como restaurar a conectividade em paisagens...

Como restaurar a conectividade em paisagens

fragmentadas ?

“The next century will, I believe, be the era of restorationin ecology” - E.O. Wilson (1972)

Introdução: conceitos básicos de restauraçãofragmentação versus conectividadequando é necessário restaurar a conectividade ?

Estratégias para aumentar a conectividade da paisagemAdensamento e melhoria da rede de corredoresAumento da permeabilidade da matriz

Estratégias complementares: diminuindo o risco de extinçãoComo escolher a melhor estratégia ?

Um plano de ação baseado num conjunto de espécies "guarda-chuva"

Como implementar as estratégias ?Por onde começar ?SimulaçõesRevegetação ou regeneração ?Integrando a população local nas ações de restauração

Concluindo

Como restaurar a conectividade em paisagens fragmentadas ?

Introdução: conceitos básicos de restauração

Tempo

Integridade

Natural

Alterado

cultural

Degradação: alteração resultante da ação do Homem na estrutura e função de um ecossistema, com perda da capacidade de manter o sistema estável (i.e., em equilíbrio dinâmico)

perturbação

Sub-natural


Gradiente de degradação :

Ecossistemaintacto (primitivo)

Sistema cultural

Limiar de degradação

1. Perda total de resiliência (capacidade do sistema retornar ao“equilíbrio” após um distúrbio)

2. Eliminação dos meios de perpetuação das populações; processo irreversível com colapso das comunidades

Degradação: alteração resultante da ação do Homem na estrutura e função de um ecossistema, com perda da capacidade de manter o sistema estável (i.e., em equilíbrio dinâmico)

Ambientes naturais : onde predominam processos naturaisAmbientes sub-naturais : alterados esporadicamente pela ação do Homem;Ambientes semi-naturais : onde o impacto humano é constante ou persistente; onde háuma modificação completa da vegetação natural;Ambientes culturais : áreas completamente dependentes do Homem.

39-50% da Terra estáintensamente degradada pelo Homem

Vitousek et al. 1997, Science


Ambientes naturais : onde predominam processos naturaisAmbientes sub-naturais : alterados esporadicamente pela ação do Homem;Ambientes alterado : onde o impacto humano é constante ou persistente; onde háuma modificação completa da vegetação natural;Ambientes culturais : áreas completamente dependentes do Homem.

39-50% da Terra estáintensamente degradada pelo Homem

Vitousek et al. 1997, Science



Ecossistema degradado

Restauração

Restauração funcional -substituição

Restauração estrutural -reabilitação, recomposição

Função

EstruturaIntrodução: conceitos básicos de restauração



Restauração

Restauração funcional - exemplo: reflorestamento de Eucaliptus para conter erosão

Restauração estrutural -exemplo: reflorestamento com espécies nativas

Função

EstruturaIntrodução: conceitos básicos de restauração



Restauração

Restauração funcional - exemplo: restabelecimento de fluxo de indivíduos.

Restauração estrutural -exemplo: corredor.

Função

Estrutura


Escala temporal

Escala espacial


Pontual

Ecossistema

Paisagem

- Recuperação do solo- Despoluição de um trecho de um rio

- Recomposição florística de uma mata- Recuperação de um lago eutrofizado- Manejo de lianas e espécies exóticas

- Minimização dos efeitos de borda- Restauração da heterogeneidade da

paisagem- Restabelecimento do regime natural

de perturbação- Restabelecimento de uma beleza cênica






Concluindo


Foco desta apresentação : Ações de restauração relacionadas a um dos processos de degradação da paisagem: a fragmentação de ambientes naturais.


PerforaçãoEncolhimento Fragmentação

Encolhimento

Usura

Fragmentação

Ruptura na continuidade

Depende da escala de observação e da

percepção das espécies

No fragmento

(efeito local):

• diminuição de área

Na paisagem

(efeito de contexto):

• aumento da bordas

• diminuição da conectividade

Aumento do riscode extinção local

Diminuição das possibilidadesde recolonização local

= EXTINÇÃO

Fragmentação e conectividade

Fragmentação

Ruptura na continuidade

Restabelecimento da conexão entre os fragmentos

Aumento do riscode extinção local

Aumento das possibilidadesde recolonização local


Restauração

recolonização localextinção local

Conectividade

Definição : capacidade de uma paisagem facilitar fluxos entre os seus elementos


Componentes da conectividade estrutural:

- o isolamento dos fragmentos(grau de percolação)

- a densidade de corredores

- a permeabilidade da matriz

- a densidade de “steppingstones”

Conectividade



A conectividade estrutural(conectância) pode ser vista como um potencial de conectividade funcional

A conectividade funcionaldepende da percepção da paisagem pela espécie estudada

Conectividade



O estabelecimento de conexões espaciais não significa que elas existam funcionalmente.

Inversamente, a ausência de conexões espaciais não implica obrigatoriamente na ausência de fluxos biológicos






Concluindo


Quando é necessário restaurar a conectividade ?

- Quando a distância média entre os fragmentos torna-se maior do que a distância média (máxima) que uma espécie écapaz da atravessar fora de seu habitat;

- Quando a paisagem não percola mais.

Uma unidade da paisagem percolaquando uma de suas manchas atravessa espacialmente a paisagem de ponta a ponta

A paisagem neutra é uma paisagem onde as unidades se distribuem de forma totalmente aleatória.

P= 0,1

Paisagem neutra com 10% de habitat

Limiar de percolação como indicador de necessidade de restauração


A paisagem neutra é uma paisagem onde as unidades se distribuem de forma totalmente aleatória.



Paisagens neutras com 20% de habitat



• Segundo a teoria da percolação, existe uma proporção crítica de habitat numa paisagem bimodal, pc= 0.5928, a partir da qual a paisagem passa bruscamente de um estágio conectado (onde há percolação) a um estágio desconectado (onde não há mais percolação).



Quando os valores de p estão próximos de pc, ocorrem mudanças bruscas nas características dos fragmentos (número, distribuição de áreas, dimensões fractais, comprimento de bordas)

As conseqüências podem ser de:- diminuição dos fluxos biológicos do habitat- diminuição das possibilidade de recolonização- aumento da propagação de perturbações da matriz- aumento dos riscos de extinção



Relação hipotética entre conectividade estrutural, fragmentação e risco de extinção



Modelo conceitual relacionando diversidade de espécies e proporção de habitat



A percolação pode ser avaliada em função das características e cada espécie:

- uso de áreas sob efeito de borda- distância que atravessa na matriz (em diferentes

matrizes)Espécie de interior

Espécie capaz de atravessar 1 pixel da matriz



A percolação pode ser avaliada em função das características e cada espécie:

- uso de áreas sob efeito de borda- distância que atravessa na matriz (em diferentes

matrizes)






Concluindo


Corredores

Pontos de ligação

Matriz

Estratégias para aumentar a conectividade da paisagem

Ação de restauração

Os corredores correspondem a estruturas lineares da paisagem que diferem das unidades vizinhas e que ligam pelo menos dois fragmentos de habitat anteriormente unidos.

Os corredores

Funções presumíveis dos corredores:• facilitar fluxos hídricos e biológicos na paisagem;

• reduzir os riscos de extinção local e favorecer as recolonizações (ou o efeito de resgate), aumentando assim a sobrevivência das metapopulações;

• suplemento de habitat na paisagem;

• refúgio para a fauna quando ocorrem perturbações;

• facilitar a propagação de algumas perturbações, tais como o fogo ou certas doenças.


Os corredores

Do habitat corridors provide connectivity ?

Review

Paul Beier and Reed Noss

Conservation Biology 12: 1241-1252 (1998)

Corridors in all 1980-1997 volumes of:

Auk, Biological Conservation, Condor, ConservationBiology, Ecological Applications, Ecology, Journal ofMammalogy, Journal of Wildlife Management, WildlifeSociety Bulletin, Wilson Bulletin.


Estudos observacionais com parâmetros populacionais:Os corredores

Arnold et al. 1991 kangaroo abundância efreqüência

não sãoimportantes

área do fragmento eisolamento

Date et al. 1991 pigeons abundância efreqüência

não sãoimportantes

área do fragmento,isolamento ealtitude

Dmowski &Kozakiewicz 1990

aves abundância são importantes -

Dunning et al.1995

pardal taxa de colonização são importantes sem

Haas 1995 aves taxa de imigração são importantes sem

MacClintock et al.1997

aves freqüência ediversidade

são importantesquando comparadocom reserva

não estudoufragmentosisolados

Saunders & deRibeira 1991

aves taxa de imigração são importantes área do fragmento eisolamento

Autor Especie Var. dependente Resultado Var. correlacionada


Estudos experimentais com parâmetros populacionais:

Os corredores

O experimento é a construção ou destruição de corredores num “before-after-control-impact-pair design” com ou sem réplicas.

Resultados:

• apenas 4 experimentos foram encontrados;

• todos atestam uma influência positiva dos corredores: na estrutura da população do mountain pygmy-possum(Mansergh & Scotts 1989), na estabilidade de populações de aves (Machtans et al. 1996, Schmiegelow et al. 1997) e na abundância de pequenos roedores (La Polla & Barret 1993)


Estudos observacionais com parâmetros de movimentação:

Os corredores

Resultados: • 17 estudos foram encontrados;

• 4 trabalharam apenas com a presença dos animais nos corredores;

• 6 estudos relatam presença e residência;

• Apenas 6 estudos apresentaram evidências de passagem, e em todos os casos parece que a passagem é grande o suficiente para benificiar as populações (em alguns casos, a passagem éprincipalmente de juvenis);

• apenas um destes trabalhos mostrou que não havia passagem pela matriz (passagem preferencial pelo corredor)


Estudos experimentais com parâmetros de movimentação:

Os corredores


• todos os estudos são de micro-escala;

• usam animais deslocados para os corredores ou para minúsculos patches;

• Os corredores parecem favorecer o deslocamento, porém estes resultados são de difícil transposição para a escala da conservação.


Evidências sobre os impactos negativos dos corredores: Os corredores


• Downes et al. (1997b) acharam que a abundância do rato (Rattus rattus) é grande em corredores e que isso pode prejudicar o rato nativo (Rattusfuscipes).

• Stoner (1996) mostrou que o bugio (Alouatta palliata) em corredores apresentava mais parasitas do que o bugio em grandes fragmentos (na Costa Rica).

• Seabrook & Dettmann (1996) mostraram que havia mais de um certo sapo venenoso e exótico (Bufo marinus) nos corredores ao longo de estrada e que eles usavam estes corredores para dispersar na Australia

• Porém, em todos estes casos trata-se de espécies que dispersam por ambientes alterados, e não foi feita uma comparação com a movimentação na matriz


Os corredores

Conclusão:

• Ainda não há uma resposta geral para a pergunta: do corridors provide connectivity? A resposta depende da espécie... (mas quais ?)

• Dos 12 trabalhos com delineamento mais bem estruturado, 10 mostram claras evidências de que os corredores promovem conectividade e aumentam a viabilidade das populações e são assim úteis em termos de conservação;

• Nenhum estudo demonstrou os efeitos negativos.

• A atitude mais segura é de manter os corredores, já que os ambientes naturais estavam conectados.


Os corredores


• continuidade/ruptura, • qualidade, • contraste com a matriz, • relação comprimento/

largura

Outros atributos dos corredores ainda pouco estudados:

Os corredoresEstratégias para aumentar a conectividade da paisagem

Perguntas práticas: Onde restabelecer um corredor ?

- Utilizar as trilhas de dispersão dos grandes mamíferos (“Onças como detetives da paisagem” - Cullen & Pádua 1999)-Utilizar as áreas ripárias

Que largura ?-Quanto mais largo melhor: espécies de interior só devem usar corredores com interior;

Existem duas definições de matriz:

A matriz

1. A matriz é a unidade da paisagem funcionalmente (e em geral, espacialmente) dominante (i.e., a unidade que controla a dinâmica da paisagem).


2. A matriz é uma área heterogênea, contendo uma variedade de unidades de não-habitat que apresentam condições mais ou menos favoráveis às espécies do habitat estudado.

A matrizEstratégias para aumentar a conectividade da paisagem

Funções da matriz:• 1. Pode influenciar a largura do efeito de borda

A matriz

Maior mortalidade

Menor mortalidade


Funções da matriz:• 2. Pode funcionar como fonte de perturbação e

favorecer o desenvolvimento de espécies generalistas, predadoras e parasitas invasoras Estas espécies agem principalmente nas bordas dos fragmentos de habitat e participam na extinção de espécies deste habitat.

A matriz


Funções da matriz:• 3. Filtro seletivo (não é uma barreira absoluta)

para a movimentação das espécies

A matriz

Exemplo: Projeto de DinamicaBiologica de Fragmentos Florestais(Manaus)


A matriz

F100ha

F10ha

F1ha

Pastagem

Capoeira

Capoeira

Mata Contínua


1986 1988 1990

1992 1995 1997


- Capoeiras dominadas por Vismia spp (com diferentesidades);

- Capoeiras dominadas por Cecropia spp (com diferentesidades);

- Pastagem;

Unidades encontradas na matriz:


A matrizResposta à fragmentação de diferentes grupos taxonômicos (Gascon et al. 1999, Biological Conservation 91: 223-229):

Grupo taxonômico Variação dariqueza

Perda de espéciesnativas

Invasão de espéciesda matriz

Aves Diminuiu Alta Nenhuma

Anfíbios Aumentou Nenhuma Moderada

Pequenos mamíferos Aumentou Nenhuma Moderada

Formigas Diminuiu Alta Nenhuma


• muitas espécies de mata são encontradas na matriz

A matriz


A matrizO índice de vulnerabilidade (abundância no fragmento/abundância em mata contínua) está fortemente associado ao índice de abundância na matriz para os grupos de vertebrados


A matrizConclusão:• “Matrix-tolerance model”: as espécies mais vulneráveis são as

que menos suportam/usam habitats modificados (“matrix-vulnerability relationship”) (válido só para vertebrados ?)

• Não é mais possível ignorar a matriz pois: • As espécies reagem de forma diferente à fragmentação conforme a

tolerância à matriz;• Para o mesmo grupo taxonômico, a fragmentação em diferentes

matrizes leva a resultados diversos (ex.: colapso de pequenos mamíferos nas Guianas francesas vs aumento da diversidade e abundância no PDBFF).


• O “matrix-tolerance model” está provavelmente relacionado à facilitação do movimento (aumentando a taxa de recolonização e o “rescue effect”).

• Esta facilitação do movimento depende da resistência da matriz aos fluxos e da densidade de “stepping stones”(pontos de ligação, trampolins ecológicos, caminho das pedras).

• Pequenas áreas de habitat dispersas pela matriz

A permeabilidade da matriz e os “stepping stones”


Os “stepping stones”

Suzanne Rose Kolb

“Island of secondary vegetation in degraded pastures ofBrazil: their role in reestablishing Atlantic Coastal Forest”

PhD thesis, The University of Georgia, USA

Objetivo: Entender o papel de pequenas ilhas (agrupamento de pequenas árvores ou arbustos pioneiros em pastagem) para o restabelecimento de pastagens.


Os “stepping stones”Em pastagens, a regeneração é dificultada pois não há praticamente entrada de sementes e nem condições adequadas para a germinação destas sementes.


As ilhas podem favorecer a chegada de sementes, pois muitas avesutilizam estas árvores como poleiros ( Guevara et al. 1986, Charles-Dominique 1986, Nepstad et al. 1990).

Estratégias para aumentar a conectividade da paisagemOs “stepping stones”

As ilhas permitem também melhores condições de germinação para as sementes.

Estratégias para aumentar a conectividade da paisagemOs “stepping stones”


Principais resultados do trabalho da Suzanne Kolb:

• a chuva de sementes nas ilhas variou positivamente com a produção de frutas da ilha;

• a chuva de sementes nas ilhas variou negativamente com o isolamento da ilha;

• o sucesso da germinação variou positivamente com o tamanho da ilha.



As ilhas de mata na pastagem poderiam ser utilizadas como centros/núcleos de regeneração







Concluindo


Estratégias complementares: diminuindo o risco de extinção

Ação de restauração

Área

Borda

Quando há apenas fragmentos pequenos e de baixa qualidade, o restabelecimento do fluxo não é suficiente

estratégias que visem diminuir o risco de extinção

Relação entre área de habitat e extinção

• Quando a área do fragmento fica menor que a área mínima necessária para a sobrevivência de uma determinada população;

• Redução da heterogeneidade do habitat;• Aumento da área sob efeito de borda;• Intensificação das competições inter e intra específicas

devido à escassez de recursos;• Extinções secundárias, devido ao desaparecimento de

espécies-chave;• Aumento dos riscos de extinções estocásticas.


Incorporando a qualidade/forma do patch


Aumentando a área de habitat

Ae = A . Qi / Qmax

Ae: área efetiva do patchQi: qualidade/forma do patch “i”Qmax: qualidade máxima do habitat (=1)

ou forma mais arredondada


Aumentando a área de habitat

Ações para um aumento da área efetiva:

• revegetação do entorno;

• controle de cipós;

• controle de espécies invasoras;

• enriquecimento com nativas;

• controle do pastejo;

• atração da fauna dispersora e polinizadora.

Obs.: São ações locais ou no nível de ecossistemas.


Diminuindo o efeito de borda

Zona tampão: com nativas ou Eucaliptus ? (“abraço verde” no Pontal do Paranapanema).






Concluindo


Como escolher a melhor estratégia ?

- Reduzir os riscos de extinção local ou aumentar a conectividade da paisagem ?

- Onde concentrar esforços de restauração : nos fragmentos de alto risco de extinção ou fragmentos com piores conexões ? Ou apenas nos fragmentos em condições intermediárias de degradação ?


Estratégia Perda de áreaprodutiva

Ganho emconservação

Corredores Média - Alta sp. de borda e atéde interior (?)

Permeabilidade damatriz

Nenhuma sp que usam matriz

Stepping stone Pequena sp com capacidadede cruzar matriz

Área do fragmento Alta sp de interior

Qualidade dofragmento

Nenhuma sp de interior

Proteção de bordas Pequena sp de interior



Um plano de ação baseado num conjunto de espécies "guarda-chuva”

Cada espécie percebe a paisagem de uma forma: que elementos da conectividade estrutural são importantes para aumentar os fluxos biológicos ?

Quais são os elementos-chave da paisagem ?


Multi-species umbrella approach (Lambeck 1997, Hobbs 1999)

Como as espécies mais exigentes interagem com os elementos da paisagem ?

Tipo de espécie guarda-chuva Indicação oferecida

Exigência de área Tamanho mínimo do maiorfragmento

Limitação de deslocamento Espaçamento ótimo entrefragmentos

Especialista (habitat – recurso) Manutenção de unidades raras


Multi-species umbrella approach (Lambeck 1997, Hobbs 1999)

Da “sombrinha ao guarda-sol” em função do grau de degradação da paisagem

Paisagem mais conservada

Paisagem mais fragmentada

Exigência de área

Grandes carnívoros (felinos)Grandes aves frugívoras (Jacuguaçu, tucanos)

Grandes Contingideos (Pavó) e Trogons

(Mata Atlântica: Silva & Tabarelli 2000, Nature)


Onde concentrar esforços de restauração : nos fragmentos de alto risco de extinção ou fragmentos com piores conexões ?

III

IV

I

II

Área

Conectividade

Amin

Cmin

Ações de restauração






Concluindo


Como implementar as estratégias ?

Por onde começar ?No âmbito internacional: Conservation International (CI)

“Hotspots”: • áreas de concentração de espécies endêmicas (0,5% do total das

espécies do mundo)• com perdas significativas de áreas de habitat (< 30%)

(baixa similaridade entre as áreas)


Por onde começar ?

No caso da Mata Atlântica: Corredores ecológicos: alta concentração de diversidade biológica ou áreas de endemismo

Corredor do descobrimento

Corredor da Serra do Mar

Como implementar as estratégias ?Por onde começar ?Numa escala regional:

1. Áreas de Preservação Permanente são áreas de vegetação:- ao longo de cursos ou corpos d’água (artificiais ou naturais); - ao redor de nascentes; - no topo dos morros, em montanhas e serras em altitudes

superiores a 1.800 metros;- nas encostas com mais de 45 graus de declividade;- em bordas de tabuleiros e chapadas;- nas restingas.

2. Reservas Legais : porcentagem da área produtiva de cada propriedade onde não é permitido o corte raso rural

- Sul e Sudeste: 20% - 35% (Cerrado)- Centro-Oeste: 50%- Amazônia Legal: 80%


Simulações

Se temos dinheiro para implantar 50 “stepping-stones”, como determinar qual é a melhor localização possível para o aumento

dos fluxos biológicos na paisagem ?

- Considerando capacidades de deslocamento da espécie, é possível simular a melhor distribuição dos “stepping-stones”.- A restauração pode ser vista como uma forma de testar o modelo

pesquisa e açãoFragmentosStepping stones


Revegetação ou regeneração ?

• Custo para revegetar uma área : o projeto de reabilitação das matas ciliares do rio Jacaré-Pepira (Joly 1994) mostrou que esse custo pode se elevar a US$ 2.600,00 por hectare.

• Parece ser consenso que a melhor estratégia para se revegetaruma determinada região é o estímulo à regeneração natural do ecossistema:

- plantação de árvores frutíferas nativas para atrair a fauna dispersora de sementes;

- introdução de poleiros artificiais na paisagem;

- enriquecimento de “ilhas de regeneração” com árvores de crescimento rápido.


Integrando a população local nas ações de restauração• O Homem é parte da paisagem e uma restauração da paisagem não pode ser bem sucedida sem sua participação.

• Exemplos:

• Reserva da Biosfera do Cinturão Verde da Cidade de São Paulo junto à prefeitura de São Roque (Victor 1998), onde jovens adolescentes de regiões de transição entre ambientes urbanos e rurais são envolvidos em atividades agroflorestais

• No Pontal do Paranapanema, pequenos agricultores em assentamentos de sem-terra são estimulados a implantar áreas florestais tampão no entorno da Reserva do Morro do Diabo, ou então a plantar “quintais agroflorestais" que poderiam funcionar como “stepping-stones” (Instituto de Pesquisa Ecológica)

Concluindo

O ideal, na realidade, é não ter que fazer restauração, e sim de se fragmentar a paisagem de forma inteligente (Laurance & Gascon 1997, Forman & Collinge 1997)

ConcluindoManter ou restaurar os elementos essenciais de uma “paisagem guarda-chuva”:

- grandes fragmentos;

- rede corredores ripários largos;

- manutenção de vegetação florestal em áreas de risco de erosão;

- proteção de mananciais;

- manutenção de uma matriz porosa.

Exemplo de transformação planejada da paisagem

Concluindo

• A restauração pode ser uma ocasião única de testar ou validar alguns modelos sobre o funcionamento de uma paisagem.

• Essa é uma oportunidade singular de se gerar conhecimento e, ao mesmo tempo, contribuir para restaurar uma paisagem saudável.

como restaurar a conectividade em paisagens...

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