pela cor aparente e os compostos dissolvidos pela cor verdadeira da água. De acordo com a resolução nº 357/05 do CONAMA (BRASIL, 2005), o máximo permitido para cor é de 75 uH para água doce de classe 3, porém alguns valores máximos observados no monitoramento do ponto MM02 estão acima do limite permitido por esta legislação. Entretanto, para os pontos MM03 e MR02 não constam valores estipulados desta variável para água salgada. É necessária a continuação do monitoramento dos valores de cor desses rios, pois maiores valores do que os observados, daqui a algum tempo, tornarão as águas inadequadas para o consumo da população ribeirinha. Vasconcelos & Souza (2011), avaliando os parâmetros de qualidade da água do manancial Utinga em Belém do Pará, observou que a presença de partículas insolúveis do solo, matéria orgânica, micro-organismos e outros materiais diversos provocam a dispersão e a absorção da luz, dando à água uma aparência nebulosa, esteticamente indesejável.

51


Geotecnologias e Meio Ambiente: Analisando uma Área de Proteção Ambiental

Tabela 2. Valores médio, máximo e mínimo da cor (uH) da água superficial. Ano do Monitoramento 2010

2011

2012

2013

2014

2015

Valores

MM02

MM03

MR02

Média

34

20

36

Mínimo

15

9

12

Máximo

50

30

80

Média

76

38

34

Mínimo

0

0

0

Máximo

177

154

102

Média

67

11

12

Mínimo

67

8

12

Máximo

68

14

12

Média

75

67

100

Mínimo

45

57

77

Máximo

113

79

122 143

Média

37

14

Mínimo

30

12

24

Máximo

43

16

262

Média

46

19

49

Mínimo

35

18

49

Máximo

66

22

49

MM – Rio Mamanguape

MR – Rio Miriri

Turbidez De acordo com a Tabela 3, os valores máximo e mínimo de turbidez foram registrados no Rio Mamanguape. O valor máximo de 114 NTU, em 2012, no ponto MM02 e o mínimo de 0 NTU, em 2012 e 2014, no ponto MM03. A menor média de turbidez durante o período monitorado foi de 4 NTU no ponto MR02, em 2015 e a maior de 73 NTU no ponto MM03, em 2012. O limite de turbidez estabelecido pela Resolução CONAMA 357/05 para rios de Classe III é de até 100 NTUs, o qual foi excedido apenas em uma das amostras efetuadas neste levantamento. Segundo Oliveira-Filho et al. (1994), a devastação das matas ciliares, o assoreamento, o desequilíbrio do regime das cheias, a erosão das margens de grande número de cursos d’água tem contribuído para o aumento da turbidez das águas e para o comprometimento da fauna silvestre. 52


Tabela 3. Valores médio, máximo e mínimo de turbidez (NTU) da água superficial. Ano do Monitoramento 2010

2011

2012

2013

2014

2015

Valores

MM02

MM03

MR02

Média

9

12

22

Mínimo

3

5

13

Máximo

17

17

36

Média

34

21

16

Mínimo

8.6

7

5

Máximo

98

80

42

Média

73

29

18

Mínimo

33

0

18

Máximo

114

58

18

Média

14

15

20

Mínimo

10

5

8

Máximo

26

29

45 9

Média

8

6

Mínimo

6

0

4

Máximo

10

15

12

Média

7

5

4

Mínimo

4

2

4

Máximo

10

6

4

MM – Rio Mamanguape

MR – Rio Miriri

pH O menor valor do pH foi 6,79 e o maior 8,57, em 2010, para os rios Miriri e Mamanguape (MM02), respectivamente. Os valores de pH apresentam uma pequena variação, observando a distribuição da média de monitoramento. A menor média foi de 7,3, nos anos de 2013 e 2015, para o rio Mamanguape (MM02) e a maior, 8,2, no ano de 2010, para o mesmo rio no ponto de amostragem MM03 (Tabela 4). A resolução Nº 357 do CONAMA (BRASIL, 2005) define para rios de água doce e salina uma faixa de pH variando de 6 a 9 e de 6,5 a 8,5, respectivamente. O potencial hidrogeniônico (pH) expressa a intensidade da condição ácida ou alcalina devido a presença dos íons (H+) e (OH-) de uma solução, onde o pH inferior a 7 é ácido, o pH igual a 7 é neutro (equilíbrio entre íons) e o maior do que 7 é alcalino (MOTA, 2008). O pH da grande maioria dos corpos d’água varia entre 6 e 8. Ecossistemas que apresentam valores baixos de pH têm elevadas 53


Geotecnologias e Meio Ambiente: Analisando uma Área de Proteção Ambiental

concentrações de ácidos orgânicos dissolvidos de origem alóctone e autóctone. Nesses ecossistemas são encontradas altas concentrações de ácido sulfúrico, nítrico, oxálico, acético, além de ácido carbônico formado, principalmente, pela atividade metabólica dos microorganismos aquáticos (VASCONCELOS & SOUZA, 2011). Tabela 4. Valores médio, máximo e mínimo de pH da água superficial. Ano do Monitoramento

Valores

MM02

Média 2010

Mínimo

2011

2012

2013

2014

2015

MM03

MR02

7,88

8,2

7,88

7,04

7,81

6,79

Máximo

8,57

8,53

8,43

Média

7,86

8

7,75

Mínimo

7,59

7,3

7,32

Máximo

8,16

8,64

8,12

Média

7,36

7,67

8,26

Mínimo

7,18

7,53

8,26

Máximo

7,53

7,81

8,26

Média

7,3

7,61

7,31

Mínimo

7,08

7,22

7,16

Máximo

7,6

8

7,75

Média

7,87

7,96

8

Mínimo

7,66

7,74

7,66

Máximo

8,04

8,12

8,18

Média

7,3

7,82

7,42

Mínimo

7,27

7,81

7,42

Máximo

7,35

7,84

7,42

MM – Rio Mamanguape

MR – Rio Miriri

Condutividade Os valores mínimo e máximo de condutividade variam de 32 a 54800 μS/cm nos anos de 2010 a 2015 (Tabela 5). Quanto maior a condutividade, maiores serão os sólidos dissolvidos presentes na água. A resolução nº 357/05 do CONAMA não preconiza limites aceitáveis de condutividade. A condutividade da água aumenta à medida que mais sólidos dissolvidos são adicionados. Altos valores podem indicar características 54


corrosivas da água (CETESB, 2009). Em geral, níveis superiores a 100 μS/cm indicam ambientes impactados segundo os parâmetros estabelecidos pela Companhia Ambiental do Estado de São Paulo – CETESB. Dessa forma, pode-se inferir que o rio Mamanguape, no ponto MM02 (próximo à cidade de Rio Tinto), em todo o período de monitoramento, estava contaminado em relação à presença de íons dissolvidos. Entretanto, os pontos MM03 (Rio Mamanguape) e o MR02 (Rio Miriri) estão sujeitos à intrusão de água do mar pela variação das marés. De maneira que a alta concentração de íons dissolvidos faz parte da dinâmica desses ambientes que são áreas estuarinas. Tabela 5. Valores médio, máximo e mínimo de condutividade (μS/cm) da água superficial. Ano do Monitoramento

Valores

MM02

MM03

MR02

Média

840

49610

36982

2010

Mínimo

552

38200

6030

Máximo

1996

54800

52600

Média

643

38463

25485

Mínimo

526

7970

2350

Máximo

725

54200

49900

Média

1456

52250

54400

2011

2012

2013

2014

2015

Mínimo

802

50000

54400

Máximo

2110

54500

54400

Média

5671

46425

26623

Mínimo

734

32700

5370

Máximo

12750

53400

55300

Média

1760

46525

33360

Mínimo

715

36000

12540

Máximo

4820

53800

53300

Média

2000

17028

20800

Mínimo

710

32

20800

Máximo

3290

51000

20800

MM – Rio Mamanguape

MR – Rio Miriri

Salinidade O valor máximo de salinidade registrado foi de 36,3‰ no ano de 2010 e o menor valor foi de 0‰, nos anos de 2010 e 2011, no Rio Mamanguape nos pontos MM03 e MM02, respectivamente. A menor média de salinidade durante o período monitorado foi de 0,1‰, no ano 55


Geotecnologias e Meio Ambiente: Analisando uma Área de Proteção Ambiental

de 2011, no Rio Mamanguape (MM02) e a maior de 35,9, no Rio Miriri (MR02), no ano de 2012 (Tabela 6). Tabela 6. Valores médio, máximo e mínimo de salinidade (‰) da água superficial. Ano do Monitoramento 2010

2011

2012

2013

2014

2015

Valores

MM02

MM03

MR02

Média

0,19

32,54

23,79

Mínimo

0,0

24,3

3,3

Máximo

0,9

36,3

34,7

Média

0,1

24,86

16,05

Mínimo

0,0

4,4

1,1

Máximo

0,1

35,9

32,6

Média

0,55

34,25

35,9

Mínimo

0,2

32,5

35,9

Máximo

0,9

35,8

35,9

Média

3,08

30,3

17

Mínimo

0,1

20,4

2,9

Máximo

7,4

35,7

37 21,5

Média

0,7

30,18

Mínimo

0,1

22,7

9

Máximo

2,5

35,4

34,9

Média

2,13

33,37

12,5

Mínimo

0,1

31,8

12,5

Máximo

4,7

34,7

12,5

MM – Rio Mamanguape

MR – Rio Miriri

De acordo com a Resolução CONAMA Nº 357, de 17 de março de 2005, que destina o uso correto da água através da qualidade exigida para diferentes fins, são adotadas definições de “águas” que podem ser doces (águas com salinidade igual ou inferior a 0,5‰), salobras (águas com salinidade superior a 0,5‰ inferior a 30‰) e salinas (águas com salinidade igual ou superior a 30‰). Considerando a referida resolução, vale salientar que no ponto MM02 (Rio Mamanguape), em algumas amostras, foram registrados valores bastante superiores aos padrões definidos para água doce (classe III classificada pela SUDEMA). Esses valores altos de salinidade em alguns pontos amostrais devem-se aos impactos relacionados às alterações antropogênicas impostas aos recursos hídricos. De acordo com os valores de salinidade e com base na resolução nº357, os pontos amostrais MM03 (Rio Mamanguape) e MR02 56


(Rio Miriri) são típicos de ambiente salino. A salinidade pode reduzir a disponibilidade da água para as plantas, ocasionando toxicidade por presença de alguns íons específicos (sódio, cloreto e boro) contidos no solo ou na água, que se acumulam nas plantas em concentrações suficientemente altas para causar danos e reduzir os rendimentos das culturas sensíveis (AYERS e WESTCOT,1991; NUNES FILHO et al., 2000). Sólidos dissolvidos totais (SDT) O parâmetro sólidos dissolvidos totais está diretamente relacionado com a condutividade e variou entre 0 e 44936 (mg/L). O maior resultado do período de monitoramento para SDT (Tabela 7) foi diretamente proporcional ao resultado da condutividade no ano de 2010 no ponto MM03 (Tabela 5). A resolução nº 357/05 do CONAMA preconiza limites aceitáveis de SDT, em água doce, com valor máximo de 500 mg/L. Não existe limite estabelecido para águas salobras e salinas. Tabela 7. Valores médio, máximo e mínimo de SDT (mg/L) da água superficial. Ano do Monitoramento 2010

2011

2012

2013

2014

57

Valores

MM02

MM03

MR02

Média

592

35787

30961

Mínimo

375

4444

4945

Máximo

1497

44936

43132

Média

403

31588

20793

Mínimo

0

6535

1738

Máximo

536

44034

40918

Média

1077

42845

44608

Mínimo

594

41000

44608

Máximo

1559

44690

44608

Média

4593

37820

21743

Mínimo

564

26814

4511

Máximo

10327

43788

45346

Média

1398

37839

26692

Mínimo

529

28800

9000

Máximo

3950

44120

42640


Geotecnologias e Meio Ambiente: Analisando uma Área de Proteção Ambiental

Tabela 7. cont.

2015

Média

2670

29067

16848

Mínimo

540

5111

16848

4779

42400

16848

Máximo MM – Rio Mamanguape

MR – Rio Miriri

O ponto MM02 (água doce) registrou valores de sólidos dissolvidos totais acima do máximo estabelecido pela legislação vigente em quase todos os anos analisados. De acordo com Nogueira et al.(2012), os valores de SDT podem ser influenciados pela decomposição de matéria orgânica no rio, resíduos industriais ou esgoto, mas também pode ser originado do processo de intemperização e decomposição das rochas ou partículas dos solos. Portanto, sugere-se que isso ocorreu devido ao grau de degradação das margens desses rios, o que ocasionou o carreamento de sedimentos para o corpo hídrico ou a proximidade desses pontos com o oceano. Oxigênio dissolvido (OD) O maior valor de oxigênio dissolvido registrado foi 7,8 mg/L, no ano de 2013, no Rio Mamanguape (MM03) e o menor foi 0,0 mg/L, em 2011, para os três pontos de amostragem. A menor média foi de 4,3 mg/L no ano de 2011, e a maior de 7,0 mg/L, no ano de 2015, no Rio Mamanguape, nos pontos (MM02) e (MM03), respectivamente (Tabela 8). Foram registrados alguns valores de oxigênio dissolvido abaixo do estabelecido pela Resolução CONAMA Nº 357/05, em qualquer amostra de água doce e salgada, não inferior a 4,0 e 5,0 mg/L de oxigênio (O2), respectivamente. Tabela 8. Valores médio, máximo e mínimo de OD (mg/L) da água superficial. Ano do Monitoramento

Valores

MM02

MM03

MR02

Média

4,6

6,7

5,8

2010

Mínimo

2,4

5,0

3,4

Máximo

7,1

7,6

7,0

Média

4,3

5,0

4,5

Mínimo

0,0

0,0

0,0

Máximo

6,8

7,0

6,2

2011

58


Tabela 8. cont.

2012

2013

2014

2015

Média

5,4

6,5

6,4

Mínimo

5,0

6

6,4

Máximo

5,8

7,0

6,4

Média

4,6

6,1

5,5

Mínimo

2,6

4,6

4,8

Máximo

6,0

7,8

6,0

Média

5,7

5,9

5,7

Mínimo

4,1

5,2

5,3

Máximo

7,0

7,1

6,6

Média

5,5

7,0

5,2

Mínimo

3,8

6,6

5,2

Máximo

7,2

7,5

5,2

MM – Rio Mamanguape

MR – Rio Miriri

Segundo Vasconcelos & Souza (2011), águas com baixos teores de oxigênio dissolvido indicam presença de matéria orgânica, pois a decomposição desse material pelas bactérias aeróbias é acompanhada pelo consumo do oxigênio dissolvido da água e, dependendo da capacidade de autodepuração do manancial, o teor de oxigênio dissolvido pode alcançar valores baixos, ou mesmo zero, extinguindo-se os organismos aquáticos aeróbios. Esse parâmetro é o maior indicador da poluição gerada pela atividade antrópica e resulta do lançamento de águas residuais, que gera constituintes orgânicos e contribui para a diminuição do oxigênio na água. Demanda bioquímica de oxigênio (DBO) Com relação à DBO, verificou-se uma média de 0,6 a 2,9 mg/L para os três pontos de monitoramento dos rios Mamanguape e Miriri (Tabela 9). O valor máximo foi de 9,6 mg/L, no ano de 2013, no Rio Mamanguape (MM02) e o menor de 0,0 mg/L, no ano de 2011, nos três pontos (MM02, MM03 e MR02). Portanto, as amostras do ponto MM02 ficaram com níveis dentro do estabelecido pelas exigências da resolução CONAMA Nº 357/05, que preconiza um valor de até 10 mg/L para os corpos hídricos de água doce, classe III. A resolução não estabelece valores para águas salobras e salinas.

59


Geotecnologias e Meio Ambiente: Analisando uma Área de Proteção Ambiental

Tabela 9. Valores médio, máximo e mínimo de DBO (mg/L) da água superficial. Ano do Monitoramento 2010

2011

2012

2013

2014

2015

Valores

MM02

MM03

MR02

Média

1,2

2,9

2,7

Mínimo

0

0,2

0,4

Máximo

3,8

6,6

5,6

Média

1,6

1,7

0,7

Mínimo

0

0

0

Máximo

6

6,2

1,7

Média

3,3

1,5

1,8

Mínimo

1,4

1,4

1,8

Máximo

5,2

1,6

1,8

Média

4,5

1,9

1,85 0,4

Mínimo

1,2

0,4

Máximo

9,6

2,8

4

Média

1,1

1,3

1,9

Mínimo

0,6

0,7

0,9

Máximo

1,4

2

2,9

Média

0,733

1,3

0,6

Mínimo

0,4

0,6

0,6

Máximo

1

2,1

0,6

MM – Rio Mamanguape

MR – Rio Miriri

A poluição da água pode causar alterações nas características físicas (turbidez, cor, número e tamanho de partículas, temperatura, condutividade, viscosidade, tensão superficial etc), químicas (DBO, DQO, pH, toxicidade etc) ou biológicas (espécies de fitoplâncton e do zooplâncton) (DI BERNARDO et al. , 2002; VASCONCELOS e SOUZA, 2011). Coliformes fecais (CF) O valor máximo de coliformes fecais encontrado foi de 33000 Nº/100 mL, no ano de 2013, nas águas do Rio Mamanguape (MM02). O mínimo foi de 0,0 Nº/100 mL, no ano de 2011, para os três pontos de amostragem (MM02, MM03 e MR02). A menor média de coliformes fecais registrada durante o período de monitoramento foi de 3,33 Nº/100 mL, no ano 2010, no ponto MM03 e a maior de 9722,5 Nº/100 mL, no ano 2013, nas águas do Rio Mamanguape (Tabela 10). Conforme a Resolução CONAMA 357/05, o número de coliformes termotolerantes para água doce, classe III, não deverá ser excedido um limite que varia 60


de 1000 a 4000 por Nº/100 mL, de acordo com a utilidade da água. Para água salgada, o limite de coliformes não deverá exceder a 2500 Nº/100 mL. Tabela 10. Valores médio, máximo e mínimo de CF (Nº/100 mL) da água superficial. Ano do Monitoramento 2010

2011

2012

2013

2014

2015

Valores

MM02

MM03

MR02

Média

309

3,33

16,66

Mínimo

0

0

0

Máximo

1230

20

120

Média

866,86

180,5

113,33

Mínimo

0

0

0

Máximo

3750

890

430

Média

645

230

500

Mínimo

550

160

500

Máximo

740

300

500

Média

9722,5

907,5

538

Mínimo

1040

10

40

Máximo

33000

2200

990

Média

1240

72,5

3170

Mínimo

200

20

0

Máximo

2320

130

12500

Média

247

223,33

20

Mínimo

10

0

20

Máximo

520

650

20

MM – Rio Mamanguape

MR – Rio Miriri

Com alguns valores acima do limite máximo da legislação brasileira, podemos inferir a existência de alguns focos de contaminação na água dos rios monitorados, do local de amostragem com comunidades ribeirinhas, a época das chuvas e do fluxo de marés que provoca oscilação dos níveis de poluentes na água. Parte do esgoto produzido nas cidades circunvizinhas deve ser lançada nos córregos e rios que, ainda sem tratamento, é levado para os rios Mamanguape e Miriri. Análises químicas do solo Na Tabela 11 são apresentados os atributos químicos das áreas estudadas, sendo as suas características descritas e discutidas a seguir. 61


Geotecnologias e Meio Ambiente: Analisando uma Área de Proteção Ambiental

Tabela 11. Caracterização química dos solos coletados na área da APA da Barra do rio Mamanguape - PB. Área de coleta

pH (H2O)

A1

5,45 M

7,8 B

0,04 0,25 0,05 0,11 13,44 0,20 4,39 24,74 1,39 MB 0,45 13,85 B MB MB A MA MB MB B

A2

4,39 MA

5,8 B

1,26 MB

0,03 0,30 0,05 0,09 13,44 0,47 13,92 MB MB MB M MA

A3

4,09 MA

14,4 B

0,32 MB

0,06 0,50 0,15 0,35 49,25 1,30 4,71 35,39 1,06 50,36 B B MB MA MA A MB M

A4

3,75 MA

17,7 B

4,16 MB

0,16 0,50 0,25 0,26 82,25 1,50 3,21 35,88 1,17 83,43 M B B MA MA A MB M

MOS

P

g.dm-3

mg.dm-3

K

Ca

Mg

Na

SB

H + Al

T

Al

----------------------------cmol dm-3 --------------------------

0,2 MB

V

m

-----% ----

4,89 22,67 MB B

pH em água; MOS: matéria orgânica do solo = C.org x 1,724; P e K: extrator Mehlich-1; Ca, Mg e Al: extrator KCl 1 mol L-1; H + Al: extrator acetato de cálcio 0,5 mol L-1 a pH 7,0; SB: soma de bases; CTC (T): capacidade de troca catiônica a pH 7,0; V: índice de saturação de bases; m: índice de saturação de Al. M = Médio; MA = Muito Alta; B = Baixo, MB = Muito Baixo; A = Alto. (1)

Acidez ativa (pH) Os valores obtidos para os valores de pH em água variaram entre 3,75 na área A4 e 5,45 para a amostra coletada na área A1. Esses valores indicam que as áreas amostradas apresentam uma faixa de acidez ativa variando de muito alta a média. Esses valores de pH podem provocar limitações ao crescimento das plantas em função da baixa disponibilidade de nutrientes, a exemplo do N, P, K, Mg, S e Mo (MEURER, 2007), deficiência de Ca, impedindo o crescimento do sistema radicular das plantas (MARSCHNER 2012), a presença de Al trocável em níveis potencialmente tóxicos para as plantas (MATSUMOTO E MOTODA, 2012) e a toxidez por excesso de Mn e Fe, além de limitar a atividade microbiana nos solos (CARVALHO, MOREIRA & CARDOSO, 2012). De uma maneira geral, a variação do pH do solo na faixa entre 5,0 a 6,5 é favorável ao crescimento da maioria das plantas, pois há um maior equilíbrio e disponibilidade dos nutrientes na solução do solo (MEURER, 2007). De acordo com os resultados obtidos nas análises, as amostras de solo coletadas na área A1 são as que apresentam valores de pH mais próximos do adequado para a fertilidade do solo, apesar de estarem abaixo do ideal, entretanto, para os demais pontos de coleta, com destaque para a área A4, na qual o valor do pH é um grande limitador do crescimento e desenvolvimento das plantas, em função da baixa disponibilidade dos elementos essenciais. 62


Matéria orgânica do Solo (MOS) Os teores de MOS variaram entre 5,8 e 17,7 g dm-3 de solo nas áreas da APA da Barra do Rio Mamanguape (Tabela 11), sendo todos classificados como valores baixos a médios. A área A2 foi a que apresentou os menores teores de matéria orgânica (5,8 g dm-3), provavelmente em função do menor aporte de resíduos orgânicos na área, enquanto que as áreas A3 e A4 tiverem incrementos nos teores de MO muito superiores aos encontrados na área A2. Entretanto, apesar desses aumentos nos teores de MOS para as amostras coletadas nas áreas 3 e 4, por se tratar de uma APA, os valores encontrados para essa variável são baixos, quando comparados a outras áreas com ocorrência de matas nativas. A explicação para isso pode estar relacionada ao reduzido aporte de material orgânico ao solo, em função das espécies vegetais que estão sendo cultivadas nas áreas analisadas (cana-de-açúcar, milho, feijão e mandioca), quando comparadas ao aporte de uma área com cobertura vegetal nativa (mata atlântica). Além desse reduzido aporte de resíduos orgânicos, a textura arenosa dos solos da APA e a alta temperatura podem estar estimulando a ação dos microrganismos decompositores (MCCLAUGHERTY E LINKINS, 1990), favorecendo a mineralização da matéria orgânica em detrimento da sua preservação e manutenção no solo. A matéria orgânica tem efeitos diretos sobre a fertilidade dos solos, atuando como fonte de N e P; além de estimular a quantidade e diversidade da biota do solo e atuar nos parâmetros físicos de retenção de água e agregação (SILVA e MENDONÇA, 2007), sendo o seu manejo essencial para a manutenção da produtividade do solo. Fósforo disponível Nas áreas estudadas, os teores de P disponível estiveram muito abaixo de 20 mg dm-3 de solo, valores considerados inadequados para a nutrição da maioria das culturas. De maneira geral, os solos de regiões tropicais apresentam uma deficiência nos teores de P, em função do material de origem e da interação do íon fosfato com o solo (CORRÊA et al., 2004), o que pode explicar os baixos teores encontrados nas amostras analisadas, cujo os valores variaram de 0,32 mg dm-3 para a amostra coletada na área A3 e 4,16 mg dm-3 para as amostras na área A4. Os maiores valores de P encontrados na área A4 podem estar associados aos maiores teores de matéria orgânica, pois ela pode 63


Geotecnologias e Meio Ambiente: Analisando uma Área de Proteção Ambiental

contribuir com o aumento da disponibilidade do aumento de P no solo, por exercer influências sobre o solo, como a solubilização de minerais contendo o elemento P por ação dos ácidos orgânicos; pela interação organo-mineral, através da formação de camada de húmus ao redor dos óxidos de Fe e Al, diminuindo o poder de adsorção desses óxidos; formação de complexos com ácidos orgânicos de baixa massa molecular, fazendo com que o P seja absorvido pelas culturas (SOUZA et al., 2014). Potássio Os níveis de K encontrados nas áreas estão abaixo do adequado para a maioria das culturas, indicando uma deficiência desse nutriente no solo, com valores variando de muito baixo a médios, ficando entre 0,03 e 0,16 cmolc dm-3. Esses teores de K extremamente reduzidos podem ter sido em função da baixa disponibilidade do elemento no material de origem do solo e pelo processo de lixiviação, favorecido pela textura arenosa dos solos estudados. Cálcio e Magnésio Para todas as áreas amostradas os teores de Ca e Mg apresentaram valores variando entre muito baixos e baixos, o que caracteriza um solo com poucas bases trocáveis, limitando o crescimento das espécies vegetais. Por ser um solo arenoso e com baixa predominância de cargas eletronegativas, em função do material de origem e do baixo teor de matéria orgânica, esses nutrientes estão mais susceptíveis a serem lixiviados do solo, pois são poucos adsorvidos pelas frações minerais e orgânicas dos solos das áreas estudadas. Sódio Por ser uma APA no litoral, nas proximidades dos sedimentos marinhos, os teores de Na nos solos estudados variaram entre alto e muito alto, sendo os maiores valores encontrados na área A3. Esses elevados teores de Na são provavelmente em função do material de origem e do ambiente de formação desses solos, o que limita ainda mais o uso agrícola nessas áreas, pois, além de não ser considerado um nutriente para a maioria das culturas, o Na também pode causar problemas de salinidade ao ambiente. 64


Essa maior concentração de Na nas áreas amostradas pode contribuir com uma menor absorção de potássio, cálcio e magnésio pelas plantas, por haver uma maior competição entre esses cátions do solo (FREIRE e FREIRE, 2007). Soma de bases Em função da baixa disponibilidade das bases do solo houve uma baixa soma de bases no solo. Acidez potencial (H+Al) Os maiores valores da acidez potencial foram encontrados na área A4 (de mangue degradado), que está ocupada atualmente com cultivos de mandioca, feijão e milho, apresentando teores de H+Al na ordem de 82,2 cmolc dm-3 e os menores valores foram encontrados nas áreas A1 e A2. Esses valores são indicativos que a substituição da mata nativa na APA da Barra do Rio Mamanguape por práticas agrícolas aceleram a acidez potencial do solo, contribuindo para a degradação das áreas. Alumínio O alumínio constitui importante componente da acidez do solo. Na Tabela 11 observa-se que as áreas apresentam teores desse elemento variando entre 0,15 cmolc dm-3 nas áreas de coleta com mata ciliar (A1) e na área de policultivo próximo a vegetação nativa (A2) e 1,45 cmolc dm-3 na área de mangue degradado e com policultivo (A4). A atividade do alumínio é reduzida em valores de pH próximos a 5,5 (MATSUMOTO & MOTODA, 2012), o que pode ser observado na amostra de solo coletada na área de mata ciliar (pH 5,45), entretanto, quanto maior a acidez do solo, mais elevada é a atividade desse elemento, por isso os maiores teores foram encontrados na amostra coletada na área A4 que apresentou valores de pH 3,7 e teores de alumínio de 1,45 cmolc dm-3. As áreas de monocultura (cana-de-açúcar - A3) e mangue degradado (policultivos - A4) apresentaram teores altos de alumínio, que além de estarem associados com os baixos valores de pH, estão relacionados aos maiores teores de MO em comparação com as demais áreas. Essa presença do alumínio trocável pode causar problemas de fitotoxidez, pois ele causa injúrias no sistema radicular das plantas, como 65


Geotecnologias e Meio Ambiente: Analisando uma Área de Proteção Ambiental

inibição do crescimento, engrossamento das raízes laterais e pequena formação de pêlos radiculares, aumenta a viscosidade do citoplasma das células das raízes provocando decréscimo da permeabilidade da água e dos sais; além de causar a inibição da absorção de Ca pela planta e a lixiviação desse nutriente e do K e Mg, por competir pelos mesmos sítios de adsorção no complexo de troca (SOUSA et al., 2007). Capacidade de Troca de Cátions a pH 7,0 (CTC a pH 7,0) Corresponde ao total de cargas negativas que o solo apresenta e que podem ser ocupadas pelos cátions do solo, principalmente os nutrientes K+, Ca2+ e Mg2+. Em solos arenosos, como é o caso das áreas em estudo, a matéria orgânica tem uma maior contribuição para a CTC dos solos, pois a fração argila é dominada por minerais que possuem uma baixa densidade de cargas (SILVA e MENDONÇA et al., 2007), por isso as áreas de monocultivo de cana-de-açúcar (A3) e policultivo em solo de mangue degradado (A4) foram as que apresentaram maiores teores de CTC a pH 7, com valores variando de 50,3 a 83,4 cmolc dm-3 respectivamente, quando comparada com áreas de mata ciliar (A1). Saturação por bases (V) Esse parâmetro fornece uma ideia do total de cargas negativas do solo que estão realmente ocupadas pelos cátions K+, Ca2+ e Mg2+ no solo, sendo um indicativo geral da fertilidade. De acordo com os valores obtidos nas amostras, os valores da V estão muito baixos, sendo que as áreas A1, A2 e A3 tiveram valores muito próximos. Entretanto, os menores valores foram encontrados nos solos sob policultivo em área de mangue degradado (A4), sendo provocado possivelmente pela baixa ciclagem de nutrientes via resíduos orgânicos e pela exportação dos nutrientes, principalmente K, Ca e Mg pela extração das culturas. Saturação por alumínio (m) Os maiores teores de alumínio ocupando o complexo de troca da CTC do solo foram encontrados na área A2, com monocultivo de cana-deaçúcar e na área A4, com policultivo, cujos valores foram classificados como médios. Esses dados são reflexos dos maiores valores da CTC gerados pela matéria orgânica e pela presença de maiores teores de alumínio trocável em comparação com as demais áreas de estudo.

66


Considerações Finais Mediante os resultados das amostras de água, pequenas variações apenas no ponto MM02 de alguns parâmetros (cor, condutividade, salinidade, sólidos dissolvidos totais, oxigênio dissolvido e coliformes) revelam que há alterações na quantidade de materiais dissolvidos, tanto de origem orgânica como inorgânica, que podem ser provocadas, tanto pelo despejo de esgotos e sedimentos, como pelo baixo nível de água que se encontra no corpo hídrico. De acordo com os parâmetros avaliados dos solos, foi possível verificar que todas as áreas apresentam baixa fertilidade, e, de maneira geral, uma elevada acidez e uma baixa disponibilidade de nutrientes.

Agradecimentos À chefia da Unidade de Conservação da Área de Proteção Ambiental da Barra do Rio Mamanguape e ao Instituto Chico Mendes de Conservação da Biodiversidade (ICMBio/MMA) por todo apoio dado a pesquisa. Ao Centro Ciências Aplicadas e de Educação (CCAE/UFPB) pela conseção de transporte para realização das coletas em campo.

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Geotecnologias e Meio Ambiente: Analisando uma Área de Proteção Ambiental

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70


71


Geotecnologias e Meio Ambiente: Analisando uma Área de Proteção Ambiental

S ensoriamento

remoto

aplicado

ao

estudo da dinâmica espaço - temporal da cobertura vegetal da

R io M amanguape /PB

18

APA

da

B arra

do

Angélica Fernandes Pessoa19, Milena Dutra da Silva20 e Nadjacleia Vilar Almeida21

Introdução O crescente aumento populacional e avanço das atividades humanas produziram, ao longo do processo histórico, a supressão de áreas naturais, ocasionando, assim, a diminuição da fauna e da flora, levando ao risco de extinção de muitas espécies. Um dos elementos da paisagem alvo de supressão, quando diante da demanda por solo desnudo, a cobertura vegetal, se caracteriza por ser um elemento de extrema importância, pois, além de atuar na manutenção dos recursos naturais, exerce um papel determinante na manutenção dos ecossistemas garantindo, assim, o seu funcionamento. Para analisar a dinâmica das comunidades vegetais é necessário a utilização de métodos capazes de produzir diagnósticos a respeito da cobertura vegetal, para assim, subsidiar planos de conservação. Para isso, torna-se importante entender a dinâmica espaço-temporal da cobertura vegetal para detectar as mudanças ocorridas. Diante da fragilidade ambiental emergente (ROSS, 2007), percebe-se a necessidade de preservar áreas naturais com características relevantes, por diversos motivos, entre eles, para a proteção de fontes 18  Trabalho de Conclusão do Curso (TCC) de bacharelado em Ecologia do primeiro autor. Publicado parcialmente em PESSOA et al. (2015) 19  Graduanda do curso de Bacharelado em Ecologia _ UFPB (angel-fernandes12@hotmail.com) 20  Professora do curso de Lic. em Ciências Biológicas_UFAL (milena.silva@penedo.ufal.br) 21  Professora do curso de Bacharelado em Ecologia _UFPB (nadjacleia@ccae.ufpb.br)

72


de água, proteção de animais contra a caça e por abrigar uma grande variedade de recursos naturais (MMA, 2007). Dessa forma, visando a proteção das áreas naturais remanescentes foi instituído pelo Sistema Nacional de Unidades de Conservação da Natureza – SNUC, critérios e normas para a criação, implantação e gestão das Unidades de Conservação (BRASIL. Lei nº 9.985, de 18 de Julho de 2000). As Unidades de Conservação são de grande relevância, pois protegem a diversidade biológica e os recursos genéticos a ele associados, protegem os elementos do meio físico, além dos vários benefícios que proporcionam para os seres humanos, tais como: equilíbrio climático e manutenção da qualidade do ar, base para produção de medicamentos para doenças atuais e futuras, áreas verdes para lazer, educação, cultura e religião, entre outros benefícios (WWF, 2008). O processo de colonização do território paraibano teve como base a exploração intensa dos recursos naturais, caracterizando um padrão dilapidador dos recursos naturais e extensivo do espaço. Dessa forma, o espaço reflete os resultados dos processos naturais e sociais que por sua vez, coexistem até o tempo presente (BERNADES & FERREIRA, 2008). A extensa ocupação da zona da mata paraibana pelos canaviais e a expansão das zonas urbanas, acarretou a supressão de áreas de florestas nativas, o aumento da fragmentação e o comprometimento da conservação dos recursos naturais (LONGUI, 1999 apud MELLO, 2015). Nesse contexto, as técnicas de sensoriamento remoto têm sido fundamentais, pois permitem o monitoramento dos recursos naturais, além de possibilitar a identificação do uso e cobertura do solo, e sua variação ao longo do tempo com as transformações ocorridas na paisagem (MORAIS et al., 2011). O sensoriamento remoto pode ser definido como: a utilização conjunta de sensores, equipamentos para processamento e transmissão de dados colocados a bordo de aeronaves, espaçonaves, ou outras plataformas, com o objetivo de estudar eventos, fenômenos e processos que ocorrem na superfície do planeta Terra a partir do registro e da análise das interações entre a radiação 73


Geotecnologias e Meio Ambiente: Analisando uma Área de Proteção Ambiental

eletromagnética - REM e as substâncias que o compõem em suas mais diversas manifestações (NOVO, 2010, p. 28). Para a obtenção de dados por sensoriamento remoto passivo é necessário o uso de energia. Dessa forma, a energia utilizada nesse processo é a radiação eletromagnética. Segundo Florenzano (2011, p. 11) a radiação eletromagnética se propaga em forma de ondas com a velocidade da luz e é medida em frequência e comprimento de onda. Com relação à interação dessa energia com os objetos da superfície terrestre, cada tipo de elemento componente da paisagem reage de uma forma diferente. Esta interação varia de acordo com o comprimento de onda e com as características biofísicas e químicas dos objetos (vegetação, água e solo) (FLORENZANO, 2011, p. 12). Segundo Oliveira (2013, p. 28), o termo comportamento espectral da vegetação é frequentemente utilizado para representar as características de reflectância da REM (Radiação Eletromagnética) pelas folhas, plantas individuais e conjuntos de plantas. Quando se trata de estudos em vegetação com aplicações de técnicas de sensoriamento remoto, o comportamento espectral é fundamentado na compreensão da aparência que uma dada cobertura vegetal assume, sendo fruto de um processo complexo que envolve muitos parâmetros e fatores ambientais (PONZONI, 2002). Com o objetivo de auxiliar o estudo e o monitoramento da vegetação foram criados os índices de vegetação. Esses índices por sua vez, têm como objetivo explorar as propriedades espectrais da vegetação, especialmente nas regiões do visível e do infravermelho próximo (PONZONI e SHIMABUKURO, 2009 apud OLIVEIRA, 2013). Dessa forma, a fundamentação dos índices de vegetação consiste na reflectância da vegetação nessas duas faixas espectrais mencionadas (visível e infravermelho próximo). Assim, quanto maior a densidade de cobertura vegetal, menor será a reflectância na região do visível, por outro lado, maior será a reflexão na região do infravermelho próximo (PONZONI et al. 2012, p. 86 - 87). Na literatura são encontrados mais de cinquenta índices de vegetação (MOREIRA e SHIMABUKURO, 2004), entre os quais, um dos mais utilizados é o Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI), proposto por Rouse et al (1974 apud Jensen 2009). O NDVI é um método de determinação do vigor da vegetação por meio de diferença normalizada entre o pico de reflectância no infravermelho próximo e a feição de absorção na região do vermelho utilizada na fotossíntese (BAPTISTA e MUNHOZ, 2009). 74


Considerando que o monitoramento da cobertura vegetal é essencial para se determinar os níveis de alteração da paisagem, o objetivo desse capítulo foi analisar a dinâmica espaço-temporal da cobertura vegetal no interior e entorno da APA da Barra do Rio Mamanguape. Assim, o problema que norteou a pesquisa foi: a criação da APA proporcionou a preservação ou regeneração dos remanescentes florestais? A hipótese que definimos foi que apesar da criação da APA os remanescentes florestais não foram preservados e houve uma perda da cobertura vegetal. Dessa forma, a presente pesquisa trará grande contribuição para gestão e planejamento da APA da Barra do Rio Mamanguape tendo como principal resultado a caracterização da dinâmica da cobertura vegetal no interior e no entorno da APA.

Procedimentos Metodológicos Para o desenvolvimento da pesquisa foram utilizadas cartas topográficas do ano de 1974, Barra do Rio Mamanguape (Folha: SB25-Y-A-VI-3-NO), Rio Tinto (SB-25-Y-A-VI-4NE), Baía da Traição (SB-25-Y-A-VI-1-SO) e Rio Soé (SB-25-Y-A-VI-3-SO) elaboradas pela Superintendência de Desenvolvimento do Nordeste (SUDENE) na escala de 1:25.000. As cartas topográficas foram vetorizadas e foram criados polígonos representando áreas de diferentes tipos de uso e cobertura da terra. Também foram utilizadas imagens dos satélites Landsat 5 e 7, da órbita/ponto 214/65 e do satélite RapidEye, cujas características se encontram no tabela 1. Tabela 1. Características das Imagens Utilizadas Bandas

Intervalo do comprimento de onda

ETM

B3 (vermelho) B4(infravermelho próximo)

0,63 – 0,69 µm 0,76 – 0,90 µm

Multiespectral (pushbroom imager)

B3(vermelho) B5(infravermelho próximo)

630 – 685 µm 760 – 850 µm

Data da imagem

Satélite

05/02/1985

Landsat5

TM

04/08/2001

Landsat7

20/10/2013

RapidEye

31/12/2012

RapidEye

25/10/2012

RapidEye

Sensor

Fonte: Felix et al. (2009); DGI/INPE

75


Geotecnologias e Meio Ambiente: Analisando uma Área de Proteção Ambiental

As imagens de Satélites RapidEye e Landsat 5 foram adquiridas no GeoCatálogo22 do Ministério do Meio Ambiente e Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE23), respectivamente. E a imagem do Landsat 7, foi adquirida no Earth Science Data Interface24. A escolha das imagens seguiu dois critérios: 1) as imagens deveriam corresponder a datas anteriores e posteriores a criação da unidade de conservação; e 2) as imagens deveriam apresentar ausência ou baixo percentual de cobertura de nuvens (≤10%). Os procedimentos utilizados foram divididos nas seguintes etapas: • Pré-processamento, processamento e pós-processamento das imagens; • Elaboração de mapas temáticos com base nas imagens dos satélites para identificar a cobertura vegetal existente na época em que as imagens foram obtidas; • Análise comparativa dos mapas temáticos. Pré-processamento, processamento e pós-processamento das imagens O pré-processamento consiste no tratamento preliminar dos dados brutos (FLORENZANO, 2011, p.71). Inicialmente as imagens foram empilhadas e registradas (georreferenciamento). O registro das imagens Landsat foi realizado com base em uma imagem já registrada, adquiridas no Earth Science Data Interface. Para as imagens RapidEye não foi necessário o registro, pois as mesmas já são ortorretificadas. Posteriormente, foi realizado o recorte para a área de estudo. Para analisar o entorno foi definida uma área de 1000 m, através da ferramenta Buffer, onde criou-se um novo polígono ao redor do limite da APA. Este buffer de 1000 m foi definido levando em consideração a área que tem influência direta com os limites da APA, visando uma melhor visualização da dinâmica espacial ocorrida no local, em virtude que as transformações que ocorrem no entorno acabam influenciando diretamente no seu interior. Calibração Radiométrica das imagens Landsat A calibração radiométrica consiste no processo de conversão do Número Digital – ND de cada pixel da imagem, em radiância espectral 22  http://geocatalogo.mma.gov.br/index.jsp 23  http://www.dgi.inpe.br/CDSR/ 24  http://earthexplorer.usgs.gov/

76


monocromática e reflectância aparente. A radiância por sua vez, é medida pelo sensor e estima a intensidade de energia que deixa a superfície terrestre (COSTA & RAMOS, 2013). Para o cálculo da radiância utilizou-se a equação proposta por Markhan & Baker (1987 apud MORAIS et al., 2011): Lλi=ai+

bi-ai x ND Equação 1 255

Onde: aі e bi correspondem às radiâncias espectrais mínima e máxima, respectivamente ND: é a intensidade do pixel (número inteiro de 0 a 255) і: corresponde às bandas 1,2,....,7, do Landsat 5 e 7 Segundo Luiz et al. (2003), quando se pretende comparar imagens obtidas por diferentes sensores ou em variadas datas ou épocas do ano, é necessário a obtenção dos valores de reflectância dos alvos presentes em uma cena. Dessa forma, a partir da radiância espectral, calcula-se a reflectância aparente, por meio da equação proposta por Allen et al. (2002 apud MORAIS et al., 2011): pλi =

π.Lλi Kλi.cosZ.dr

Equação 2

Calibração Radiométrica das imagens RapidEye Para a conversão do número digital (DN) para radiância foi utilizada a equação (BLACKBRIDGE, 2015): RAD(і)= DN (і)* radiomectricScaleFactor(і)

Equação 3

Onde: radiometricScaleFactor(i) = 0.01 A partir dos valores de radiância, foi calculada a reflectância: π*sunDist² REF (і)=RAD (і) Equação 4 EAI(і)*cos (SolarZenith) 77


Geotecnologias e Meio Ambiente: Analisando uma Área de Proteção Ambiental

Onde: і: Número de bandas espectrais REF: valor de reflectância RAD: valor de radiância SunDist: Distância entre a Terra e o Sol no dia da aquisição da imagem em unidades astronômicas EAI: Irradiância solar na exoatmosfera SolarZenith: Ângulo zenital solar (90° - elevação solar) Cálculo do Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI) Após a conversão dos valores brutos das imagens de satélites em valores físicos, procedeu-se com o cálculo do NDVI. Este por sua vez, é um indicador sensível da quantidade e das condições da vegetação (NETO et al., 2008). O NDVI é obtido por meio da equação: NDVI=(NIR-R)/(NIR+R) Equação 5 Onde: NDVI: Índice de Vegetação por Diferença Normalizada NIR: reflectância espectral da banda do sensor na faixa do infravermelho próximo e R: reflectância espectral da banda do sensor na faixa do vermelho. Para os satélites Landsat 5 e 7 foram utilizadas as bandas 3 e 4 e para o RapidEye as bandas 3 e 5, que correspondem ao vermelho e infravermelho próximo respectivamente. Segundo Oliveira (2013, p. 34), “os valores do NDVI variam de -1 a +1, onde normalmente superfícies com alguma vegetação apresentará um valor de NDVI que irá variar de 0 a 1, já para superfícies como água e nuvens o valor irá ser menor que zero”. Com o intuito de facilitar a interpretação dos índices gerados para cada um dos anos selecionados, procedeu-se com o seu agrupamento em classes. Dessa forma, foram definidas 5 classes: Água, Solo Exposto (área urbana e solo desnudo), Vegetação Rala, Vegetação de Transição e Vegetação Densa. 78


Com base na metodologia de Silva et al. (2013), os mapas temáticos de 1985, 2001 e 2012/2013 resultantes da classificação foram convertidos do formato raster para o vetorial, posteriormente, foi realizado o cruzamento das camadas vetoriais, mantendo as informações de ambas no arquivo resultante da operação. Este procedimento foi utilizado para analisar o quanto de vegetação foi preservada/conservada e o quanto foi perdido ao longo do período de estudo. A partir do resultado criou-se um novo campo na tabela de atributos do arquivo vetorial resultante do cruzamento, que foi denominado SIT (Situação). Dessa forma, as áreas de vegetação que se mantiveram foram classificadas como PRESERVADA/CONSERVADA; as áreas que foram substituídas por solo exposto e as áreas que diminuíram a densidade da cobertura vegetal foram classificadas como PERDA DE VEGETAÇÃO; para as áreas nas quais houve um aumento da densidade de vegetação foram classificadas como REGENERADA/REGENERAÇÃO; e, onde era água e permaneceu dessa forma, foi classificada como ÁGUA.

Resultados e Discussões Com a digitalização das cartas topográficas obteve-se a espacialização dos diferentes usos e coberturas da terra para o ano de 1974 (Figura 1). Na paisagem, percebe-se uma maior representatividade da classe cobertura vegetal, composta por vegetação de mangue, no interior da APA, e por fragmentos de Mata Atlântica e Tabuleiro (chamado na legenda da carta topográfica de cerrado), no entorno. Essas classes correspondem a 66,30km² da cobertura vegetal na APA e 38,47km² no entorno. O restante da cobertura existente em 1974 era caracterizada por culturas (provavelmente cana de açúcar), solo exposto, zona urbana e já existiam atividades de carcinocultura na região. Os mapas de cobertura da terra dos anos de 1985, 2001 e 2012/2013 demonstraram as alterações ocorridas ao longo dos anos a partir da análise do NDVI (Figura 2). De acordo com Jensen (2009), o NDVI é importante porque permite o monitoramento de mudanças sazonais e interanuais no desenvolvimento e na atividade da vegetação. Assim, possibilita quantificar as áreas com cobertura vegetal para analisar a sua dinâmica. 79


Geotecnologias e Meio Ambiente: Analisando uma Área de Proteção Ambiental

Figura 1. Uso e Cobertura da Terra, em 1974, na Área de Proteção Ambiental de Barra de Mamanguape, Paraíba, Brasil. Fonte: SUDENE (1974) e Adaptado de Assis (2014).

O mapa de uso e cobertura de 1974 fornece um panorama histórico dos usos na região e, quando comparado com o mapa de 1985 (Figura 2), demonstra o acelerado processo de supressão da cobertura vegetal e do uso indiscriminados dos recursos naturais. Comparando os resultados obtidos no mapeamento de 1974 e de 1985, percebe-se que houve redução da classe vegetação densa tanto na APA, quanto no entorno. Em 1974, manchas de vegetação densa correspondiam a 66,3km² da APA, com manchas representativas e contínuas, e, em 1985, já se encontravam fragmentadas, ocupando 53,26km², apresentando uma redução de 19,69%. 80


81

Figura 2. Cobertura da Terra nos anos de 1985, 2001 e 2012/2013, na Área de Proteção Ambiental de Barra de Mamanguape, Paraíba, Brasil.


Geotecnologias e Meio Ambiente: Analisando uma Área de Proteção Ambiental

No entorno, as áreas de vegetação foram reduzidas em 43,61%, considerando que em 1974, correspondia a uma área de 38,47km², passando a apresentar em 1985, área de 21,69km². Observa-se, também, que as classes de solo exposto aumentaram, haja vista que, em 1974, correspondiam a 3,70km², passando a apresentar 9,6km², representando um aumento de 159,45% na APA. No entorno, houve um acréscimo das áreas de solo exposto em 241,55%. Mesmo com a redução da cobertura vegetal registrada entre 1974 e 1985, o mapeamento de 1985 (anterior à criação da APA) demonstra a predominância da classe de vegetação densa (Figura 2), apresentando uma área de 53,26km² (35,70%) na APA (Tabela 2) e 21,69km² (26,27%) no entorno (Tabela 3). Nota-se também a distribuição de vegetação de transição em toda a área de estudo, com 19,30% na APA e 16,82% no entorno. Outra parte da cobertura existente é caracterizada por vegetação rala (13,57%), que por sua vez se encontra mais concentrada no entorno da APA (21,25%). Tabela 2. Quantificação das classes de cobertura da terra na APA da Barra do Rio Mamanguape, Paraíba, Brasil. APA 1985

2001

2012/2013

CLASSES

Área (Km²)

(%)

Área (Km²)

(%)

Área (Km²)

(%)

Água

37,31

25,00

39,68

26,52

42,25

28,31

Solo Exposto

9,6

6,43

10,07

6,73

6,58

4,41

Vegetação Rala

20,25

13,57

17,59

11,76

16,8

11,26

Vegetação de Transição

28,8

19,30

29,66

19,83

28,39

19,02

Vegetação Densa

53,26

35,70

52,61

35,16

57,23

37,00

TOTAL

149,22

100

149,61

100

149,25

100

Tabela 3. Quantificação das classes da cobertura da terra no entorno da APA da Barra do Rio Mamanguape, Paraíba, Brasil. ENTORNO 1985

2001

2012/2013

CLASSES

Área (Km²)

(%)

Área (Km²)

(%)

Área (Km²)

(%)

Água

21,55

26,10

21,85

26,46

23,03

27,87

Solo Exposto

7,89

9,56

5,59

6,78

9,03

10,93

Vegetação Rala

17,55

21,25

13,26

16,06

21,3

25,78

Vegetação de Transição

13,88

16,82

21,1

25,56

18,18

22,00

Vegetação Densa

21,69

26,27

20,76

25,14

11,08

13,41

TOTAL

82,56

100

82,56

100

82,62

100

82


No mapeamento de 2001 (Figura 2), foi observada uma redução das áreas classificadas como vegetação rala, apresentando uma área de 17,59km² (11,76%) na APA (Tabela 2) e de 13,26km² (16,06%) no entorno (Tabela 3) e, consequente, aumento de vegetação de transição tanto na APA (19,83%), quanto no entorno (25,56%). A área da classe de solo exposto aumentou na APA, representando 10,07km² (6,73%) e diminuiu no entorno, com 5,59km² (6,78%). Foi observada, também, uma diminuição da classe vegetação densa, apresentando uma área de 52,61km² (35,16%) na APA e de 20,76km² (25,14%) no entorno. Houve, também, aumento da área da classe água, o que pode estar relacionado a quantidade de chuva registrada nos meses anteriores a captura da imagem (junho e julho), e no mês de captura da imagem (agosto). Observa-se na figura 3, que nos referidos meses foram registrados totais pluviométricos superiores a média do ano de 2001, portanto, considerados meses chuvosos.

Figura 3. Chuvas acumuladas nos Municípios que compõem a Área de Proteção Ambiental de Barra de Mamanguape, Paraíba, Brasil, no ano de 2001 Fonte: AESA, 2016

Analisando o mapeamento de 2012/2013 (Figura 2) é possível perceber maior representatividade da classe vegetação densa na APA, com área de 55,23km² (37,0%), e no entorno houve uma redução de 11,73%. As classes de solo exposto e de vegetação rala ocupam 9,03km² e 21,3km² respectivamente, aumentando em 13,87%. Esse aumento, pode estar relacionado com o avanço do cultivo da cana-de-açúcar. Além 83


Geotecnologias e Meio Ambiente: Analisando uma Área de Proteção Ambiental

disso, supõe-se que na classe vegetação rala, a cana estava em estágio inicial. Os dados pluviométricos evidenciam que a estação chuvosa ocorreu entre os meses de maio a julho (Figura 4), e o período de menor precipitação ocorreu de agosto a dezembro. Sendo a imagem do mês de outubro, quando a precipitação ocorreu em menor quantidade, supõe-se que a precipitação não tenha influenciando no resultado do NDVI.

Figura 4. Chuvas acumuladas nos Municípios que compõem a Área de Proteção Ambiental de Barra de Mamanguape, Paraíba, Brasil, no ano de 2012 Fonte: AESA, 2016

Com o intuito de verificar a dinâmica espaço-temporal nos anos analisados, foram elaborados os mapas de dinâmica da cobertura vegetal para os anos de 2001 e 2012/2013 (Figura 5 e Tabela 4). Analisando o mapa da situação de 2001 (Figura 5A) verifica-se que houve perda da vegetação a oeste (cidade de Rio Tinto), a nordeste (comunidades de Coqueirinho e Tramataia), além de perdas no entorno da APA.

84


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Figura 5. Dinãmica espaço-temporal da cobertura vegetal para os anos de 1985 a 2001 e de 2001 a 2012/2013, na Área de Proteção Ambiental de Barra de Mamanguape, Paraíba, Brasil.


Geotecnologias e Meio Ambiente: Analisando uma Área de Proteção Ambiental

As áreas com maior extensão, representada pela vegetação classificada como regenerada, se encontram no entorno da APA, correspondendo a 23,17km² (28,21%). Porém, vale ressaltar que essas áreas regeneradas estão relacionadas com a fisiografia da estrutura da paisagem e não com a regeneração natural, uma vez que as áreas classificadas correspondem a plantio (cultivo), que estava com porte alto no ano de 2001, fazendo com que as áreas do entorno fossem equivocadamente classificadas como regeneradas, devido à dinâmica (estádios de crescimento) do plantio. O mesmo aplica-se para a classe solo exposto que, no entorno, em 1985, representavam uma área de 7,89km² (9,56%) e, no ano de 2001 houve um decréscimo, passando a representar 5,59km² (6,78%). Já as áreas mais representativas, classificadas como preservadas, estavam inseridas dentro do limite da Unidade de Conservação apresentando uma área de 56,09km² (37,64%). Com relação às classes nas quais houve perda de vegetação, observa-se uma redução significativa no entorno, em 2001, representavam uma área de 14,87km²(18,11%), passando a apresentar uma área de 27,56km²(33,50%) em 2012/2013 (Figura 5B). Tabela 4. Quantificação das áreas em km² da cobertura da terra na Área de Proteção Ambiental de Barra de Mamanguape e no entorno. ENTORNO

APA 1985-2001 CLASSES

Área (Km²)

(%)

20012012/2013

1985-2001

Área (Km²)

(%)

Área (Km²)

20012012/2013

(%)

Área (Km²)

(%)

Perda de Vegetação

29,4

19,73

24,9

16,70

14,87

18,11

27,56

33,50

Preservada/Conservada

56,09

37,64

51,62

34,63

22,26

27,10

19,79

24,05

Regenerada / Regeneração

23,85

16,01

30,32

20,34

23,17

28,21

11,91

14,47

Água

39,67

26,62

42,24

28,33

21,83

26,58

23,02

27,98

TOTAL

149,01

100

149,08

100

82,13

100

82,28

100

Com o resultado do cruzamento dos mapas temáticos da dinâmica da cobertura vegetal de 1985-2001 e 2001-2012/2013, observou-se que as áreas onde houve maior perda de vegetação corresponderam ao entorno, com 85,34%. No mapa de dinâmica da cobertura vegetal de 1985-2001 apresentou área de 29,43km², passando a apresentar uma área de 27,56km² (Figura 5 e Tabela 4).

86


Os resultados encontrados nesta pesquisa, apontam que houve diminuição da classe de vegetação densa de 1974, para 2001, no entanto, quando se analisa a evolução temporal de 2001 para 2012/2013, a classe de cobertura vegetal densa aumentou a área. Dessa forma, o NDVI foi útil para detectar as variações da vegetação e o aumento da classe de cobertura densa na APA da Barra do Rio Mamanguape. Resultados são semelhantes aos de Júnior et al. (2015), que em estudo na Área de Proteção Ambiental do Pratigi na Bahia, avaliaram imagens NDVI para o monitoramento da dinâmica da cobertura vegetal entre os anos de 2000, 2001, 2003 e 2006. E como resultado, as imagens resultantes do NDVI foram sensíveis às mudanças da cobertura vegetal e evidenciaram que houve aumento da área com vegetação densa. Com base nos trabalhos de campo, as mudanças identificadas no entorno podem ser atribuídas à expansão da atividade canavieira, como pode ser observado na figura 6. Na APA, a perda da vegetação está relacionada ao cultivo, como mostra a figura 7 (A). Na figura 7 (B), observa-se o desmatamento, também, para o cultivo.

Figura 6. Cana de açúcar no entorno da Área de Proteção Ambiental de Barra de Mamanguape, Paraíba, Brasil. Data:18-08-2015 - Foto: Marcelo Melo

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Geotecnologias e Meio Ambiente: Analisando uma Área de Proteção Ambiental

A

B Figura 7. (A) Cultivo de Macaxeira na APA, (B) Desmatamento para cultivo na APA da Barra do Rio Mamanguape, Paraíba, Brasil.

Foi identificada uma área na comunidade Tanques, onde apresentava mortandade de mangue (Figura 8A), esta área por sua vez, se encontra dentro da Unidade de Conservação. Próxima a essa área degradada, a paisagem se encontrou bastante alterada, onde os rios se encontravam assoreados devido à retirada da mata ciliar, além de apresentar áreas de policultura (Figura 8B). 88


As causas da mortandade do mangue podem estar relacionadas com a retirada da mata ciliar. Com a retirada da cobertura vegetal os rios ficam susceptíveis ao assoreamento, o que poderá refletir na vazão, e consequentemente irá diminuir a quantidade de água doce que chega ao estuário em virtude do acúmulo de sedimentos. Outro fator que pode ter contribuído com a mortandade do mangue, é a entrada de agrotóxicos no estuário, devido a UC estar circundada de cana-de-açúcar. Os agrotóxicos são lixiviados através do solo e resulta na contaminação por substâncias químicas. Observou-se, também, que nas áreas classificadas como preservadas na APA houve uma diminuição de 7,97% passando a representar área de 51,62km² em 2012/2013. No entorno, houve redução de 11,10% das áreas classificadas como preservadas.

A

B Figura 8. APA da Barra do Rio Mamanguape, Paraíba, Brasil. (A) Área de manguezal com fortes indícios de degradação, (B) Rio sem mata ciliar e área de policultura na APA. Foto: Hugo Yuri – Data: 20/04/2015

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Geotecnologias e Meio Ambiente: Analisando uma Área de Proteção Ambiental

No que se refere à metodologia, vale ressaltar que o uso de imagens NDVI por si só, não pode ser o único fator determinístico e muito menos o único parâmetro a ser utilizado para estudar as alterações ocorridas em áreas de cobertura vegetal, conforme esclarece Silva (2001 apud LOBATO et al, 2010). O NDVI pode ser utilizado como parâmetro indicador de tais mudanças, porém, devem ser feitos estudos mais detalhados levando em consideração, trabalhos de campo, bem como imagens de satélites de alta resolução espacial (LOBATO et al, 2010).

Considerações Finais O índice de Vegetação utilizado (NDVI) serviu para avaliar a perda da cobertura vegetal tanto na APA da Barra do Rio Mamanguape quanto em seu entorno. Dessa forma, com essa análise foi possível conhecer as classes de cobertura que compõem a área de estudo. Os resultados obtidos na pesquisa demonstraram a dinâmica da cobertura vegetal nos anos estudados. Com relação à cobertura da terra em 1974, conclui-se que muitas áreas que eram representadas por vegetação nativa, ao longo dos anos, foi dando lugar ao cultivo, com destaque para a cana-de-açúcar, que circunda toda a APA da Barra do Rio Mamanguape. O fato das áreas classificadas como vegetação rala e solo exposto terem diminuído de 1985 para 2001, não significa que houve uma mudança positiva, pois as mesmas representavam cultivo, dessa forma, não houve regeneração das áreas, e sim uma mudança nos estádios de desenvolvimento das plantas cultivadas. O mapeamento de 2012/2013 mostrou-se eficaz, devido à qualidade visual das imagens e a resolução espacial do Sensor, o que permitiu uma melhor caracterização das classes estudadas. Os resultados mostraram que houve redução da classe de vegetação densa tanto na APA, como no entorno. E o entorno foi o que mais sofreu impactos negativos, onde a vegetação densa foi reduzida ao longo dos anos devido à expansão do cultivo da cana-de-açúcar. As interferências antrópicas no entorno se intensificaram ao longo dos anos, sobretudo pelo aumento da atividade canavieira. Dessa forma, mesmo com a criação da Unidade de Conservação, em algumas áreas não houve a preservação dos remanescentes florestais, pois a vegetação nativa passou a dar lugar ao cultivo, provocando assim 90


impactos negativos, como alterações dos habitats naturais, redução da diversidade biológica, e impactos sobre espécies de fauna e flora. Ressalta-se que os resultados desta pesquisa, além de fornecerem dados para o monitoramento da APA, podem, ainda, servir de suporte para os tomadores de decisões, principalmente no que diz respeito ao planejamento e a gestão da Unidade de Conservação.

Agradecimentos À chefia da Unidade de Conservação da Área de Proteção Ambiental da Barra do Rio Mamanguape e ao Instituto Chico Mendes de Conservação da Biodiversidade (ICMBio/MMA) por todo apoio dado a pesquisa. Ao Conselho Nacional de Pesquisa Científica e Tecnológica (CNPq), por incentivar a realização da pesquisa através da concessão da bolsa durante o período de 2014-2015. Ao Centro Ciências Aplicadas e de Educação (CCAE/UFPB) pela conseção de transporte para realização das coletas em campo.

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Geotecnologias e Meio Ambiente: Analisando uma Área de Proteção Ambiental

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Geotecnologias e Meio Ambiente: Analisando uma Área de Proteção Ambiental

C lassificação da paisagem da APA B arra do R io M amanguape com o uso SIG 25

da de

Hugo Yuri Elias Gomes de Assis26, Milena Dutra da Silva27 e Nadjacleia Vilar Almeida28

Introdução Para nortear esta pesquisa, considera-se a paisagem como “um mosaico heterogêneo formado por unidades interativas, sendo esta heterogeneidade existente para pelo menos um fator, segundo um observador e numa determinada escala de observação” (METZGER, 2001, p. 04). Estudos em diferentes ramos de pesquisa podem ser fortalecidos pelos dados gerados pela pesquisa em Ecologia de Paisagem, por ser esta uma ciência multidisciplinar (RISSER et. al., 1984). A Ecologia da Paisagem (EP) é vista na Europa como base científica para o planejamento, manejo, conservação, desenvolvimento e melhoria da paisagem (NUCCI, 2007), quebrando a tradição imposta pela biologia clássica de estudos estritamente naturais, excluindo o ser humano do contexto ambiental (LANG, 2009). Segundo Forman e Godron (1986), o estudo da Ecologia de Paisagem pode ser dividido em três aspectos: Estrutura, Função e Desenvolvimento e Mudança. Neste trabalho será estudado o aspecto 25  Trabalho de Conclusão do Curso (TCC) de bacharelado em Ecologia do Autor Hugo Yuri Elias Gomes de Assis. Publicado parcialmente em ASSIS et al. (2014). 26  Ecólogo. Mestrando do Programa de Pós-graduação em Desenvolvimento e Meio Ambiente (PRODEMA) da UFRN. (hugo.ecologia@gmail.com) 27  Professora Adjunta da Universidade Federal de Alagoas/U.E. Penedo/Curso de Ciências Biológicas. (milena. silva@penedo.ufal.br) 28  Professora Adjunta da Universidade Federal da Paraíba/CCAE/Curso de Bacharelado em Ecologia. (nadjacleia@ccae.ufpb.br)

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de Estrutura da Paisagem. Segundo Lang (2009, p. 237), “a análise da estrutura da paisagem com ajuda de medidas de estrutura ocorre em três níveis: (1º) o nível de mancha; (2º) o nível de classe; e (3º) o nível de toda a paisagem”. As manchas consistem nos menores elementos individuais, os quais estão inseridos numa determinada região em uma determinada escala de observação e detecção (ZONNEVELD, 1989). São definidas por Forman e Godron (1986) como uma forma da superfície passível de espacialização, e sua conformação é distinta em relação à vizinha. São consideradas como a mais importante unidade espacial da paisagem e podem ser diferenciadas em cinco tipos. Entende-se como classe as categoriais da paisagem; um aglomerado de manchas de mesma característica; e, por fim, o nível de toda a paisagem seria o conjunto de diferentes classes numa determinada área de estudos definida previamente (LANG, 2009). A Ecologia da Paisagem aliada às geotecnologias contribuem para o planejamento e gestão ambiental e para geração de dados, os quais podem servir para diferentes aplicações. Diante da complexidade dos processos atuantes na paisagem, uma das principais contribuições da Ecologia de Paisagem é a abordagem de diferentes questões ecológicas em diferentes escalas, considerando fatores físicos (ver capítulos 1 e 2), químicos (ver capítulo 3) e biológicos (ver capítulos 4, 6 e 7) (FU, 2011). Através da utilização dos SIGs é possível automatizar tarefas realizadas manualmente e, através da integração de dados de diferentes fontes e criação de um banco de dados geocodificados, realizar análises mais complexas sobre determinado estudo (ENGESPAÇO, 1990). Podem fornecer grandes contribuições no que diz respeito ao planejamento ambiental, executando diferentes análises, das mais simples às mais complexas (LANG, 2009). Assim, este trabalho teve como objetivo identificar e analisar as diferentes classes de paisagem inseridas na APA da Barra do Rio Mamanguape onde, também, está inserida a ARIE (Área de Relevante Interesse Ecológico) de Manguezais da Foz do Rio Mamanguape (Decreto Nº 91.890, de 05 de novembro de 1985), a qual faz parte da zona núcleo da Reserva da Biosfera da Mata Atlântica – Fase VI (ICMBio, 2014). Buscou-se analisar cada mancha e sua qualidade ambiental através da análise de métricas de paisagem, gerando assim, uma base de dados e informações que podem servir aos tomadores de decisão e pesquisadores das mais diversas áreas de pesquisa.

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Geotecnologias e Meio Ambiente: Analisando uma Área de Proteção Ambiental

Materiais e Método Inicialmente, foi realizado o levantamento bibliográfico sobre Ecologia de Paisagem, o uso das métricas de paisagem e sobre aspectos físicos e bióticos da APA. Concomitantemente, foi realizado o levantamento cartográfico da APA. Foram utilizadas imagens de satélite datadas de 2011, obtidas do software Google Earth gratuito, e a imagem do satélite RapidEye, com resolução de 5mx5m, de julho de 2011, cedida pela administração da APA. Estas imagens foram analisadas em ambiente SIG, onde foi possível identificar, espacializar e analisar as diferentes classes de paisagem através da fotointerpretação. Por fim, gerou-se a carta temática final contendo as classes de paisagem existentes no interior da APA. As classes e as manchas foram definidas e vetorizadas a partir da imagem disponível no Google Earth. Posteriormente, as classes foram ajustadas à imagem RapidEye gerando dados mais confiáveis, considerando que a imagem do RapidEye possui melhor resolução espacial e menos nebulosidade. As imagens obtidas, principalmente do Google Earth, possuem certa nebulosidade, fazendo com que as verificações em campo fossem necessárias no intuito de validar o mapeamento da cobertura da terra. Nestes locais foram realizados registros fotográficos, obtenção das coordenadas métricas das classes e das manchas, além da descrição da qualidade ambiental. Ainda para validar o mapeamento, utilizando um Veículo Aéreo Não - Tripulado (VANT) modelo Phantom FC40 e uma câmera digital GoPro modelo Hero 2 foram obtidas imagens aéreas dos locais de difícil acesso terrestre. Procedimentos Para identificação das Classes da APA da Barra do Rio Mamanguape, foi realizada uma adaptação do trabalho publicado por Refosco (1996), considerando as seguintes variáveis das unidades de paisagem: uso e cobertura da terra e tipo de vegetação. Através da análise das imagens de satélite em ambiente SIG e de verificações em campo, foi possível espacializar e identificar as classes inseridas nas unidades de paisagem. Para obter os dados quantitativos, fez-se o uso de diferentes métricas da paisagem que possibilitaram o entendimento e a 98


caracterização da paisagem respondendo perguntas importantes relacionadas à área e ao tamanho de borda das classes e/ou manchas. A ecologia da paisagem trabalha com a relação entre padrões espaciais e processos ecológicos onde se faz necessária a quantificação precisa desses padrões, sendo possível quantificá-los através de diferentes parâmetros. As métricas, ou índices, da paisagem são agrupados em duas categorias: as de composição e as de disposição (METZGER, 2012), sendo utilizadas neste trabalho algumas das métricas relacionadas à composição da paisagem, sendo que as métricas de composição, segundo Metzger (2012, p. 423), “dão uma ideia de quais unidades estão presentes na paisagem, da riqueza dessas unidades e da área ocupada por elas”. As imagens e dados obtidos em campo foram analisados utilizando o software ArcMap (ESRI)29. Após a delimitação das classes, os vetores (polígonos) criados foram analisados através de técnicas de métricas de paisagem usando a extensão gratuita V-LATE 1.1 disponível no site <http://arcscripts.esri.com>. As métricas utilizadas neste trabalho foram escolhidas por gerar dados quantitativos, os quais servem de parâmetros para análise da qualidade ambiental. As métricas analisadas foram: dimensão fractal, área, índice de forma, análise de áreas núcleo, referente à borda e às medidas de diversidade (riqueza, diversidade, dominância e uniformidade). ●Dimensão Fractal A dimensão fractal (Df) informa o grau de modificação das dimensões das formas geométricas características de cada classe de acordo com a escala de observação. Neste caso, quanto mais elevada for a dimensão fractal, mais forte será o efeito de uma mudança de escala nas formas geométricas (LANG, 2009). Para calcular a dimensão fractal utilizou-se a seguinte equação:

Equação 1 Onde: ln–logarítimo natural; L – relação de comprimento; M – fator de escala.

= 0,5. ∑ (

+1 −

1)(

+1 +

1)

Equação 2

29 Versão: student desktop advanced for home used 10.1, usuário final Esri: 480264, ArcGIS for Desktop Advanced ESU384119115, Geostatistical Analyst ESU003745709, ArcGIS Data Interoperability ESU555344672, Spatial Analyst ESU106436163, 3D Analyst ESU750363536

99

Equação 3


Geotecnologias e Meio Ambiente: Analisando uma Área de Proteção Ambiental

●Área

Equação 1

A área total de uma classe consiste no total da soma de todas as manchas desta classe numa paisagem com papel de destaque na ecologia (LANG, 2009).

= 0,5. ∑ (

+1 −

1)(

+1 +

1)

Equação 2

Equação 1 Onde: x e y – coordenadas do i-ésimo ponto de apoio do polígono. ●Índice de forma

Equação 3

O índice de forma baseia-se na combinação de área e perímetro introduzida por Forman e Godron (1986), como medida de feição Equação = 0,5. ∑ ( +1 − da 1)( forma +1 + 1)atual da padronizada, caracterizando o desvio mancha2 em forma otimizada de um círculo onde o índice de forma de uma forma Equação 4 circular tem valor 1.

Equação 3 Onde: p – perímetro; a – área ●Análise de áreas-núcleo (Área, Cority e CAI)

Equação 5 Equação 4

A delimitação das áreas-núcleo é realizada através de um cálculo de amortecimento (buffer) negativo (em direção ao interior da área) em determinada unidade espacial, sendo sua área total dependente da área de efeito de borda adotado na pesquisa a qual é condicionada pelo tipo de análise que está sendo realizada. Após o cálculo da zona Equação 56 Equação de amortecimento e subtraído da área total da unidade espacial, é calculado o valor da área restante (LANG, 2009). O Cority serve como medida integradora para a descrição do efeito de determinadas distâncias à áreas-núcleo. Possui valores adotados entre 0 e 1, o qual exprime um tipo de suscetibilidade em relação a uma certa distância do núcleo, onde o valor 1 indica que determinada mancha possui exatamente uma área-núcleo (LANG, 2009). Por exemplo, se um determinado fragmento possuir uma única área núcleo, ou seja, 6 se com a subtração da área referente ao efeito de borda no Equação fragmento em direção ao interior, dependendo do formato do fragmento, formar uma única região de área núcleo, o Cority terá valor 1, porém, se com 100


= 0,5. ∑ (

+1 −

1)(

+1 +

1)

Equação 2

a subtração da área referente ao efeito de borda formarem duas áreas núcleo no mesmo fragmento, o valor será 0,5. Já o Índice de Área Núcleo (CAI – core area index) “relaciona Equação 3a área resultante com a área de saída e exprime oEquação resultado 1 em porcentagem” (LANG, 2009, p. 263), ou seja, qual é a porcentagem de área núcleo que determinada mancha possui. Esse índice também depende da área referente ao efeito de borda adotado.

= 0,5. ∑ (

+1 −

1)(

+1 +

1)

Equação 4 Equação 2

Onde: CY - Cority; NCAI=0 – número de manchas sem área-núcleo. ●Referente à borda

5 EquaçãoEquação 3

Os efeitos de borda são caracterizados por modificações nos parâmetros físicos, químicos e biológicos observados na região mais externa da mancha de vegetação com a matriz circundante (LIMARIBEIRO, 2008). A área do efeito de borda adotada neste trabalho para Unidades de Vegetação com esta característica foi de 50m. Esta Equação 4 decisão foi tomada de acordo com a revisão bibliográfica (PACIENCIA e PRADO, 2004; VIDOLIN et al. 2011; RIGUEIRA et al. 2012) adotandose uma maior distância no intuito de assegurar o menor efeito oriundo da borda. Equação 6

Equação 5 Onde: x e y – coordenadas do i-ésimo ponto de apoio do polígono ●Diversidade As medidas de Diversidade são compostas fundamentalmente pelas medidas de Riqueza, Diversidade, Dominância e Uniformidade. Estes índices utilizados referem-se ao nível de paisagemEquação e representam 6 características adimensionais, considerando toda a paisagem como um grupo único de elementos individuais. Sua estrutura é o percentual em área, ou seja, proporção da cobertura de uma classe na área total. A diversidade de Shannon, aqui adotada, gera respostas aos questionamentos relativos à ocorrência e distribuição de classes com base na respectiva proporção de área (LANG, 2009).

101


Equação 5 Geotecnologias e Meio Ambiente: Analisando uma Área de Proteção Ambiental

Equação 6

Onde: H – diversidade; DOM – dominância; EVEN – uniformidade; P – grau de cobertura da classe i; m – número de classes. Métricas de paisagem relacionadas às Análises de Vizinhança e Retalhamento (LANG, 2009, Quadro 7.1, p. 252) não foram analisadas neste estudo, porém serão abordadas futuramente na continuidade do acompanhamento da paisagem da região em outras pesquisas realizadas pelos autores e outros pesquisadores do Laboratório de Cartografia e Geoprocessamento da Universidade Federal da Paraíba. De posse dos dados métricos e das cartas temáticas de localização das classes, além de informações sobre a região de estudo, os dados foram analisados e finalmente foi feita uma análise ambiental de cada classe. Realizados os levantamentos necessários, os dados obtidos foram tratados em ambiente SIG, onde foram gerados diferentes resultados de métricas de paisagem e cartas temáticas.

Resultados e Discussão Foram identificadas e delimitadas as seguintes classes de paisagem na APA da Barra do Rio Mamanguape: mangue, ilhas fluviais, restinga, tabuleiro, zona urbana, uso múltiplo, áreas úmidas, monocultura, cultura permanente, fragmentos de mata, carcinicultura, corpos d’água, recifes de arenito, oceano atlântico, mata ciliar e apicum (Figura 1). Para identificação foi considerado o conceito de paisagem de Metzger (2001) e as variáveis na paisagem utilizadas por Refosco (1996), assim como definições da Lei nº 12.651/2012. 102


Figura 1. Carta temática das classes de paisagem da Área de Proteção Ambiental da Barra do rio Mamanguape, Paraíba,Brasil

Existem, na área da APA, variados tipos de cobertura da terra evidenciando a fragmentação das classes onde, nos casos das fragmentações das classes de ambientes naturais, há alterações no fluxo gênico e energético comprometendo a manutenção das comunidades que habitam a região, havendo a possibilidade de diminuição e/ou extinção 103


Geotecnologias e Meio Ambiente: Analisando uma Área de Proteção Ambiental

de espécies (TURNER, GARDNER, O´ NEILL, 2001; UEZU; JUNIOR, 2012; RIBEIRO et al., 2012). Isso tornou impraticável a espacialização e visualização de algumas classes devido à proximidade entre elas e pelo mosaico diversificado dos tipos de cobertura e uso da terra frente à escala adotada. Optou-se por considerar os mosaicos formados pelos usos agropecuários, pequenas construções isoladas e até mesmo solo exposto como uma única classe denominada de uso múltiplo. De acordo com o proposto por Casimiro (2009, p. 88), a configuração da paisagem neste estudo se dá por diferentes formações: a formação Regular, onde se pode observar padrões ecossistêmicos e/ou uso da terra regulares, sensivelmente equidistantes, estando envolta por uma matriz ou rede; a configuração Agregada, pois percebem-se algumas das manchas de origem semelhante como as manchas introduzidas, por exemplo, com disposição agregada; e na linha de costa, em especial na porção ao sul da APA, podemos perceber uma configuração Linear visto que as manchas de diferentes classes estão dispostas linearmente acompanhando a costa, como exemplo os tabuleiros costeiros e a restinga. Ainda segundo o autor (p. 89), quando se refere à classificação segundo o Gradiente de Modificação da Paisagem, a região da APA possui todas as classificações de gradiente, havendo em seus limites paisagens naturais, geridas, cultivadas e urbanas. Quando analisamos as classes referentes aos ambientes naturais relacionando-as com as do entorno, observamos alguns fatores ambientais, os quais são importantes analisar visando a manutenção do fluxo gênico e energético, que são exemplos de fatores ecológicos fundamentais para a homeostase de cada classe com características de ambientes naturais (FORMAN & GODRON, 1986, METZGER, 1998; TURNER et al. 2001; FU, 2011). A exemplo da análise das áreasnúcleo em classes naturais, as quais representam a região interna de determinada unidade espacial com menor interferência do efeito de borda, possuindo condições diferentes das encontradas nas regiões limítrofes, modificando os processos bióticos e abióticos, oferecendo condições ambientais mais favoráveis às espécies mais sensíveis a este efeito, principalmente, quando se trata de estudos referentes à ecologia animal (LANG, 2009). Assim, as classes foram agrupadas e apresentadas de acordo com seu nível de hemerobia. Concomitantemente, foi realizada a análise das principais manchas (Figura 2) que compõem as classes de paisagem naturais com graus de hemerobia: não-hemeróbico (ilhas fluviais e apicum) e meso-hemeróbico (tabuleiros costeiros, restinga, fragmentos de mata, mangue e áreas úmidas). 104


Classes não-hemeróbicas As classes consideradas não-hemeróbicas, devido a inexistência de influência cultural com características originais da vegetação de influência acentuadamente natural (BLUME e SUKOPP, 1976 apud LANG, 2009) foram consideradas: ilhas fluviais e apicum. Desempenham papel fundamental por possuírem características de ecótono, abrigando diferentes espécies, seja permanentemente ou periodicamente, como no caso de utilização da área apenas para reprodução; nos casos das aves, por exemplo, para nidificação e forrageamento. Ilhas Fluviais Devido às características ambientais das margens do Rio Mamanguape, as quais apresentam suas matas ciliares bastante degradadas ou inexistentes, o aumento da quantidade de sedimentos no leito do rio é inevitável. Com diferentes tamanhos de sedimentos e variados processos de transporte, esses podem ficar em suspensão no corpo d’água deixando a água mais turva, comprometendo a incidência de luz e os processos fotossintéticos das algas e micro-organismos fotossintetizantes que habitam esse ecossistema, ou podem se depositar no leito do rio assoreando-o e/ou formando as ilhas fluviais (CARVALHO, 1994; CARVALHO et al., 2005). Assim, as ilhas fluviais, possivelmente, foram formadas pelo acúmulo de sedimento (sua presença é mais considerável na porção oeste, ou seja, mais distante da desembocadura do rio), alterando o ambiente e o fluxo de água e sedimentos, interferindo diretamente na qualidade ambiental, em especial na manutenção da área de vida do peixe-boi marinho (Trichechus manatus, Linnaeus, 1758) e na classe mangue, a qual depende diretamente do regime hídrico equilibrado de água salgada e doce. As ilhas fluviais ocupam 156m², correspondendo a 0,10% da APA, e se localizam no leito do Rio Mamanguape possuindo características de flora com espécies características de mangue, porém, sua morfogênese se diferencia da formação das demais classes. Foram formadas pelo carreamento e deposição recente de sedimentos no leito do rio. As ilhas fluviais servem como substrato para a biota característica de mangue, caracterizando-se por 2 manchas de recursos30, sendo a mais representativa a Mancha 1 (mancha de recursos) com área de 93m².

30  Adota-se para definição o conceito proposto por Lang 2009, p. 117 quando aceita certa influência antrópica no ambiente, porém mantém as características originais e estado-clímax do ecossistema, com as funções ecológicas de homeostasia presentes.

105


Geotecnologias e Meio Ambiente: Analisando uma Área de Proteção Ambiental

Figura 2. Localização das manchas naturais na Área de Proteção Ambiental da Barra de Mamanguape, Paraíba, Brasil.

Com Índice Médio de Forma (IMF) no valor de 1,273 a forma da mancha aproxima-se do valor ideal 1 (o valor é 1 quando a forma é circular, ideal para manchas de ambientes naturais, segundo 106


Forman & Godron (1986)) e Dimensão Fractal Média (DFM) de 1,263 se aproximando do valor ideal 1 (onde o valor 1 representa uma reta, ou seja, não altera seu formato quando muda a escala de observação) comprovando bons índices de forma para a mancha segundo a literatura. Não foram realizados cálculos referentes à Densidade de Borda (DB) e Área - núcleo (An), pois considera-se neste trabalho a fraca influência dos efeitos de borda no manguezal quando comparado aos efeitos ocasionados nos fragmentos de mata devido ao aumento do número de espécies pioneiras e competidoras na região de borda. O índice de Uniformidade de Shannon (US) para essa classe é de 97,3%, ou seja, possui alta similaridade das proporções da área (LANG, 2009). O valor encontrado de Dominância (DMN) foi de 0,018 devido ao valor de riqueza da mancha ser baixo (2 manchas) frente à riqueza de toda a paisagem (16 classes). Segundo Lang (2009), “o valor da diversidade aumenta conforme seja condicionado por uma riqueza maior (número de manchas) ou pelo aumento da uniformidade”. Apesar de possuir maior área, a mancha 1 possui menor Perímetro / Comprimento de Borda (P/ CB) - 1.381 metros - e Razão Média Perímetro Área (RMPA) de 0,015m/ m². Isso ocorre devido ao seu formato, possuindo menor contato com a mancha da classe vizinha. A classe que a circunda é representada pela mancha do Rio Mamanguape (mancha 4) da classe Corpos D´agua. Ecologicamente isso interfere na menor possibilidade de utilização da biota do mangue (a exemplo do guaiamum (Cardisoma guanhumi, Latreille, 1825), do caranguejo-uçá (Ucides cordatus, Linnaeus, 1763) e da ostra (Crassostrea rhizophorae, Guilding, 1828) na mancha para reprodução, habitat e forrageamento, visto que quanto maior a zona de contato, maior a interferência na dinâmica da mancha em estudo pela mancha vizinha em contato. Por outro lado, diminui a possibilidade de predadores habitarem a mancha devido a barreira biogeográfica imposta pelo Rio Mamanguape e pelo reduzido limite de contato. Apicum Os apicuns são ambientes frágeis e estão sempre associados aos manguezais (HADLICH; UCHA, 2009), além de também serem protegidos pela legislação ambiental brasileira através da Lei 12.651 de 25 de maio de 2012, onde no Capítulo 3-A, Art. 11-A dispõe das condições de utilização para fins socioeconômicos. Os apicuns são caracterizados por estarem situados em áreas planas de salinidade ou acidez elevada, em região de supramaré com pouca ou nenhuma vegetação (HADILICH; UCHA 2009). 107


Geotecnologias e Meio Ambiente: Analisando uma Área de Proteção Ambiental

A classe apicum está localizada no interior da matriz mangue com área de 17m² ocupando 0,01% da APA, composta por 3 manchas de recursos. Possui duas manchas (1 e 3) com a mesma área, 7m², porém a mancha 3 destaca-se por possuir menor perímetro, 319m, entre as duas. Assim como as ilhas fluviais, os apicuns possuem características semelhantes por estarem associados ao mesmo ecossistema: o mangue. Com DFM no valor de 1,297 a mancha 3 possui melhor forma, sofrendo menor deformação relacionada à alteração da escala de observação. A US com valor de 98,6% mostra uma uniformidade alta entre as manchas, demonstrando a semelhança no processo de formação devido ao ambiente que se encontram ser o mesmo com DMN de 0,015. Possui importância ecológica para a biota local tendo função de ecótono, variando o ambiente, aumentando sua diversidade. Há outras feições características de apicum no interior da APA que necessitam de análises para sua descrição. Observou-se em campo que as áreas identificadas como apicuns (ambientes hipersalinos constatados pela análise de salinidade do sedimento) possuem vegetação herbácea resistente à alta concentração de sal com presença de pequenos crustáceos e aves, pois, por se tratar de área com vegetação rasteira, é ideal para pouso e forrageamento de algumas espécies de aves típicas desses ambientes, que se alimentam de pequenos crustáceos, além de estarem conectados ao manguezal através de fluxos de energia e nutrientes (SCHMIDT; BEMVENUTI; DIELE, 2013). Devido às características específicas da classe apicum, os índices relativos à borda e área-núcleo foram desconsiderados. Esta classe desenvolve-se de forma natural, podendo ser intensificada pelas atividades antrópicas, a exemplo da alteração do fluxo hídrico na região, contribuindo para o aumento da salinidade e/ou acidez do solo. Classe meso-hemeróbica Na classe considerada meso-hemeróbica, com influência cultural fraca ou periódica, com categoria de influência acentuadamente cultural (BLUME e SUKOPP, 1976 apud LANG, 2009) foram consideradas: tabuleiros costeiros, restinga, fragmentos de mata, mangue e áreas úmidas, as quais estão intimamente relacionadas, devido à proximidade e grau de contato entre elas na principal mancha de fragmentos de mata (mancha 15 referente à Mata do Oiteiro), e principal mancha de tabuleiros costeiros (mancha 2, localizada na parte superior das falésias na Praia do Oiteiro). 108


Tabuleiros Costeiros Os tabuleiros costeiros estão presentes de forma mais representativa na porção sul da linha de costa da APA (Figura 2) com 1.072m² representando 0,72% da APA, composta por 2 manchas de recursos, sendo a mancha 2 a de melhor qualidade métrica. Ressaltase que esse é um fragmento de vegetação secundária, em processo de sucessão ecológica, onde antes, na região, havia um ecossistema de mata atlântica, que foi desmatada para dar espaço para plantio da cana-de-açúcar e a criação de gado bovino. Estão localizados na Praia do Oiteiro (Figura 3), próximo à comunidade de Lagoa de Praia. A mancha 2 possui área de 591m² com P/ CB de 4.987m, valor bem menor do que a mancha 1 que possui 8.092m, devido a forma diferenciada que os fragmentos possuem, evidenciado pelos resultados referentes à forma dos fragmentos 1 e 2, que possuem IMF de 3,289 e 1,833 e DFM de 1,375 e 1,282, respectivamente. Caracteriza-se por Floresta Estacional Semidecidual das Terras baixas (IBGE, 2012). Por se tratar de uma zona de transição (ecótono) entre o ambiente de praia e floresta atlântica, possui importante papel ecológico na manutenção das espécies de fauna e flora, principalmente no que diz respeito à colonização por diferentes espécies da flora, as quais dão suporte à fauna através da disponibilização de alimento, locais para nidificação e área para deslocamento da fauna. Os tabuleiros também são protegidos pela Lei 12.651 de 25 de maio de 2012, como sendo Área de Proteção Permanente. O Art. 4º inciso VIII dispõe que “as bordas dos tabuleiros ou chapadas, até a linha de ruptura do relevo, em faixa nunca inferior a 100 (cem) metros em projeções horizontais devem ser protegidas”. Devido à relação da área e perímetro, a densidade de borda da mancha 1 é muito superior a da mancha 2, com 167,98m/ha e 49,95m/ ha, respectivamente. Com maior densidade de borda, a influência do efeito na mancha 1 é maior, porém, nessa situação em particular, a mancha 1 apresenta-se em melhores condições quando se refere às relações ecológicas com as manchas de classes vizinhas, visto que faz fronteira ao sul com a restinga da margem norte do Rio Miriri, a oeste com o fragmento Mata do Oiteiro, e a norte faz fronteira com a restinga da Praia do Oiteiro. A mancha 2 possui ação antrópica mais evidente devido a criação de gado bovino em suas fronteiras, além da movimentação de pessoas no interior do fragmento à procura de frutas e/ou de animais domésticos que entram no fragmento para se alimentar. Esse fragmento apresenta109


Geotecnologias e Meio Ambiente: Analisando uma Área de Proteção Ambiental

se em estágio de sucessão ecológica onde já é possível observar algumas espécies arbóreas da Floresta Atlântica. Possui maior Área- núcleo (An) com 363m², Índice de Área - núcleo (IAn) de 61,42% e Cority (CY) de valor 1 (a mancha 2 possui valor CY 0,167, com mais de uma área núcleo, devido sua configuração linear), oferecendo melhores condições ambientais para espécies de interior. Em relação à diversidade, a classe Tabuleiros Costeiros possui o maior resultado referente a US, com 99,2%, porém com pequeno índice de dominância, com valor de 0,005, e DS de 0,688.

Figura 3. Tabuleiros costeiros na Praia do Oiteiro, Paraíba, Brasil. Foto: Hugo Yuri. Data: 22/04/2015

Restinga A restinga31 é caracterizada por ser um depósito arenoso paralelo à linha de costa, e está presente em quase toda a extensão da faixa litorânea (Figura 2), com área total de 5.235 m² ocupando 3,5% da APA, composta por 7 manchas de recursos. É uma das classes de paisagem com maior risco referente à especulação imobiliária e atividades recreativas por parte dos moradores e turistas se não houver o devido planejamento e fiscalização, pois já se constata a supressão e alteração desse ecossistema na Praia de Campina devido à construção de casas de veraneio com a implantação do loteamento Minhoto III no final dos anos 1990. 31  Definida e considerada como Área de Proteção Permanente (APP) pela Lei 12.651 de 15 de maio de 2012.

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A mancha mais representativa em termos de métricas de paisagem e qualidade ambiental é a 7. Com área de 2.433m² e P/CB de 13.757m, possui a maior AN com 1.757m² e IAN de 72,2%. Apresenta um dos menores valores de DB com 56,53m/ha, reforçando a qualidade ambiental da mancha. A pressão que sofre é oriunda basicamente do pisoteio, retirada de madeira e trânsito de veículos automotores. A classe possui US de 73,1%, DS de 1,423 e DMN 0,523. A restinga geralmente está associada às dunas, possuindo importante papel na fixação dessas, servindo também como zona tampão formando uma barreira natural contra ressacas. Também servem de berçário para diferentes espécies da fauna e da flora, tanto as espécies perenes quanto as migratórias (CAMPOS et al., 2010). Como exemplo de espécie da fauna, há a presença de tartarugas marinhas com registros das espécies Verde (Chelonia mydas, Linnaeus 1758) e de Pente (Eretmochelys imbricata, Linnaeus 1766), que utiliza desse ecossistema para desova. Esse ecossistema ocorre próximo à região de praia, ocupando o estreito terraço arenoso formado sobre os afloramentos da formação barreiras, dividida em restinga herbácea e restinga arbustiva. Com poucas espécies, a restinga herbácea possui a vegetação rasteira como predominante, tendo como exemplo a salsa-da-praia (Ipomoea pescaprae, Linneaus (L.) R. Br., dentre outras. Já a restinga arbustiva ocupa a porção da encosta da duna fronteiriça com o mar, com espécies de arbustos baixos em moitas densas e intricadas. Como exemplo de espécie arbustiva, temos o cajueiro (Anacardium occidentale, L.) com forte presença na área (ICMBio, 2014). Também é nas áreas de restinga que se encontram a maior parte das casas construídas para veraneio, alterando suas feições (alteração permanente da paisagem em alguns pontos) e impactando negativamente o ambiente. Em alguns locais, a restinga está bem conservada devido ao esforço, tanto de uma parcela da população local, quanto do Instituto Chico Mendes de Conservação da Biodiversidade (ICMBio) através da administração da APA (Figura 4). Mesmo com esses esforços, algumas atividades degradantes ainda ocorrem de forma relativamente intensa como extração de madeira e o já citado trânsito ilegal de veículos. O uso de madeira retirada pelos moradores da restinga na década de 1990 era basicamente destinado à lenha e carvão variando de 54% entre os moradores de Barra de Mamanguape e 100% nos da Ilha de Arintingui (PALUDO & KLONOWSKI, 1999).

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Geotecnologias e Meio Ambiente: Analisando uma Área de Proteção Ambiental

Figura 4. Imagens aéreas das áreas de restinga mais conservadas na APA da Barra do Rio Mamanguape. A área “A” localiza-se à margem norte do Rio Miriri (foz no canto superior da imagem). Posição norte-sul. A “B” localiza-se próxima à comunidade de Lagoa de Praia (Rio Mamanguape ao fundo). Posição sul-norte. Foto: Hugo Yuri. Data: 22 de fevereiro de 2013.

Fragmentos de Mata A classe fragmentos de mata (Floresta Atlântica) possui muita importância por abrigar grande número de espécies de fauna e flora. Caracterizada pelo Manual Técnico da Vegetação Brasileira (2ª edição) do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) em 2012 como sendo Floresta Ombrófila Densa, essa classe possui papel fundamental na manutenção da biota e nos processos físico-químicos. Ao analisar uma Unidade de Conservação (UC), a qualidade do ambiente natural necessita de uma atenção especial em relação aos 112


demais ambientes, pois os habitats, quando fragmentados, representam ameaça à biodiversidade (TABARELLI & GASCOS, 2005), acarretando em consequências catastróficas, as quais afetam direta e indiretamente as diferentes populações da biota que habitam determinada região. A fragmentação acarreta: perda de habitat, efeito de separação e barreira, subdivisão e mortalidade (LANG, 2009), além de serem afetados por problemas direta e indiretamente relacionados à fragmentação, aumentando a distância entre os fragmentos, alterando o tamanho e a forma, o tipo de matriz circundante e intensificação do efeito de borda (ICMBio, 2014). Outras consequências oriundas da fragmentação e do isolamento de matrizes de vegetação são: alteração do fluxo gênico, simplificação dos sistemas ecológicos, intensificação da competição por recursos, perda dos serviços florestais (importantes nas questões sociais, econômicas e ambientais) e modificação da qualidade de habitats aumentando em larga escala os habitats ruins ou negativos para diferentes espécies, contribuindo, por exemplo, para os processos de extinção e nos processos metapopulacionais (CAMPOS e AGOSTINHO, 1997; METZEGUER, 1998; BIERREGAARD et al., 1992; PRIMACK e RODRIGUES, 2001, MMA, 2003). Quanto menor o tamanho total do fragmento, maior será a influência do efeito de borda sobre a biota, assim como sua forma. Os fragmentos de forma irregular estão mais propícios a apresentar maior efeito de borda em virtude da sua maior interação com a matriz (VIDOLIN et al., 2011). O maior número de fragmentos de Floresta Atlântica localiza-se no extremo oeste e sudeste da APA (Figura 2), inexistindo corredores ou stepstones entre esses e entre o fragmento da Mata do Oiteiro, comprometendo gravemente o fluxo gênico das espécies. A classe possui área total de 6.443m² ocupando 4,31% da área total da APA, composta por 15 manchas, DS 0,91, US 0,336 e DMN 1,798, sendo uma das classes mais representativas da APA. Estes fragmentos encontram-se isolados uns dos outros, sem corredores ecológicos, afetando diretamente o equilíbrio genético das espécies de fauna e flora que habitam estas áreas. A maior mancha identificada nas análises métricas corresponde à mancha 15, conhecida localmente por Mata do Oiteiro. Possui uma área total de 5.210m² e P/CB 23.073m, com grande zona de contato com outras classes como a monocultura. A DB apresenta o valor de 44,28m/ha, que segundo o Plano de Manejo da APA/ARIE é composta por cobertura vegetal em estado de regeneração (ICMBio, 2014). É um dos mais importantes fragmentos setentrionais costeiros da Floresta 113


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Atlântica e mesmo em estado de recuperação (caráter secundário), apresenta variados graus de recuperação (ROSA & SASSI, 2002). Esse fragmento possui, em seu interior, diferentes fitofisionomias e abriga diferentes espécies. O levantamento da flora realizado por Pereira e Alves (2006) registrou 111 espécies, distribuídas em 92 gêneros, integrantes de 44 famílias, sendo o maior fragmento com maior de An 4.187m², IAn de 80,37, IMF com valor preocupante (2,851) e o CY de 0,25. Tem mais de uma área núcleo, e possui contato direto com a monocultura da cana-de-açúcar, e está sujeito às perturbações relacionadas ao uso do fogo para colheita e uso de defensivos agrícolas. Essa mancha também é utilizada pelas comunidades locais para atividades de caça e extração de lenha, além de servir para atividades recreativas como trilhas de tracking, ciclismo e motociclismo. A classe possui ao todo 15 manchas, onde apenas 4 ultrapassam os 100m², sendo uma área bastante reduzida para comportar satisfatoriamente mamíferos de médio porte, por exemplo, comprometendo a manutenção da biota devido ao reduzido tamanho total do fragmento e área núcleo, pois como observam Metzger (2001), Lang (2009) e Turner et al. (2001), quanto menor o fragmento, menor as condições ambientais para manutenção da biota, além dos contatos da borda com classes oriundas de ações antrópicas como as zonas urbanas, por exemplo, ou que são utilizadas pelas comunidades para fins socioeconômicos e/ou recreativos que geram pressão negativa sobre esses ambientes e suas comunidades. A conservação desses fragmentos é primordial para manutenção da biodiversidade, ainda existente, visto a alta fragilidade devido a disposição espacial (isolamento) e tamanho das manchas, e das matrizes que as separam (caracterizadas principalmente pela monocultura da cana-de-açúcar). Mangue A classe mangue é a maior classe inserida nos limites da APA da Barra do Rio Mamanguape, totalizando 48.292m² e ocupando 32,23% da APA. Está dividida em 3 manchas de remanescentes (Figura 2). A mancha mais representativa refere-se a 2, a qual localiza-se na margem sul do Rio Mamanguape com 2.348m² de área e P/CB 16.968m caracterizando grande zona de contato com classes vizinhas, entre elas a monocultura de cana-de-açúcar. O IMF é preocupante com o valor de 6,842, intensificando as relações de contato com as classes vizinhas. 114


Não foram consideradas as métricas de paisagem relacionadas à borda e área núcleo nessa classe, devido possuir pouca zona de transição nas linhas limítrofes, gerando dados irreais sobre a qualidade ambiental natural da classe (Figura 5). Porém, nesse caso, as manchas de mangue possuem contato com manchas de classes de paisagem (classe monocultura, uso múltiplo, carcinicultura e zona urbana) que geram impactos negativos significativos no ecossistema manguezal. 0,285.

A classe mangue possui valores de DS 0,814, US 74,1% e DMN

As atividades de agricultura, aquicultura, a construção de instalações urbanas, industriais, de turismo e aterramento de manguezal são exemplos de atividades que podem impactar negativamente os manguezais, pois podem intensificar processos de erosão, sedimentação, eutrofização, alteração nos regimes hidrológicos e processos ecológicos (ICMBio, 2014) Está presente em duas bacias hidrográficas: a do Rio Mamanguape e a do Rio Miriri. Encontra-se morfologicamente associado a costas protegidas; áreas estuarinas, lagunares, baías e enseadas, protegendo a região necessária para o desenvolvimento do ecossistema (QUINÕNES, 2000). É uma das principais classes, pois além de sua dimensão, suas riquezas naturais geram renda para população local através da pesca, comercialização de crustáceos como o guaiamu (Cardisoma guanhumi, Latreille, 1825), caranguejo- Uçá (Ucides cordatus, Linnaeus, 1763), ostra (Crassostrea rhizophorae, Guilding, 1828) e marisco (Anomalocardia brasiliana, Gmelin, 1791). A conservação dessa classe é primordial, inclusive, por ter sido um dos principais objetivos de criação da APA (Inciso II, Art. 1º, Decreto 924/93). No manguezal inserido na APA foram identificadas diferentes espécies como: Rhizophora mangle (L.) (mangue-vermelho), Avicennia germinans (L.) (mangue-preto ou siriubeira), Avicennia schaueriana (Stapf & Leechm. Ex Moldenke) (mangue-preto), Conocarpus erectus (Stapf & Leechman) (mangue-de-botão) e Laguncularia racemosa (L.) (mangue-branco) (ROSA & SASSI, 2002; OLIVEIRA, 2009). Também são encontradas espécies como a Acrostichum aureum (samambaia do mangue), Eleocharis obtusa e Spartina alterniflora (capins do mangue) (PALUDO & KLONOWSKI 1999). Apesar de ser um dos principais recursos naturais a ser conservado, além de constituir uma Área de Proteção Permanente segundo o inciso VII da Lei nº 12.651/2012, ainda ocorrem atividades ilegais e/ou degradantes como extração de lenha do mangue com finalidades diversas. 115


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A criação de viveiros de camarão (especialmente na mancha 1) também se torna uma ameaça constante. Na região norte (território Potiguara), os viveiros estão em maior número, fragmentando o manguezal, impactando-o negativamente, Além dos possíveis impactos gerados pela utilização de agentes químicos para controle de pragas e doenças (PAULA et al., 2006).

Figura 5. “A” corresponde a uma área de mangue na margem sul do Rio Mamanguape. Posição sentido sudeste-nordeste. “B” corresponde a Mata do Oiteiro localizada entre as manchas de cana-de-açúcar (parte superior) e tabuleiros costeiros (parte inferior). Posição nordeste-sudeste. Foto: Hugo Yuri. Data: “A” 20/04/2015 | “B” 22/02/2013

Áreas úmidas A classe áreas úmidas, ou áreas sujeitas a alagamento, localizase geralmente às margens dos rios que cortam a região (Figura 2) com área total de 13.413m², ocupando 8,97% da APA, e é composta por 19 116


manchas de remanescentes. Caracteriza-se por regiões de alagamento fácil, principalmente em épocas de chuva. A mancha 19 apresenta-se com melhor qualidade em relação aos índices métricos. Com área total de 5.161m², P/CB de 33.787, possui DB com menor valor para a classe com 65,46 m/ha. Ao mesmo tempo em que a DB possui um valor de caráter positivo, o valor do IMF está entre os maiores (4,195). A DFM também apresenta valor alto com 1,349, deformando quando se altera a escala de observação. A An da mancha possui área de 3.550m², CY de 0,125, com mais de uma área núcleo, e IAn de 12,5%, demostrando grande área sob interferência do efeito de borda. A classe possui valores de DS 1,913, US 65% e DMN 1,032. Foi possível observar que essa classe de paisagem, quando não inundada, serve principalmente de pasto para o gado bovino. É necessário atenção para essa classe no que diz respeito à construção de casas no período de estiagem devido ao iminente risco de alagamento em épocas de chuva. A vegetação encontrada é basicamente formada por gramíneas e arbustos. Na região próxima à zona urbana de Rio Tinto encontra-se a maior concentração dessas áreas. As áreas úmidas que ocorrem na Floresta Atlântica são cobertas com tipologias florestais alagáveis muito ricas em espécies altamente adaptadas a inundações prolongadas e de grande profundidade. Estes ambientes também são protegidos pelo Código Florestal Brasileiro (Lei Nº 12.651 de 25 de maio de 2012) e fazem parte dos ecossistemas mundialmente afetados e ameaçados de destruição pelo homem (JUNK et al. 2014). Classes eu-hemeróbicas As classes consideradas eu-hemeróbicas, tem forte influência cultural, apresentam solos e água (regime hídrico) alterados pelo homem, e fazem parte de uma categoria com influência acentuadamente cultural (BLUME e SUKOPP, 1976 apud LANG, 2009). Na APA essa classe foi representada por: zona urbana, uso múltiplo, carcinicultura e matas ciliares. Por se tratar de ambientes culturais, os índices de qualidade ambiental não foram considerados. Apenas os índices de área total, perímetro e dimensão fractal foram analisados, devido sua importância no que se refere à área ocupada, principalmente quando se trata da relação com as classes vizinhas. 117


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Zona urbana A classe zona urbana constitui-se principalmente pela cidade de Rio Tinto e as comunidades: Vila Regina, Camurupim, Praia de Campina, Tavares, Coqueirinho do Norte, Tanques, Barra de Mamanguape e Lagoa de Praia que se destacam pelo número de habitantes e atividades econômicas desenvolvidas e por receberem turistas de sol e praia. Possui área total de 4.082m², ocupando 2,73% da APA, sendo composta por 14 manchas introduzidas. Na zona urbana de Rio Tinto (Figura 6), a degradação ocorre de forma mais expressiva devido ao pouco ou nenhum planejamento ambiental das atividades econômicas. Os rios que cortam a cidade encontram-se bastante degradados e praticamente não existem matas ciliares. Em alguns pontos é possível observar o despejo de efluentes domésticos nos rios e a alta concentração de resíduos sólidos como sacolas plásticas, garrafas pet, latas de alumínio, entre outros. Nessa Zona Urbana encontram-se a maior parte da estrutura administrativa e dos problemas relacionados à falta de planejamento ambiental.

Figura 6. Vista aérea da praça João Pessoa localizada na zona urbana de Rio Tinto, Paraíba, Brasil. Foto: Hugo Yuri. Data: 10/12/2014

Praia de Campina, comunidade que recebe o maior número de turistas de sol e praia, principalmente na época do carnaval, é sem dúvida a comunidade que mais necessita de atenção a gestão e educação ambiental. Essa comunidade está cercada pelas classes de 118


restinga, tabuleiros costeiros, áreas úmidas, mangue e usos múltiplos e, por se tratar de uma comunidade pertencente ao Município de Rio Tinto, encontra-se na dependência política desse município, enfrentando problemas para controlar e fiscalizar as atividades desenvolvidas na região. Usos múltiplos A classe usos múltiplos encontra-se, geralmente, próxima às áreas urbanas onde os moradores realizam suas atividades econômicas e de subsistência, as quais estão ligadas diretamente aos recursos naturais e ao uso da terra. Possui área total de 17.308m², ocupando 11,6% da área total da APA, composta por 22 manchas introduzidas. Estes locais caracterizaram-se pelo pouco ou nenhum planejamento do uso da terra, que geram problemas, tais como de erosão. Carcinicultura A carcinicultura está presente, com maior número de tanques, na porção norte da APA, área de domínio indígena (potiguar), onde a atividade se tornou uma importante fonte de renda local. Supõem-se que a política de implantação dos tanques não levou em consideração a promoção da sustentabilidade do manguezal, uma vez que os tanques são abandonados num curto espaço de tempo e o replantio das espécies da flora não é realizado. Apesar do consumo de camarão ser tradição para os potiguaras, somente nos anos 1990 foi implantada a carcinicultura na região da APA, iniciando pela aldeia Camurupim, sendo atualmente a aldeia de Tramataia a detentora do maior número de viveiros de camarão (CARDOSO et al., 2012). A classe ocupa 2.023m², correspondendo a 1,35% da APA, composta por 15 manchas introduzidas. Há presença também na porção mais ao sul, porém em menor número, totalizando duas fazendas. Esta cultura traz alguns riscos para a biota local devido ao uso de antibióticos e outros produtos químicos nocivos ao equilíbrio ambiental, além da área de mangue que é suprimida para implantação dos tanques. Tanto os potiguaras quanto empresas privadas geram impactos negativos ao meio ambiente, como o desmatamento dos manguezais e poluição dos recursos hídricos (ICMBio, 2014) A fazenda de criação com maior extensão (mancha 2) está localizada na porção sudeste da APA, próxima a uma área com 119


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características físico-químicas alteradas (Capítulo 3), onde se encontra uma área de mangue morto. É necessário muito cuidado na implantação e execução desse tipo de empreendimento devido ao alto grau de risco que oferece ao ambiente natural. Segundo consta no Plano de Manejo (ICMBio, 2014), 37% dos tanques estão desativados devido à descapitalização dos proprietários dos tanques, mostrando que a rentabilidade da atividade não está sendo suficiente aos produtores. Atualmente, dos tanques em atividade, 29 pertencem a um único proprietário, 41 são explorados por mais de um grupo familiar e apenas 6 são comunitários, concentrando-se a atividade nas mãos de poucas famílias (ICMBio, 2014). Mata ciliar A classe drasticamente completamente, Rio Tinto, com manchas.

matas ciliares, identificada neste trabalho, está degradada e em alguns locais foi desmatada principalmente na área próxima a zona urbana de 565m², ocupando 0,377% da APA, composta por 2

A degradação desta classe acarreta inúmeros impactos ao ambiente natural da região, que vai desde o desenvolvimento de feições erosivas, ao assoreamento dos corpos d’água existentes, comprometendo os corpos hídricos. Devido sua função ecológica foi considerada como classe diferente da classe fragmentos de mata. Classes poli-hemeróbicas As classes consideradas poli-hemeróbicas, com influência cultural demonstrada na aniquilação de locais em curto espaço de tempo e permanentemente, estando em uma categoria de influência totalmente alterada (BLUME e SUKOPP, 1976 apud LANG, 2009) ). Na APA foram identificadas as seguintes classes: monocultura e cultura permanente. Como se trata de um ambiente cultural, os índices de qualidade ambiental não foram considerados. Apenas os índices de área total, perímetro e dimensão fractal foram analisados, devido sua importância no que se refere à área ocupada, principalmente quando se trata da relação da classe com as classes vizinhas.

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Monocultura A monocultura está inserida na APA, é quase que exclusivamente, representada pela cana-de-açúcar. Ocupa uma área de 6.778m² que representa 4,53% da APA, composta por 13 manchas introduzidas, visto que as manchas introduzidas são manchas planejadas e inseridas pelo homem onde, sua forma, composição e disposição espacial é determinada pelo homem (LANG, 2009). Instalada na região há algumas décadas, esta cultura gera impactos ambientais negativos através do desmatamento, assoreamento, queima (em época de colheita) e uso de pesticidas. Teve seu desenvolvimento impulsionado pelo programa do governo federal, Proálcool, em 1975, expandindo-se por toda a região (ICMBio, 2014). Geradora de empregos, a indústria da cana-de-açúcar se apresenta com importância socioeconômica relevante, porém são perceptíveis os danos ambientais. A qualidade do ar é comprometida em época de colheita devido ainda ser realizada manualmente em boa parte da área plantada, necessitando da queima, porém, em alguns locais já é possível observar a colheita mecanizada. Os conflitos relacionados a esta classe são inúmeros, sejam eles ambientais ou sociais comprometendo a agricultura tradicional familiar, pois ocupa a maior parte das terras da região, restando aos agricultores grotas, regiões de pedras, entre outros que não são atrativos aos produtores de cana (CARDOSO et al., 2012). Para atingir melhores resultados na colheita, se pratica o uso intensivo de agrotóxicos e os subprodutos oriundos do processamento da cana-de-açúcar (vinhoto, por exemplo), que podem comprometer a qualidade da água e dos habitats, afetando negativamente a biota, atingindo também as populações ribeirinhas que dependem dos recursos naturais para sua sobrevivência (CARDOSO et al., 2012). Através dos resultados gerados pelas métricas, podemos observar que mesmo as manchas com pequena área, possuem um perímetro considerável, a exemplo da mancha 2, que possui apenas 37m² e perímetro de 6.462m, havendo grande área de contato com outra ou outras classes, entre elas a classe mangue (matriz). Cultura permanente A cultura permanente identificada na APA foi a do coco. Localizada a oeste da APA, ocupa 126m², correspondente a apenas 0,08% da APA. Está inserida na periferia da zona urbana de Rio Tinto na comunidade da Vila Regina (território potiguar). 121


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Foi possível observar que entre os coqueiros há criação de bovinos, caprinos e equinos, que pertencem à população local. Esta classe, mesmo sendo cultural, serve de local para nidificação e abrigo para espécies da avifauna. Nos limites da APA, foi identificada apenas uma única mancha de cultura permanente, a qual influencia um fragmento de mata próximo. Não é uma área espacialmente grande quando comparada a área total da APA, porém, uma prática mal planejada pode acarretar em impactos negativos sobre a biota do fragmento de mata próximo, sobre os solos e os corpos hídricos, inclusive o lençol freático. As classes recifes de arenito, corpos d’água e oceano atlântico não foram considerados na análise de hemerobia devido às definições das categorias hemeróbicas citados por Blume e Sukopp, (1976 apud LANG, 2009) que consideram as coberturas vegetais como parâmetro para definição da categoria. Recifes de arenito Os recifes de arenito, localizados a cerca de 300 metros da costa, possuem importância na pesca e formação do banco de areia na margem sul do Rio Mamanguape, que tem área de 432m², ocupando 0,29% da APA, contendo 5 manchas de recursos, abrigando diferentes espécies, da flora e fauna marinha. Residem também nos recifes de arenito as macroalgas, como observou Araújo (2005), servindo de alimento para a população da ictiofauna. Os recifes também funcionam como “quebra-mar”, tornando as águas menos agitadas, mais propícias à navegação e recreação. Estes recifes são formados pela litificação das areias cimentadas por carbonato de cálcio que correspondiam às linhas de praia (BRANNER, 1904; CARVALHO, 1983). É necessário atenção a esta classe no que se refere aos impactos negativos gerados pelo pisoteio, principalmente de turistas, comprometendo a biota e a qualidade do substrato onde se localiza, caso a visitação não seja bem orientada. Corpos d’água A classe corpos d’água é formada pelos corpos d’água inseridos nos limites geográficos da APA, consistindo em trechos de rios, riachos, lagoas e lagunas, ocupando 12.586m², correspondente a 8,41% da APA, composta por 4 manchas. São de suma importância para as atividades 122


realizadas pela comunidade e para o abastecimento residencial, além da importância ecológica. O Rio Mamanguape é o principal corpo d’água na APA (mancha 4 com área de 12.179m² e 179.060m de P/CB). Nasce a noroeste do Município de Campina Grande na serra da Borborema a 500m de altitude, com 170km de extensão (ANDRADE, 1997). Dividido em alto, médio e baixo curso, é na sua parte mais baixa que se localiza a APA onde o rio encontra-se com o mar (PALUDO & KLONOWSKI, 1999). Esta classe merece uma atenção especial em seu manejo. Os rios que cortam a zona urbana de Rio Tinto encontram-se em estado elevado de degradação, com matas ciliares reduzidas ou inexistentes, comprometendo a qualidade dos corpos hídricos localizados no interior da APA, visto que fazem parte da mesma bacia hidrográfica. A utilização dos recursos hídricos no baixo curso do rio Mamanguape é bastante intensa, como observado in loco, sendo destinada principalmente para irrigação, carcinicultura, uso industrial e o abastecimento humano, comprometendo a qualidade do rio e gerando diferentes tipos de conflitos relacionados ao uso da água, sendo a monocultura da cana-de-açúcar a mais impactante (BARBOSA, 2006). Oceano atlântico A classe oceano atlântico, principal atrativo turístico da região, também gera renda através da pesca. Possui 31.043m², representando 20,76% da APA. A região possui uma água turva devido à proximidade das barras dos rios Mamanguape e Miriri e à movimentação pelas ondas, aumentando a quantidade de partículas em suspensão. É propícia à prática de esportes como surf e pesca esportiva.

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Conclusões Vistas as diferenças entre as 16 (dezesseis) classes de paisagem e suas características, podemos observar que cada classe precisa de atenção e cuidados específicos, assim como um plano de manejo e gestão ambiental eficientes. Algumas dessas classes possuem interferência direta e/ou indireta de uma classe próxima, sendo necessário o planejamento ecológico levando em consideração cada atividade desenvolvida pela comunidade, assim como o funcionamento de determinada classe. As classes naturais apresentam métricas preocupantes quando observamos o perímetro e o IMF. As principais manchas de ambientes naturais que podem abrigar espécies de fauna e flora possuem em seus limites contatos com classes de caráter antrópico, com forte pressão negativa sobre as manchas, necessitando de manejo e fiscalização mais eficientes. A mancha natural com melhor índice de área núcleo (que possui melhores condições de vida para espécies de interior) é representada pela mancha 19 da classe áreas úmidas, com 3.550m². A mancha 15 da classe fragmentos de mata se apresenta como a mais importante dentre os fragmentos florestais identificados no interior da APA, devido à riqueza de espécies e área ocupada, servindo de banco genético para diferentes espécies e de fonte para as relações fonte-poço das populações de fauna e flora. As manchas com maior área apresentam-se com melhores índices quantitativos de qualidade ambiental, devendo ser preservadas e conservadas as interações ecológicas de cada mancha. Ressalta-se a necessidade do manejo adequado de uma mancha com sua(s) mancha(s) vizinha(s). Para que possamos usufruir dos serviços e produtos naturais, precisamos conservá-los e, para isso, há a necessidade de se respeitar as características e necessidades dos diferentes ambientes naturais, respeitando a manutenção das matas ciliares, tendo maior cuidado na aplicação de defensivos agrícolas, tanto por parte dos usineiros como por parte dos agricultores familiares, maior controle na aplicação do fogo, maior diálogo entre os atores envolvidos, maior disposição dos usineiros (visto que por possuirem maior área de terras cultivadas geram, consequentemente, maiores impactos negativos) para conservar e recuperar as matas ciliares e corpos d’água, maior divulgação dos resultados obtidos pelos estudos junto às comunidades locais e órgãos competentes como a administração da APA, por exemplo, além de ações contínuas de educação ambiental. 124


Entendendo as características de cada classe identificada, seus índices de qualidade ambiental, como funcionam idividualmente, e como interagem com a classe vizinha, é possível elaborar um planejamento com práticas adequadas, onde a paisagem natural não sofra tanta perturbação, preservando sua dinâmica, gerando melhor qualidade de vida para a comunidade e manutenção da biota regional.

Agradecimentos À chefia da Unidade de Conservação da Área de Proteção Ambiental da Barra do Rio Mamanguape e ao Instituto Chico Mendes de Conservação da Biodiversidade (ICMBio/MMA) por todo apoio dado a pesquisa. Ao Centro Ciências Aplicadas e de Educação (CCAE/UFPB) pela conseção de transporte para realização das coletas em campo.

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P rocessamento

de imagens aéreas obtidas

por uma aeronave remotamente pilotada :

APA M amanguape -PB 32 aplicações

na

da

B arra D o R io

Jonas Fernandes da Silva33, Alisson Vasconcelos de Brito34

Introdução A popularização das Aeronaves Remotamente Pilotadas (Remotely-Piloted Aircraft – RPA), conhecidas como Veículos Aéreos não Tripulados (VANT) ou, genericamente, conhecidos como drones, está presente em diversas tarefas do cotidiano. Abordagens que envolvem inovações tecnológicas no setor agrícola e ambiental visam aumentar cada vez mais a eficiência da agricultura, melhorar a rentabilidade e reduzir impactos ambientais (HERWITZ et al., 2004) como, por exemplo, o uso de veículos aéreos não tripulados para o monitoramento de áreas de vegetação. Inicialmente, os VANT foram desenvolvidos apenas para uso militar quando, desde o final da primeira guerra mundial, foram realizados experimentos com aviões não tripulados e, até hoje, são considerados como parte integrante e indispensável das forças armadas modernas, cuja evolução ao longo do tempo permitiu um número crescente de utilização em aplicações no âmbito civil. Segundo a International Civil Aviation Organization (ICAO), um veículo aéreo não tripulado (VANT) é uma aeronave que voa sem piloto em comando a bordo, podendo ser também remota e completamente controlada de outro lugar (solo, outra aeronave, do espaço) ou programada com total autonomia (ICAO, 2005). No Brasil, 32  Resultados parciais deste trabalho publicados em: Silva, J. F., Brito, A. V., Moura, H. N., & Lima, J. A. G. Identificação de má formação em plantios através do processamento de imagens aéreas obtidas por VANT. Anais eletrônicos do X Congresso Brasileiro de Agroinformática (SBIAGRO 2015). Ponta Grossa, PR. 33  Tecnólogo em Telecomunicações (IFPB). Mestre em Informática (PPGI/UFPB). (jonas@ccae.ufpb.br). 34  Professor do Centro de Informática (CI/UFPB). (alisson@ci.ufpb.br)

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a regulamentação desses equipamentos prevê algumas nomenclaturas, divididas em subcategorias, de acordo com a finalidade a qual se destinam. De acordo com a Agência Nacional de Aviação Civil (ANAC), por meio da Instrução Suplementar IS - Nº 21-002, publicada em outubro de 2012, caracterizam-se como VANT todas as aeronaves projetadas para operar sem piloto a bordo, que possuam carga útil acoplada e que não sejam de caráter recreativo (ANAC, 2012). Desta forma, excluemse as aeronaves utilizadas com finalidade esportiva ou hobby que, por definição legal, são denominadas aeromodelos. Em relação aos VANT, são criadas duas subcategorias. A primeira, mais conhecida, é composta pelas Aeronaves Remotamente Pilotadas (Remotely-Piloted Aircraft – RPA) que, na mesma condição, não há piloto a bordo da aeronave, mas esta é controlada remotamente através de uma interface como, por exemplo, um computador, controle remoto, dispositivo digital, entre outros. A segunda categoria trata-se da Aeronave Autônoma, que não permite a intervenção externa durante a realização do voo, possuindo a capacidade de realizar voos autonomamente com base em planos de voos pré-programados auxiliados por Sistemas de Posicionamento Global (Global Positioning System - GPS). Porém, o uso de aeronave totalmente autônoma ainda é proibido no Brasil. Considerando que o termo VANT é corretamente utilizado quando se tratar de um grupo maior desses tipos de equipamentos, utilizaremos a terminologia RPA neste capítulo, tendo em vista que estamos tratando especificamente de um modelo de aeronave remotamente pilotada de caráter não recreativo para aquisição de imagens aéreas. De acordo com a ANAC, as RPA são divididas em 3 classes: a classe 1 compreende RPA com peso máximo de decolagem maior que 150 Kg; a classe 2 compreende RPA com peso maior que 25kg e menor ou igual 150 Kg; e a classe 3 possui peso máximo de decolagem de 25 Kg, utilizado em operações mais simples de monitoramento e são operados até 120m de altura acima do nível do solo e em linha de visada, dispensando licenças e habilitação para uso. Atualmente, diversos tipos de RPA são comercializados no mercado, e sua popularização deve-se, principalmente, ao seu baixo custo de aquisição e grande variedade de aplicações. Entre elas, destacam-se as aplicações ambientais, nas quais o uso de RPA permite a captação de imagens aéreas e auxilia tarefas de mapeamento e análise do uso e cobertura da terra. Em grandes áreas de plantações, as RPA aperfeiçoam a produção dos agricultores, e auxiliam na tarefa de monitoramento agrícola e ambiental por meio da captura de imagens aéreas. O uso dessas aeronaves é cada vez mais frequente devido à economia gerada por esses equipamentos, que eliminam gastos com deslocamento terrestre 133


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de especialistas e reduz o tempo de resposta para a identificação do problema, tornando mais eficiente a tomada de decisão e melhorando a precisão no gerenciamento de lavouras e na gestão ambiental. Além disso, esses equipamentos são uma excelente alternativa para aplicação na área de segurança, podendo ser utilizado para o monitoramento de ilícitos ambientais, principalmente em regiões onde a intervenção humana é difícil ou perigosa. Segundo Moreira (2003), as fotografias aéreas na agricultura podem ser utilizadas no mapeamento de culturas, avaliação de áreas cultivadas, detecção de áreas afetadas, cadastros rurais e no mapeamento do solo. A principal vantagem do uso de RPA para a captação de imagens aéreas é a capacidade de percorrer uma distância considerável com segurança, tempo reduzido e menor custo, comparado, por exemplo, com o uso convencional de uma aeronave tripulada ou a aquisição de imagens de satélite. O mapeamento de unidades de paisagem para a verificação do uso da terra, normalmente, envolve a utilização de imagens de satélite, que são georeferenciadas e analisadas por meio de softwares específicos e faz uso de técnicas de processamento de imagens a partir de Sistemas de Informação Geográfica (SIG), visando ressaltar regiões de interesse. Algumas características inerentes às imagens de satélite dificultam o seu uso de forma eficiente, dentre elas, podem-se citar a baixa resolução de imagens que impossibilita a identificação de pequenas áreas de plantio, como ocorre no monitoramento de cana-de-açúcar (MENDONÇA et al., 2011), dificultando o correto mapeamento nas áreas do imageamento. Em vários casos, o imageamento por imagens de satélite necessita de visitas a campo para registros fotográficos manuais visando posterior avaliação de possíveis mudanças na cobertura vegetal e identificação de áreas de degradação (FRANCO & LIRA, 2007). Da mesma forma ocorre em Nascimento et al. (2006), que para realizar o mapeamento a partir de imagens de satélite precisam cumprir etapas de validação por vias terrestres para a identificação das classes de uso da terra e cobertura vegetal. A fotogrametria é uma alternativa para tarefas de monitoramento agrícola ou ambiental e consiste, de maneira geral, em obter informação confiável através de imagens adquiridas por sensores (BRITO & COELHO, 2002), sendo a fotogrametria aérea muito eficiente para mapeamento de grandes áreas. Normalmente, utilizam câmeras métricas para a aquisição de imagens aéreas a partir de um avião tripulado, de modo que sejam posteriormente processadas para a finalidade desejada. Câmeras métricas são desenvolvidas com lentes especiais para garantir alto nível de estabilidade geométrica e qualidade de projeção, ideais para uso em fotogrametria, pois evitam distorções e garantem 134


conformidade na projeção. Porém, câmeras métricas apresentam alto custo de aquisição. Ao contrário, as câmeras não métricas, comumente utilizadas nos dias de hoje, não garantem estabilidade geométrica, mas o seu baixo custo de aquisição as torna acessíveis para diversas tarefas e apresentam potencial uso em fotogrametria (JR. SANTOS et al., 2004), tendo em vista que as instabilidades de alguns parâmetros não afetam significativamente o resultado da imagem e por isso são utilizadas para essa e outras finalidades. O uso convencional da fotogrametria para tarefas em médias e pequenas áreas é economicamente custoso, pois envolve altos gastos com a necessidade de aeronaves tripuladas, oferece maiores riscos e requer um grande planejamento para realizar cada sobrevoo. Os avanços do campo da visão computacional fomentam diversos estudos com uso de RPA para a realização de múltiplas tarefas, inclusive em fotogrametria, conforme relatos dos estudos descritos em JÚNIOR et al. (2014) e JÚNIOR, et al. (2015a), nos quais foi validada a utilização de câmera não métrica acoplada a estes equipamentos para a geração de mosaicos e ortomosaicos. Devido à alta flexibilidade de uso de RPA, várias outras áreas são beneficiadas com o uso desses equipamentos como, por exemplo, aplicações em segurança, na qual um RPA é utilizado para vigilância em áreas urbanas visando a detecção de alterações não autorizadas na terra como, por exemplo, desmatamento para construções de casas ou estradas (MOTA et al., 2013a; MOTA et al., 2013b). Algumas vantagens e limitações podem ser destacadas em relação às principais formas de mapeamento e monitoramento do uso da terra. Considerando as imagens de satélite, estas possuem baixa resolução espacial e um alto custo de aquisição, além de baixa taxa de atualização, inviabilizando o seu uso em situações que requerem atualização em curto intervalo de tempo e são dependentes do clima, não sendo possível a aquisição de boas imagens da superfície em dias nublados. Muitas vezes necessitam da perspectiva humana para complementação da informação obtida, tendo em vista obstáculos encontrados na imagem, ficando suscetíveis a informações incompletas e demandando alto consumo de tempo. Alternativas como a fotogrametria aérea, por exemplo, envolvem elevados custos e difícil logística devido à necessidade de utilizar aviões tripulados, que requerem planejamento prévio para autorização de voos, demandando maior tempo para o monitoramento e, consequentemente, a tomada de decisão. O uso de RPA é uma boa opção para o imageamento aéreo, apresenta alta resolução espacial comparado as imagens de satélite, baixo custo e é de fácil operação. Porém, na maioria dos casos, o processamento das imagens ocorre posteriormente em uma estação terrestre ou em laboratório, e, em outros, as imagens são disponibilizadas pelo RPA 135


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somente depois de algumas horas, retardando o tempo de resposta na tomada de decisão para a solução do problema identificado. Estudos ambientais realizados na Área de Proteção Ambiental (APA) do Rio Mamanguape fazem uso de imagens de satélite, como por exemplo, o mapeamento das unidades de paisagem (ASSIS et al., 2014), utilizando imagens do satélite RapidEye, posteriormente processadas por meio de software em um ambiente SIG visando a identificação do uso e cobertura da terra. Porém, a baixa resolução espacial e a presença de nuvens nas imagens obtidas por meio de satélites não dispensaram a necessidade de visitas in loco, que demandou grande esforço de caminhada nos levantamentos de campo para contornar possíveis erros no processo de classificação provenientes de tais fatores que impossibilitam a visualização da área de interesse. Aeronaves remotamente pilotadas são amplamente utilizadas no setor agrícola, especialmente no auxílio às tarefas de monitoramento. Esses equipamentos podem identificar áreas de solo exposto presentes em lavouras, que sinalizam a presença de pragas, problemas no solo ou na irrigação. Ampliando o contexto agrícola, podem fornecer informações sobre delimitação de áreas de vegetação e auxiliar a análise do uso e cobertura da terra provendo, inclusive, estimativas de áreas danificadas e outras funcionalidades. Outras aplicações ambientais também podem ser desenvolvidas com o uso de RPA, como a contagem de espécies de plantas e a identificação de queimadas em florestas. Em tais aplicações, o processamento em tempo real contribui significativamente para a redução do tempo de resposta para solução do problema. Essa característica é fundamental principalmente nas ocasiões que oferecem perigo à vida e ao meio ambiente, de modo a evitar prejuízos, auxiliar na produção ou evitar desastres de grandes proporções. A configuração para a realização de tarefas específicas agrega novas funcionalidades às RPA, de forma a realizar tarefas automaticamente que antes demandavam maior tempo de execução, esforço humano e alto custo operacional. Para tal, o uso de sistemas flexíveis se faz necessário para adaptabilidade às mais variadas tarefas. A evolução dos sistemas embarcados, que a cada dia tem seu tamanho reduzido e sua capacidade de processamento ampliada, contribui para expansão de capacidades em diversos equipamentos e permite a realização de novas tarefas. Sistemas embarcados fazem parte de diversas atividades do cotidiano e, praticamente, estão presentes em todos os dispositivos eletrônicos como, por exemplo, câmeras fotográficas, roteadores sem fio, GPS automotivo, injeção eletrônica, celulares, televisores, controle remoto e uma série de outros dispositivos. Um sistema embarcado é definido 136


como sendo a combinação de hardware e software de computador e, talvez, partes mecânicas e outras, projetadas para realizar uma função dedicada (STALLINGS, 2010). O sistema embarcado utilizado neste estudo será apresentado mais adiante. Este capítulo trata sobre aspectos de utilização de uma RPA de pequeno porte para a validação do mapeamento das tipologias de uso e cobertura da terra realizado com imagens aéreas da APA da Barra de Mamanguape. Além disso, tem por objetivo apresentar um sistema de processamento de imagens capaz de identificar automaticamente duas classes de paisagens representadas por áreas de solo exposto e vegetação. A ideia é desenvolver uma solução de baixo custo que seja capaz de auxiliar as análises ambientais, principalmente em regiões de difícil acesso, que possa identificar e estimar um percentual de solo exposto de forma rápida a partir das imagens obtidas. A solução será embarcada em uma RPA de forma que o processamento possa ocorrer durante o voo, eliminando a necessidade de pousar para descarregar as imagens e realizar o processamento através de softwares. Para isso, o sistema deverá ser implantado em computadores de pequeno porte e baixo consumo de energia, de forma que não prejudique o desempenho e a autonomia de voo das aeronaves. A partir da identificação de áreas de solo exposto, podem-se inferir diversos fatores, como a presença de pragas na plantação, problemas no solo ou na irrigação e também podem ser usados na tarefa de delimitação de plantios.

Obtenção e processamento de imagens aéreas Em abordagens tradicionais sobre as técnicas de monitoramento ambiental, o uso de RPA, por muitas vezes, se torna restrito à captação das imagens, que normalmente são processadas em softwares específicos posteriormente. Diversos registros de uso de VANT com aplicações ambientais são encontrados na literatura, especialmente aplicados à agricultura de precisão, cujas imagens podem ser obtidas para o monitoramento de lavouras, estimativas de volume de produção e índice de doenças e pragas. A maioria dos registros utiliza equipamentos classificados pela legislação brasileira como uma RPA. O trabalho descrito em Jorge et al. (2014), por exemplo, apresenta um VANT com sensores hiperespectrais acoplados para detecção de infestação de Huanglongbing (HLB), uma doença destrutiva encontrada na agricultura de citros no Brasil, e mostrou que é possível a detecção com alta precisão de doenças em 137


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culturas através de imagens obtidas por estes equipamentos. Em Urbahs & Jonaite (2013) é citada a construção de um RPA com sensores especiais para obtenção de ortophotos de alta resolução e fotografias multiespectrais, que permitem a identificação de doenças e dos efeitos adversos de inseticidas utilizados na plantação. Em Herwitz et al. (2004) é apresentado um VANT movido à energia solar com capacidade de coletar imagens por várias horas com o objetivo de monitorar uma plantação em busca de identificar focos de ervas daninhas invasoras, bem como encontrar anormalidades na irrigação ou fertilização. A missão consistia em sobrevoar o espaço aéreo dos Estados Unidos com equipamentos para monitorar, por um prolongado período de tempo, uma região agrícola de cultivo de café localizada no Hawaii utilizando o modelo de VANT Pathfinder Plus desenvolvido pela National Aeronautics and Space Administration (NASA). Em Kontitsis et al. (2004), é apresentado um sistema de visão computacional capaz de interpretar e processar dados adquiridos por um VANT através de câmeras infravermelhas acopladas para a detecção de incêndios em florestas. Os componentes do sistema incluem redução de ruído, extração de características, classificação e tomada de decisão. Este último componente aciona um alarme em caso de detecção de fogo. Câmeras não métricas de baixo custo são comumente utilizadas e também podem ser acopladas às RPA para o imageamento aéreo em várias aplicações. Em Felizardo et al. (2013), por exemplo, é apresentado um sistema capaz de coletar e analisar imagens aéreas do solo em áreas urbanas por meio de uma câmera acoplada a uma RPA com o objetivo de detectar alterações não autorizadas na terra, por exemplo, áreas de desmatamento. O trabalho descrito em Mitishita et al. (2014) utiliza câmeras não métricas para realização de levantamento fotogramétrico com uso de VANT em uma pequena região rural, cujas imagens foram capturadas pelo modelo de câmera DSC-300 fabricado pela empresa Sony Corporation. Em Ahmad et al. (2013) é apresentada uma solução de baixo custo para a obtenção de imagens aéreas digitais, utilizadas em tarefas como o mapeamento temático e topográfico. Utilizou-se o modelo de VANT CropCam produzido no Canadá, auto-guiado por GPS e que cria as imagens digitais a partir de uma câmera de alta resolução, acessíveis dentro de poucas horas para análise. O sistema mostrou-se adequado para cobertura de áreas pequenas, sendo possível realizar o mapeamento de algumas situações como o deslizamento de terras, erosão costeira, desmatamento ou mesmo para a geração de imagens para processamento por meio de Sistemas de Informações Geográficas (SIG). O sistema apenas faz a captação das imagens e não realiza qualquer tipo de processamento. Diversos estudos comprovam a 138


eficiência do uso de câmeras não métricas para a obtenção de imagens aéreas. Os estudos abordados em Júnior et al. (2014) e Júnior, et al. (2015b), por exemplo, validam o uso dessas câmeras para a obtenção de imagens aéreas visando a execução de tarefas relacionadas ao mapeamento da cobertura da terra a partir de um RPA de pequeno porte. Os trabalhos mostram que houve cobertura total e suficiente para geração de ortomosaicos, desde que utilizados pontos de apoio durante o imageamento utilizando câmeras fotográficas convencionais. O Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia (INPA) utiliza um RPA de pequeno porte para obtenção de dados florestais na Amazônia, especificamente na coleta de dados de sensoriamento remoto para estimar o nível de carbono na floresta através de câmeras e sensores acoplados (LEONEL, 2014). A partir dos trabalhos apresentados, é possível perceber que não existe uma solução ideal para todas as tarefas de monitoramento ambiental e/ou agrícola. Alguns trabalhos, como os apresentados em Jorge et al.(2014) e Urbahs & Jonaite, (2013), visam a detecção de doenças na lavoura, porém a solução utiliza sensores espectrais acoplados à RPA, o que aumenta os custos do projeto. Em Herwitz et al. (2004) o objetivo principal é a coleta de imagens por um período prolongado em plantações de grandes proporções e com apoio de uma grande organização como a NASA não está preocupado com os custos envolvidos, pois as vantagens alcançadas com uso do sistema são superiores aos grandes prejuízos causados pela falta dele, mesmo assim demandam altíssimo investimento para aplicações de médio e pequeno porte. Um grande avanço para redução de custos em projetos com uso de VANT ocorreu a partir da popularização de câmeras não métricas, que podem ser utilizadas até mesmo em trabalhos que requerem um nível de precisão considerável como a fotogrametria, por exemplo. Isso denota a possibilidade de uso dessas câmeras em atividades mais simples como o monitoramento agrícola ou ambiental, principalmente em casos nos quais a fotointerpretação atende de forma suficiente os critérios qualitativos das análises. Os trabalhos de validação descritos em Júnior et al. (2014) sinalizam para a grande utilização de câmeras não métricas, pois colaboram com a redução de custos em projetos com uso de RPA e, além disso, são facilmente encontradas no mercado.

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Formação e Processamento Digital de Imagens A formação de imagens tem como base uma fonte visual de luz, que corresponde a uma estreita faixa do espectro eletromagnético. Porém, existem sensores capazes de detectar energia em outras faixas do espectro eletromagnético, a exemplo dos raios gama, raios-X e ultravioleta, que possuem comprimentos de ondas menores do que os da faixa do visível. Por outro lado, imagens formadas a partir de luz infravermelho, micro-ondas e ondas de rádio, correspondem a comprimentos de onda superiores ao espectro visível. Uma combinação de luz visível com outras fontes do espectro pode resultar em imagens para fins específicos. Por exemplo, a luz visível combinada com infravermelho e dados de raios-X pode ser obtida por telescópios em órbita. Outras categorias de formação de imagens envolvem a acústica (ultrassonografia, por exemplo) e ainda a microscopia eletrônica. Conforme Gonzalez & Woods (2007), uma imagem pode ser definida como sendo uma representação de um objeto, podendo ser matematicamente compreendida como uma função bidimensional, f(x,y), na qual x e y são coordenadas espaciais, e a amplitude f corresponde ao nível de cinza, chamada intensidade, no ponto da coordenada x e y (GONZALEZ; WOODS, 2007). Uma imagem digital é definida, segundo Alkoffash et al. (2014), como a representação de uma imagem bidimensional de modo que possa ser processada por meios eletrônicos. É obtida a partir do processo de conversão de dados contínuos, capturados através de sensores, para uma representação discreta. Os valores discretos extraídos são representados por um elemento básico da imagem digital conhecido como pixel. As imagens utilizadas neste trabalho têm como princípio de formação o espectro de luz visível. As outras formas de obtenção de imagens não serão exploradas porque este trabalho busca utilizar exclusivamente câmeras não métricas visando a redução de custos, embora outros meios de imageamento proporcionem qualidade superior para o processamento de imagens como, por exemplo, o imageamento a partir do espectro de luz visível associado aos canais na faixa de infravermelho, que garante excelentes resultados para aplicações na área de sensoriamento remoto, por exemplo. Considerando a obtenção de imagens por meio de uma fonte do espectro de luz visível, a função f(x,y), que representa uma imagem, é influenciada por uma quantidade de iluminação que incide no objeto (iluminação), expresso por i(x,y) e por uma quantidade de iluminação refletida (refletância) expresso por 140


r(x,y). A combinação das componentes i e r representam uma imagem digital e pode ser expressa pela Equação 1. đ?&#x2018;&#x201C;đ?&#x2018;&#x201C;(đ?&#x2018;Ľđ?&#x2018;Ľ, đ?&#x2018;Śđ?&#x2018;Ś) = đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x2013;(đ?&#x2018;Ľđ?&#x2018;Ľ, đ?&#x2018;Śđ?&#x2018;Ś) â&#x2039;&#x2026; đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x;(đ?&#x2018;Ľđ?&#x2018;Ľ, đ?&#x2018;Śđ?&#x2018;Ś)

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A função f(x,y) expressa na Equação 1, representa a intensidade de luz no ponto (x,y), resultado do produto da quantidade de luz existente đ??śđ??ś(đ?&#x2018;Ľđ?&#x2018;Ľ, đ?&#x2018;Śđ?&#x2018;Ś) = đ?&#x2018;&#x2026;đ?&#x2018;&#x2026; â&#x2039;&#x2026; 0,2999 + đ??şđ??ş â&#x2039;&#x2026; 0,587 + đ??ľđ??ľ â&#x2039;&#x2026; 0,114 na cena onde o objeto foi capturado, representado por i, com a reflexĂŁo da luz por esse objeto, representado por r, ambos na mesma coordenada (x,y) da imagem. A representação de uma imagem digital f(x,y) pode ser organizada em uma matriz, na qual o pixel ĂŠ o ponto de intersecção entre uma linha e uma coluna, que armazena o valor de intensidade de luz ou nĂ­vel de cinza da respectiva coordenada.

(2)

(3) A ĂĄrea de processamento de imagens vem crescendo rapidamente, e suas tĂŠcnicas sĂŁo utilizadas em uma ampla variedade de aplicaçþes em đ??´đ??´ â&#x160;&#x2022; đ??ľđ??ľ = { đ?&#x2018;§đ?&#x2018;§ |(đ??ľđ??ľĚ&#x201A;đ?&#x2018;§đ?&#x2018;§) â&#x2C6;Š đ??´đ??´ â&#x2030; â&#x2C6;&#x2026; (4) diversas ĂĄreas do conhecimento como na medicina, astronomia, biologia, automação industrial, sensoriamento remoto, microscopia, ĂĄrea militar e segurança pĂşblica, nĂŁo existindo mais, praticamente, nenhuma ĂĄrea que nĂŁo seja impactada de uma forma ou de outra pelo processamento Ă reas com falhas identificadas digital de imagens (GONZALEZ & WOODS, 2007). Segundo Pedrini & Ponto Central Ă rea 1 Ă rea 2 Ă rea 2 Ă rea 1 Schwartz (2007), o processamento digital de imagens consiste em um conjunto de tĂŠcnicas e transformar imagensP(665, 609) P(x, y) para capturar, P(239, 702) representar P( 422, 643) P(66, 652) com o auxĂ­lio do computador. A entrada e a saĂ­da de um sistema de processamento de imagens digitais, sĂŁo imagens digitais (PITAS, 2000), cujo objetivo principal na tarefa do processamento ĂŠ encontrar as caracterĂ­sticas da imagem, reconhecer um objeto ou pontos de interesse. A imagem digitalizada ĂŠ constituĂ­da por uma matriz numĂŠrica de dados, a qual serĂĄ processada pelo computador para extrair as informaçþes da imagem, de modo que tudo que o computador interpreta ĂŠ uma matriz de nĂşmeros (BRADSKI & KAEBLER, 2008). A Figura 1a apresenta a ampliação de parte de uma imagem digital atĂŠ que seja possĂ­vel a visualização dos pixels correspondentes Ă  ĂĄrea de uma matriz de 3x3. A Figura 1b apresenta a mesma ĂĄrea em tons de cinza no formato de uma matriz bidimensional, cuja matriz numĂŠrica correspondente ĂŠ mostrada na Figura 1c, que representa os respectivos valores da intensidade de nĂ­vel cinza encontrados nos pixels representados na imagem em tons de cinza. Considerando uma imagem de 8 bits, por exemplo, ĂŠ possĂ­vel encontrar 28, ou 256 possibilidades de valores de intensidade de pixel, compreendendo o intervalo 0-255. O valor 0 (zero) estĂĄ relacionado ao nĂ­vel de cinza mais escuro (preto), enquanto que o 141


Geotecnologias e Meio Ambiente: Analisando uma à rea de Proteção Ambiental

valor 255 estĂĄ relacionado ao nĂ­vel de cinza mais claro (branco), e os valores intermediĂĄrios representam variados nĂ­veis de cinza.

Figura 1. Representação detalhada de uma imagem digital. Fonte: Próprio autor.

PrĂŠ-processamento A etapa de prĂŠ-processamento tem por objetivo melhorar a imagem e buscar aumentar as chances de sucesso das etapas seguintes, sendo de grande importância por preparar a imagem para efeitos de interpretação humana ou tratĂĄ-la para que o processamento, armazenamento, representação ou transmissĂŁo, ocorram satisfatoriamente (ALKOFFASH et al., 2014). Em algumas tĂŠcnicas de processamento, por exemplo, ĂŠ necessĂĄrio reduzir a quantidade de canais, facilitando as etapas futuras e reduzindo o custo computacional. Uma das tĂŠcnicas utilizadas neste trabalho ĂŠ a conversĂŁo da imagem em tons de cinza, que consiste na transformação dos canais originais da imagem em apenas um Ăşnico canal. Considerando uma imagem baseada nos canais vermelho, verde e azul, conhecido como o padrĂŁo Red, Green e Blue (RGB), o valor de cada pixel pode ser convertido em tons de=cinza partir đ?&#x2018;&#x201C;đ?&#x2018;&#x201C;(đ?&#x2018;Ľđ?&#x2018;Ľ, đ?&#x2018;Śđ?&#x2018;Ś) đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x2013;(đ?&#x2018;Ľđ?&#x2018;Ľ, đ?&#x2018;Śđ?&#x2018;Ś)aâ&#x2039;&#x2026; đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x;(đ?&#x2018;Ľđ?&#x2018;Ľ, đ?&#x2018;Śđ?&#x2018;Ś) da mĂŠdia ponderada (1) das componentes RGB, de acordo com a Equação 2. A imagem ĂŠ finalmente convertida em escala de cinza quando o valor C(x,y) ĂŠ atribuĂ­do para as componentes RGB de cada ponto f(x,y) da imagem original. đ??śđ??ś(đ?&#x2018;Ľđ?&#x2018;Ľ, đ?&#x2018;Śđ?&#x2018;Ś) = đ?&#x2018;&#x2026;đ?&#x2018;&#x2026; â&#x2039;&#x2026; 0,2999 + đ??şđ??ş â&#x2039;&#x2026; 0,587 + đ??ľđ??ľ â&#x2039;&#x2026; 0,114

(2) 142


Segmentação de imagens por limiarização A etapa de segmentação de imagens consiste no agrupamento de um conjunto de elementos com as mesmas caracterĂ­sticas, subdividindo a imagem em regiĂľes ou objetos de interesse (BALA, 2012). Ă&#x2030; considerada de grande importância nas tarefas de anĂĄlise de imagem, pois contribui para o bom desempenho das etapas seguintes como, por exemplo, o reconhecimento e a classificação de imagens. Em geral, quanto mais precisa a segmentação, maiores as chances de sucesso na identificação de regiĂľes de interesse da imagem (GONZALEZ & WOODS, 2007). De acordo com o autor, os algoritmos de segmentação sĂŁo divididos de acordo com duas propriedades bĂĄsicas: descontinuidade e similaridade. A primeira abordagem baseia-se na segmentação por mudanças abruptas de intensidade como a detecção de bordas, por exemplo. A segunda abordagem ĂŠ baseada na divisĂŁo da imagem em regiĂľes de acordo com a similaridade prĂŠ-definida por um conjunto de critĂŠrios. A tĂŠcnica de limiarização ĂŠ bastante empregada em aplicaçþes de segmentação de imagens devido Ă s suas propriedades intuitivas e simplicidade de implementação, culminando em um processo com baixo esforço computacional. Consiste em agrupar os nĂ­veis de cinza, de modo que a imagem formada ĂŠ composta por objetos claros sobre um fundo escuro de tal forma que os pixels do objeto e do fundo tenham valores de intensidade representados em dois grupos dominantes. Conforme explicam Lim & Lee (1990), o objetivo da limiarização aplicada em imagens monocromĂĄticas ĂŠ separar objetos individuais em uma imagem. Uma maneira simples de extrair os objetos de interesse em uma imagem ĂŠ đ?&#x2018;&#x201C;đ?&#x2018;&#x201C;(đ?&#x2018;Ľđ?&#x2018;Ľ, selecionar em dois grupos, entĂŁo, đ?&#x2018;Śđ?&#x2018;Ś) = đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x2013;(đ?&#x2018;Ľđ?&#x2018;Ľ,um đ?&#x2018;Śđ?&#x2018;Ś) â&#x2039;&#x2026; limiar đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x;(đ?&#x2018;Ľđ?&#x2018;Ľ, đ?&#x2018;Śđ?&#x2018;Ś) T, que separa a imagem (1) qualquer ponto (x,y) na imagem em que f(x,y) > T ĂŠ chamado ponto do objeto; caso contrĂĄrio ĂŠ chamado de ponto de fundo; assim ĂŠ possĂ­vel realçar objetos ou regiĂľes de interesse em uma imagem. A separação da imagem em duas regiĂľes consiste em determinar um valor de limiar T de modo que pixels com nĂ­veis de cinza inferiores ao limiar estabelecido đ??śđ??ś(đ?&#x2018;Ľđ?&#x2018;Ľ, đ?&#x2018;Śđ?&#x2018;Ś) = đ?&#x2018;&#x2026;đ?&#x2018;&#x2026; â&#x2039;&#x2026; 0,2999 + đ??şđ??ş â&#x2039;&#x2026; 0,587 + đ??ľđ??ľ â&#x2039;&#x2026; 0,114 (2) serĂŁo transformados no valor R1, enquanto que pixels com valores superiores ao limiar T serĂŁo modificados para o valor R2, definido de acordo com a Equação 3 (GONZALEZ & WOODS, 2007).

(3)

R1 e R2 sĂŁo valores para o nĂ­vel(4)de cinza đ??´đ??´ â&#x160;&#x2022; đ??ľđ??ľ = { đ?&#x2018;§đ?&#x2018;§ prĂŠ-estabelecidos |(đ??ľđ??ľĚ&#x201A;đ?&#x2018;§đ?&#x2018;§) â&#x2C6;Š đ??´đ??´ â&#x2030; â&#x2C6;&#x2026; desejado na imagem de saĂ­da, normalmente sĂŁo utilizados os valores 0 (preto) e 255 (branco). 143 Ponto Central

Ă rea 1

Ă reas com falhas identificadas Ă rea 2 Ă rea 2

Ă rea 1


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O processo descrito na Equação 3 é chamado de limiarização global, pois os valores de limiar T são definidos pela função para uma imagem inteira. A imagem apresentada na Figura 2, por exemplo, ilustra uma imagem com pixels em diferentes níveis de intensidade de cinza conforme sua matriz numérica correspondente. Aplicando ao exemplo um limiar T = 200, os pixels cujos valores são inferiores ao limiar T estabelecido são transformados para o valor 0 (zero) representado pela cor preta, enquanto que pixels com valores superiores ao limiar T estabelecido são transformados para o valor 255, representados pela cor branca, resultando no processo demonstrado na Figura 2.

Figura 2. Processo de limiarização em imagem com valor T = 200. Fonte: Próprio autor.

Segmentação baseada em watershed A transformada watershed é uma ferramenta baseada em morfologia matemática para segmentação de imagens. Foi inicialmente proposta por Digabel e Lantuejoul em 1977 (BEUCHER & LANTUEJOUL, 1979) e melhorada por Li et. al em 2003 (BALA, 2012). Baseia-se na visualização de uma imagem em três dimensões, similar a uma superfície topográfica, onde as duas coordenadas espaciais (x,y) de uma imagem são observadas e a altura representa o nível de cinza do pixel correspondente (BIENIEK & MOGA, 2000). A partir dessa interpretação “topográfica” são considerados três tipos 144


de pontos: pontos que representam a região mínima (a), pontos em que se um volume de água for colocado cairia com segurança nestes mínimos locais (b) e pontos propensos a cair em mais de um mínimo local considerado. Imaginando uma bacia hidrográfica, onde, manchas claras e escuras representam colinas e depressões em uma paisagem, e o volume de água inserido causa a inundação dos mínimos locais da paisagem, quando o nível da água atingir o pico mais alto, o processo é interrompido, resultando em uma paisagem dividida em regiões ou bacias separadas por barragens, chamadas linhas de divisão das watershed, que estão representando fronteiras extraídas pelo algoritmo de segmentação. A Figura 3 apresenta uma demonstração do processo de imersão da transformada watershed.

Figura 3. Ilustração do processo de imersão da transformada watershed. Fonte: Adaptado de (BALA, 2012).

O algoritmo watershed geralmente é utilizado em imagens de gradiente para detectar as bacias hidrográficas e todos os mínimos locais da imagem. Para isso, em alguns problemas, outros passos são necessários para realizar a segmentação, por exemplo, transformação em escala de cinza e limiarização são possíveis métodos que podem anteceder a segmentação baseada em watershed. Além disso, a presença de técnicas de dilatação de pixel e métodos iterativos pode surgir associada à abordagem baseada em watershed como citado em Bieniecki (2004), que faz uso dessa abordagem. O processo de dilatação é uma das técnicas básicas da morfologia matemática onde a operação está relacionada com pixels vizinhos 145


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đ?&#x2018;Śđ?&#x2018;Ś) =ođ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x2013;(đ?&#x2018;Ľđ?&#x2018;Ľ, đ?&#x2018;Śđ?&#x2018;Ś) â&#x2039;&#x2026; đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x;(đ?&#x2018;Ľđ?&#x2018;Ľ, de đ?&#x2018;Śđ?&#x2018;Ś) alargar regiĂľes (1) eđ?&#x2018;&#x201C;đ?&#x2018;&#x201C;(đ?&#x2018;Ľđ?&#x2018;Ľ, tem objetivo mais claras e reduzir regiĂľes escuras na imagem. A definição formal da etapa de dilatação ĂŠ dada atravĂŠs da Equação 4. A dilatação de A por B ĂŠ o conjunto de todos os ^ deslocamentos z de forma que B e A se sobreponham pelo menos por um elemento (GONZALEZ & WOODS, 2007). O elemento estruturante đ?&#x2018;Śđ?&#x2018;Ś) =o đ?&#x2018;&#x2026;đ?&#x2018;&#x2026; â&#x2039;&#x2026; 0,2999 +bem đ??şđ??ş â&#x2039;&#x2026; 0,587 + đ??ľđ??ľ â&#x2039;&#x2026;e0,114 (2) de gerar ĂŠ entendidođ??śđ??ś(đ?&#x2018;Ľđ?&#x2018;Ľ, como conjunto definido conhecido, capaz informaçþes atravĂŠs da transformação a um conjunto desconhecido (WANGENHEIM et al., 1998). As imagens utilizadas nessa etapa devem ser imagens binĂĄrias ou em tons de cinza (MEDEIROS, 2003). Os resultados alcançados com o operador de dilatação permitem preencher espaços vazios, conectar objetos prĂłximos na imagem e, dependendo da (3) aplicação, podem amenizar ruĂ­dos presentes na imagem. đ??´đ??´ â&#x160;&#x2022; đ??ľđ??ľ = { đ?&#x2018;§đ?&#x2018;§ |(đ??ľđ??ľĚ&#x201A;đ?&#x2018;§đ?&#x2018;§) â&#x2C6;Š đ??´đ??´ â&#x2030; â&#x2C6;&#x2026;

(4)

A â&#x160;&#x2022; B representa a dilatação de A por B. Ă reas com falhas identificadas As imagens em gradiente podem ser geradas pela tĂŠcnica de Ponto Central Ă rea Ă rea 2imagem binĂĄria Ă rea 1 em uma transformada de 1distância,Ă rea que2converte uma

imagem com vĂĄrios nĂ­veisP(de cinza, de modo que todos os pixels possuam P(239, 702) 422, 643) P(66, 652) P(665, 609) um valor correspondente Ă caracterĂ­stica do pixel vizinho.

P(x, y)

Considerando que o objetivo deste trabalho Ê a identificação de åreas de solo exposto, a marcação da base das bacias hidrogråficas Ê suficiente para iniciar o processo de identificação das falhas. Nesse cenårio não Ê necessåria a divisão das barragens com as linhas de watershed, mas a segmentação das bases que correspondem às åreas de degradação. Nesse contexto, a implementação do algoritmo original de watershed Ê interrompido na etapa que ocorre a formação das bases das barragens, possibilitando a identificação de solo exposto. As tÊcnicas de transformação de distância, dilatação e limiarização são empregadas em etapas seguintes e visam melhorar a qualidade da segmentação.

Sistemas embarcados Em geral, computadores embarcados possuem a mesma estrutura dos computadores pessoais, inclusive com a presença comum de alguns componentes para a realização das etapas de processamento, armazenamento e comunicação de dados. Estes componentes se referem à unidade central de processamento (CPU), memória principal e interface Entrada/Saída (E/S). A conexão desses três elementos Ê realizada a partir de um mecanismo de interconexão denominado 146


barramento do sistema. A diferença primária entre um computador embarcado e um computador pessoal ocorre no propósito da aplicação para o qual foram projetados. O primeiro é dedicado a realizar tarefas específicas por meio de hardware e software com funções fixas, enquanto que o segundo é capaz de realizar uma grande variedade de tarefas e aplicações. Outras especificidades em relação ao computador embarcado são citadas em Koopman (1996) como a interface humana que pode ser uma simples luz piscando ou complexa como a visão robótica em tempo real, a capacidade de realizar diagnósticos do sistema que está sendo controlado, ou ainda podem possuir um hardware programável para uma aplicação específica. Computadores pessoais demandam grande poder computacional, e por isso requerem processadores rápidos e eficientes, além de elevada quantidade de memória principal para executar e gerenciar uma grande variedade de tarefas simultaneamente. Tal demanda é justificada em Catsoulis (2005), que cita a necessidade de armazenar o sistema operacional, gerenciar diversos aplicativos, controlar a interface para dispositivos de armazenamento em massa, e monitorar temperatura e níveis de tensão dos componentes por meio de sensores. Além disso, os computadores pessoais são dotados de muitos dispositivos de controle E/S para manipulação do usuário como, por exemplo, teclado, mouse, interface de áudio, monitor e conectividade (interface de rede e periféricos). Considerando a organização do hardware, os sistemas embarcados de alto desempenho não são diferentes de um computador convencional. Os sistemas embarcados de menor porte executam funções similares a um processador, incorporando algumas funcionalidades através de um único chip, a exemplo dos microcontroladores. Estes possuem internamente uma Unidade Central de Processamento (CPU) e uma pequena quantidade de memória interna para executar suas tarefas, cuja função primordial é o controle dos módulos de Entrada/ Saída (E/S), que são normalmente de propósito geral, conhecidos como General-purpose input/output (GPIO). O acionamento de recursos usando a porta GPIO é efetuado em ocasiões que necessitem do acionamento de algum dispositivo ou para interpretação de dados externos recebidos por essas portas. A logística para iniciar o processamento de imagens aéreas obtidas por RPA, por muitas vezes, demanda alto tempo. Considerando o contexto ambiental, isso pode culminar em elevado tempo de resposta e ocasionar prejuízos. A partir de alguns trabalhos, percebe-se a necessidade de melhorias que possam garantir maior eficiência em relação ao tempo de resposta para a solução de problemas. A partir da maior parte dos trabalhos encontrados na literatura sobre o uso de RPA, 147


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alguns foram apresentados neste Capítulo, percebe-se que as imagens capturadas durante o voo não são processadas automaticamente pela própria aeronave. Em muitos casos são encaminhadas para uma estação base através de um enlace de dados, em outros o processamento ocorre somente quando as imagens são descarregadas em um computador, necessitando pousar o RPA para iniciar as etapas de processamento. Nesses casos, as soluções apresentadas não realizam tarefas autônomas e, consequentemente, o processamento não ocorre em tempo real. O uso de sistemas embarcados em RPA pode proporcionar a realização de determinadas tarefas autônomas. Este trabalho propõe o uso de um sistema embarcado de modo que seja possível o processamento de imagens durante o voo, visando ressaltar áreas de interesse a partir das imagens de entrada, no caso, com o objetivo de permitir a identificação de solo exposto. Considerando o contexto agrícola, essas áreas representam falhas no plantio que, se identificadas rapidamente, evitam grandes prejuízos financeiros aos produtores. Aplicado ao contexto ambiental, a solução proposta pode auxiliar os especialistas no processo de mapeamento, monitoramento e análise do uso da terra por meio de demarcações e estimativas de áreas de degradação ambiental. O uso de sistemas embarcados contribui para resultados mais rápidos, evitando a necessidade de realizar o processamento de imagens posteriormente e aumento do prejuízo decorrente das falhas encontradas no plantio.

Características do sistema embarcado Algumas métricas são importantes na avaliação de um projeto com uso de sistemas embarcados. Características como flexibilidade, facilidade de configuração, baixo custo, bom desempenho e baixo consumo de energia, por exemplo, foram os principais fatores que subsidiaram a escolha entre os diversos sistemas embarcados disponíveis no mercado para a implantação do algoritmo proposto. Os trabalhos abordados em Silva et al. (2015b) e Silva (2016) apresentam uma comparação entre algumas plataformas disponíveis no mercado em relação às principais métricas e características. Considerando tais características e sua vantagem em relação ao processamento de imagens para análises ambientais, optou-se pelo uso do computador embarcado Raspberry Pi 2. A influência de vários fatores interfere na escolha da plataforma a ser utilizada em um projeto, dentre estes, podemos citar características como peso e tamanho, que estão diretamente relacionadas com a autonomia do voo, uma vez que o hardware deverá ser acoplado ao RPA 148


e, consequentemente, plataformas leves garantem maior tempo de voo, possibilitando a aquisição de uma quantidade maior de imagens. A plataforma Raspberry Pi desenvolvida pela fundação Raspberry pi35 surgiu em 2006, fruto de ideias do pesquisador Eben Upton e outros pesquisadores do laboratório de computação da Universidade de Cambridge, que desenvolveram um projeto em que todo o hardware foi inserido em uma única placa. A ideia consistiu em criar um computador pequeno e acessível para crianças com a finalidade de estimular o ensino de computação nas escolas, provocando mudanças na maneira de como crianças interagiam com o computador. A plataforma Raspberry Pi 2 modelo B foi lançada em fevereiro de 2015. Possui tamanho reduzido com dimensões de 85x56mm e peso de 45g, permitindo sua utilização em diversas aplicações do cotidiano. O modelo Raspberry Pi 2 é uma segunda geração da Raspberry Pi, que já era considerada uma máquina completa, com poder de processamento razoável (UPTON & HALFACREE, 2013). Baseado em um processador ARMv7 Quad Core 900 MHz de arquitetura ARM, pode executar uma grande variedade de distribuições ARM GNU/Linux. Possui memória principal de 1 GB, e suporte para armazenamento de dados através de um slot micro SD. No caso, utilizou-se um cartão micro SD classe 4 com capacidade de armazenamento de 8 GB. A Figura 4 apresenta a plataforma Raspberry Pi 2 utilizada. A plataforma Raspberry Pi 2 contempla as interfaces de comunicação USB, HDMI e Ethernet, além de conexões para acoplamentos de câmera e display. Possui também a porta General Purpose Input/Output (GPIO), responsável por fazer a comunicação de entrada e saída de sinais digitais através de um conjunto composto por 40 pinos, permitindo o interfaceamento com outros dispositivos e periféricos de acordo com a necessidade do projeto. O sistema operacional instalado foi o Mate versão 1.10, baseado em Linux e com interface gráfica, tendo em vista que a plataforma possui conexão de vídeo HDMI. A compatibilidade com diversos sistemas operacionais de interface gráfica facilita a instalação e configuração do sistema, que é realizado diretamente na plataforma. O uso da plataforma Raspberry Pi 2 é justificada pelo fato de ser uma plataforma leve e possuir tamanho reduzido.

35  https://www.raspberrypi.org/ [Acesso em 02/03/2016].

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Figura 4. Computador embarcado Raspberry Pi 2. Fonte: Próprio autor.

Materiais e Métodos As imagens utilizadas neste trabalho foram obtidas por câmeras não métricas, pois são facilmente encontradas no mercado e reduzem substancialmente os custos envolvidos em projetos de imageamento aéreo. As imagens são formadas pelos canais Red (R), Gree (G) e Blue (B). O grupo composto por imagens aéreas da Área de Preservação Ambiental da Barra do Rio Mamanguape (APA) apresenta caracterização diversificada, com presença de mata atlântica e policulturas. As imagens foram obtidas por meio de trabalho de campo com sobrevoos na região. A captura das imagens foi realizada por um RPA de pequeno porte, tipo quadricóptero, modelo DJIPhatom FC-40 (Figura 5), controlado remotamente nas mediações da APA da Barra do Rio Mamanguape, situada no Município de Rio Tinto, no Estado da Paraíba. O modelo é fabricado pela empresa DJI Inovations, possui 800g de peso e capacidade de carga de até 1.200g, segundo o fabricante. O RPA é controlado remotamente através de um enlace de rádio na frequência de 2,4 GHz com alcance de até 100m de distância. Possui uma câmera acoplada, que através de um link de dados transmite em tempo real as imagens para um smartphone do operador em solo ou pode ser programado para armazenar automaticamente as imagens a cada período de tempo determinado. As imagens foram capturadas com resolução de 1280 x 720 pixels. 150


A área imageada apresenta diferentes níveis de degradação ambiental, visível pela presença de áreas de solo exposto. Uma das aplicações ambientais com uso de RPA é o seu uso como ferramenta auxiliar durante a validação do mapeamento de uso e cobertura da terra, conforme apresentado em SILVA et al. (2015a). As imagens obtidas permitiram a análise com elevada precisão, principalmente em locais de difícil acesso. Além disso, as técnicas de processamento aplicadas contribuem para a análise rápida de imagens com maior eficiência, permitindo complementar diagnósticos com precisão em um curto período de tempo.

Figura 5. Modelo de RPA FC-40 utilizado para a captura das imagens. Fonte: Próprio autor.

Todas as imagens utilizadas neste trabalho foram capturadas por uma aeronave remotamente pilotada e, posteriormente em laboratório, foram inseridas nos sistemas embarcados para avaliação e realização de testes. O processamento das imagens foi realizado com o algoritmo baseado em watershed. O sistema de processamento de imagens foi desenvolvido com uso da biblioteca de software livre de visão computacional OpenCV, cuja linguagem de programação empregada foi C++ em um ambiente Linux.

Processamento baseado em watershed A técnica baseada em watershed, implementada neste trabalho, é dividida em seis etapas: aquisição da imagem, conversão em escala de cinza, limiarização, dilatação da imagem, transformada de distância 151


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e uma segunda etapa de limiarização. O diagrama em blocos, disposto na Figura 6, apresenta as etapas de processamento realizadas pelo algoritmo.

Figura 6. Diagrama em blocos das etapas de processamento de imagens baseado em Watershed. Fonte: Próprio autor.

A partir da aquisição da imagem aérea, seja recebida diretamente através da câmera ou a partir de um banco de imagens, a segunda etapa é a conversão da imagem original (Figura 7a) em escala de cinza (Figura 7b) através da função cvtColor disponível na biblioteca OpenCV, facilitando a etapa de limiarização.

Figura 7. Imagem original (a) e imagem transformada em tons de cinza (b). Fonte: Próprio autor.

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Após a imagem ser convertida em escala de cinza, a primeira técnica de limiarização (T1) global é aplicada. Devido a sua simplicidade, essa etapa não requer alto poder de processamento computacional. Para a imagem apresentada na Figura 8a, por exemplo, foi utilizado o limiar T1=200, configurado através da função threshold disponível no OpenCV. Isso significa que pixels com valor de nível de cinza inferior a 200 foram definidos com valor igual a zero; caso contrário, foram definidos com valores iguais a 255. A escolha do valor de limiar T1 ocorre de forma visual, de maneira que valores são testados inicialmente até que a segmentação corresponda a níveis aceitáveis de semelhança com as imagens originais, representando satisfatoriamente as áreas de interesse. Devido à grande variedade de vegetação encontrada nas imagens obtidas pelo RPA, os valores de limiar T1 sofreram adaptações para se adequar a cada subgrupo analisado, pois as imagens foram obtidas em diferentes horários do dia e sob diversas condições de luminosidade, necessitando ajustar os valores de limiar para o correto processamento das imagens. O resultado da imagem após a técnica de limiarização pode ser comparado com a imagem em escala de cinza na Figura 8b.

Figura 8. Comparação entre imagem da região da APA da Barra de Mamanguape em escala de cinza (a) e primeira etapa de limiarização (b). Fonte: Próprio autor.

Após a etapa de limiarização, verifica-se um grande volume de ruído na imagem, tendo em vista que o processamento ocorre no nível do pixel. A etapa seguinte tem por objetivo unir pixels desconexos de mesma intensidade (0 ou 255) em áreas próximas. Isso ocorre através da função Dilate disponível no OpenCV. A função utiliza parâmetro igual a três iterações que representa a quantidade de vezes que a dilatação é aplicada. O uso de três iterações foi escolhido por oferecer um melhor resultado durante as etapas seguintes. O resultado da dilatação contribui com as etapas seguintes para o tratamento do ruído residual gerado na etapa de limiarização. O resultado após etapa de 153


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dilatação do pixels sobre a imagem que sofreu a primeira limiarização pode ser observado nas Figuras 9a e 9b.

Figura 9. Comparação de imagem com limiarização (a) e após a etapa de dilatação (b). Fonte: Próprio autor.

A quarta etapa utiliza a função transformDistance na imagem gerada após o processo anterior, que permite, a partir de uma matriz 3x3, a distribuição de diversos pontos da imagem de acordo com o cálculo da distância do centro da matriz até a sua borda, modificando a imagem de acordo com a matriz calculada. Esse processo resulta na imagem em gradiente, apresentada na Figura 10a. Após essa etapa os valores da matriz são normalizados e devem ser considerados pertencentes ao intervalo [0-1]. A nova imagem é então submetida a uma segunda etapa de limiarização com o objetivo de filtrar os gradientes gerados na etapa anterior, ressaltando somente a região de interesse, conforme mostrado na Figura10b. Considerando que o objetivo é a identificação de solo exposto, e a limiarização tem como resultado a separação de dois objetos em uma imagem, optou-se pela inversão das cores, de modo que a cor preta represente solo exposto, e a cor branca represente a vegetação.

Figura 10. Resultados do processamento das imagens após as etapas de transformada de distância (a) e segunda limiarização (b).) Fonte: Próprio autor.

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Considerando o exemplo da Figura 10, foi definido na segunda etapa de limiarização o valor de limiar T = 0,35, escolhido visualmente, de forma que a imagem final processada corresponda às áreas de solo exposto. Ao final dessa etapa, a tarefa de segmentação se completa e proporciona subsídios para interpretação humana ou aplicação de outros métodos computacionais. Os parâmetros de limiar T1 e T2 devem ser configurados para a análise de cada tipo de região devido às características intrínsecas pertencentes a cada grupo de imagens, além de outros fatores como a luminosidade do ambiente. O algoritmo watershed resulta tradicionalmente em uma imagem em gradiente, conforme a Figura 10a, acrescida de linhas conhecidas como barreiras de watershed. Como o objetivo deste trabalho é a identificação de solo exposto, ao invés da obtenção dessas barreiras, optou-se por buscar os limites de contorno que, considerando uma interpretação topográfica, representam a base das barragens obtidas pelo algoritmo de segmentação, que pode ser vista na Figura 10b. Considerando o uso do algoritmo em aplicações ambientais, podem ser criadas duas novas funcionalidades. A primeira tem por objetivo realizar uma estimativa do total de áreas degradadas, ou seja, áreas que representam solo exposto na vegetação. Essas informações são úteis para identificar e gerar dados de percentagem sobre os níveis de degradação ambiental e auxiliam o monitoramento de áreas de vegetação natural e/ou monocultura e policultura. A segunda funcionalidade se encarrega de estimar a quantidade e o ponto central das falhas. Esta última pode ser útil, por exemplo, para analisar a melhor trajetória entre os pontos que podem ser visitados por um RPA em altitudes mais baixas, visando a aquisição de novas imagens com melhor resolução espacial. A estimativa de áreas de solo exposto e ponto central de cada falha é realizada após todas as etapas de segmentação das imagens. O cálculo total de áreas degradadas em uma imagem segmentada é feito a partir da contagem de pixels que representam solo e vegetação na imagem. O algoritmo analisa cada coordenada (x,y) da imagem e verifica qual valor binário (0 ou 255) de nível de cinza pertence à respectiva coordenada ou pixel. A partir da contagem e frequência de ocorrência desses valores é possível, a partir de uma relação simples, calcular os percentuais que representam solo e vegetação, que são representados nas imagens através das cores preta e branca, respectivamente. A imagem segmentada mostrada na Figura 11a, por exemplo, é interpretada pelo sistema como uma matriz composta por 921.600 pixels (considerando a imagem de resolução 1280x720), dos quais 53.062 referem-se ao 155


Geotecnologias e Meio Ambiente: Analisando uma Área de Proteção Ambiental

valor 255, permitindo inferir que aproximadamente 5,83% da imagem representam áreas de solo exposto. Aproveitando o exemplo, a Figura 11b mostra uma representação das áreas de solo exposto encontradas (A1, A2, A3, e A4), como também a simulação do posicionamento dessas áreas na imagem. As coordenadas que representam o ponto central das quatro áreas de solo exposto encontradas podem ser vistas na Tabela 1.

Figura 11. Imagem segmentada (a) e representação de áreas de solo exposto encontradas (b). Fonte: Próprio autor. Tabela 1. Coordenadas centrais P(x,y) estimadas para áreas de falhas. Áreas com falhas identificadas Ponto Central

Área 1

Área 2

Área 2

Área 1

P(x, y)

P(239, 702)

P( 422, 643)

P(66, 652)

P(665, 609)

A estimativa do ponto central das falhas encontradas pelo algoritmo utiliza informações do contorno da imagem segmentada extraída a partir da função findcontourns, disponível no OpenCV, que fornece todas as coordenadas de pixels da região de contorno da imagem. Diante dessas informações, calcula-se a média das coordenadas x e y a fim de estimar a posição central de áreas, viabilizando também a contagem de falhas encontradas pelo algoritmo.

Resultados Conforme esperado, as imagens processadas por meio do algoritmo baseado em watershed utilizaram valores de limiar específicos devido à variação de luminosidade presente em cada grupo de imagens, decorrente da captura de imagens em diferentes horários do dia. Três níveis do limiar T1 são configurados para o grupo de imagens analisado, 156


com maior predominância de valores de limiar T1 no intervalo [175-185] em 55% dos casos, e a maioria dos casos observados utilizou o valor T1 = 175 na primeira etapa de limiarização. Os níveis de limiar definidos na segunda etapa de limiarização (T2) se concentram no intervalo [0,075-0,125] em 60% dos casos, sendo o valor 0,10 o mais frequente entre os valores utilizados. Alguns resultados da segmentação utilizando o algoritmo baseado em watershed e seus respectivos valores de limiar T1 e T2 utilizados, respectivamente, na primeira e segunda etapa de limiarização, são exibidos na Figura 12.

Figura 12. Resultados de processamento de imagens da APA da Barra de Mamanguape e respectivos limiares utilizados. Fonte: Próprio autor.

157


Geotecnologias e Meio Ambiente: Analisando uma Área de Proteção Ambiental

As etapas de pré-processamento realizadas neste trabalho foram implantadas para serem realizadas pelo próprio algoritmo, dispensando qualquer tipo de pré-processamento manual, ao contrário do que ocorre em algumas abordagens como, por exemplo, os trabalhos realizados em FELIZARDO et al. (2013). Dessa forma, a imagem original é recebida diretamente pelo sistema, dispensando qualquer interferência humana para o seu tratamento. A expansão do algoritmo para a estimativa por meio do cálculo de áreas de degradação em imagens ambientais resultou nos percentuais de solo exposto apresentados na Tabela 2, considerando as imagens utilizadas na Figura 12. O desenvolvimento de novas funcionalidades agregadas ao algoritmo proposto apresenta elevado potencial de uso em estudos de conservação de ambientes naturais que, segundo os especialistas, permitem auxiliar nas tarefas de acompanhamento temporal da evolução de determinado fenômeno como, por exemplo, a inspeção de mortalidade ou revitalização da vegetação. Tabela 2. Percentual estimado de solo exposto presente em imagens ambientais da APA da Barra de Mamanguape. Imagem

Solo exposto (%)

APA 1

8,3

APA 2

3,6

APA 3

5,8

APA 4

28,8

APA 5

35,4

APA 6

22,16

O tempo de processamento é um fator decisivo para escolha da plataforma a ser acoplada a uma RPA, pois está diretamente relacionado à autonomia e à capacidade de capturar e processar uma maior quantidade de imagens durante o voo. Considerando o sistema embarcado Raspberry Pi 2, o tempo de processamento mostrou-se satisfatório, demandando em torno de 2,3 segundos para processar cada imagem capturada.

158


Conclusões O uso de RPA para análises ambientais possibilita a identificação de áreas com maior precisão em comparação com imagens de satélite, oferecendo diversas vantagens e permitindo a melhora significativa da compreensão sobre o uso da terra, com custos relativamente baixos. Aplicado à APA do Rio Mamanguape, torna-se uma ferramenta essencial para o monitoramento das áreas e facilita a tarefa do mapeamento de classes de paisagens, uma vez que permite, com rapidez, a obtenção de imagens para a validação de dados em locais que apresentam alto grau de inacessibilidade. O emprego de técnicas computacionalmente simples permite a execução do algoritmo baseado em watershed com baixo esforço computacional, tornando mais rápidas as etapas de processamento. O algoritmo de processamento de imagens implantado no sistema embarcado Raspberry Pi 2 permite que a solução seja acoplada à aeronave e realize o processamento durante o voo, contribuindo para diagnósticos automáticos pela própria RPA. A plataforma embarcada utilizada associada ao uso de câmeras não métricas garante uma solução de baixo custo e eficiente para o processamento de imagens aéreas aplicada ao contexto agrícola ou ambiental. O sistema de identificação de solo exposto contribui com a análise rápida das imagens e provê suporte para complementação de um diagnóstico em um reduzido intervalo de tempo, tornando ágil a tomada de decisão, podendo evitar prejuízos ambientais.

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163


Geotecnologias e Meio Ambiente: Analisando uma Área de Proteção Ambiental

Fenofases estação

reprodutivas

seca

e

chuvosa

ao

longo

Área Barra

do

polinização

e

na

Proteção Ambiental (APA) da Rio Mamanguape: caracterização principais

síndromes

de

da de

de suas

frutificação Fernanda Carla Ferreira de Pontes36, Dayse Teixeira³¹ e Evelise Locatelli37

Introdução A Floresta Atlântica é considerada uma das grandes prioridades para a conservação da biodiversidade. É considerada um dos 25 hotspots de biodiversidade devido à alta diversidade de espécies e aos altos níveis de endemismo (FONSECA 1985; MYERS et al. 2000). Distribuído por mais de 17 estados brasileiros, este bioma é composto de uma série de fitofisionomias bastante diversificadas (SOS Mata Atlântica 2006) e inclui as zonas litorâneas de vegetação pioneira que ocorrem em restingas. A costa brasileira é recoberta, cerca de 79%, por restingas (ARAÚJO & LACERDA 1987), onde se estendem desde estreitas até extensas faixas de areia (COGLIATTI-CARVALHO et al. 2001). De acordo com Suguio & Tessler (1984), a denominação “restinga” é empregada na literatura brasileira com diferentes acepções, podendo ser usada tanto para designar vários tipos de depósitos litorâneos quanto para outras feições costeiras, e até mesmo a vegetação. Ecologicamente podemos referir a restinga como um mosaico de formações vegetais (herbáceas, arbustivas, arbóreas) encontradas na planície litorânea arenosa de idade quaternária (SCARANO, 2002). 36  Graduada em Ecologia. Universidade Federal da Paraíba/UFPB. Centro de Ciências Aplicadas e Educação/ CCAE, Departamento de Engenharia e Meio Ambiente/DEMA, Laboratório de Ecologia Vegetal (LABEV), Rio Tinto -PB, 58297-00, Brasil. 37  Universidade Federal da Paraíba/UFPB. Centro de Ciências Aplicadas e Educação/CCAE, Departamento de Engenharia e Meio Ambiente/DEMA, Laboratório de Ecologia Vegetal (LABEV), Rio Tinto - PB, 58297-00, Brasil. (email: eveliselocatelli@yahoo.com.br) *autor para correspondência

164


Estudos nas mais diferentes áreas da Botânica tem incorporado, em escala ascendente, a utilização de tecnologias que propiciem a coleta de dados com referência geográfica, bem como o seu armazenamento e o seu processamento, viabilizando, também, a análise espacial desses dados. Assistimos, assim, a apropriação de geotecnologias, a exemplo de equipamento de GPS (Global Positioning System), sensoriamento remoto, Sistemas de Informação Geográfica (SIG), entre outros, tornarem-se valiosas ferramentas auxiliares à execução de trabalhos de campo, ao monitoramento e ao diagnóstico de comunidades vegetais (SILVA, 2015). Entretanto, é de fundamental importância que todos esses estudos necessitem, obrigatoriamente, ser conferidos com trabalho de campo. As metodologias de utilização de dados de sensoriamento remoto no campo da Botânica devem ser desenvolvidas com base nas características espectrais, temporais e espaciais das espécies em estudo. Portanto, deve-se observar conjuntamente os alvos de interesse e as características dos sistemas de coleta de dados (SÁ, 2004). A fragmentação dos habitats naturais leva ao desaparecimento de inúmeras plantas e animais, além de propiciar a introdução de espécies exóticas, causando uma série de distúrbios ecológicos, tendo como consequência a perda de diversidade biológica (MACHADO & LOPES, 1998). Diferentes etapas do processo de reprodução dos vegetais, como a polinização e a dispersão, são extremamente sensíveis à diminuição dos ambientes naturais, uma vez que a fragmentação atua diretamente nas plantas e animais polinizadores e dispersores (RATHCKE & JULES, 1993). As interações ecológicas mutualísticas entre os organismos e seu ambiente se dão principalmente através de processos tróficos, que envolvem algum recurso ou energia capaz de produzir um dado efeito específico no metabolismo do receptor e ainda através de processos informativos, nos quais algum tipo de sinal é transmitido (DUSENBERY, 1992). Inúmeras espécies animais visitam flores em busca de recursos ou recompensas florais que são quaisquer componentes de uma flor ou de uma inflorescência. As recompensas florais podem ser consideradas como nutritivas (pólen, néctar e óleo) ou não-nutritivas (resina, perfumes, gomas) (MACHADO & LOPES, 1998; AGOSTINI et al. 2014). As angiospermas apresentam vários tipos de interações com animais incluindo interações mutualísticas associadas à polinização. A polinização, propriamente dita, é o processo pelo qual os grãos de pólen das anteras são depositados sobre o estigma ocorrendo posteriormente a fertilização, dando origem a frutos e sementes, assegurando assim a perpetuação das espécies (ENDRESS, 1994). Essa pode ocorrer, 165


Geotecnologias e Meio Ambiente: Analisando uma Área de Proteção Ambiental

direta ou indiretamente, através de agentes abióticos e bióticos. Os agentes abióticos como o vento (anemofilia) e a água (hidrofilia) são fundamentais para a polinização de várias espécies. Entretanto, cerca de 80% das espécies de angiospermas são polinizadas por agentes bióticos, os seres vivos (zoofilia), destacando as diferentes síndromes de polinização, que podem ser de vários tipos, como: entomofilia (insetos), melitofilia (abelhas), esfingofilia (mariposas), quiropterofilia (morcegos), ornitofilia (pássaros, em especial beija- flores), saprofilia ou miofilia (moscas) (FAEGRI e VAN DER PIJL 1979). Para que a polinização ocorra, as plantas desenvolveram flores adaptadas morfologicamente de modo a atrair diferentes tipos de vetores. Diversos caracteres florais tais como forma, cor, tamanho, odor e recursos florais são adaptados para grupos de agentes polinizadores taxonomicamente relacionados (PIJL 1982). Dessa forma, as angiospermas desenvolveram um conjunto de características que atraem uma grande variedade de animais polinizadores — principalmente insetos — que asseguram um alto grau de polinizações cruzadas e desenvolvimento evolutivo (RAVEN et al. 2001). Para as plantas, a polinização interfere diretamente no sucesso reprodutivo a partir da transferência de pólen (fluxo gênico) e consequente produção de frutos e sementes (RENNER, 1998). Entre os animais visitantes pode ocorrer um ajustamento de seus ciclos reprodutivos à disponibilidade do recurso floral explorado (BARTHLOTT et al. 1993). Em ambos os casos, são marcantes as consequências para a biologia dos organismos envolvidos, que podem apresentar variados graus de dependência e especialização recíprocas numa interação, ligados a sua sobrevivência e reprodução (ABRAHAMSON, 1989). As interações contemporâneas entre as plantas com flores e seus polinizadores são interpretadas como sendo o resultado de uma longa e íntima relação coevolucionária (BAKER & HURD, 1968; PRICE, 1975; CREPET, 1983). Essas interações são um dos aspectos significativos das regiões tropicais, devido à grande diversidade de sua flora e fauna, possuindo o mais completo conjunto de biótipos especializados (BAKER & HURD, 1968). Espécies que apresentam flores zoófilas eufílicas têm se diversificado em correspondência com os seis principais grupos de animais transportadores de pólen, caracterizando síndromes florais definidas: melitofilia (abelhas), miofilia (moscas), psicofilia (borboletas), esfingofilia (mariposas), ornitofilia (aves) e quiropterofilia (morcegos) (VOGEL, 1990; RECH et al. 2014). Da mesma maneira, frutos maduros apresentam diferentes características como cor, presença de alas, deiscência de cápsula e 166


apresentação de semente com arilo, que indicam adaptação para a dispersão por diferentes vetores (MORELLATO & LEITÃO-FILHO, 1992). Dispersão refere-se à retirada ou liberação dos diásporos da planta-mãe, (HOWE & SMALLWOOD, 1982), e as síndromes de dispersão são conjuntos de características dos diásporos associados a um dispersor (PIJL 1982). Segundo PIJL (1982) a dispersão pode ocorrer pela ação do vento (anemocoria), de animais (zoocoria) e de mecanismos próprios (autocoria). Nos trópicos, encontramos uma maior atuação de dispersores bióticos comumente representados por aves, mamíferos, répteis, formigas e peixes (zoocoria) (FLEMING, 1979; PIJL, 1982). Dessa maneira, os trabalhos de dispersão de frutos e sementes são de fundamental importância para o entendimento da coevolução entre plantas e animais. Os estudos de polinização e de dispersão de uma comunidade vegetal podem fornecer dados para responder a várias questões relacionadas à manutenção do fluxo gênico intraespecífico, sucesso reprodutivo, partilha e competição por polinizadores, dinâmica e renovação dos ecossistemas e também sobre conservação de habitats naturais afetados por processos de fragmentação (FAEGRI & VAN DER PIJL, 1979; PROCTOR & YEO, 1996; CORLETT & TURNER, 1997; WUNDERLEE, 1997; MACHADO & LOPES, 2002; MACHADO & LOPES, 2004). A pequena quantidade de informações sobre a ecologia de interações mutualísticas em remanescentes de mata atlântica, restinga e mangue no Nordeste brasileiro e o avançado processo de degradação desses biomas na Paraíba levou-nos a propor esta pesquisa, que teve como objetivos conhecer as interações entre plantas/polinizadores/ dispersores de espécies vegetais ocorrentes em uma área de restinga na APA da Barra do Rio Mamanguape e realizar uma análise comparativa com outros estudos já realizados em ecossistemas semelhantes, permitindo assim uma visão mais integrada da dinâmica dos biomas estudados.

Procedimentos metodológicos Atividade de campo - Os dados obtidos foram coletados no período de outubro de 2009 a junho de 2011, durante excursões mensais na área de estudo. As coletas foram realizadas em trilha pré-existente em um transecto linear de 2.500m de extensão (início: S 06˚ 46’ 18”de latitude sul, W 034˚ 55’ 11.1” de longitude oeste; final: S 06˚ 47’ 29.5”de 167


Geotecnologias e Meio Ambiente: Analisando uma Área de Proteção Ambiental

latitude sul, W 034˚ 54’ 59.3” e de longitude oeste) (Figura 1), sendo coletadas amostras de espécies herbáceas, arbóreas e arbustivas que se encontravam em floração e frutificação há um metro e meio para cada lado do transecto. Dados sobre o hábito das espécies, morfologia e cor das flores e frutos foram registrados em planilha de campo. Foram coletados exemplares do material para posterior análise no Laboratório de Ecologia Vegetal (LABEV) da Universidade Federal da Paraíba, onde o material coletado foi conservado em álcool 70%. Fez-se também o registro fotográfico de algumas espécies. O material foi identificado com o auxílio de bibliografia especializada, e os exemplares não identificados foram enviados para especialistas. A nomenclatura botânica utilizada foi a proposta pelo Angiosperm Phylogeny Group 2009. Para cada espécie coletada foi confeccionada exsicata e todo o material encontra-se depositado no LABEV.

Figura 1. Localização da área de estudo, na Área de Proteção Ambiental (APA) da Barra do Rio Mamanguape, Paraíba, Brasil. Transecto de 2.500m de extensão (início: S 06˚ 46’ 18”de latitude sul, W 034˚ 55’ 11.1” de longitude oeste; final: S 06˚ 47’ 29.5”de latitude sul, W 034˚ 54’ 59.3” e de longitude oeste).

168


Ocorrências de espécies – Para verificar se as espécies da restinga da APA ocorriam em outras restingas do Nordeste foram consultados os seguintes levantamentos florísticos: Leite & Andrade (2004) (47 espécies), Sacramento et al. (2007) (124 espécies), Almeida et al. (2009) (187 espécies) e Silva et al. (2008) (104 espécies) para Pernambuco; Meira Neto et al. (2005) (67 espécies) para a Bahia; Matias & Nunes (2001) (87 espécies) para o Ceará; Oliveira Filho & Carvalho (1993) (263 espécies) e Pereira e Alves (2007) (111 espécies) para a Paraíba; Cabral-Freire & Monteiro (1993) (260 espécies) para o Maranhão e Freire (1990) (264 espécies) para o Rio Grande do Norte.

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Atividade de laboratório – As síndromes de polinização foram consideradas com base nos critérios propostos por Faegri & Pijl (1979) e as síndromes de dispersão foram consideradas com base nos critérios propostos por Pijl (1982). Para a tipologia de frutos, seguiu-se os critérios de Barroso et al. (1999) e Vidal & Vidal (2003). Para algumas espécies, a caracterização das síndromes foi complementada com observações diretas do agente polinizador/dispersor e fotografias das flores e dos frutos.

Os valores de precipitação mensal de novembro de 2009 a junho de 2011 foram obtidos pelo banco de dados da Agência Executiva de Gestão das Águas da Paraíba (AESA).

Os dados referentes à precipitação, floração e frutificação foram submetidos ao teste de Correlação de Spearman utilizando o software Bioestatistic 5.0.

Elaboração dos mapas –Para elaboração dos mapas de localização da APA da Barra do Rio Mamanguape e da trilha na presente área, foi utilizado um Sistema de Informação Geográfica para o processamento dos dados espaciais. Foram inseridos arquivos vetoriais do limite da APA da Barra do Rio Mamanguape disponibilizado no site do ICMbio (Instituto Chico Mendes de Conservação da Biodiversidade), como também, os vetores dos municípios que estão parcialmente inseridos na APA e o vetor do Estado da Paraíba, adquiridos no GeoPortal AESA. Foi também utilizado o software Google Earth, versão profissional para a obtenção de imagem de


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alta resolução espacial da trilha na APA da Barra do Rio Mamanguape. Além disso, utilizou-se o GPS da empresa Garmin® para adquirir as coordenadas geográficas para registro dos pontos de controle da trilha.

Resultados e Discussão Foram analisadas 68 espécies, subordinadas a 60 gêneros, pertencentes a 38 famílias de angiospermas (Quadro 1). Dados semelhantes ao encontrado por Meira Neto et al. (2005) em relação ao número de espécies. A área de estudo, encontra-se acima da praia (400 a 500m) (Figura 2), atrás de encostas inclinadas de dunas de 50 a 60m. Segundo Azevedo (2005), a adaptabilidade das espécies encontradas em ecossistemas litorâneos demonstra a importância destas para a manutenção do relevo das dunas que sofrem modificações constantes influenciadas principalmente pelo vento. Araújo & Lacerda (1987) ressaltam que as dunas se diferenciam, ao longo da costa, devido ao fato dos depósitos arenosos serem cobertos por comunidades vegetais características e, ao mesmo tempo, diferenciadas. Encontramos três tipos de fisionomia de vegetação de restinga de acordo com os critérios propostos por Veloso et al. (1991) e Oliveira Filho & Carvalho (1993): restinga herbácea ou restinga praiana; restinga arbustiva e restinga arbórea. As espécies mais comuns na restinga herbácea foram: Ipomoea pes-caprae, I. imperati, Cereus fernambucensis e Richardia grandiflora. Na restinga arbustiva, as espécies mais comuns foram: Chrysobalanus icaco, Byrsonima gardneriana e Guettarda platypoda. Na restinga arbórea, as espécies mais comuns foram: Anacardium occidentale, Laguncularia racemosa e Tocoyena formosa. A comunidade vegetal de restinga sofre influência direta do oceano atlântico e das condições edáficas e, dessa maneira, apresenta predomínio de vegetação herbáceo-arbustiva (WAECHTER 1985; TEIXEIRA et al. 1986).  

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Quadro 1. Características relacionadas às síndromes de polinização e dispersão das espécies vegetais estudadas na Área de Proteção Ambiental (APA) da Barra do Rio Mamanguape, Paraíba, Brasil.

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Na restinga analisada, não foi encontrada nenhuma espécie endêmica, e 93% das espécies possuem registro em outras restingas do Nordeste de acordo com os levantamentos florísticos utilizados para comparação citados na metodologia para a distribuição das espécies. As espécies abaixo são citadas pela primeira vez para as restingas da Paraíba: Alternanthera brasiliana (Amaranthaceae), Hohenbergia ramageana (Bromeliaceae), Tephrosia purpuria (Fabaceae), Caesalpinia bonduc e Chamaecrista desvauxii (Caesalpiniaceae), Phoradendron serotinum (Loranthaceae) e Ouratea lucens (Ochnaceae). As famílias botânicas que mais se destacaram em número de espécies na área de estudo foram Fabaceae (15) e Rubiaceae (6). Esses dados foram semelhantes ao encontrado por Almeida et al. (2009), Sacramento et al. (2007) e, Silva et al. (2008) em restingas de Pernambuco; Matias & Nunes (2001), em restinga do Ceará e Pereira & Alves (2007) em restinga da Paraíba. Ocorreu um aumento no número de espécies com flores a partir de julho/2010, quando foram observados os menores índices de precipitação, diminuindo a floração em abril/2011, mês com o maior índice de precipitação. Observou-se que as espécies estudadas na APA da Barra de Mamanguape floresceram durante o ano todo, tanto nos meses de menor precipitação quanto nos meses de maior precipitação (Figura 3). Foi realizado o teste de normalidade entre as variavéis, floração (p=0,3881) e precipitação (p=0,0723), posteriomente realizou-se teste de correlação de spearman, tendo como resultado uma correlação não significativa entre floração e precipitação (rs=0,3449; t=1,6014 e p=0,1257).

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Figura 2. Localização geográfica da área de estudo, na Área de Proteção Ambiental (APA) da Barra do Rio Mamanguape, Paraíba, Brasil. Em detalhe, na cor verde destaque à transecção utilizada para a amostragem (Coordenadas: início: S 06˚ 46’ 18”de latitude sul, W 034˚ 55’ 11.1” de longitude oeste; final: S 06˚ 47’ 29.5”de latitude sul, W 034˚ 54’ 59.3” e de longitude oeste).

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Figura 3. Total de espécies herbáceas, arbóreas, arbustivas e trepadeiras em flor durante meses/anos e precipitação, na Área de Proteção Ambiental (APA) da Barra do Rio Mamanguape, Paraíba, Brasil.

Com relação ao hábito das espécies foi observado o predomínio de herbáceas (46%), arbustos (35%), árvores (10%) e trepadeiras (9%). A cobertura vegetal da restinga estudada da restinga estudada está representada por agrupamentos herbáceo-arbustivos determinados pelas condições ambientais como salinidade, ventos intensos, baixa capacidade de retenção de água, baixa fertilidade e ação antrópica. Foram identificadas síndromes de melitofilia (84%), esfingofilia (6%), entomofilia (5%), ornitofilia (3%), e quiropterofilia (2%), sendo, portanto, melitofilia a síndrome mais frequente nas espécies da APA da Barra do Rio Mamanguape (Figura 4 e 5). Vários autores também têm encontrado o predomínio de flores polinizadas por abelhas, uma vez que foram relatadas como os mais diversos e abundante grupo de visitantes florais, bem como os principais polinizadores em várias comunidades vegetais (MACHADO & LOPES 2004); Quirino (2006) em florestas tropicais secas, Yamamoto et al. (2007); Kinoshita et al. (2006) em floresta estacional semidecídua no Estado de São Paulo, Araújo et al. (2009); Freitas & Sazima (2006) e Cara (2006) em áreas de mata atlântica.

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Figura 4. Porcentagem das síndromes de polinização das espécies da APA da Barra do Rio Mamanguape.

A melitofilia também predominou entre Fabaceae, a qual foi a família com o maior número de espécies, havendo correlação com o resultado encontrado por Dutra et al. (2009) em campos rupestres. Gottsberger et al. (1988) em trabalho realizado nas dunas litorâneas de São Luís, Maranhão, constataram que 80% a 90% das plantas desse ecossistema são melitófilas. Nas regiões tropicais sazonais, os insetos, principalmente as abelhas, mantêm-se ativos ao longo do ano, entretanto estão sujeitos às variações em suas atividades (HEITHAUS 1979). A diversidade de insetos visitantes pode não só estar relacionada com o número de espécies vegetais floridas que oferecem recursos alimentares aos visitantes, como provavelmente pode estar relacionada à abundância do número de indivíduos floridos para cada espécie, aumentando consideravelmente os recursos alimentares (MANTOVANI & MARTINS 1988; LOPES et al. 2010) entretanto há algumas espécies vegetais que apresentam menor quantidade de indivíduos, podendo se tornar mais atraentes aos polinizadores, uma vez que possuam maior quantidade de recursos tróficos. De acordo com Bawa (1990), as abelhas são um grupo bastante diversificado e responsável pela polinização em diversos ecossistemas. As espécies melitófilas apresentaram morfologia floral e coloração muito variável, podendo estar relacionado à grande diversidade de 176


abelhas visitadas, com diferentes tamanhos, comportamento de visita e a busca dos mais variados recursos florais (néctar, pólen, óleo, resinas). No presente estudo, a segunda maior síndrome encontrada foi a esfingofilia com 6% das espécies. Plantas esfingófilas possuem características morfo-fisiológicas que são importantes para atração dos visitantes (BAKER 1961), essas espécies geralmente apresentam antese noturna, de cores claras e tubos longos (FAEGRI & PIJL 1979). Amorim (2008), em área de cerrado, observou que as espécies polinizadas por esfingídios apresentou flor tipo tubo, porém flores com morfologia tipo pincel também foram frequentes entre as espécies esfingófilas, resultado semelhante ao encontrados neste estudo, como Capparis flexuosa L. (Brassicaceae) que apresenta flores do tipo pincel. As características florais de algumas angiospermas como cores vivas, principalmente vermelho e laranja, abundância de néctar, ausência de odor e corolas tubulosas (FAEGRI & PIJL 1979; ENDRESS 1994), estão relacionadas a visitas por aves (ornitofilia), em especial beija-flores. Na área de estudo, só duas espécies possuíam essas características, Psittacanthus dichrous (Mart.) Mart. (Lorantaceae) e Lundia cordata (Vell.) A. DC. (Bignoniaceae). Na APA da Barra de Mamanguape, foi pequena a proporção de espécies polinizadas por morcegos, somente uma espécie, Inga sp. (Fabaceae-Mimosaceae), cuja flor é branca do tipo pincel, apresentou a síndrome de quiropterofilia. Semelhante ao encontrado por Bawa et al. (1985) em floresta úmida da Costa Rica em apenas 3% das espécies. As plantas polinizadas por morcegos geralmente são árvores com flores grandes e robustas, sendo mais raros os casos de sistema de polinização em plantas herbáceas (MACHADO & LOPES 1998), o que explica o baixo percentual de quiropterofilia neste estudo, uma vez que a maioria das espécies foram herbáceas e arbustivas. As cores foram divididas entre vistosas (51%) e claras (49%). As cores que predominaram entre as espécies vegetais foram lilás e amarelo (24%), branco (21%) e creme (19%). Rosa (2%), verde (9%) e laranja (1%) foram as cores que tiveram o menor percentual, menos de 10%, resultado semelhante ao encontrado por Machado & Lopes (2004) em floresta seca. Diferente do encontrado por Cara (2006) em floresta atlântica alagoana e Martins & Batalha (2006) no Planalto Central brasileiro, onde observaram uma maior proporção de flores claras. A cor está relacionada à captação do comprimento de onda da luz dos diferentes grupos de visitantes florais como, por exemplo, as abelhas que visitam flores com coloração amarela, violeta e azul, uma 177


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vez que visualizam o ultravioleta, enquanto que as flores com coloração vistosa, vermelha e laranja, atraem preferencialmente as aves (VOGEL 1990; MACHADO & LOPES 1998; FREITAS & SAZIMA 2006).

Figura 5. Síndromes de polinização em espécies vegetais da APA da Barra do Rio Mamanguape. A. Commelina erecta L. (Commelinaceae) – melitofilia; B. Hohenbergia ramageana Mehz (Bromeliaceae) – melitofilia; C. Capparis flexuosa L. (Brassicaceae) – esfingofilia; D. Lundia cordata (Vell.) A. DC. (Bignoniaceae) – ornitofilia; E. Chrysobalanus icaco L. (Chrysobalanaceae) – entomofilia; F. Clitoria sp. (Fabaceae) – melitofilia. Fotos: E. Locatelli.

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Os resultados mostram que na maioria das espécies visitadas por esfingídeos e morcegos, ocorreu o predomínio de flores brancas, enquanto que as espécies visitadas por aves foram de coloração vistosas. As abelhas visitaram flores de diversas cores, sendo o amarelo e creme as cores predominantes entre as espécies visitadas. Essas cores, bem como o doce e agradável odor emitido pelas flores durante a antese, são atributos relacionados à atração de abelhas, uma vez que são sensíveis a estímulos olfativos e visuais (FAEGRI & PIJL 1979; KEVAN & BAKER 1983). Entre os tipos florais considerados, o tipo aberta (56%) foi o que mais predominou, seguido pelo tipo tubular (24%), papilionácea (14%) e pincel (6%). A predominância de flores do tipo aberta e tubo também foram encontradas por Machado & Lopes (2003) e Martins & Batalha (2006). Alta frequência de flores do tipo tubo contribui fortemente para uma alta frequência de flores em que o recurso floral não é exposto ao visitante (MACHADO & LOPES 2003), correspondendo a 24% das espécies estudadas. A diversidade dos tipos florais encontrados na região neotropical demonstra a grande variedade de angiospermas nessa região, o que leva a uma grande diversidade de visitantes florais utilizando os recursos dessas plantas (ENDRESS 1994). Quanto à simetria, o tipo predominante foi actinomorfa com 71%, seguido de zigomorfa com 29%. Provavelmente, flores actinomorfas foram encontradas na maioria das espécies, principalmente devido às formas das flores aberta e tubo, as espécies zigomorfas foram representadas principalmente pela forma papilionácea e pincel. Estudos revelam uma alta existência de flores actinomorfas (ARAÚJO ET AL. 2009; FREITAS & SAZIMA 2006; MACHADO & LOPES 2003,2004; QUIRINO 2006). O sistema sexual do tipo hermafrodita foi o mais representativo entre as espécies, com 84%, seguido pelo sistema unissexual masculino 11% e unissexual feminino com apenas 5%. Percentual semelhante tem sido registrado em outros ecossistemas (ARAÚJO et al. 2009; BARBOSA 1997; BAWA et al. 1985; CARA 2006; FREITAS & SAZIMA 2006; MACHADO & LOPES 2003, 2004, 2006; QUIRINO 2006; RAMIREZ 1993). As espécies hermafroditas foram mais bem representadas dentro da família Fabaceae e Rubiaceae. Foram encontradas mais espécies com tamanho de flores grandes, 41%, em relação aos de tamanho médio 33% e pequeno 26%. Anthurium affine Schott. (Araceae), Cereus fernambucensis Lem. (Cactaceae) e Tocoyena formosa (Cham. & Schltdl.) K. Schum. (Rubiaceae) foram as espécies com o maior tamanho de flores, enquanto que Maytenus 179


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erythroxyla Reissek (Celastraceae), Borreria verticillata (L.) G. Mey. (Rubiaceae) e Laguncularia racemosa (L.) C. F. Gaertn. (Combretaceae) obtiveram o menor tamanho de flores. As flores observadas apresentaram variação no tamanho floral. De acordo com Opler (1980), o tamanho da flor está relacionado ao tamanho do polinizador como, por exemplo, o tamanho da probóscide ou o bico dos beija-flores. Em relação ao recurso oferecido pela planta, o pólen foi o mais representativo com 49%, seguido pelo recurso pólen/néctar (36%), néctar (11%), óleo e resina ambos com 2%, assemelhando-se ao encontrado por Martins & Batalha (2006) e diferenciando-se dos resultados de Machado & Lopes (2004) e Cara (2006), néctar e néctar/pólen, respectivamente. O pólen é um recurso alimentar para muitos insetos, os quais podem atuar como agentes polinizadores (FAEGRI & VAN DER PIJL 1979). A intensa produção desses grãos serve para assegurar a reprodução e alimentar os polinizadores, além de ser um elemento de atração para muitos insetos, principalmente abelhas, sendo utilizado como alimento por conter proteínas, gorduras, amido e muitas vitaminas (MACHADO & LOPES 1998). A recompensa floral é oferecida, principalmente, por espécies com anteras poricidas, polinizadas por abelhas que vibram durante as visitas (MACHADO & LOPES 2004). Neste estudo pode ser citada a espécie Solanum paniculatum L. (Solanaceae) onde as abelhas agarram as anteras e vibram seus tórax, agitando as anteras e liberando o pólen (SILVA et al. 2009). O néctar foi o recurso floral encontrado em poucas espécies, entretanto é um recurso utilizado por uma grande variedade de visitantes florais (SIMPSON & NEFF 1981; ENDRESS 1994). Formado por água, açucares e outros componentes (aminoácidos, proteínas, vitaminas e vitaminas) (MACHADO & LOPES 1998), o néctar é excretado por células glandulares ativas, que formam os nectaríferos (FAEGRI & PIJL 1979; ENDRESS 1994). Considerando que a produção de néctar pode comprometer recursos para a produção de sementes (PYKE 1991), a ocorrência de flores com quantidades diminutas de néctar poderia representar uma estratégia para economizar recursos do indivíduo, além de influenciar as decisões dos visitantes florais quanto às escolhas das flores ou de agrupamentos florais (RATHCKE 1992, LEISS & KLINKHAMER 2005). O óleo foi oferecido por apenas uma espécie, Byrsonima gardneriana Juss. (Malpighiaceae), característica da família 180


Malpighiaceae (TEIXEIRA & MACHADO 2000; BEZERRA et al. 2009). O óleo é utilizado no alimento larval como substituto do néctar devido ao seu valor energético superior, é cerca de oito vezes mais rico em calorias do que o néctar (VOGEL 1974; 1989). Cerca de oito famílias de angiospermas oferecem óleo floral: Curcubitaceae, Iridaceae, Krameriaceae, Malpighiaceae, Orchidaceae, Primulaceae, Plantaginaceae, Solanaceae e Calceolariaceae (VOGEL 1986; BUCHMANN 1987; STEINER & WHITEHEAD 1988; MACHADO 2002; 2004). Sendo a família Malpighiaceae a mais importante em número de espécies, 47 gêneros neotropicais, e somente essas espécies possuem glândulas de óleos funcionais (ANDERSON 1990; Vogel 1990). Protium heptaphyllum (Aubl.) Marchand (Burceraceae) foi a única espécie que oferece a resina como recurso floral. Conhecida popularmente como “almécega”, essa espécie exsuda uma resina oleosa e amorfa, cujas aplicações gerais vão desde a fabricação de vernizes e tintas, ao uso em cosméticos e repelentes de insetos, e também apresenta algumas indicações terapêuticas como cicatrizante e expectorante (VIEIRA JÚNIOR et al. 2005). Com base na tipologia de frutos, foi possível estimar as síndromes de dispersão de cada espécie amostrada, sendo a zoocoria a dispersão predominante com 35 espécies (52%), posteriormente anemocoria com 17 espécies (25%) e a autocoria com 15 espécies (23%) (Figuras 6 e 7). Resultados semelhantes foram encontrados por Sales et al. (2007) em área de mata atlântica no Estado de Sergipe.

Figura 6. Porcentagem das síndromes de dispersão encontradas nas espécies da APA da Barra do Rio Mamanguape.

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Na zoocoria, as espécies em destaque foram Byrsonima gardneriana (Malpighiaceae), Cocoloba laevis (Polygonaceae), Guetarda platypoda (Rubiaceae), Maytenus erythroxyla (Celastraceae) e Phoradendron serotinum (Loranthaceae), com maior número de indivíduos na região que frutificaram ao longo do ano. Para a autocoria, as espécies com maior abundância foram Abrus precatorius e Clitoria sp., ambas da família Fabaceae. A zoocoria, síndrome de dispersão mais representativa (MORELLATO & LEITÃO-FILHO 1992; GRIZ & MACHADO 2001) realizada por vetores bióticos, ocorre com maior frequência em vegetação tropical úmida, como mata atlântica (SPINA et al. 2001; YAMAMOTO et al. 2007), incluindo ecossistemas associados como no caso do estudo, a restinga. O mesmo resultado foi encontrado em outros biomas e ecossistemas brasileiros: caatinga (GRIZ & MACHADO 2001; QUIRINO et al. 2007; SILVA & RODAL 2009); campo rupestre (FARIA JÚNIOR & SANTOS, 2006); cerrado (VIEIRA JÚNIOR et al. 2005; Jardim & Batalha 2009; Stefanello et al. 2009), assim como foi encontrado em biomas e ecossistemas de outros países da América do Sul: Argentina (Noir et al. 2002; AMICO & AIZEN 2005); Colômbia (LINK & STEVENSON 2004) e Venezuela (LOPEZ & RAMÍREZ 1998). A autocoria é a forma de dispersão em locais onde as plantas estão sujeitas à insolação direta e aos borrifos e ventos fortes vindos do mar (MARQUES 2002). As espécies da família Fabaceae, que predominou a autocoria, foram encontradas onde não havia outras espécies fazendo o sombreamento. O tipo de fruto com maior representatividade foi drupa (31%), seguido por cápsula (27%), legume (21%), baga (15%), aquênio (4%) e síliqua (2%) (Figura 8). Os frutos do tipo baga e drupa (carnosos), juntos, apresentaram 46% do total da tipologia de frutos, esses são dispersos por animais. Foi observado in loco que o principal agente dispersor foram as aves (Elaenia sp. e Tyrannus melancholichus) (Figura 7F). Entre os organismos mais importantes na dispersão de sementes, as aves compõem uma parcela significativa da biomassa de vertebrados (TERBORGH 1986) e são os principais agentes dispersores de sementes (AMICO & AIZEN 2005), além de apresentarem vantagens sobre outros grupos dispersores no que diz respeito a sua mobilidade e à grande diversidade de espécies (SCHERER et al. 2007). Em Fabaceae, o fruto do tipo legume é predominante. Esse fruto se correlaciona com a temperatura e necessita da desidratação do pericarpo para a liberação das sementes (DUTRA et al. 2009), 182


ocasionando a síndrome de dispersão autocórica. Nessas sementes pode ocorrer outra dispersão, secundária, podendo ser realizada por formigas que promovem a retirada da estrutura que recobre as sementes (polpa) para, em seguida, devolvê-la à superfície do solo (TEIXEIRA 2007; SILVA et al. 2008). As espécies com dispersão autocórica apresentam frutos secos (SILVA & RODAL 2009).

Figura 7. Síndromes de dispersão em espécies vegetais da APA da Barra do Rio Mamanguape. A. Coccoloba laevis Casar. (Polygonaceae) – zoocoria; B. Maytenus erythroxylon Reissek (Celastraceae) – zoocoria; C. Guettarda platypoda DC. (Rubiaceae) – zoocoria; D. Ouratea lucens (kunth) Engl. (Ochaceae) – zoocoria; E. Myrcia sylvatica (Mey.) DC. (Myrtaceae) – zoocoria; F. Elaenia sp. com fruto de Guettarda platypoda. Fotos: E. Locatelli

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A consistência do fruto foi caracterizada em seco e carnoso, com 54% e 46% respectivamente. Todas as espécies zoocóricas apresentaram frutos carnosos; as autocóricas, frutos secos. Todas as espécies da família Myrtaceae apresentam frutos carnosos. Quando maduros, as cores são igualmente variadas incluindo preto, vermelho, amarelo, laranja, cinza e verde, com predomínio da primeira (GRESSLER et al. 2006), despertando atenção de agentes dispersores bióticos. A família Rubiaceae também apresentou frutos carnosos e de cores vistosas que despertaram a atenção do agente dispersor que, nesse caso, foi a ave, dados semelhantes foram obtidos por Melo et al. (2003). As espécies Byrsonima gardneriana, Coccoloba laevis, Guettarda sericea, Maytenus erythroxylon e Phoradendron serotinum são exemplos de frutos carnosos e adocicados presentes na área. Segundo Pires (1997), esses recursos nutritivos são muito importantes para as espécies frugívoras, que acabam por beneficiar a planta por meio da dispersão, refletindo um benefício mútuo no processo de dispersão. Em relação aos frutos, houve variação de tamanhos em relação à largura, ao comprimento e à espessura, onde a largura variou de 3,34mm a 44,56mm, o comprimento de 4,20mm a 95,80mm e espessura de 1,27mm a 46,22mm. No geral, em relação às três dimensões, o maior fruto encontrado na área foi Tocoyena formosa K. Schum (Rubiaceae) e o menor foi Phoradendron serotinum (Raf.) M. C. Johnst. (Loranthaceae), ambas zoocóricas. Os picos de frutificação ocorreram de agosto a dezembro de 2011 e outro em fevereiro do mesmo ano, com predomínio de dispersão zoocórica, a exemplo de Myrcia sp. (Myrtaceae) com pico no mês de fevereiro de 2011, com grande número de indivíduos com frutos maduros. As demais espécies apresentavam frutos verdes e maduros no mesmo período (Figura 9). No mês de março de 2011 a espécie Abrus precatorius L. (Fabaceae) apresentou pico de frutificação. Através aplicação do teste do Coeficiente de Correlação de Spearman entre frutificação e precipitação, obteve-se como resultado (p = 0,7048 e t=0,3849), resultado significativo entre precipitação e frutificação das espécies. Estudos realizados por Silva & Rodal (2009) mostraram que nas áreas com precipitação baixa houve predomínio de vetores abióticos, enquanto as áreas que apresentavam precipitação mais elevada apresentaram vetores bióticos. Quirino et al. (2007), mostraram que o período de frutificação das espécies estudadas foi influenciado pela 184


precipitação. O primeiro estudo mencionado acima foi realizado em duas áreas com vegetação de caatinga e em remanescente de mata atlântica, já o segundo foi desenvolvido apenas na caatinga. O ecossistema na área de restinga da APA do Rio Mamanguape apresentou uma grande frequência de espécies zoocóricas com frutificação contínua ao longo do ano, fator importante para a manutenção das espécies dependentes dos frutos como recursos tróficos. Abelhas, insetos e aves foram considerados como principais agentes polinizadores e dispersores, o que os tornam importantes para a manutenção das espécies de plantas dessa área. Além disso, a dispersão e a polinização são meios eficazes para controlar e manter a diversidade biológica, podendo assim ser consideradas como um prérequisito para a regeneração dos ecossistemas. O ecossistema na área de restinga da APA do Rio Mamanguape apresentou uma grande diversidade de espécies vegetais que oferecem recursos tróficos ao longo do ano para a biota local, fator de relevância devido a este ambiente sofrer constantes mudanças físicas como temperatura, salinização, disponibilidade de água e solo pobre em nutrientes. Além disso, a polinização e a dispersão é um meio eficaz para controlar e manter a diversidade biológica podendo assim ser considerada com um pré-requisito para a continuidade dos ecossistemas. Dessa maneira, podemos considerar a APA como uma área com extrema relevância com quadros de alta riqueza ecológica que à qualifica como importante ecossistema para conservação.

Figura 8. Tipologia de frutos em espécies da APA da Barra do Rio Mamanguape.

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Figura 9. Frutificação das espécies em relação à precipitação na APA da Barra do Rio Mamanguape.

Agradecimentos Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) pelas bolsas de Iniciação Científica e Produtividade em Pesquisa; ao Instituto Chico Mendes de Conservação de Biodiversidade (ICMBIO) pelo apoio logístico e a Pedro Gadelha (Jardim Botânico de João Pessoa) pela identificação do material botânico.

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Geotecnologias e Meio Ambiente: Analisando uma Área de Proteção Ambiental

M udanças

na paisagem e impactos da área

urbana no comportamento da preguiça comum (B radypus variegatus S chinz , 1825)

APA da B arra P araíba , B rasil . 38

na

do

R io M amanguape ,

Elaine Pessoa Pedrosa39 , Rafaela Cândido de França40 e Carla Soraia Soares de Castro 41

Introdução A fragmentação dos ambientes naturais vem se intensificando nas últimas décadas, embora não seja um fenômeno ocasionado apenas por ação humana, podendo ocorrer naturalmente no ambiente. O homem, por suas ações diretas e indiretas, é colocado como agente modificador da paisagem, sendo o principal responsável pelos processos de extinção na atualidade (CUARÓN, 2000; JENKINS, 2003; PINHEIRO, 2008). O processo de fragmentação tem como consequências a redução de habitat, decréscimo na área dos fragmentos e aumento de áreas isoladas (FAHRING, 2003). A matriz que contorna essas áreas pode se tornar uma barreira ou uma opção de rota migratória para os indivíduos, influenciando no fluxo gênico e na distribuição das espécies. A matriz, a qualidade do habitat e a distância entre os fragmentos exercem influência no tamanho e na dinâmica das populações, no entanto, tais fatores podem ter uma maior relevância para algumas espécies, dependendo das características 38  Parte dos dados foi publicada na forma de artigo científico. PEDROSA, E. P., CASTRO, C. S. S. Behavior patterns of the common sloth (Bradypus variegatus Schinz, 1825) in urban and natural environments in Rio Tinto, Paraíba state, Brazil. Brazilian Journal Ecology. São Paulo, pp.114 -122. 2014 39  Pós Graduação em Ecologia e Monitoramento Ambiental,CCAE/UFPB Campus IV, Rio Tinto,PB 40  Pós Graduação em Zoologia, CCNE/UFPB, Campus I, João Pessoa,PB 41  Pós Graduação em Ecologia e Monitoramento Ambiental, CCAE/UFPB, Campus IV, Rio Tinto, PB. Departamento de Engenharia e Meio Ambiente, CCAE/UFPB, Campus IV Rio Tinto,PB. Licença SISBIO/ IBAMA:32731

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físicas e da capacidade de dispersão de cada espécie-alvo (LAURENCE & VASCONCELOS, 2004; METZGER, 1999; RICKETTS, 2001). Tomando como exemplo a preguiça-comum (Bradypus variegatus), os fragmentos isolados por matrizes não florestais tornaram-se obstáculos para o deslocamento dos indivíduos entre estas áreas, pois seus membros pélvicos e torácicos são adaptados para locomoção em troncos e galhos das árvores, se locomovendo no solo com grande dificuldade (CUARÓN, 2000; KOWALSKI, 1981). Indivíduos de preguiça-comum são encontrados em fragmentos naturais e em pequenos habitats isolados nas áreas urbanas no Município de Rio Tinto, na Paraíba. O município tem 8.903 ha de seu território inserido na Área de Proteção Ambiental (APA) da Barra do Rio Mamanguape, abrangendo praticamente toda área urbana conforme informa o Plano de Manejo: A população residente na área da APA inclui praticamente toda a zona urbana da sede municipal de Rio Tinto/PB (incluindo a Vila Regina, situada em Terra Indígena) e mais oito comunidades situadas na área rural (Ilha do Aritingui, Tavares, Tanques, Saco, Praia de Campina, Minhoto 3, Lagoa de Praia e Barra de Mamanguape). (Plano de Manejo, página 17. BRASIL, 2013).

Sabe-se que o local onde está situada a cidade de Rio Tinto, antes do seu processo de urbanização, era totalmente ocupada por vegetação do Bioma Mata Atlântica que inclui os manguezais. As modificações na paisagem começaram a ocorrer por volta de 1918, após a chegada da família Lundgren, com a construção da cidade, ocorrendo simultaneamente com a instalação da fábrica de tecidos (Companhia de Tecidos Rio Tinto - CTRT), sendo este um processo acompanhado por desmatamentos, drenagens, aterros em áreas de manguezais e plantações de eucaliptos (PANET, 2002). Antigos moradores relatam que indivíduos de preguiça-comum habitam grupos de árvores no centro da cidade há mais de 50 anos, porém não se sabe ao certo como eles chegaram até esses locais. As hipóteses são que os indivíduos foram ficando isolados em tais ambientes conforme as construções se expandiam ou que foram introduzidos, pelo homem nessas áreas isoladas, impossibilitando o deslocamento dos indivíduos até os fragmentos naturais (PEDROSA & CASTRO, 2014). Nesse sentido, o uso do geoprocessamento torna-se essencial 197


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para identificar as mudanças ocorridas no ambiente, sejam de caráter natural ou antrópico (MOTA, 2003). O geoprocessamento procura mostrar o ambiente através de modelos computacionais, com bases cartográficas apropriadas e de um sistema de referência correto com um conjunto de ferramentas, estando entre elas o Mapeamento e Sistema de Informação Geográfico (SIG) (ALVES, 2007). Com esse procedimento é possível identificar os principais obstáculos responsáveis por tornar as preguiças isoladas no centro da cidade de Rio Tinto, podendo também dar suporte para uma melhor compreensão das possíveis respostas dessa espécie quando restrita ao ambiente urbano.

Características da preguiça-comum (Bradypus variegatus) Conhecida popularmente como preguiça-comum ou preguiçade-três-dedos, por apresentar três garras nos membros posteriores e inferiores (NOWAK, 1999), a espécie Bradypus variegatus (SCHINZ, 1825) pertence à superordem Xenarthra, estando inclusa na ordem Pilosa, constituída por tamanduás e preguiças. Todas as espécies atuais encontram-se divididas entre os gêneros Bradypus e Choloepus. O gênero Bradypus compõe a família Bradipodiae, estando representada pelas espécies Bradypus variegatus Schinz, 1985, Bradypus tridactylus Linnaeus, 1758, Bradypus torquatus Illiger, 1811, Bradypus pigmeaus Anderson & Handley, 2001. Já o gênero Choloepus, compõe a família Megalonichidade, formada apenas por duas espécies, Choloepus hoffmanni Peters, 1858, Choloepus didactylus Linnaeus, 1758. A preguiça-comum apresenta a maior distribuição na região neotropical entre as demais espécies, ocorrendo desde a região Sudeste do Brasil até o norte de Honduras (MORAES-BARROS et al., 2010). No Brasil, ocorre em áreas florestadas da Amazônia e mata atlântica, estando ausente no bioma caatinga e no Estado de Santa Catarina (FONSECA et al. 1996; PAGLIA et al. 2012). Seu status de conservação pela International Union for Conservation of Nature (IUCN) é pouco preocupante, não estando ameaçada de extinção, porém a degradação do habitat, a comercialização para turistas e em mercados públicos para uso alimentício e medicinal, são ameaças ao seu estado de conservação (MORENO & PLESE, 2006; SUPERINA et al., 2010). O hábito folívoro da preguiça-comum requer adaptações morfológicas especiais como, por exemplo, dentição adaptada para a trituração de folhas, apresentando apenas a presença de molares, e um estômago grande, dividido em quatro câmaras, ocorrendo fermentação 198


nas três primeiras e, na quarta, a ação de ácidos e de enzimas (CORK & FOLEY, 1991). A alimentação folívora é energeticamente desfavorável (MACNAB, 1985), implicando em metabolismo lento, cuja regulação metabólica é favorecida por meio da variação na temperatura corporal, em vez da taxa metabólica (MACNAB,1978). Além disso, é um endotérmico imperfeito, realizando a termorregulação através da exposição à luz solar, alterando substancialmente a temperatura do corpo (MONTGOMERY & SUNQUIST, 1975). É recicladora de nutrientes (MORENO et al., 2008) e tem o hábito de defecar e urinar na base das árvores, devolvendo ao sistema solo-planta uma parcela dos nutrientes que foram retirados (MONTGOMERY, 1983). A sua pelagem é formada por pelos longos e grossos, adquirindo coloração esverdeada em períodos chuvosos devido à presença de algas verdes da espécie Trichophilus welckeri (SUUTARI et al., 2010). Tais algas auxiliam na camuflagem da espécie e também servem como alimento para mariposas e outros artrópodes que podem ser encontrados na pelagem dos indivíduos (AIELLO, 1985). Os machos distinguem-se das fêmeas por apresentarem no dorso uma estrutura composta de pelos curtos, negros, com as bordas alaranjadas, denominada de especulum (WETZEL & AVILLA-PIRES, 1980). Os indivíduos dessa espécie possuem 8 ou 9 vértebras cervicais, diferente de outros mamíferos que possuem apenas 7, possibilitando movimentar a cabeça em até 270° (NOWAK, 1999).

A presença da preguiça-comum nos ambientes urbanos As interações ecológicas dos indivíduos com o seu ambiente podem ser influenciadas pelo espaço físico, sendo esse considerado um dos principais fatores para dimensão do nicho de uma espécie (PIANKA, 1999; SCHOENER, 1974) que pode estar condicionado à qualidade do habitat dentro da sua área de vida. Para a preguiça-comum, essas áreas precisam ser arborizadas com copas conectadas, uma vez que esses são uns dos elementos base para composição do seu habitat. A matriz no entorno e a distância entre os fragmentos exercem influência no tamanho e na dinâmica das populações naturais (LAURENCE & VASCONCELOS, 2004; METZGER,1999), podendo limitar o tamanho da área de vida e o uso do espaço pelas preguiças. A área de vida representa o espaço percorrido pelo indivíduo em busca de alimento, acasalamento e cuidado com os filhotes (BURT, 1943). Para a 199


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preguiça-comum, essa área pode ser caracterizada como o conjunto de copas de árvores (MONTGOMERY & SUNQUIST, 1975). Relatos de indivíduos de preguiça-comum em fragmentos florestais isolados (MORAES-BARROS et al., 2010, PEDROSA, 2013) e sua presença em ambientes urbanos (MANCHEST & JORGE, 2003; PEDROSA & CASTRO, 2014) têm chamado a atenção dos pesquisadores. A presença da preguiça-comum em áreas urbanas é uma das consequências do avanço da urbanização, bem como na sua introdução nesse tipo de ambiente são algumas das interferências antrópicas impactantes sobre a espécie (SUPERINA et al., 2010; PEDROSA & CASTRO, 2014, PEREIRA, 2015). Os indivíduos que habitam os fragmentos cortados pelas estradas e rodovias correm o risco de serem atingidos por automóveis ao tentar atravessar as rodovias em direção à outra porção do fragmento, fazendo com que essa espécie esteja nos registros da fauna atropelada (REYNIER et al., 2012, OLIVEIRA & LATINI, 2013). Ademais, a paisagem natural, entrecortada pelo tecido urbano, pode impedir os indivíduos de deslocarem-se até os fragmentos devido à matriz urbanizada. Outro problema é a concepção de animais silvestres em áreas urbanas devido ao valor estético (DITCHKOFF et al., 2006), sendo um dos motivos pelos quais o homem introduz os animais silvestres em praças e em outros espaços públicos há algumas décadas (CONSENTINO, 2004). Apesar de a presença da preguiça-comum em praças atrair a atenção das pessoas, relatos de captura para o tráfico de animais silvestres, quedas de indivíduos, interações agonísticas, abandono precoce de filhotes pelas mães e choques elétricos são registrados em ambientes urbanos (XAVIER, et al., 2010, PEDROSA & CASTRO, 2014, PEREIRA, 2015; SILVA & CASTRO, 2015). O presente estudo tem o objetivo de entender como as mudanças na paisagem e os impactos do ambiente urbano influenciam no comportamento da preguiça-comum (Bradypus variegatus). Especificamente, estimar o tamanho da área de vida, descrever o padrão comportamental, a variação no número de indivíduos com base em mudanças na paisagem e nas interferências dos elementos urbanos e das atividades antrópicas.

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Material e Métodos Área de estudo O estudo foi realizado na Praça João Pessoa, na cidade de Rio Tinto, localizada a 53km da cidade de João Pessoa (0,6º4’23.29”S), capital do Estado da Paraíba. Na cidade de Rio Tinto são encontrados fragmentos de floresta, sendo um deles parte da Reserva Biológica Guaribas (SEMA III), rios, estradas, construções urbanas e o Campus IV da UFPB (Figura 1a). A Praça caracteriza-se pela presença de casas, bares e restaurantes. Nesse local, há nove figueiras (Ficus microcarpa L.) do lado esquerdo da Praça, mas os indivíduos de preguiça-comum concentram-se em apenas oito figueiras, estando todas conectadas através de suas copas, o que possibilita a locomoção dos mesmos (Figura 1b). O Município de Rio Tinto tem 8.903 ha de seu território inserido na Área de Proteção Ambiental (APA) Barra do Rio Mamanguape, de forma que a Praça João Pessoa está na área de abrangência da APA (Figura 1c).

Figura 1. Localização da cidade de Rio Tinto e os principais elementos da paisagem (a). Elementos urbanos (casas, bares e restaurantes) que caracterizam a Praça João Pessoa, Rio Tinto, PB (b). Limite da APA Barra do Rio Mamanguape e localização da Praça na área de abrangência da APA (c). Fontes: (a) mapa elaborado por Rafaela França em 2015; (b) Foto de Elaine Pedrosa em 2014 e (c) imagem do Google Earth (obtida em 07/2012) presente no Plano de Manejo da APA Barra do Rio Mamanguape.

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Coleta de dados A coleta de dados comportamentais dos indivíduos que habitam as figueiras na Praça João Pessoa abrangeu o período de abril de 2011 a dezembro de 2012. A distribuição angular e organizada das figueiras proporcionou um melhor campo de visualização do observador para os indivíduos, sendo possível realizar observações também de interações agonísticas. Para as observações do padrão comportamental e da área de vida, foi utilizado o método de “varredura instantânea” (ALTMANN, 1974) com registros a cada 5 minutos, que consiste no registro instantâneo dos comportamentos exibidos pelos indivíduos que estão no campo de visão do observador. Para as interações agonísticas, os dados foram registrados pelo método de “todas as ocorrências” (ALTMANN, 1974), em que os comportamentos foram registrados à medida que foram exibidos, bem como o sexo e a classe etária dos indivíduos envolvidos nas interações agonísticas. Foram considerados para fins de registros os comportamentos: 1) parado (P), no qual a preguiça não exibe movimentos na cabeça e nos membros do corpo, podendo estar sentada, deitada, pendurada ou com os seus membros anteriores e posteriores abertos apoiados no substrato; 2) dormindo (DR), quando a preguiça está com a cabeça baixa e seus membros agarrados ou apoiados ao substrato e sem apresentar movimentos, com o corpo curvado e, em algumas ocasiões, assumindo um formato arredondado; 3) deslocando (DE), quando a preguiça executa qualquer deslocamento realizado com movimentos alternados dos seus membros pélvicos e torácicos apoiados no substrato. O movimento pode apresentar uma combinação alternada dos membros torácicos direito e pélvico esquerdo, torácico esquerdo e pélvico direito. Os deslocamentos também podem ser feitos através de movimentos acrobáticos do corpo entre os galhos; 4) comendo (C), a preguiça, com o auxílio de um dos membros ou esticando o pescoço, leva à boca o alimento (folhas) e o mastiga; 5) catando (CT), a preguiça sentada, deitada, pendurada ou de cabeça para baixo, com o auxílio das garras exibe movimentos rápidos e repetitivos com uma das garras ou alternando tais movimentos com as duas garras sobre o pelo; 6) atividades fisiológicas (AF), a preguiça desce da copa em direção à base da figueira junto ao solo e defeca e/ou urina. Nas áreas urbanas, a preguiça também defeca e urina pendurada nos galhos das extremidades das figueiras, estando suspensa apenas pelos seus membros torácicos.

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Os comportamentos agonísticos (AG) podem ser exibidos sem contato físico, nos quais o indivíduo ergue um dos membros torácicos, exibindo suas garras para o oponente, mantendo os outros membros agarrados ao substrato. Nessa categoria também estão incluídas agressões com contato físico, onde um dos indivíduos se mantém preso ao substrato pelos seus membros pélvicos e um torácico, levantando o outro membro, podendo bater ou puxar e/ou apertar com força sua garra em qualquer parte do corpo do seu oponente. Também são descritas para o comportamento agonístico vocalizações emitidas pelo oponente durante o conflito. As mudanças na paisagem da Praça João Pessoa e os impactos dos elementos urbanos foram registrados de janeiro de 2013 a julho de 2015. Para isso, foram gerados mapas por geoprocessamento em ambiente de Sistema de Informação Geográfica (SIG) para caracterizar o ambiente urbano e suas mudanças na Praça João Pessoa. Para estimar o número de indivíduos nas figueiras, todas as copas das figueiras foram observadas e, conforme os indivíduos foram avistados, o registro foi inserido para a contagem. Os indivíduos foram diferenciados por características físicas, cor ou manchas na pelagem. Para estimar a idade foram considerados: 1) filhote - quando o indivíduo estiver sob o cuidado parental da mãe ou quando o mesmo é encontrado sozinho e apresenta um pequeno porte (Figura 2); 2) subadulto - indivíduos com tamanhos maiores que os filhotes e menores que os adultos; 3) adulto - indivíduos de tamanho superior ao de subadulto. Os machos foram diferenciados das fêmeas através da presença do especulum, caracterizado por uma mancha preta nos pelos na região dorsal das preguiças machos, facilitando a identificação dos sexos (Figura 3). Por meio de caminhadas em torno da distribuição das figueiras, de forma que todas as árvores em que havia preguiças foram marcadas com fitas e, posteriormente, tiveram os pontos georreferenciados com o auxílio do aparelho GPS (Global Positional System) Etrex®10 Garmin, com os pontos representados em UTM (Universal Transversa de Mercator). Também foi calculado o tamanho da área de vida utilizando a função (calculo da área) desse instrumento.

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Figura 2. Filhote de preguiça-comum (Bradypus variegatus). Foto: Elaine Pedrosa

Figura 3. Macho adulto de preguiça-comum com especulum na região dorsal. Foto: Elaine Pedrosa

Análise estatística Todas as categorias comportamentais registradas foram submetidas ao teste de normalidade Shapiro–Wilk (p= 0,05), onde foi obtida uma distribuição não paramétrica dos dados (p<0,05). Devido 204


à natureza das amostras, foi aplicado aos dados o teste de KruskalWallis, seguido do teste de Dunn, para comparação múltipla entre os postos. Foi considerado o nível de significância de 5%. Esses testes foram utilizados para verificar se há diferenças significativas entre os comportamentos exibidos. Todas as análises estatísticas foram realizadas no programa BioEstat 5.3.

Resultados A proporção de comportamentos exibidos mostrou que o comportamento parado (P) teve maior predominância, representando 32,36% dos registros. Já o comportamento deslocando (DE) apresentou o percentual de 22,39%, o dormindo (DR) 18,14%, o comendo (C) 12,65% e o catando (CT) 13,51%. Os comportamentos agonísticos (AG: 0,73%) e as atividades fisiológicas, urinar e defecar (AF: 0,22%), apresentaram os menores percentuais (Figura 4).

Figura 4. Percentual de comportamentos exibidos por indivíduos de preguiça-comum (Bradypus variegatus) na Praça João Pessoa, Rio Tinto, PB.

Alguns indivíduos foram observados defecando na base das figueiras (Figura 5), conforme fazem em ambiente natural, e outros dependurados nos galhos das figueiras (Figura 6). Nas interações agonísticas foi observada a exibição de uma das garras anteriores, representando uma postura de ameaça (Figura 7a). Em tais interações ocorreram também tapas e puxões com o uso das garras anteriores no corpo ou nos membros do outro indivíduo, provocando o seu desequilíbrio 205


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e muitas vezes resultando na sua queda (Figura 7b). Tais interações foram acompanhadas por vocalizações agudas, com durações muito curtas.

Figura 5. Indivíduo adulto de preguiça-comum (Bradypus variegatus) defecando na base de uma figueira na Praça João Pessoa, Rio Tinto, PB. Foto: Carla Castro

Figura 6. Indivíduo adulto de preguiça-comum (Bradypus variegatus) defecando pendurado nos galhos de uma figueira na Praça João Pessoa, Rio Tinto, PB. Foto: Cássia Pereira da Silva.

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Figura 7. Exibição de garras nas interações agonísticas entre indivíduos adultos de preguiça-comum (a). Indivíduo adulto de preguiça-comum puxando o membro posterior de outro indivíduo nas interações agonísticas (b). Desenhos: Elaine Pedrosa.

Diferenças significativas foram encontradas pelo teste de kruskal Wallis (H= 12,125 p =0,0164) para os comportamentos exibidos na Praça, havendo diferenças entre as categorias parado (P) e comendo (C), parado (P) e catando (CT), deslocando (DE) e comendo (C) (Figura 8).

Figura 8. Diferenças entre as médias dos postos apresentadas pelo teste de Kruskal Wallis, seguida do teste de Dunn para os comportamentos exibidos por indivíduos de preguiça-comum (Bradypus variegatus) na Praça João Pessoa. Os valores de p são mostrados em cima de cada barra.

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O número de indivíduos e as classes sexo-etárias variaram em função dos nascimentos, óbitos e introduções, pelos moradores da microrregião do litoral norte, de novos indivíduos de preguiça-comum. No início do estudo, havia 9 machos adultos, 2 fêmeas adultas, 1 filhote e 1 subadulto, totalizando 13 indivíduos nas figueiras da Praça João Pessoa. Ao longo do ano de 2011 ocorreram 2 introduções de fêmeas, 2 introduções de macho, 1 óbito de fêmea adulta, 1 óbito de macho adulto, 4 nascimentos e 5 quedas de filhotes, sendo que 4 filhotes foram a óbito e 1 foi encaminhado para o CETAS (Centro de Triagem de Animais Silvestres), totalizando 14 preguiças nesse ano (Tabela 1). Em 2012, 5 preguiças foram introduzidas. Foi possível identificar, dentre os novos indivíduos, 1 fêmea e 2 machos adultos. Ocorreram também 3 nascimentos, desses 1 filhote foi a óbito e 2 filhotes foram encaminhados para o CETAS, chegando ao final de 2012 com 18 indivíduos (Tabela 1). Tabela 1. Variações no número de indivíduos de preguiça-comum (Bradypus variegatus) na Praça João Pessoa, Rio Tinto, PB em 2011e 2012. Meses (2011) Meses (2012)

Abr

Mai

13 Jan

Fev

14

-

11 Mar 14

Jun

Jul

Ago

12 Abr

12 Mai

Jun

14

14

17

-

Set

Out

Nov

Jul

12 Ago

12 Set

Out

17

-

-

16

13

Dez Nov

14 Dez

16

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Dos indivíduos que morreram adultos, 2 foram encontrados em cima das copas das figueiras, já os filhotes foram encontrados caídos no chão da Praça João Pessoa. Entre as preguiças que foram a óbito, foi possível fazer medições biométricas em três indivíduos, obtendo: 50cm do comprimento do corpo, 5,5cm do comprimento da cauda e 2,3kg para o macho adulto encontrado morto em cima do tronco da figueira; 57cm do comprimento do corpo, 4,2cm do comprimento da cauda e 4,12 kg para a fêmea adulta encontrada no solo (Figura 9); 18,5cm do comprimento do corpo, 3cm do comprimento da cauda e 0,16g para um filhote encontrado no solo (Figura 10). Nos anos de 2011 e 2012, os nascimentos ocorreram nos meses de abril, maio, junho, julho e dezembro.

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Figura 9. Fêmea adulta de preguiça-comum (Bradypus variegatus) encontrada morta no solo da Praça João Pessoa. Foto: acervo do projeto “Preguiças urbanas, Rio Tinto, PB” (UFPB).

Figura 10. Filhote de preguiça-comum (Bradypus variegatus) encontrado morto no solo da Praça João Pessoa. Foto: Elaine Pedrosa

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A densidade de indivíduos nas figueiras da Praça João Pessoa foi de 68 ind/ha numa proporção de aproximadamente 4 machos para cada 1 fêmea. O tamanho da área de vida, que corresponde a área das copas das 8 figueiras, foi de 2600m² (Figura 11). Mas, em maio de 2015 uma figueira caiu, aparentemente infestada por agentes patogênicos, não suportando a pressão de ventos mais fortes (Figura 12).

Figura 11. Área de vida dos indivíduos de preguiça-comum (Bradypus variegatus), correspondente às copas das 8 figueiras na Praça João Pessoa. Mapa: Rafaela França.

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Figura 12. Figueira caída na Praça João Pessoa, Rio Tinto, PB. Foto: Gerlane Bezerra.

Discussão O comportamento parado (P) foi o mais exibido pelos indivíduos de preguiça-comum. Em estudos realizados por Gilmore et al. (2001) e Foley et al. (1995), as preguiças permaneceram a maior parte do tempo em repouso, porém, nestes estudos, o comportamento parado (P), assim como o comportamento dormindo (DR), foram incluídos na categoria repouso, uma vez que os indivíduos não exibem movimentos em ambas situações. Além disso, esses autores não fizeram o estudo geral do comportamento do grupo de indivíduos, mas dos comportamentos individuais, apresentando diferenças entre alguns indivíduos nos padrões de atividades. No nosso estudo, foi possível diferenciar os comportamentos parado (P) e dormindo (DR) devido à facilidade de visualização na Praça João Pessoa. Foi verificado quando o indivíduo está parado, exibe pequenos movimentos nos membros sem haver deslocamento e quando o mesmo está dormindo, assume uma postura curvada com a cabeça baixa, chegando algumas vezes até assumir um formato arredondado do corpo, mantendo essa postura durante várias horas. Passar uma proporção maior do tempo sem deslocar (parado ou em descanso) é comum para essa espécie, já que a alimentação folívora é energeticamente desfavorável, resultando no baixo metabolismo (MCCARTHY et al., 1999). 211


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O comportamento deslocando (DE) pode estar associado às introduções de indivíduos na Praça oriundos de outros locais, uma vez que durante o monitoramento de indivíduos translocados, da espécie Bradypus torquatus, foi registrado, nos seis primeiros meses, maior frequência de deslocamentos de uma árvore para a outra (CHIARELLO et al., 2004). Essa é uma implicação da dispersão dos indivíduos na nova área de vida (CASSANO, 2006). O comportamento de catação (CT) envolve a autolimpeza do corpo (CHIARELLO, 1998), sendo comum para a espécie, porém, para QUEIROZ (1995), a catação estaria mais relacionada com os processos de produção de calor. Essa poderá ser uma estratégia para compensar os processos metabólicos da digestão (MONTGOMERY & SUNQUIST, 1978). Os comportamentos de urinar e de defecar pendurado nos galhos das figueiras são específicos do ambiente urbano. Em ambiente natural, os indivíduos defecam e urinam na base das árvores, devolvendo parte dos nutrientes que foram retirados durante sua alimentação (MONTGOMERY, 1983). Na Praça João Pessoa, tal comportamento foi modificado por alguns indivíduos de preguiça-comum. Pedrosa & Castro (2014) observaram que pessoas tocavam nas preguiças ou ficavam muito próximas, quando estas desciam das copas até a base das figueiras para defecar e/ou urinar. Ademais, Silva & Castro (2015) registraram a dificuldade de alguns indivíduos em descer devido ao acúmulo de lixo e entulhos na base das figueiras. Isso reflete os impactos da paisagem urbana e de ações antrópicas no comportamento dos indivíduos de preguiça-comum. Contudo, as interferências da paisagem sobre os indivíduos de preguiça-comum também se apresentam nos elementos urbanos que os isolam e os impossibilitam de deslocar-se para fragmentos florestais. Esse problema é crítico principalmente para as fêmeas e para os filhotes de preguiça-comum. Apesar de haver registros de reprodução entre os indivíduos que habitam as figueiras na Praça João Pessoa, todos os filhotes morrem antes do período de desmame ou logo após o nascimento (PEDROSA & CASTRO, 2014). Isso ocorre porque, em ambiente florestal, quando os filhotes atingem a fase de desmame, as mães mudam a área de vida, migrando para outros locais para evitar competição por recursos (espaço e folhas) com sua prole (MONTGOMERY & SUNQUIST, 1978). Porém, no ambiente urbano as mães não conseguem realizar tal migração, resultando no abandono precoce dos seus filhotes (PEDROSA & CASTRO, 2014). Outro fator que agrava o problema é a introdução de novos indivíduos de preguiçacomum nas figueiras da Praça João Pessoa. Isso contribui para a 212


elevada densidade de indivíduos nas figueiras, aumentando também a competição entre fêmeas. A competição pode ser uma das causas dos comportamentos agonísticos entre indivíduos. Assim como as fêmeas, os machos competem por recursos alimentares e também por fêmeas em períodos de reprodução já que há uma desproporção sexual em relação ao número de machos e o número de fêmeas. Tal competição se expressa nos comportamentos agonísticos entre indivíduos, sendo esse tipo de interação (agonística) pouco observada em ambientes florestais (BEEBE, 1926; GREENE, 1989). A queda de uma das figueiras, que compõe a área de vida dos indivíduos na Praça João Pessoa, modificou a paisagem. Tal mudança reduziu o tamanho da área de vida de forma a influenciar nos comportamentos dos indivíduos, já que parte dos recursos alimentares (folhas jovens das figueiras) se perdeu. O fato dos indivíduos estarem isolados na Praça João Pessoa e não terem como se deslocar para os fragmentos florestais presentes na cidade de Rio Tinto poderá aumentar a frequência de interações agonísticas.

Conclusões O estudo mostra que os indivíduos de preguiça-comum são sensíveis à paisagem urbana, modificando os comportamentos de urinar e de defecar, apresentando também o abandono precoce dos filhotes pelas mães e interações agonísticas entre indivíduos adultos do mesmo sexo. As mudanças na paisagem (queda da figueira) tiveram impacto no tamanho da área de vida. Os elementos que compõem a paisagem urbana impossibilitam o deslocamento dos indivíduos até os fragmentos florestais. Com isso, os indivíduos são obrigados a viver em um ambiente com recursos limitados (espaço). A paisagem urbana influencia na manutenção dessa população de preguiça-comum. A translocação destes indivíduos para ambientes florestais requer uma avaliação de quais fragmentos apresentam capacidade de suporte para recebê-los. Um estudo sanitário detalhado é essencial para avaliar a saúde dos indivíduos, de forma que não levem consigo patógenos para os ambientes florestais e os transmitam aos indivíduos da espécie e de outras espécies que lá habitam. Ademais, não há a garantia de que todos os indivíduos sobreviverão em ambientes florestais, considerando que muitos deles estão submetidos, há anos, a uma dieta restrita às folhas de Ficus microcarpa L. 213


Geotecnologias e Meio Ambiente: Analisando uma Área de Proteção Ambiental

Neste cenário é essencial a implantação de um Programa de Educação Ambiental que não se limite a abordar a problemática, da presença de indivíduos de preguiça-comum em área urbana, pontualmente e/ou em datas comemorativas, mas que abranja e envolva todos os segmentos presentes na Praça João Pessoa (moradores, comerciantes e frequentadores de bares e de restaurantes). Faz-se necessário um monitoramento permanente e contínuo por parte dos órgãos ambientais para inibir as introduções de indivíduos, vindos de outros locais, nas figueiras da Praça João Pessoa. Da mesma forma a implantação de pontes suspensas, adequadas ao deslocamento dos indivíduos de preguiça-comum, como forma de ampliar a área de vida, além de um projeto de arborização da praça que proporcione um aporte diversificado de espécies vegetais utilizadas para alimentação, em ambientes florestais, por indivíduos de preguiça-comum, bem como avaliação das figueiras que são antigas e apresentam elevado nível de infestação por agentes patogênicos comprometendo suas estruturas. Parte do município de Rio Tinto (8.903 hectares), incluindo a Praça João Pessoa, está inserida na área de abrangência da APA da Barra do Rio Mamanguape. Considerando o importante papel da APA na preservação da fauna local, é primordial que a gestão desta Unidade de Conservação, em parceria com a gestão municipal, contribuam com as medidas aqui propostas, adotando como base e suporte, para tais medidas, as informações científicas obtidas pelas pesquisas de longo prazo desenvolvidas pela UFPB, Campus IV, com a espécie Bradypus variegatus, na Praça João Pessoa.

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219


Geotecnologias e Meio Ambiente: Analisando uma Área de Proteção Ambiental

Avaliação

do campo térmico e projeções

microclimáticas: estudo de caso em ambiente urbano inserido na

M amanguape /PB

42

APA

da

B arra

do

R io

Joel Silva dos Santos 43, Anne Falcão de Freitas 44, Beatriz Barbalho de Melo 45, Haymée Nascimento de Alencar 46, Nadjacleia Vilar Almeida 47

Introdução No século XVIII, com a Revolução Científico-Tecnológica, ocorreu uma grande transformação na capacidade produtiva humana e de intervenção na natureza, gerando um crescimento econômico desordenado, acompanhado da grande utilização de energia e intensificação da exploração dos recursos naturais. A partir desse mesmo período, também se verificaram o desencadeamento da urbanização acelerada e o crescimento desordenados das áreas urbanas (DIAS 2011). Vale destacar que, atualmente, mais de 50% da população do mundo residem em áreas urbanas, com forte tendência ao crescimento desordenado e à degradação dos recursos naturais (GAITANI et al., 2011). Com o crescimento desordenado das cidades, vários impactos ambientais foram gerados nos mais diversos sistemas ambientais. O crescimento da população associado ao consumismo desenfreado, vem 42  Parte do texto foi publicada na Revista Caminhos da Geografia. v. 15, n. 50, p. 89–99, 2014. 43  Bacharel e Licenciado em Geografia\UFPB; Mestre em Desenvolvimento e Meio Ambiente\PRODEMA-UFPB; Doutor em Recursos Naturais\UFCG. Professor do Departamento de Engenharia e Meio Ambiente. Professor do Programa de Pós-Graduação em Desenvolvimento e Meio Ambiente 44  Bacharel em Ecologia e Licenciada em Biologia\ UFPB; Mestre em Desenvolvimento e Meio Ambiente\ PRODEMA-UFPB; Doutoranda no PRODEMA\UFPB 45  Bacharel em Ecologia\UFPB; Mestre em Engenharia Civil e Ambiental\ PPGECAM–UFPB. 46  Bacharel em Ecologia\UFPB 47  Bacharel e Licenciada em Geografia\UFPB; Mestre em Desenvolvimento e Meio Ambiente\PRODEMA\ UFPB; Doutora em Geografia\UFF. Professora do Departamento de Engenharia e Meio Ambiente

220


cada vez mais comprometendo a qualidade de vida das populações residentes nessas áreas, bem como, a sustentabilidade dos sistemas ambientais. Dentre os sistemas ambientais afetados pela a ação antrópica, pode-se verificar que o sistema atmosférico é um dos mais comprometidos. A formação de ilhas de calor, a intensificação do efeito estufa e o desconforto térmico são exemplos claros de alterações climáticas em ambientes urbanos. Segundo projeções do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC) (2007), o planeta passará por um aumento médio da temperatura entre 1,8ºC a 4ºC até 2100. Embora ainda não seja consenso entre os cientistas, o aquecimento global acarretará em impactos ambientais significativos com perdas econômicas sociais e ambientais, principalmente entre as populações residentes em áreas urbanas. Nesses ambientes, vários estudos demonstram que mudanças significativas na atmosfera urbana são provocadas principalmente pelas diversas formas de uso e ocupação do solo, geometria das construções e a constituição de seus materiais de revestimento, pois as trocas de calor por convecção entre o solo e os edifícios aumentam o desconforto térmico no espaço intraurbano (BOURBIA e BOUCHERIBA 2010; STERWART e OKE 2010; ANDREOU e AXARLI 2012). Esse desequilíbrio térmico, afeta a qualidade de vida das populações residentes em áreas urbanas (MARTINI et al., 2013). Tal problemática também pode afetar diretamente a saúde da população e, consequentemente, seu bem-estar com o desconforto térmico e a formação das ilhas de calor (ÉGERHÁZI et al., 2013). Como pôde ser discutido, o crescimento desordenado das cidades e a falta de planejamento ambiental adequado para cada região, podem afetar as condições climáticas de uma determinada localidade, o que pode trazer profundas influências sobre a qualidade de vida das populações. Melo et al., (2010, p.2050), afirmam: Mudanças na superfície da terra, através das diversas formas de uso e ocupação do solo, têm gerado transformações significativas nos sistemas climáticos de áreas urbanas. A formação de ilhas de calor, inversão térmica, poluição atmosférica, dentre outros processos ocasionados pela ação antrópica, tem comprometido cada vez mais a qualidade de vida das populações residentes em centros urbanos e tem aberto um leque de discussões a respeito da qualidade do ar desses centros, associados diretamente ao planejamento ambiental de áreas urbanas. 221


Geotecnologias e Meio Ambiente: Analisando uma Área de Proteção Ambiental

Dessa forma, o estudo multifacetado e interdisciplinar que envolva os mais diversos interesses e exigências que estão presentes nas cidades faz-se necessário e imprescindível, visto que o ambiente urbano é extremamente complexo. Mendonça, (2001, p.80) argumenta que: Estudar a cidade, o fato urbano, a metropolização não é atributo de nenhuma ciência em particular, isto porque a cidade se constitui numa verdadeira encruzilhada, onde se encontram diferentes realidades, dinâmicas, interesses e saberes. Ela constitui por si só, um paradoxo à realidade positivista moderna, seja porque explicita diferenças ao concentrar homens e atividades num só lugar, seja porque evidencia contradições básicas do modo de produção moderno – ao impor, por exemplo, a coexistência da miséria e da riqueza numa mesma dimensão espaço temporal.

Por ser complexo em demasia, o estudo acerca do campo térmico urbano aliado às consequências advindas do progresso das cidades modernas, deve ser abordado de maneira ampla e urgente, pois diversos estudiosos afirmam que a substituição das áreas verdes em detrimento de espaços urbanos traz consequências que devem ser levadas em consideração. Loboda e De Angelis (2005, p.131) preconizam: No decorrer do processo de expansão dos ambientes construídos pela sociedade, não se tem dado a devida atenção à qualidade, sendo as questões ambientais e sociais relegadas ao esquecimento. A qualidade de vida urbana está diretamente atrelada a vários fatores que estão reunidos na infraestrutura, no desenvolvimento econômico social e àqueles ligados à questão ambiental. No caso do ambiente, as áreas verdes públicas constituem-se elementos imprescindíveis para o bem estar da população, pois influencia diretamente a saúde física e mental da população e no seu clima urbano.

Dessa forma, os estudos microclimáticos são de grande importância, pois demonstram as dimensões da intervenção antrópica no ambiente urbano. Com base nesses estudos, podem-se estabelecer projeções, possibilitando a realização de um planejamento ligado à mitigação dos impactos das alterações climáticas nesses ambientes. 222


É diante desse contexto que este estudo se apresenta, considerando a importância do conhecimento da climatologia urbana para o planejamento ambiental. O objetivo principal da pesquisa é avaliar as condições do campo térmico urbano do Campus IV da Universidade Federal da Paraíba. O trabalho também se propõe a elaborar cenários futuros, considerando-se as projeções de aumento de temperatura do quarto relatório de avaliação do IPCC (2007). Dessa forma, esta pesquisa visa contribuir para o planejamento de políticas públicas e a gestão sustentável do Campus IV da UFPB.

Material e Métodos Área de estudo A pesquisa foi realizada no Campus IV da Universidade Federal da Paraíba – UFPB, localizado no município de Rio Tinto/PB, situado na microrregião do Litoral Norte e na mesorregião da mata paraibana no Estado da Paraíba. Vale salientar que o Campus IV encontra-se dentro dos limites territoriais da Área de Proteção Ambiental (APA) da Barra do Rio Mamanguape, como também, os municípios de Rio Tinto, Marcação, Lucena e Baia da Traição (Figura 1). A área de estudo está sob a influência dos ventos alísios de sudeste durante todo o ano. O clima predominante se enquadra em tropical chuvoso, de acordo com classificação Am, segundo Köeppen. A área de estudo é caracterizada por duas estações bem definidas (seca e chuvosa), predominantemente quente e úmida durante todo ano (SANTOS, 2011).

223


Geotecnologias e Meio Ambiente: Analisando uma Área de Proteção Ambiental

Figura 1. Localização geográfica do Campus IV-Litoral Norte/Universidade Federal da Paraíba, no município de Rio Tinto, dentro dos limites da APA da Barra do Rio Mamanguape, Paraíba, Brasil.

Campo de análise do sistema clima urbano A análise do clima urbano através de descrições físicas do espaço ocupado foi realizada com base na metodologia apresentada por Monteiro (1976); Katzschner et al. (2002) e Costa (2007). O método consiste em medições in loco e na análise das variáveis climáticas de temperatura e umidade relativa do ar. A partir disso, foram realizadas observações in loco para a caracterização da área de estudo e, de acordo com as diferentes configurações da cobertura do solo, foram selecionados cinco pontos (Figura 2) para o levantamento das variáveis, temperatura e umidade relativa do ar. Para a coleta dos dados, foram instalados Data Loggers Hobo® U10-003 (Resolução: Temperatura: 0,1°C em 25,0°C e RH: 0,07% em 25,0°C), programados para realizar medições em intervalos horários, os quais foram acondicionados em abrigos meteorológicos apoiados em tripé a uma altura aproximada de 1,5 metros do solo, em cada ponto. Posteriormente, cada ponto de coleta foi georreferenciado (Tabela 1). As medições foram realizadas durante os meses representativos dos períodos distintos que ocorrem na área de estudo: período seco 224


(dezembro/2012, janeiro e fevereiro/2013) e período chuvoso (maio, junho e julho/2013).

Figura 2. Campus IV-Litoral Norte/Universidade Federal da Paraíba, com a localização dos pontos de medição. Fonte: Freitas et. al., (2014).

A localização geográfica dos pontos monitorados apresentada na Figura 2 está disposta na Tabela 1. Tabela 1. Localização geográfica, em UTM, das amostras experimentais no Campus IVLitoral Norte/Universidade Federal da Paraíba, no município de Rio Tinto, dentro dos limites da APA da Barra do Rio Mamanguape, Paraíba, Brasil. Pontos

225

Local

Coordenadas UTM (X)

Coordenadas UTM (Y)

P1

Praça 1

270779

9247194

P2

Resquício de mata atlântica

270640

9247202

P3

Praça 2

270681

9247164

P4

Biblioteca

270706

9247283

P5

Salas

270665

9247134


Geotecnologias e Meio Ambiente: Analisando uma Área de Proteção Ambiental

Mapeamento do uso e cobertura do solo O mapa de localização da APA da Barra do Rio Mamanguape foi elaborado utilizando o Sistema de Informações Geográficas (SIG), no qual foram inseridos arquivos no formato shapefile do limite da APA da Barra do Rio Mamanguape, disponibilizado no site do ICMBio (Instituto Chico Mendes de Conservação da Biodiversidade). Os arquivos shapefile dos limites territoriais dos municípios e do Estado da Paraíba foram adquiridos no GeoPortal AESA. Para o mapeamento do uso e cobertura do solo, foi utilizada a técnica de fotointerpretação em uma imagem georreferenciada com resolução espacial de 1m do satélite Quick Bird (Digital Globe, 2014). O índice de cobertura do solo foi obtido pela contribuição percentual das seguintes classes de cobertura do solo: (a) cobertura cerâmica, (b) cobertura concreto, (c) gramínea, (d) solo exposto, (e) vegetação arbórea e (f) vegetação arbustiva para a caracterização da área total de cada ponto experimental. O mapeamento e o índice de cobertura do solo foram obtidos no SIG. A utilização das técnicas de geoprocessamento é imprescindível para integrar e gerenciar informações diversas no que tange ao ordenamento territorial e à tomada de decisões. Nível de conforto térmico Para medir o conforto térmico ambiental, os dados foram submetidos à equação que permite o cálculo do Índice de Desconforto Térmico de Thom (1959). Embora classificado como subjetivo, esse índice é um dos mais utilizados em estudos de clima urbano (SANTOS, 2011; SANTOS et al., 2012). Esse índice estabelece uma relação entre a temperatura média e a umidade relativa do ar, com a finalidade de se obter resultados quanto ao conforto ou estresse experimentados em ambiente físico modificado. O índice pode ser obtido pela equação: IDT = T – (0,55-0,0055 UR)(T -14,5) Onde T é a temperatura do ar (ºC) e UR é a umidade relativa do ar (%). Na caracterização do nível de desconforto térmico, foi utilizada a classificação de Santos (2011), apresentada na Tabela 2. Nessa 226


classificação a faixa de variação dos níveis de conforto térmico expresso por esse índice foi ajustada às condições climáticas das regiões tropicais, a partir de um estudo na cidade de João Pessoa por Santos (2011). Tabela 2. Faixa de classificação do índice de desconforto de Thom (IDT) ajustado às condições climáticas da cidade de João Pessoa.

Faixas

IDT (ºC)

Nível de desconforto térmico

1

IDT < 24,0

Confortável

2

24 ≤ IDT ≤ 26,0

Parcialmente confortável

3

26 < IDT < 28,0

Desconfortável

4

IDT ≥ 28,0

Muito desconfortável

Fonte: Santos (2011).

Cenários do índice de conforto térmico A partir das condições do Índice de Desconforto Térmico (IDT), foram elaborados cenários dos níveis de conforto térmico para os anos de 2020, 2030 e 2040 na área de estudo, em função das projeções do IPCC e de sua previsão para o aumento médio das temperaturas globais (0,5 °C) , através do SIG.O Sistema de Informações Geográficas (SIG) é imprescindível para a elaboração de cenários climáticos, pois a sua capacidade de integrar e interagir com diferentes informações possibilita uma visão insterdisciplinar do problema a ser investigado e se constitui em ferramenta imprescindível para o planejamento ambiental.

Resultado e Discussão Descrição do uso e da cobertura do solo Os resultados da classificação da cobertura do solo são apresentados por amostras a seguir e podem ser visualizados na Figura 3. Praça 1 (P1): apresenta material de cobertura do solo predominantemente do tipo concreto e em menor quantidade de cerâmica e solo com gramíneas. Com isso, pode-se perceber que a maior parte do material de revestimento é impermeável e apresenta 227


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propriedades térmicas de retenção e manutenção de calor. Além disso, o seu entorno é caracterizado por edificações de um a dois pavimentos, impedindo a circulação do vento predominante (sudeste) para a dissipação do calor. Remanescente de Mata Atlântica (P2): este ponto foi inserido contíguo à Área de Preservação Permanente (APP), que é um remanescente de mata atlântica localizado em um dos limites do espaço intraurbano do Campus IV, assim como próximo a uma mancha de vegetação arbustiva e edificação com um pavimento, sendo a maior parte da área permeável.

Figura 3. Mapa de cobertura do solo do solo no Campus IV-Litoral Norte/Universidade Federal da Paraíba. Fonte: Freitas et. al., (2014).

Praça 2 (P3): esse ponto de medição está localizado em uma área totalmente impermeabilizada, com material de revestimento do tipo concreto. Não apresenta cobertura vegetal e é cercada por edificações de um a dois pavimentos, atuando como barreira para a passagem do vento predominante (sudeste). Biblioteca (P4): apresenta material de cobertura do solo predominantemente do tipo concreto e em menor quantidade cerâmica 228


e solo exposto, sem cobertura vegetal. Com isso, pode-se perceber que a maior parte do material de revestimento é impermeável, responsável pela retenção de calor e diminuição do albedo. O entorno desse ponto é caracterizado por edificações de um a dois pavimentos, impedindo a circulação do vento predominante. Salas (P5): esse ponto encontra-se situado em uma área com predominância do solo exposto e permeável, seguido do revestimento do tipo cerâmico. Apresentando uma edificação com dois pavimentos no seu entorno. Comportamento das condições do campo térmico do Campus IV A análise do campo térmico do espaço do Campus IV e sua relação com a descrição física do uso e da cobertura do solo evidenciaram a presença de setores com cobertura constituídos por materiais impermeáveis (cerâmica e concreto) e permeáveis (com solo exposto, gramíneas, vegetação arbórea e arbustiva). Os dados coletados pelos termohigrômetros instalados nos diferentes pontos revelam que a variação térmica média foi de 0,5 ºC no período chuvoso e 0,3 ºC no período seco. A variação média da umidade relativa do ar foi de 2% no período chuvoso e 2,4% no período seco. Durante o período chuvoso e o período seco, pôde-se observar que os pontos com as maiores médias de temperatura e as menores taxas médias de umidade relativa do ar (Pontos P1, P3, P4 e P5) estão localizados em áreas que se caracterizam pela ausência de cobertura vegetal e por forte concentração de edificações que bloqueiam a ventilação local. O ponto P2 apresentou os maiores índices de umidade relativa do ar e menores média de temperatura do ar, fato atribuído à presença de vegetação arbórea e arbustiva (Tabela 3). Áreas vegetadas diminuem a temperatura e aumentam a umidade relativa do ar, por absorverem os raios solares, proporcionando o sombreamento da área e o processo de evapotranspiração (GOMES e LAMBERTS 2009). Esses resultados repercutem nas condições de conforto térmico, podendo ser verificado que o P2 foi classificado como parcialmente confortável e os demais pontos (P1, P3, P4 e P5) estavam desconfortáveis durante o inverno (Figura 4A). Já no período seco, o IDT foi classificado como desconfortável para todos os pontos (Figura 4B). A média do índice de Thom na área de estudo foi de 26,4 ºC no período chuvoso e 27,9 ºC no período seco, segundo a classificação de Santos (2011). O índice se enquadra dentro da faixa 3, indicando que as pessoas sentem229


Geotecnologias e Meio Ambiente: Analisando uma Área de Proteção Ambiental

se desconfortáveis nesses pontos (Tabela 3). Logo, pode-se inferir que ocorrem diferentes condições térmicas devido às diferenças no uso e na ocupação do solo, nas quais as áreas pavimentadas sem sombreamento apresentaram maiores temperaturas e menores umidades, sendo consideradas desconfortáveis, principalmente no período seco, enquanto áreas permeáveis e sombreadas por árvores são mais confortáveis pela baixa temperatura e alta umidade (HWANG et al., 2010). Tabela 3. Temperatura, umidade relativa do ar e Índice de Thom (IDT) das amostras no Campus IV-Litoral Norte/Universidade Federal da Paraíba, no município de Rio Tinto. Pontos

Temperatura

Umidade

IDT

Chuvoso

Seco

Chuvoso

Seco

Chuvoso

Seco

P1

25,9

27,2

85,3

78,1

26,5

27,9

P2

25,5

27,0

86,4

78,9

25,9

27,7

P3

25,8

27,2

84,4

77,9

26,4

27,9

P4

26,0

27,3

86,3

78,2

26,6

28,0

P5

25,9

27,2

86,0

76,5

26,4

27,9

Média

25,8

27,2

85,7

77,9

26,4

27,9

Figura 4. Representação do Índice de Conforto Térmico nos pontos experimentais, durante o período chuvoso (A) e o período seco (B) no Campus IV-Litoral Norte/ Universidade Federal da Paraíba, no município de Rio Tinto.

230


Pode-se constatar também que os distintos tipos de materiais de revestimento das amostras experimentais apresentam propriedades térmicas diferenciadas, o que implica em alterações no campo térmico e formação de microclimas variados, determinando diferentes valores no que se refere à temperatura (Figura 5) e umidade relativa do ar (Figura 6) dos diferentes pontos de monitoramento. A área constituída por vegetação atuou como regulador térmico da área de estudo. Tais resultados são corroborados por Stewart e Oke (2009; 2010), ShashuaBar et al. (2011), Alves e Biudes (2012) e Balogun et al. (2012).

Figura 5. Média da temperatura do ar dos pontos experimentais durante o período chuvoso e o período seco no Campus IV-Litoral Norte/Universidade Federal da Paraíba, no município de Rio Tinto.

Figura 6. Média da umidade relativa do ar dos pontos experimentais durante o período chuvoso e o período seco no Campus IV-Litoral Norte/Universidade Federal da Paraíba, no município de Rio Tinto.

231


Geotecnologias e Meio Ambiente: Analisando uma Área de Proteção Ambiental

Cenários No que diz respeito às projeções para o ano de 2020, apenas o ponto P2 apresenta-se desconfortáveis no inverno (Figura 7A). Já durante o período seco todos os pontos apresentam-se muito desconfortáveis (Figura 7B). Nos anos 2030 e 2040, nos períodos climáticos que caracterizam a região, todos os pontos entram na classificação do Índice de Thom como muito desconfortáveis (Figura 8).

Figura 7. Cenário de IDT em 2020 dos pontos experimentais durante o período chuvoso (A) e período seco (B) no Campus IV-Litoral Norte/Universidade Federal da Paraíba, no município de Rio Tinto.

232


Figura 8. Cenário de IDT em 2030 e 2040 dos pontos experimentais durante o período chuvoso (A) e período seco (B) no Campus IV-Litoral Norte/Universidade Federal da Paraíba, no município de Rio Tinto.

Os valores do Índice de Desconforto Térmico dos pontos, em função das projeções do IPCC e de sua previsão para o aumento médio das temperaturas globais (0,5ºC/ano), nos anos de 2020, 2030 e 2040, estão dispostos na Tabela 4, abaixo: Tabela 4. Índice de Desconforto Térmico das amostras em função das projeções do IPCC no Campus IV-Litoral Norte/Universidade Federal da Paraíba, no município de Rio Tinto. Pontos

233

Inverno

Verão

2020

2030

2040

2020

2030

2040

P1

28,2

32,8

37,4

28,7

33,1

38,8

P2

27,9

32,6

37,2

28,7

33,1

37,5

P3

28,1

32,6

37,2

28,8

33,2

38,5

P4

28,3

33,0

37,6

28,9

33,3

38,7


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P5

28,2

32,8

37,4

28,6

32,9

38,3

Média

25,8

27,2

85,7

77,9

26,4

27,9

De forma geral, os resultados das projeções demonstram um aumento no índice de desconforto térmico para as pessoas que frequentarão o Campus IV, nas décadas de 2020, 2030 e 2040, apresentando-se mais proeminentes no período seco, quando ocorre maior incidência dos raios solares, e as áreas construídas tendem a absorver e manter o calor no ambiente urbano. Tal calor além de ter reflexo direto no conforto térmico da população, pode ocasionar uma série de efeitos nocivos à saúde. Segundo Coelho et al. (2010), os principais efeitos são: fadiga, estresse e dor de cabeça.

Conclusão Os resultados indicam que o uso e a ocupação desordenada do solo associado com a supressão das áreas arborizadas, para dar lugar a novas construções no Campus IV da UFPB, se refletem em alterações no campo térmico da área de estudo. Como demonstrado nesta pesquisa, o ponto P2, que possui a presença de vegetação, apresentou as menores temperaturas e uma maior taxa de umidade relativa do ar, quando comparado com os demais pontos (P1, P3, P4 e P5), os quais apresentam materiais de recobrimento impermeáveis e maiores temperaturas. O cálculo do IDT, demonstrado pelas análises efetuadas no trabalho, apontam índices que vão de parcialmente confortável no ponto P2 a desconfortável nos pontos P1, P3, P4 e P5 durante o período chuvoso, e desconfortável em todos os pontos (P1, P2, P3, P4 e P5) no período seco. O P2 foi a amostra que obteve menores índices de desconforto, demonstrando a importância da vegetação para amenização do IDT e contribuição para a qualidade ambiental. Os cenários de IDT, para os anos de 2020, 2030 e 2040, demonstraram uma tendência de aumento do desconforto, passando de parcialmente confortável para muito desconfortável, o que poderá repercutir no bem-estar e na saúde da população. 234


As previsões das alterações microclimáticas e suas consequências são de extrema importância para o planejamento ambiental e o ordenamento territorial na área de estudo.

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Sobre esta publicação Em 2016 o Campus IV e o Centro de Ciências Aplicadas e Educação (CCAE) comemoram 10 Anos de História, e neste momento este livro se apresenta como fruto da trajetória de docentes, discentes e técnicos comprometidos com a consolidação do ensino, a pesquisa e a extensão universitária no Campus IV. Maria Angeluce Soares Perônico Barbotin Diretora do CCAE Alexandre Scaico Vice-diretor do CCAE A lotação do curso de Bacharelado em Ecologia/Campus IV/UFPB, não poderia ser mais adequada, entre duas Unidades de Conservação: Reserva Biológica Guaribas e APA da Barra do Rio Mamanguape. Brotando dessa simbiose a utilização de ambas como laboratórios naturais para atividades didáticas, de pesquisa e extensão. O que se poderia esperar de um Curso de Ecologia com recursos naturais, tão bem selecionados, o qual contou ainda, com uma temporariedade poética, iniciando as primeiras turmas na primavera de 2006? Bons frutos, claro! Como exemplo, destes, ao longo dos 10 anos do curso, temos aqui esta obra, divulgando pesquisas realizadas sobre a APA da Barra do Rio Mamanguape, com a participação de vários docentes, discentes e técnicos do Curso de Bacharelado em Ecologia. Zelma Glebya Maciel Quirino Chefe do Departamento de Engenharia e Meio Ambiente (DEMA)

ISBN: 978-85-68199-05-3

9 788568 199053

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Geotecnologias e Meio Ambiente  

e-book do Livro Geotecnologias e Meio Ambiente: Analisando Uma Área de Proteção Ambiental.

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