Afonso Farias Martins
1 1 Universidade de São Paulo Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz Subsídios para a delimitação e planejamento territorial da zona de amortecimento do Parque Estadual Turístico do Alto Ribeira (PETAR) Tatiana Francischinelli Rittl Dissertação apresentada para obtenção do título de Mestre em Ciências. Área de concentração: Solos e Nutrição de Plantas Piracicaba 2011
2 2 Tatiana Francischinelli Rittl Bacharel em Gestão Ambiental Subsídios para a delimitação e planejamento territorial da zona de amortecimento do Parque Estadual Turístico do Alto Ribeira (PETAR) Orientador: Prof: Dr: MIGUEL COOPER Dissertação apresentada para obtenção do título de Mestre em Ciências. Área de concentração: Solos e Nutrição de Plantas Piracicaba 2011
3 3 FICHA CATALOGRÁFICA Verso da Folha de Rosto Elaborada pelo Tratamento da Informação (Biblioteca Central)
5 3 DEDICATÓRIA Dedico aos meus pais, Maria e Luiz que sempre me apoiaram e motivaram. E a minha avó Carlina, meu maior exemplo de amor à vida.
7 5 AGRADECIMENTOS Eu agradeço, Ao amigo e professor Prof. Dr. Miguel Cooper pela orientação na aprendizagem e no crescimento profissional. A Prof. Dr. Maria Victoria Ramos Ballester pela orientação acadêmica, carinho e amizade durante estes anos. Ao Prof. Dr. Richard J. Heck pelas oportunidades concedidas. A Prof Rozely Ferreira dos Santos pelas conversas acadêmicas. À FAPESP pela bolsa concedida. Ao Departamento de Ciência do Solo pela infraestrutura e prontidão as solicitações. Ao Parque Estadual Turístico do Alto Ribeira pela atenção em todos os momentos desse trabalho, ao Laboratório de Geoprocessamento CENA pela oportunidade de aprendizagem. Aos amigos e companheiros do Departamento de Ciência do Solo em especial ao Raul (beirute), Selene (laña), Renata (minei), Jonas (faixa rosa), Renata (beltrão), Gabriel (plug), Rafa, João, JQ, Mariana (taz) pelas conversasr e momentos de alegria. Aos amigos e companheiros do Laboratório de Geoprocessamento do CENA, Henrique (tamaguxi), Rodrigo, Deise, Luiz e Rose pelo carinho com que me receberam. À minha família piracicabana Vivian (vilinha), Mari (pivet), Débora, Cris, Fernanda (bixetão), Felipe (Frutt-lee), por tornar meus dias inesquecíveis Aos meus amigos que mesmo longe sempre estiveram por perto Beto (matrix), Érika (tétano), Helena (di-tróia), Thaís (dinda). E em especial a Lucas Benedetti Groblackner pela compreensão, apoio, carinho e ajuda incondicional em todas as etapas.
9 7 EPÍGRAFE A questão ambiental é acima de tudo, Uma questão política, econômica E social. ENRIQUE LEFF
11 9 SUMÁRIO RESUMO...13 ABSTRACT...15 LISTA DE FIGURAS...17 LISTA DE TABELAS INTRODUÇÃO Unidades de Conservação Zona de Amortecimento Geossistema Processos físicos de degradação do solo Classificação orientada a objeto Legislação...37 Referências SUBSÍDIOS PARA O PLANEJAMENTO TERRITORIAL DO ENTORNO DO PARQUE ESTADUAL TURÍSTICO DO ALTO RIBEIRA. Resumo...42 Abstract Introdução Desenvolvimento Área de Estudo: Parque Estadual Turístico do Alto Ribeira (PETAR) Metodologia Considerações finais Resultados e discussão Conclusão...54 Referências O USO DA CLASSIFICAÇÃO ORIENTADA A OBJETO COMO UMA FERRAMENTA PARA O PLANEJAMNETO ESTRATÉGICO DO USO DO SOLO. Resumo...57 Abstract Introdução Desenvolvimento Área de estudo Materiais...60
12 Métodos Classificação pixel a pixel Classificação orientada a objeto Avaliação da Classificação Acurácia e índice Kappa Geração dos mapas Considerações finais Resultados e Discussão Classificação da imagem Avaliação das classificações Conclusão...70 Referências USO E OCUPAÇÃO DO SOLO NO ENTORNO DAS UNIDADES DE CONSERVAÇÃO DO ESTADO DE SÃO PAULO Resumo...75 Abstract Introdução Desenvolvimento Área de Estudo Avaliação Rápida e Priorização do Manejo de Unidades de Conservação Análise das imagens de satélite Considerações finais Resultados e discussão Conclusão...88 Referências CRITÉRIOS PARA A DEFINIÇÃO DE ÁREAS PRIORITÁRIAS PARA CONSERVAÇÃO NO ENTORNO DAS UNIDADES DE CONSERVAÇÃO Resumo...91 Abstract Introdução Desenvolvimento Área de Estudo Materiais...95
13 Metodologia Considerações finais Resultados Discussão Conclusão Considerações gerais Referências...111
15 13 RESUMO Subsídios para a delimitação e planejamento territorial da zona de amortecimento do Parque Estadual Turístico do Alto Ribeira (PETAR) As unidades de conservação (UC) são áreas com características naturais relevantes, com limites definidos e com o objetivo de proteção e preservação da natureza, sendo admitido apenas o uso indireto dos seus recursos naturais, o qual deve compatibilizar a conservação da natureza com o uso sustentável de parcela dos seus recursos naturais. As áreas em volta das UCs são estratégicas para a proteção da biodiversidade e para o desenvolvimento sustentável da população local. Entretanto, é necessário que hajam restrições e limites ao uso e ocupação do solo nos locais da circunvizinhança, para reduzir a influência dos impactos negativos na biodiversidade das áreas protegidas. O objetivo do presente estudo é fornecer embasamento técnico para a determinação de critérios que definam a extensão, o uso e a ocupação da zona de amortecimento (ZA) do Parque Estadual Turístico do Alto Ribeira (PETAR). Para isto foram elaborados critérios que definem: a) a extensão da zona de amortecimento e b) a utilização da zona de amortecimento. A definição da extensão da zona de amortecimento do PETAR baseou-se na delimitação das microbacias hidrográficas cujos cursos de água drenam para dentro do parque e na aproximação dos vetores antrópicos ao limite do parque. Os critérios que definiram o uso e ocupação da paisagem na zona de amortecimento foram baseados na vulnerabilidade à erosão do solo. Conclui-se que a zona de amortecimento de 10 quilômetros contempla os critérios aqui usados, abrangendo o limite das microbacias hidrográficas e os grandes fragmentos florestais. Entretanto a qualidade do parque está ameaçada pela expansão da agricultura, mineração, extração ilegal de palmito e silvicultura. A expansão dessas atividades ocorre de forma irregular em áreas de alta vulnerabilidades à erosão e coloca em risco a manutenção da qualidade do bioma protegido. Palavras-chave: Unidades de conservação; Entorno; Conservação da água e do solo; Planejamento do uso do solo
17 15 ABSTRACT Subsidies for the delimitation and territorial planning of the buffer zone of Alto Ribeira Tourist State Park (PETAR) Conservation Units (UC) are areas with relevant natural features, with limits defined and with the goal of protecting and preserving nature, being admitted only the indirect use of its natural resources, which should reconcile nature conservation with the use sustainable portion of their natural resources. The areas around the UC are strategic to the protection of biodiversity and the local sustainable development of the population. However, it is necessary that there are restrictions and limits on the use and occupation of land in the surroundings, to reduce the influence of negative impacts on biodiversity in protected areas. The aim of this study is to provide a technical foundation for the determination of criteria that define the extent, use and occupancy of the buffer zone (BZ) of the Alto Ribeira Tourist State Park (PETAR). To this were developed criteria that define: a) the extent of the buffer zone and b) the use of the buffer zone. The definition of the extent of the buffer zone PETAR was based on the delineation of watersheds whose rivers drain into the park and approximation of the antropic vectors to the park boundary. The criteria that defined the use and occupancy of the landscape in the buffer zone were based on the vulnerability to soil erosion. It is concluded that the buffer zone of 10 km covers the criteria used here, covering the source of watersheds and large forest fragments. However the quality of the park is threatened by expanding agriculture, mining, illegal harvesting for palm-heart and forestry. The expansion of these activities occurs irregularly in areas of high vulnerability to erosion and can endanger the maintenance of the quality of the biome protected. Keywords: Conservation Units; Around; Water and soil conservation; Land use planning
19 17 LISTA DE FIGURAS Figura 1 - Estratégias utilizadas no desenho das unidades de conservação...22 Figura 2 Vertente...31 Figura 3 Exemplos de segmentação da imagem Landsat-7 no programa ecognition...35 Figura 4 - Quatro níveis hierárquicos (ilustração)...35 Figura 5 - Perimêtro do Parque Estadual Turístico do Alto Ribeira, São Paulo Brasil Figura 6 - Colunas estratigráficas e tentativas de correlação lateral no Subgrupo Açungui...47 Figure 7 - Localização das unidades geológicas carbonáticas proterozóicas nas áreas do Parque Estadual Intervales (PEI) e sua Zona de Amortecimento (ZA), Mosaico de Jacupiranga e Parque Estadual Turístico do Alto Ribeira (PETAR), Parque Estadual Carlos Botelho...59 Figura 8 - Localiazação e limite da área de estudo, Parque Estadual Turístico do Alto Ribeira...60 Figura 9 - Exemplos de escalas utilizadas na segmentação da imagem Lansat-7: A) Escala 15, B)Escala Figura 10 - a) Representação das classes parentais no programa ecognition, b) Representação dos descritores espectrais...63 Figura 11 - Gráfico 2D de correlação entre as classes de uso do solo...66 Figura 12 - Mapas de uso e ocupação do entorno do Parque Estadual Turístico do Alto Ribeira: a) ERDAS, b) ecognition...69 Figura 13 Localização de quatro Unidades de Conservação no estado de São Paulo: Parque Estadual Turístico do Alto Ribeira, Parque Estadual de Intervales, Parque Estadual da Serra do Mar e Parque Estadual Carlos Botelho...78 Figura 14 Evolução das áreas antropizadas sobre o PETAR, A) 1973 e B) Figura 15 Evolução das áreas antropizadas sobre o PETAR, A) 2002 e B) Figura 16 - Imagem com a localização do Parque Estadual Turístico do Alto Ribeira e sua Zona de Amortecimento...95 Figura 17 - Características do entorno do PETAR: a)declividade ;b)geologia; c)solos; d) Uso do solo; e)vegetação; Microbacias Figura 18 -Vulnerabilidade à erosão do entorno do PETAR...105
21 19 LISTA DE TABELAS Tabela 1 - Unidades de Conservação no Brasil. MMA, Tabela 2 - Litologia do subgrupo Açungui...46 Tabela 3 - Rochas do Grupo Votuverava...48 Tabela 4 - Valores de forma, cor, compacidade e suavidade utilizados na segmentação da imagem Landsat 7 ETM Tabela 5 - Valores de avaliação da concordância do índice Kappa...64 Tabela 6 - Resultado da avaliação dos classificadores...67 Tabela 7 - Descrição dos critérios adotados...79 Tabela 8 - Conceitos atribuídos aos valores relativos e absolutos...80 Tabela 9 - Porcentagem da atividade em relação à área antropizada...82 Tabela 10 - Valores e classificação das intensidades pluviométricas...96 Tabela 11 - Valores e classificação das rochas...97 Tabela 12 - Valores e classificação das declividades...97 Tabela 13 - Valores e classificação dos solos...98 Tabela 14 - Valores e classificação das formações vegetais...98 Tabela 15 - Valores e classificações dos usos do solo...99 Tabela 16 - As 21 classes de vulnerabilidade à erosão...100
23 21 1 INTRODUÇÃO 1.1 Unidades de Conservação Em 1872 nos Estados Unidos foi criado o primeiro espaço territorial protegido, o Parque Nacional de Yellowstone (SIMÕES et al, 2008; MILARÉ, 2007). O Parque Nacional de Yellowstone surgiu para proteger as áreas naturais contra a expansão urbana e agrícola que ocorriam no país naquela época (DIEGUES, 1996). A idéia de parque nacional nascida nos Estados Unidos logo se espalhou pelo mundo e atualmente existem mais de 30 mil áreas protegidas, que equivalem a 9,5% da superfície do planeta, sendo que em muitos países estas áreas representam o que sobrou dos habitats naturais (CAMPOS, COSTA- FILHO, 2006). Com a criação do Parque Nacional de Yellowstone surgiram as primeiras áreas protegidas em outros países, no Canadá em 1885, na Nova Zelândia em 1894, na Austrália e na África do Sul em 1898 e no Brasil em 1937 com o Parque Nacional de Itatiaia, com hectares (RYLANDS, 2005). O objetivo original do Parque Nacional de Itatiaia era incentivar a pesquisa científica, oferecer lazer as populações urbanas e proteger a natureza (MILLER, 1997). Segundo a IUCN (União Mundial pela Natureza) as áreas protegidas são áreas de terra e/ou mar especialmente dedicada à proteção e a manutenção da diversidade biológica e de seus recursos naturais e culturais associados, manejada através de instrumentos legais ou de outros meios efetivos (IUCN, 1994). Os critérios usados para a escolha das primeiras áreas de proteção da natureza foram as características cênicas do lugar e os fatores biológicos a ela associados. Com o passar do tempo, critérios ecológicos foram sugeridos e passaram a ser recomendadas grandes áreas representativas de diferentes comunidades bióticas (ARAUJO, 2007; PÁDUA, 2004). No Brasil, o primeiro critério usado para a escolha das áreas naturais a serem protegidas, foi o excepcionalismo existente na superfície das regiões a serem resguardadas. A partir de 1970, com a publicação dos dados do projeto RADAM, os parâmetros para escolha de novas áreas passaram a ser os fenômenos geológicos e geomorfológicos singulares de cada região (ARAUJO, 2007). Atualmente para identificação de novas áreas para a preservação são usados, sobretudo, critérios referentes à distribuição das espécies e seus habitats e a existência de ecossistemas singulares (DIEGUES, 1998). Outros critérios como raridade da espécie ou do bioma, grau de ameaça do ecossistema por impactos antrópicos, valor educacional e científico, recursos culturais, relevância para a manutenção da vida silvestre e representatividade, também são empregados.
24 22 O desenho das unidades de conservação corresponde ao seu tamanho e a sua forma. Até 1960 o tamanho das unidades de conservação devia ser grande o suficiente para permitir a sobrevivência da principal espécie inserida naquele ecossistema, sem que houvesse o declínio populacional da espécie alvo. No Brasil até 1970 os critérios que determinavam o desenho das áreas a serem protegidas eram puramente cênicos, e não biológicos. A partir das discussões em cima da Teoria do Equilíbrio da Biogeografia de Ilhas (TEBI) de MacArthur, Wilson (1963) novos critérios passaram a ser usados. Originalmente a TEBI foi elaborada para explicar a relação espécie-área verificada nas ilhas oceânicas, sendo a base para os posteriores estudos de fragmentação florestal. De acordo com a TEBI uma redução de dez vezes na área de um habitat leva a diminuição de até 50% no número de espécies, chegou-se a relação que áreas maiores possuem maior diversidade de habitats e recursos, o que permite suportar um maior número de espécies. Além do tamanho, quanto maior for a proximidade a outros fragmentos florestais, maior também será a capacidade de manter um maior número de espécies. Com base na TEBI foram sugeridas algumas estratégias a serem adotadas no momento do desenho (Figura 1) das unidades de conservação (ARAUJO, 2007). Grandes reservas são preferíveis que pequenas reservas. Uma única grande reserva e preferível do que um conjunto de pequenas reservas, de mesma área total. Épreferível que haja proximidade entres os fragmentos. Épreferível o agrupemamento entre os fragmentos dos dispostos em linha reta. Fragmentos conectados por corredores são melhores que os não conectados. Fragmentos circulares são preferíveis do que os alongados. Figura 1 - Estratégias utilizadas no desenho das unidades de conservação. Adaptado, Araujo 2007
25 23 Em função das ausências dos critérios ecológicos adotados na delimitação das unidades de conservação, muitas vezes a forma, a dimensão ou o desenho da unidade de conservação não favorecem uma adequada proteção da biodiversidade (SIMÕES et al, 2008). A maior parte das áreas protegidas no mundo cujo tamanho é menor de hectares são incapazes de garantir a sobrevivência de grandes carnívoros e herbívoros por um longo período de tempo (NEWMARK, 1987). Contudo hoje se entende que seja mais importante a configuração da paisagem e as características do entorno da unidade de conservação do que a própria relação espécie-área. Ou seja, a manutenção de fragmentos florestais no entorno de unidades de conservação aumenta a heterogeneidade de habitats, além de servirem como pontes de ligação a outras matrizes (ARAUJO, 2007). As propostas subsequentes para a criação de parques nacionais brasileiros aconteceram inspiradas nos parques suíços que eram mais restritivos que os norte-americanos, os parques suíços não visavam atrair turistas, mas cientistas interessados em estudar a natureza no seu estado selvagem, entretanto os parques no Brasil permaneceram dando grande ênfase ao desenvolvimento do turismo na expectativa de repetir o sucesso dos parques norteamericanos (ARAUJO, 2007). Em 2010 no Brasil, de acordo com os dados do cadastro nacional de unidades de conservação, as unidades de conservação totalizam 832, sendo 284 na esfera federal e 548 na esfera estadual. Tabela 2 - Unidades de conservação no Brasil. MMA, 2010 Unidade de Conservação Federal N ⁰ Área (ha) Unidade de Conservação Estadual N ⁰ Área (ha) PROTEÇÃO INTEGRAL Estação ecológica Monumento natural Parque nacional Reserva biológica Reserva ecológica Refúgio de vida silvestre Subtotal PROTEÇÃO INTEGRAL 32 7, Estação ecológica Monumento natural , Parque Estadual 164 8, , Reserva biológica Reserva ecológica Refúgio de vida silvestre , Subtotal USO SUSTENTÁVEL USO SUSTENTÁVEL Área de proteção ambiental 30 8, Área de proteção ambiental , Área de relevante interesse ecológico Área de relevante interesse ecológico Floresta extrativista 0 0 Floresta extrativista 3 1, Floresta nacional 63 16, Floresta estadual 24 2, Floresta de rendimento sustentável Floresta de rendimento sustentável 18 1, Reserva do desenvolvimento sustentável Reserva do desenvolvimento sustentável 14 9,499 Reserva extrativista 49 9,846 Reserva extrativista 24 1, Subtotal , Subtotal , TOTAL , TOTAL ,088.24
26 24 No Brasil o termo unidade de conservação é utilizado para definir as áreas de proteção da fauna, flora, microorganismos, corpos d água, solo, clima, paisagens, e todos os processos ecológicos pertinentes aos ecossistemas naturais (SIMÕES et al., 2008). As unidades de conservação (UC) são áreas com características naturais relevantes, instituídas pelo Poder Público, com limites definidos e com o objetivo de proteção e preservação da natureza, sendo admitido apenas o uso indireto dos seus recursos naturais, o qual deve compatibilizar a conservação da natureza com o uso sustentável de parcela dos seus recursos naturais. No Estado de São Paulo, os 81% de florestas que originalmente cobriam o estado foram reduzidas para 8% dos quais cerca de 3%, que corresponde a, aproximadamente, ,38 hectares, estão protegidas dentro de Unidades de Conservação (SIMÕES et al., 2008). O Sistema Nacional de Unidades de Conservação (SNUC), instituído pela Lei Federal 9.985/00, definiu e regulamentou as categorias de unidades de conservação no Brasil, são elas, as de proteção integral Estação Ecológica; Reserva Biológica; Parque Nacional e Refúgio da Vida Silvestre - e as de uso sustentável Área de Proteção Ambiental; Áreas de Relevante Interesse Ecológico; Floresta Nacional; Reserva Extrativista; Reserva de Fauna; Reserva de Desenvolvimento Sustentável e Reserva Particular de Patrimônio Natural. A criação e proteção das UCs por leis e decretos garantem apenas que estejam protegidas na forma legal, mas não levam em consideração os problemas e situações da região nas quais estão inseridas (TAMBOSI, 2008). Os Parques Estaduais se enquadram na categoria de unidades de conservação de proteção integral, e são os mais importantes em abrangência, com cerca de 700 mil hectares de área protegida (SIMÕES et al., 2008), onde não é permitida a utilização direta dos recursos naturais. A pequena territorialidade e a impossibilidade de expansão das áreas efetivamente protegidas em médio prazo precisam ser compensadas com a garantia de um manejo específico e a diminuição dos vetores de perturbação das áreas limítrofes das unidades de conservação. De acordo com a RAPPAM Avaliação Rápida e Priorização do Manejo de Unidades de Conservação, a expansão urbana sob área protegida, ocupação irregular no seu interior, turismo desordenado, isolamento da unidade, e impactos das atividades do entorno ligados à agricultura com uso de agrotóxicos, ao pastoreio e à mineração, correspondem aos principais vetores de perturbação das UCs (SIMÕES et al., 2008). Para reduzir os efeitos das atividades realizadas nas áreas de entorno, vários autores sugerem a criação de zonas de amortecimento ao redor das unidades de conservação.
27 Zona de Amortecimento O conceito de zona de amortecimento (DUTRA-LUTGENS, 2000) surgiu pela compreensão da importância da área do entorno na preservação da unidade de conservação. As zonas de amortecimento ou áreas de entorno são áreas externas, que devem rodear as unidades de conservação, estratégicas para a preservação do ecossistema protegido. São áreas cuja principal função é a de filtrar os impactos negativos externos a ela, ou seja, amortecer ou mitigar os impactos diretos e indiretos produzidos por atividades antrópicas incompatíveis com o manejo da área silvestre (BRESOLIN, 2002). Na bibliografia existem outras denominações para as áreas do entorno das unidades de conservação. Dentre elas encontramos as zonas tampão que são, "zonas periféricas aos parques ou reservas equivalentes, onde são feitas restrições no uso dos recursos ou nas medidas de desenvolvimento para melhorar os valores de conservação da área" (BRESOLIN, 2002) e as zonas de influência, áreas externas a um dado território, sobre o qual exerce influência de ordem ecológica e/ou socioeconômica, podendo trazer alterações nos processos ecossistêmicos. Independente da nomeclatura nestas áreas não é proibida a presença da comunidade local, entretanto, é imprescindível que haja harmonia entre o desenvolvimento socioeconômico e o ambiente. O entorno pode vir a servir a propósitos econômicos para a população residente com incentivo a atividades que gerem recursos de subsistência ou monetário à população local desde que não interfira nos objetivos do parque. A Lei Federal nº 9.985, de 18 de julho de 2000, instituiu o Sistema Nacional de Unidades de Conservação SNUC (2000), o qual prevê que as atividades humanas dentro da zona de amortecimento ou de entorno de uma unidade de conservação estão sujeitas às normas e restrições específicas, com o propósito de minimizar os impactos negativos sobre a unidade. A Resolução CONAMA nº 13/90 anterior à Lei Federal estabeleceu a obrigatoriedade de manifestação do órgão responsável pela UC sobre a viabilidade de implantação de empreendimentos no raio de 10 quilômetros em relação aos seus limites. Ambas oferecem diretrizes genéricas quanto à delimitação, uso e ocupação do entorno. As áreas em volta das Unidades de Conservação são estratégicas para a proteção da biodiversidade e podem ser utilizadas para o desenvolvimento sustentável da população local (UNESCO, 1996). Entretanto, é necessário que hajam restrições e limites ao uso e ocupação do solo nos locais da circunvizinhança, para que ocorra uma redução da influência dos impactos negativos na biodiversidade das áreas protegidas (KINTZ, YOUNG, CREWS-MEYER, 2006; GÖTMARK, SÖDERLUNDH, THORELL, 2000).
28 26 A circunvizinhança da UC pode conter múltiplas áreas em diferentes estágios de desenvolvimento formando um mosaico de paisagens com diferentes usos, que vão desde terras agricultáveis, urbanização, pastagem até remanescentes florestais (KINTZ, YOUNG, CREWS-MEYER, 2006). Muitas atividades que influenciam diretamente a unidade de conservação ocorrem além dos dez quilômetros estipulados por lei, passíveis de regulamentação, ficando fora da possibilidade de manifestação da administração da unidade de conservação. A inexistência de um conhecimento sistematizado para o manejo e delimitação da zona de amortecimento se estende por todo o mundo. Na França, a área ao redor do parque é vista como uma espécie de zona tampão entre o mundo exterior e a natureza. Nestas áreas são desenvolvidas atividades em harmonia com o ambiente, porém não existem critérios para a delimitação destas zonas (OLIVA, 2003). Nos Estados Unidos, o principal problema apresentado pelos pesquisadores foi que os limites da zona tampão não correspondem necessariamente aos limites dos ecossistemas, prejudicando a vida silvestre (OLIVA, 2003). Os planos e programas de manejo brasileiros elaborados até hoje, apresentam heterogeneidade quanto às formas de abordar a interface entre as UCs e seu entorno. Nos planos mais antigos há uma lacuna quanto às atividades desenvolvidas nas áreas circunvizinhas as unidades. Foi só a partir da década de oitenta que alguns parques estaduais começaram a demonstrar preocupações efetivas quanto ao planejamento das áreas do entorno. Naquela época ainda não eram apresentados, de forma sistematizada, diagnósticos e ações específicas para a definição de áreas de interesse e para o enfrentamento dos problemas relacionados ao licenciamento ambiental de obras e atividades nessas porções territoriais (OLIVA, 2003). A Suiça foi o primeiro país a estipular uma faixa de dez quilômetros ao redor das áreas protegidas, como forma de proteger a biodiversidade dos seus parques nacionais (VITALLI, 2009), essa largura de dez quilômetros foi rapidamente aceita por outros parques em diferentes regiões no mundo. Porém, não houve uma preocupação com os aspectos físicos e socias de cada região e atualmente alguns trabalhos questionam o emprego dos dez quilômetros como largura final para a zona de amortecimento, por isso novas metodologias estão sendo testadas para desenvolver critérios que melhor definam o tamanho destas áreas. O Planejamento Metodológico (GALANTE, BESERRA, MENEZES, 2002), lançado após o Sistema Nacional de Unidades de Conservação (SNUC), propõem áreas que devem ser incluídas ou excluídas ao raio de 10 quilômetros da zona de amortecimento, como por exemplo, as microbacias dos rios que fluem para a unidade de conservação, as áreas de
29 27 recarga de aquíferos, as unidades de conservação em áreas contíguas, as áreas naturais preservadas, com potencial de conectividade com a unidade de conservação, as áreas sujeitas a processos de erosão, de escorregamento de massa, que possam vir a afetar a integridade da UC (GALANTE, BESERRA, MENEZES, 2002). Dentre as metodologias que definem a largura da zona de amortecimento o modelo desenvolvido por LI, WANG, TANG (1999) chamado Processo Hierárquico Analítico (AHP) é um dos mais conhecidos. Este modelo hierarquiza cada fator e sua potencialidade em influenciar negativamente a área da UC. O estudo questiona as medidas pré-estabelecidas das zonas de amortecimento, as quais desconsideram as diferentes influências e características do entorno. Para os autores a largura ideal da zona de amortecimento seria aquela que minimizasse os impactos do entorno sobre a área protegida. Outro estudo combinou mapas temáticos entre si e através da utilização de sistemas de informação geográficas, estabeleceu critérios básicos para a definição das áreas de risco no entorno (MACHADO et al, 1997). Dentre os critérios básicos definidos por estes autores, encontram-se a taxa de mudança temporal das classes de uso de terra; o nível de impacto presumido para cada classe de uso da terra; e o custo de reversibilidade de uma determinada classe de uso da terra. O diagnóstico geo-ambiental e socioeconômico realizado no Parque Estadual do Desengano, no estado do Rio de Janeiro (AMORIM, CAMPAGNANI, 1995) teve por base o estudo da hidrogeologia regional. Esta abordagem usou os estudos das vertentes que recebem as águas das nascentes externas ao limite do parque até o deságue na drenagem principal. Através do cruzamento do levantamento do meio físico feito pela interpretação de imagens de satélite Landsat 5, com o meio socioeconômico, estabeleceram-se diretrizes para a elaboração de programas de recuperação ambiental do entorno do parque, considerando os cenários de atuação identificados. No diagnóstico do entorno dos Parques Estaduais da Cantariera e Alberto Löefgren, em São Paulo, Silva (2000) avaliou as transformações ambientais ocorridas nestas áreas no período entre 1962 a Neste trabalho foram realizados os levantamentos do meio biofísico e da evolução do uso e da ocupação da terra por meio de revisão bibliográfica, foto-interpretação e trabalhos de campo. O trabalho mostrou a expansão urbana progressiva em direção aos parques, provocando desmatamento e fragmentação da cobertura vegetal e a ocupação de áreas geomorfologicamente impróprias. Os dez quilômetros de zona de amortecimento exigido pela Resolução CONAMA nº 13/90 foram estabelecidos sem critérios científicos, sendo que uma maior
30 28 proteção não está diretamente relacionada com o aumento da área (SILVA, 2000) e sim com o conhecimento do meio fisico e social do entorno das unidades de conservação. 1.3 Geossistema As diversas atividades antrópicas desenvolvidas sob o ambiente natural levam a uma configuração espacial característica. Esta organização única do espaço em um determinado tempo é o resultado da inter-relação dinâmica entre os fatores ambientais e os fatores socioeconômicos. Convencionou-se chamar de paisagem, a porção única do espaço e no tempo, onde os elementos inferem uns sobre os outros (CHRISTOFOLETTI, 2004). Bertrand (1971) definiu paisagem como sendo: Uma determinada porção do espaço em um determinado tempo e resultado da combinação dinâmica, portanto instável de elementos físicos, biológicos e antropológicos que reagindo dialeticamente uns sobre os outros, fazem da paisagem um conjunto único e indissociável em perpétua evolução. Em uma abordagem mais sistêmica sobre o conceito de paisagem, feita pelo soviético Sotchava (1977), foi introduzido na literatura geográfica o termo geossistema, para expressar a conexão entre a natureza e a sociedade. Sotchava interpretou a paisagem através da Teoria Geral dos Sistemas, essa abordagem do conceito de paisagem permitiu pela primeira vez, uma articulação entre uma análise espacial (própria da geografia) e uma análise funcional (própria da ecologia). Sobre esta perspectiva ecológica e geográfica, a paisagem é composta por um sistema ambiental, físico e socioeconômico, com estruturação, funcionalidade e dinamismo de seus elementos e em um determinado espaço (CHRISTOFOLETTI, 2004). Nessa perspectiva o geossistema é a projeção do ecossistema no espaço sobre o substrato abiótico (GUERRA, 2006). O geossistema é fruto do somatório das inter-relações entre os elementos naturais - físicos e biológicos - e as intervenções sociais políticas, econômicas e culturais - no espaço e no tempo e, portanto, em constante evolução (BOLÓS, 1981). Entretanto o comportamento do todo não é um simples somatório do comportamento das partes, o comportamento do todo difere do comportamento de suas partes. O comportamento da natureza é complexo e implica em não linearidade, onde quaisquer modificações e alterações nos seus elementos podem resultar em respostas múltiplas e complexas. Portanto é necessário compreender a natureza e seus problemas ambientais de forma integrada, pois a fragmentação conduz a perda de conectividade com o todo (GONDOLO, 1999).
31 29 Analisando sob esta perspectiva sistêmica, quando ocorre uma mudança na paisagem há uma alteração na sua estrutura e/ou na sua função. A estrutura se refere à relação espacial entre componentes distintos da paisagem e para determiná-la, analisam-se a distribuição de energia e matéria em relação ao tamanho, forma, quantidade e configuração dos componentes. A função refere-se à interação entre os componentes da paisagem, e resulta no fluxo de energia e matéria (FORMAN, GORDON, 1986) As intervenções humanas alteram ao longo do tempo a função e a estrutura da paisagem, sendo a evolução determinada por processos históricos. Estas alterações no uso e na cobertura do solo podem ser observadas através das mudanças nos padrões dos fragmentos florestais da paisagem ao longo do tempo. A fragmentação tem sido apontada como a causa primária da perda biodiversidade nas regiões tropicais (ARAUJO, 2007). As consequências negativas da fragmentação florestal sobre as espécies foram observadas pela primeira vez pelo fitogeógrafo suíço Alphonse de Candolle, ele estimou que a divisão de uma grande massa de terra em pequenas porções levaria à extinção local de uma ou mais espécies e à preservação diferencial de outras (ARAUJO, 2007). A denominação fragmentação é usada para descrever o processo incompleto de remoção de um habiat, resultando em pequenas parcelas de ecossistemas naturais, isolados uns dos outros, em uma matriz de terras dominadas por intervenções humanas (FAHRIG, 2003). A fragmentação da paisagem tem como consequências: redução na quantidade do habitat, aumento no número de parcelas do habitat, diminuição do tamanho das parcelas e aumento do isolamento dos fragmentos. Portanto a fragmentação florestal diminui a área total de um determinado ecossistema, além de expor a comunidade biótica a condições ambientais diferentes, a separação entre estes dois ecossistemas diferentes ocorre de forma abrupta, gerando vários efeitos, conhecidos por efeito de borda (ARAUJO, 2007). A fragmentação da paisagem e o consequente aumento da extensão das bordas das fronteiras entre os ambientes conduzem a uma significativa degradação da paisagem. O que leva a um processo de perda da biodiversidade, pois são estabelecidas barreiras para a dispersão das espécies, com as mudanças na conectividade espacial, reduzindo-se o acesso aos recursos, facilitando a deterioração genética. A magnitude dessas transformações sobre a biodiversidade depende da extensão e forma do fragmento, de seu número, da distância entre eles e do ambiente do entorno. O alto grau de fragmentação dos remanescentes florestais no estado de São Paulo e a alta taxa de ocupação no entorno das UCs, devem ser compensadas pelo zoneamento ambientral das áreas de entorno, a fim de reduzir o impacto das atividades
32 30 humanas e favorecer o fluxo de organismos entre os remanescentes de vegetação natural (TAMBOSI, 2008). 1.4 Processos físicos de degradação do solo A Geomorfologia é a ciência que se ocupa das formas da Terra (PENTEADO, 1978), e tem como principal objetivo entender as formas de relevo e elucidar os processos que operam em sua superfície. A geomorfologia considera no estudo das diversas formas de relevo, a origem, a natureza, o desenvolvimento dos processos e a composição dos materiais envolvidos na gênese e transformação do relevo (GUERRA, 2006). Existe uma estreita relação entre as formas de relevo e os diversos usos e ocupação do solo, uma vez que as atividades humanas se desenvolvem sobre alguma forma de relevo e em algum tipo de solo, dando diferentes respostas as diversas intervenções antrópicas. Embora os estudos ambientais sejam recentes no campo da Geomorfologia, a relação entre homem e o meio ambiente sempre esteve presente na Geografia, ciência mãe da Geomorfologia, e sua abordagem encontra-se bastante satisfatória na elaboração de zoneamentos ambientais, sendo fundamental na elaboração de mapas de riscos ambientais (ROSS, 2003). Apesar da Geomorfologia ser aplicada nos estudos de planejamento do uso e ocupação do solo ainda existem poucos trabalhos nacionais que apliquem esta metodologia (GUERRA, 2006). A área da geomorfologia aplicada diretamente aos estudos de planejamento e manejo ambiental é atualmente descrita como Geomorfologia Ambiental (GUERRA, 2006). A Geomorfologia é uma ciência integradora dos aspectos sociais e ambientas, e tem sido fundamental nos estudos de degradação física do solo por atividades antrópicas movimentos de massa e erosão, sendo uma importante ferramenta para análise dos processos de mudança da paisagem ocorridos após a intervenção da sociedade em um determinado ambiente (CASSETI, 2001). A Geomorfologia possui íntima relação com a pedologia, pois é no relevo terrestre que se desenvolvem os solos, sendo um dos fatores condicionadores da pedogênese. O relevo é que comanda a circulação da água no solo e os efeitos da drenagem de água (CUNHA, 2000; POCAY, 2000). Esta associação entre Geomorfologia e Pedologia permite conhecer as taxas de erosão do solo, devido o processo erosivo estar bastante relacionado às características dos solos estrutura e granulometria - e das encostas - declividade e a forma da encosta.
33 31 A água é o principal agente erosivo nas regiões tropicais. A água quando atinge o solo tende a ter nas partes altas e relativamente planas, uma boa drenagem enquanto que nas encostas com declividades muito acentuadas a excessiva, a água pouco infiltra. Na figura 2 abaixo é possível observar a dinâmica da água na paisagem. Dinâmica da água na paisagem. Figura 2 - Vertente 1 Solos excessivamente bem drenados, profundos, com baixa acumulação de matéria orgânica e sem sinais de hidromorfismo. 2 Solos bem drenados, profundos, com baixa acumulação de matéria orgânica, podem apresentar sinais de hidromorfismo em subsuperfície. 3 Solos moderadamente drenados, com possível influência do lençol freático na parte inferior do horizonte B e enriquecimento dos horizontes superficias e subsuperficias pelo fluxo lateral. Horizonte A é mais rico em matéria orgânica. Horizonte B apresenta evidentes sinais de hidromorfismo. 4 Solos imperfeitamente drenados permanecem úmidos por um longo período. Horizonte A espesso com acúmulo de material orgânico. Horizonte B com fortes sinas de hidromorfismo. 5 Solos mal drenados permanecem encharcados uma grande do ano. O horizonte A é formado por material orgânico bem decomposto de natureza turfosa. Os horizontes subjacentes recebem forte influência do lençol freático uma boa parte do ano. 6 Solos muito mal drenados, com permanência do lençol freático em superfície uma grande parte do ano. Horizonte A composto por um material sobrejacente mais turfoso, seguido por
34 32 um material pouco decomposto. Horizontes subjacentes de cores acinzentadas, esverdeadas e azuladas. A velocidade de infiltração de água no solo é um fator importante na formação de fluxos superficiais e subsuperficias de água. A velocidade com que a água passa no interior do solo é conhecida como velocidade de infiltração e corresponde teoricamente a condutividade hidráulica do solo saturado. A velocidade de infiltração depende das características do solo, solos de textura mais grossa, como os solos arenosos tendem a ter velocidade de infiltração mais elevadas que solos argilosos GUERRA, CUNHA, 2000). A dinâmica da água pode levar a processos de degradação física e química do solo, tais como, deslizamentos, movimentos de massa e erosão. Os movimentos de massa são o deslocamento dos sedimentos sob a influência da gravidade, sendo desencadeados por interferências externas (BIGARELLA et al, 2003). Os deslizamentos são fenômenos naturais contínuos de dinâmica externa, que modelam a paisagem da superfície terrestre (GUERRA, CUNHA, 2000), entretanto podem ser induzidos pelas atividades humanas, tendo grande incidência em locais de corte do terreno para a implantação de estradas e moradias, em áreas desmatadas e regiões de pedreiras. Os movimentos de massa podem ser classificados de acordo com o tipo de movimento e material transportado (GUERRA, CUNHA, 2000) em (1) corridas, (2) escorregamentos (3) quedas de bloco e (4) rastejos. As (1) corridas (ou fluxos) são movimentos rápidos nos quais os materiais se comportam como fluídos altamente viscosos, as corridas estão geralmente associadas à concentração excessiva dos fluxos d águas superficiais em algum ponto da encosta e deflagração de processo de fluxo contínuo de material terroso. Os (2) escorregamentos se caracterizam por serem movimentos rápidos e de curta duração, com plano de ruptura bem definido, permitindo a distinção entre o material deslizado e aquele não movimentado e podem ser divididos em: (2.a) escorregamentos rotacionais, onde as superfícies de ruptura se apresentam curva, ou côncava para cima; (2.b) escorregamentos translacionais, onde as superfícies de ruptura se apresentam com forma planar a qual acompanha, de modo geral, descontinuidades mecânicas e/ou hidrológicas no interior do material. As (4) quedas de bloco são movimentos rápidos de blocos e/ou lascas de rocha, ocasionados pela ação da gravidade sem a presença de uma superfície de deslizamento, na forma de queda livre. Os (5) rastejos são movimentos gravitacionais, lentos e contínuos de partículas ou de camadas mais superficiais do solo e da rocha entre outros (GUERRA, CUNHA, 2000)
35 33 O mecanismo de erosão do solo pode ser dividido em três fases, o desprendimento de partículas individuais da matriz do solo, o seu transporte pelos agentes erosivos, água ou vento e a deposição das partículas do solo pela perda de capacidade de transporte do agente erosivo, água ou vento. O desprendimento das partículas do solo pela chuva ocorre quando estas são golpeadas pelas gotas de água que caem sobre a superfície do solo descoberto (GUERRA, CUNHA, 2000). A severidade da erosão depende da quantidade de material desprendido e a capacidade de transporte dos agentes erosivos. Os processos erosivos também são comandados pela erodibilidade do solo, a erodibilidade define a resistência do solo aos processos de desprendimento e transporte, as principais propriedades do solo que influenciam a erodibilidade são textura do solo, estabilidade dos agregados, capacidade de infiltração de água no solo, componentes minerais e orgânicos. A estrutura do solo influi de maneira decisiva sobre o escoamento difuso. Os agregados, sendo pouco estáveis são destruídos pelo impacto da gota da chuva, os poros então, são tampados pelos elementos finos liberados e a infiltração é entravada. A impermeabilização do solo faz crescer a componente de escoamento superficial em detrimento da infiltração e aumentando a competência de transporte de partículas do solo de fluxo de água (GUERRA, CUNHA, 2000). As atividades humanas desenvolvidas sobre a superfície terrestre são agentes de transformação da paisagem (RYDING, RAST, 1989; PEREIRA FILHO, 1991). Dentre as diversas atividades humanas a mineração seja talvez, a que cause as maiores modificações no relevo. Além dos danos estéticos a paisagem devido as intensas escavações, a mineração do calcário, por exemplo, pode levar a subsidência do relevo e a contaminação dos recursos hídricos pela disposição incorreta dos rejeitos oriundos da exploração do minério (GUERRA, 2006). O uso intenso do solo por atividades agrícolas, sem o uso de técnicas conservacionistas leva também a sérios problemas erosivos, que além de reduzir a produtividade agrícola pela perda dos horizontes mais férteis, pode causar a poluição de corpos hídricos por doses elevadas de agrotóxicos ou mesmo o assoreamento dos rios (OLLIE, PAIN, 1996). As interferências antrópicas têm modificado a paisagem e a dinâmica geomorfológica local através da aceleração dos processos erosivos e movimentos de massa, resultando de imediato, num quadro de degradação ambiental. À medida que aumenta a degradação da paisagem, as áreas ocupadas e exploradas pela sociedade de um modo geral, diminuem o seu potencial de produtividade, se a elas nada for feito.
36 Classificação orientada a objeto Com o avanço dos novos sensores de alta resolução (POHL, VAN GENDEREN, 1998; RAHMAN, SAHA, 2008), uma maior quantidade de informações está disponível, entretanto existe uma lacuna quanto à capacidade de extração dessas informações pelas metodologias de classificação tradicionais e quanto ao uso dessas informações nos processos de decisão (BENZ et al, 2004). As análises tradicionais, baseadas nos pixels, apresentam limites que podem ser superados pelas técnicas de classificação por objeto. O uso de métodos de classificação de imagem por imagem-objeto - regiões contínuas na imagem - aumenta as possibilidades de aquisição de informações oriundas das imagens (BENZ et al, 2004; RAHMAN, SAHA, 2008). O uso de técnicas de classificação da imagem por imagem-objeto tem tornado as imagens classificadas mais semelhantes à realidade representada e consequentemente ampliando a capacidade de interpretação dos resultados e no processo de decisão (POHL, VAN GENDEREN, 1998). Enquanto que os métodos tradicionais de classificação de imagem baseados na resposta espectral do pixel tem capacidade limitada na distinção entre os diferentes objetos da imagem, a classificação por objeto possibilita uma classificação mais refinada por extrair as informações não só dos atributos do objeto - forma, número de bordas - mais também do contexto onde o objeto está inserido - características topológicas (UserGuide ecognition, 2003). O princípio da classificação por imagem-objeto é a segmentação da imagem em polígonos (RAHMAN, SAHA, 2008), feita através da divisão da imagem em regiões separadas. Segmentação significa o agrupamento de pixels vizinhos em regiões, ou segmentos, baseado num critério de similaridade definido sobre os atributos das regiões. A segmentação cria objetos (polígonos) de acordo com os paramêtros primitivos (BENZ et al, 2004) de escala, cor, forma, textura e compacidade da imagem (RAHMAN, SAHA, 2008), sendo que a escala é um parâmetro adimensional, que expressa o grau de heterogeneidade do objeto. A multi-segmentação é o uso de diferentes parâmetros de escala para uma mesma imagem. (RAHMAN, SAHA, 2008). Quando é feita a multi-segmentação da imagem, as imagens super-objetos contêm entre suas bordas as imagens sub-objetos, ou seja, os objetos pertencentes às subclasses estarão contidos dentro da borda dos objetos pertencentes às classes adjacentes (RAHMAN, SAHA, 2008). Por exemplo, em uma escala maior, pode ser observado a textura e os padrões de cor e forma de uma floresta, enquanto que em uma escala menor podem ser observados os padrões dos elementos que compõem a floresta, das árvores.
37 35 Figura 3 Exemplos de segmentação da imagem Landsat-7 no programa ecognition A multi-segmentação é usada na construção de classes hierárquicas (Figura 4), cada imagem-objeto classificada pode ser contextualizada e relacionada a outras classes na imagem (BENZ et al, 2004). Podem ser estabelecidas relações entre os objetos e desenvolvida uma hierarquia entre as classes definidas. As segmentações da imagem são processadas até que os objetos representem satisfatoriamente os elementos a serem interpretados (BENZ et al, 2004), após a segmentação os objetos passam a conter as feições da imagem (POHL, VAN GENDEREN, 1998), servindo como blocos de construção para as etapas subsequentes (UserGuide ecognition, 2010). Figura 4 - Quatro níveis hierárquicos (ilustração) A próxima etapa, após a segmentação, é a classificação da imagem pelo classificador fuzzy. O classificador fuzzy é um poderoso sistema de classificação, o qual se baseia em redes neurais e aproximações probabilísticas (POHL, VAN GENDEREN, 1998; BENZ et al, 2004). Com esse classificador é possível utilizar todas as informações contidas no objeto e na relação do objeto com o seu entorno. O classificador fuzzy pode trabalhar com uma única condição ou com uma combinação de condições (RAHMAN, SAHA, 2008). Pela
38 36 lógica fuzzy os objetos na imagem são classificados de acordo com o seu grau de pertencimento, ou seja, não existe o sim ou o não da classificação bolyana, mas uma série contínua, onde zero significa extremamente não e o um extremamente sim, todos os valores entre o sim e o não representam uma maior ou menor certeza do objeto pertencer à determinada classe (UserGuide ecognition, 2010; RAHMAN, SAHA, 2008). A lógica fuzzy pode modelar o pensamento humano e representá-lo através de regras. A classificação fuzzy é divida em três etapas, a fuzzification, quando as feições das classes dos objetos são distinguidas como sendo de baixo, médio ou alto valor; fuzzy rulebase, que é a combinação de todas as regras fuzzy; desfuzzification, quando é produzido o mapa padrão das classes de uso na imagem (BENZ et al, 2004; UserGuide ecognition, 2010). Após a classificação dos objetos, novas regras podem ser inseridas para o refinamento da classificação. Por exemplo, podem ser adicionadas regras que relacionem o objeto com o seu entorno ou com sub-objetos ou super-objetos. Cada classe tem seus próprios padrões e podem ser elaboradas regras específicas para cada classe, ou seja, podem ser descritas através de operações aritméticas. A classificação baseada na imagem-objeto tem apresentado bons resultados em áreas naturais declivosas, na distinção entre classes de uso e ocupação do solo, monitoramento das geleiras, no mapeamento geológico, além disso seus resultados tem apresentado uma melhor acurácia quando comparados as classificações baseadas nos pixels (POHL, VAN GENDEREN, 1998). 1.6 Legislação Os dois instrumentos jurídicos que tratam das áreas do entorno da unidade de conservação, divergem quanto à nomeclatura e o tamanho dessas áreas. De acordo com a resolução do CONAMA Nº 13/90, as áreas circundantes das unidades de conservação têm a largura de 10 quilômetros, a partir do limite do parque. Enquanto que, de acordo na Lei Nº 9.985/00, posterior a resolução CONAMA, o tamanho da zona de amortecimento deve ser definido no ato da criação da unidade ou posteriormente a ela, com o Plano de Manejo (VITALI, 2009). Portanto, a definição do tamanho da zona de amortecimento é efetivada com a elaboração do plano de manejo, sendo válida a delimitação e as normas de uso dos recursos naturais estipuladas pelo plano de manejo (MILARÉ, 2007). O objetivo do presente estudo é fornecer embasamento técnico para a determinação de critérios que definam a extensão, o uso e a ocupação da zona de