Funções eco-hidrológicas das florestas nativas e o Código Florestal

The relationship between forest cover and water supply has been studied for decades, especially in regard to the ecohydrological functions provided by native vegetation. In this study, we present a literature synthesis of the different ecohydrological functions provided by the forests and how the provision of these functions may be affected by recent changes in the Brazilian Forest Code. Depending on the location in the watershed, the functions provided by the forests can be more associated to aquifer recharge, to the reduction of runoff and erosion, to the protection of water bodies, or complementing all these functions. Thus, forest cover is needed in different regions of the watersheds to ensure the provision of all ecohydrological functions. The new Brazilian Forest Code reduced the legal protection of vegetation in all the different regions of the watersheds, and may reduce provision of water resources in adequate quality and regularity needed to supply future demands. To mitigate this situation, it is necessary to establish new public policies to maintain or restore native vegetation in different regions of the watersheds.A existência de uma relação entre cobertura florestal e provisão de água é foco de estudos há décadas, especialmente no que diz respeito às funções eco-hidrológicas da vegetação situada em diferentes posições do relevo. Neste artigo, fazemos uma síntese da literatura sobre essas funções e analisamos como as mudanças recentes no Código Florestal Brasileiro podem afetar essas relações. Mostramos que a posição no relevo da vegetação nativa altera as funções eco-hidrológicas que elas exercem, sendo mais voltadas para a recarga de aquíferos, ou para a redução do escoamento superficial e contenção de processos erosivos, ou para a proteção de corpos d'água, ou ainda como elementos auxiliares em todas essas funções. Assim, é necessário haver cobertura vegetal em cada posição do relevo, para garantir a provisão das funções eco-hidrológicas no conjunto de uma bacia. O novo Código Florestal, ao promover uma redução da proteção da vegetação em todas as posições do relevo, deverá reduzir a capacidade de provisão de água em qualidade e regularidade compatíveis com as demandas futuras. Para reverter essa situação, é necessário estabelecer novas políticas públicas que promovam a manutenção ou a restauração da vegetação natural em todas as posições do relevo

Spatial variability of coffee plant water consumption based on the SEBAL algorithm

Awareness of evapotranspiration (ET) and crop coefficient (Kc ) is necessary for irrigation management in coffee crops. ET and Kc spatial variabilities are disregarded in traditional methods. Methods based on radiometric measurements have potential to obtain these spatialized variables. The Kc curve and spatial variability of actual evapotranspiration (ETa ) were determined using images from Landsat 8 satellite. We used images of young and adult coffee plantations from OLI (Operational Land Imager) and TIRS (Thermal Infrared Sensor) sensors over a two-year period. Evapotranspiration was estimated using the Surface Energy Balance Algorithm for Land (SEBAL). Moreover, the reference evapotranspiration (ETo ) was estimated through the Penman-Monteith method. We obtained the values for the evapotranspiration fraction (ETf ), analogous to Kc , according to ET and ETo values. The study was conducted in Buritis, Minas Gerais State, Brazil, in areas cropped with Coffea arabica irrigated by central pivots. A comparative analysis was made using different statistical indices. Average ETa was 2.17 mm d–1 for young coffee plantations, , and the Kc mean value was 0.6. For adult coffee plantations, average ETa was 3.95 mm d–1, , and the Kc mean value was 0.85. The ETc and Kc data obtained based on the SEBAL algorithm displayed similar values to studies that used traditional methods. This model has huge potential to estimate ET of different stages of coffee plantation for the region studied

Campo úmido antrópico: efeito sobre as concentrações de nitrogênio inorgânico da água subterrânea Man-induced wetlands: effect on groundwater inorganic nitrogen

Na região da Mata Atlântica, a conversão de florestas a pastagens fez com que vários pequenos cursos de água fossem assoreados. Desta forma, eles passaram a ser habitados por espécies de plantas adaptadas ao ambiente de solos encharcados sendo estes ecossistemas denominados campos úmidos antrópicos. Campos úmidos naturais atuam vigorosamente na remoção de nutrientes dissolvidos tanto pela ação de diversos processos biológicos e físico-químicos. Neste contexto, o presente trabalho testou a hipótese de que as áreas úmidas de origem antrópica (originadas de intenso assoreamento) possuem a mesma função biogeoquímica das áreas úmidas naturais que é o de remoção de nutrientes como o nitrogênio. Por meio da amostragem semanal de água subterrânea em dois poços de aqüífero freático localizados em uma vertente, um dentro do campo úmido e outro a 20 metros acima no sentido do interflúvio, notou-se um decréscimo significativo nas concentrações de amônio e de nitrato quando a água subterrânea entra na referida área úmida. A remoção foi de 84% e 81% de, respectivamente, nitrato e amônio. Estas evidências constituem indícios que estes campos úmidos de origem antrópica atuam de maneira similar os naturais e construídos no tocante à remoção de nitrogênio inorgânico.AbstractIn the Atlantic rain forest region of Brazil the conversion of forest to pasture transformed small streams into wetlands as a consequence of the acute sediment deposition process. Natural and man constructed wetlands are known for theirability to remove substantial amounts of nutrients due to effects of many species of macrophytes. In this context, we raise the hypothesis that the unintentional man created wetlands (due to sediment deposition) have the same biogeochemical effect of natural and constructed wetlands on nutrients such as nitrogen. For this purpose, we installed two wells. The first one was sited in an area adjacent to thestream and within the wetland area. The second one was sited approximately twenty meters upslope. By sampling groundwater on a weekly basis, we show that significant decreases could be detected regarding both ammonium and nitrate. The removal efficiency was 84% and 81%, for nitrate and ammonium, respectively. Despite the fact that the potential processes that remove nitrogen are not clear,these evidences indicate that these man-induced wetlands have the same function of the natural and constructed counterparts. 

Inventário florestal com tecnologia laser aerotransportada de plantios de Eucalyptus spp no BrasilForest inventory with airborne laser technology of Eucalyptus spp plantations in Brazil

O presente artigo faz uma breve apresentação e análise da informação gerada pela tecnologia laser aerotransportada LIDAR em um levantamento das características altimétricas em plantios clonais de Eucalyptus no Sul da Bahia, Brasil. Uma revisão dos princípios da tecnologia LIDAR é seguida de uma descrição dos dados gerados para um subconjunto de parcelas amostrais sobrevoadas em Setembro de 2008. Os resultados do levantamento LIDAR são apresentados conjuntamente com os dados de medições convencionais de inventário florestal realizadas no campo. Considerando-se a alta precisão observada para os parâmetros diretamente relacionados com a altura das árvores, e o potencial de redução significativa da intensidade amostral de campo, barateando assim o custo final das atividades de inventário florestal, justifica-se o uso dessa tecnologia aerotransportada. Assim, será possível reduzir os extenuantes e, por vezes, imprecisos e ineficientes procedimentos de campo usados em levantamentos de extensas áreas florestadas. AbstractThis paper briefly presents and evaluates the information produced by the LIDAR airborne laser technology used to assess altimetric characteristics in cloned plantations of Eucalyptus in Southern Bahia, Brazil. A revision of the main principles of the LIDAR technology is followed by the description of data generated for a sub set of sample plots assessed in September 2008. The LIDAR assessment results are jointly presented with forest inventory data produced by conventional field measurements. Considering the observed high accuracy of the parameter directly related to tree height, and the significant potential of reduction of intensity in sample field, lowering forest inventory total costs, the use of the airborne technology is justifiable. Therefore, it will be possible to reduce the tiresome, and many times imprecise and inefficient, field procedures used to assess in extensive forest areas.

ANÁLISE DE CLASSIFICADORES DE ESTÁGIOS SUCESSIONAIS EM UM FRAGMENTO DE MATA ATLÂNTICA

Apesar da reconhecida importância da Mata Atlântica, há uma escassez de estudos utilizando o sensoriamento remoto como ferramenta para identificação e classificação dos diferentes estágios sucessionais de seus remanescentes florestais. Neste estudo comparamos o desempenho de diferentes métodos para classificação de estágio sucessional e investigamos a existência de sazonalidade na resposta espectral de uma floresta tropical densa na Mata Atlântica. Usamos amostras de treinamento de três estágios sucessionais obtidas a partir de uma ortofoto de 2010 e selecionamos imagens Landsat 5 TM para os anos de 2009, 2010 e 2011, considerando os meses de maiores e menores médias históricas de temperatura e precipitação. Para avaliação da sazonalidade da resposta espectral usamos o teste de Mann-Whitney, comparando cada banda do espectro eletromagnético e estágios sucessionais entre as épocas de aquisição das imagens. Para classificação da cobertura vegetal usamos três Índices de vegetação (NDVI, EVI e NDMI) e Análise Discriminante Quadrática (QDA). Comparamos a acurácia dos classificadores a partir de matrizes de validação cruzada. Nossos resultados mostram diferenças significativas entre os estágios sucessionais para todas as bandas espectrais, com melhor distinção na época de menores temperaturas e precipitação. QDA foi o classificador com maior acerto global (92%), seguido por NDMI (68%), NDVI (67%) e EVI (59%). Concluímos que QDA é, dentre os classificadores avaliados, o mais eficiente para classificação sucessional da floresta e que imagens obtidas em época de menor precipitação e temperatura geram uma melhor distinção entre estágios sucessionais para essa fisionomia florestal

Small forest losses degrade stream macroinvertebrate assemblages in the eastern Brazilian Amazon

Generally, habitat loss and fragmentation negatively affect biota, often in nonlinear ways. Such nonlinear responses suggest the existence of critical limits for habitat loss beyond which taxa experience substantial changes. Therefore, we identified change points for aquatic macroinvertebrate assemblages at both local-riparian and catchment extents in response to a forest-loss gradient in agriculture-altered landscapes of 51 small (1st to 3rd Strahler order) eastern Amazon streams. We used Threshold Indicator Taxa Analysis (TITAN) to identify change points for individual taxa and segmented regression analysis for assemblage richness. Considering the patterns of the cumulative frequency distributions of sum(Z−) maxima across bootstrap replications, peak changes in macroinvertebrate assemblages were at ∼9% (5–95 percentiles = 1–15%) of forest-loss at the catchment extent, and at ∼1.4% (5–95 percentiles = 0–35%) of forest-loss at the local-riparian extent. Although the assemblage change point at the site extent was less than that detected at the catchment extent, the markedly lower percentile range indicates that biotic assemblages are more clearly responsive to forest-loss at the catchment/network-riparian extents than the site extent. For catchment and site extents, segmented regression analysis determined a change point for assemblage richness at 57% and 79% of forest-loss, respectively. This indicates the low capacity of total richness to separate early and synchronous decreases of sensitive taxa from gradual increases of tolerant taxa. Our results also show that it is not enough to focus management and conservation actions on riparian zones, but that conservation strategies should be expanded to entire catchments as well. The sharp decline of sensitive taxa in response to removal of a small portion of forest cover, even at catchment extents, indicates that the Brazilian Forest Code is insufficient for protecting stream macroinvertebrates. Consequently, we recommend strategies to reverse the potential collapse of aquatic biodiversity, particularly through avoiding deforestation and forest degradation, encouraging socio-economic incentives for restoring degraded areas, creating protected areas, and maintaining the current protected areas. We argue that reducing habitat loss should be a top priority for conservation planners in tropical forests because the sensitivity of aquatic biodiversity to removal of riparian forest-cover in Amazon rainforests is higher than previously thought. Therefore, the Forest Code regulatory framework needs complementary regulation that may be achived by more restrictive State and biome policies. © 2019 Elsevier Lt

Anthropogenic disturbance in tropical forests can double biodiversity loss from deforestation

© 2016 Macmillan Publishers Limited. All rights reserved. Concerted political attention has focused on reducing deforestation, and this remains the cornerstone of most biodiversity conservation strategies. However, maintaining forest cover may not reduce anthropogenic forest disturbances, which are rarely considered in conservation programmes. These disturbances occur both within forests, including selective logging and wildfires, and at the landscape level, through edge, area and isolation effects. Until now, the combined effect of anthropogenic disturbance on the conservation value of remnant primary forests has remained unknown, making it impossible to assess the relative importance of forest disturbance and forest loss. Here we address these knowledge gaps using a large data set of plants, birds and dung beetles (1,538, 460 and 156 species, respectively) sampled in 36 catchments in the Brazilian state of Pará. Catchments retaining more than 69-80% forest cover lost more conservation value from disturbance than from forest loss. For example, a 20% loss of primary forest, the maximum level of deforestation allowed on Amazonian properties under Brazil's Forest Code, resulted in a 39-54% loss of conservation value: 96-171% more than expected without considering disturbance effects. We extrapolated the disturbance-mediated loss of conservation value throughout Pará, which covers 25% of the Brazilian Amazon. Although disturbed forests retained considerable conservation value compared with deforested areas, the toll of disturbance outside Pará's strictly protected areas is equivalent to the loss of 92,000-139,000 km2 of primary forest. Even this lowest estimate is greater than the area deforested across the entire Brazilian Amazon between 2006 and 2015 (ref. 10). Species distribution models showed that both landscape and within-forest disturbances contributed to biodiversity loss, with the greatest negative effects on species of high conservation and functional value. These results demonstrate an urgent need for policy interventions that go beyond the maintenance of forest cover to safeguard the hyper-diversity of tropical forest ecosystems

A social and ecological assessment of tropical land uses at multiple scales: the Sustainable Amazon Network

Science has a critical role to play in guiding more sustainable development trajectories. Here, we present the Sustainable Amazon Network (Rede Amazonia Sustentavel, RAS): a multidisciplinary research initiative involving more than 30 partner organizations working to assess both social and ecological dimensions of land-use sustainability in eastern Brazilian Amazonia. The research approach adopted by RAS offers three advantages for addressing land-use sustainability problems: (i) the collection of synchronized and co-located ecological and socioeconomic data across broad gradients of past and present human use; (ii) a nested sampling design to aid comparison of ecological and socioeconomic conditions associated with different land uses across local, landscape and regional scales; and (iii) a strong engagement with a wide variety of actors and non-research institutions. Here, we elaborate on these key features, and identify the ways in which RAS can help in highlighting those problems in most urgent need of attention, and in guiding improvements in land-use sustainability in Amazonia and elsewhere in the tropics. We also discuss some of the practical lessons, limitations and realities faced during the development of the RAS initiative so far.Keywords: Social–ecological systems, Tropical forests, Land use, Interdisciplinary research, Sustainability, Trade-off

Landscape dynamics and its effects on chemical composition of water in central Rondônia

A região central de Rondônia é uma das mais desmatadas da Amazônia brasileira, contendo áreas em diferentes estágios de fragmentação, já que o processo de desmatamento é contínuo desde a década de 1970. Este trabalho trata da avaliação das mudanças na paisagem entre 1984 e 2002 em uma bacia de drenagem localizada na região central de Rondônia e seus efeitos na composição química da água. Imagens bienais Landsat TM / ETM+ foram classificadas, resultando em uma série temporal de mapas de uso/cobertura do solo. Mudanças na paisagem foram avaliadas usando tabulação cruzada entre os anos, taxas de transição, métricas de paisagem relacionadas a tamanho, densidade, conectividade e configuração, distribuição de clareiras em relação ao seu tamanho, proximidade de estradas e pastagens antigas. Funções de probabilidade de transição foram ajustadas a fim de predizer mudanças no uso da terra para os próximos dez anos de acordo com três diferentes cenários. Utilizando-se os mapas gerados, analisou-se ainda a estrutura da paisagem em 20 microbacias selecionadas, utilizando métricas de paisagem e índices propostos de dinâmica do uso da terra. As microbacias foram agrupadas considerando-se sua dinâmica ao longo dos anos e situação para o ano de 2002. Testou-se a relação entre a dinâmica da paisagem nas microbacias e a composição química da água. Os resultados mostraram que as mudanças que vêm ocorrendo no uso da terra não serão sustentáveis nos próximos 15 anos. Os cenários mais sustentáveis para a região incluem a interrupção total do processo de exploração madeireira sem o devido plano de manejo, implementação da Área de Preservação Permanente ao longo dos rios e controle da dinâmica do uso da terra em níveis balanceados de transição. No estudo da dinâmica nas microbacias, os resultados mostraram também que a variabilidade na estrutura da paisagem está correlacionada à proporção de uso da terra das três classes consideradas. A dinâmica do uso da terra apresentou quatro componentes principais, sendo que três deles representaram 85% da variação e estiveram correlacionados aos índices de dinâmica propostos, os quais se mostraram bons indicadores para região por representar a variabilidade da dinâmica. A incorporação de dados históricos em conjunto a dados atuais na classificação das condições ambientais de microbacias melhorou a qualidade da classificação. Na avaliação da influência da paisagem na composição química da água, os resultados mostraram que, em relação aos atributos físicos e antrópicos, os parâmetros de composição química da água que obtiveram melhor predição (p>0,05) foram a Condutividade Elétrica (R2= 0,88) e o nitrogênio total (R2 = 0,48), enquanto que a estrutura da paisagem do ano 2002 conseguiu explicar melhor o nitrogênio total (R2 = 0,68), o oxigênio dissolvido (R2= 0,56), o cloro (R2 = 0,51) e o fósforo (R2= 0,46). O estudo mostrou a importância da análise integrada de fatores como histórico de uso da terra, condições físicas e estrutura da paisagem atual como indicadores para a qualidade da água na região.Central Rondônia is one of the most deforested regions in the Brazilian Amazon and presents areas at different stages of fragmentation, creating a gradient from Primary Forest to developed areas. This paper deals with assessment of landscape changes between 1984 and 2002 in a watershed located in the central region of Rondônia State, Brazil, due to a systematic deforestation and pasture introduction since the 1970s. Landsat TM/ETM+ images (one every two years) were classified, resulting in a time series of landuse/ land-cover maps. Landscape changes were evaluated using cross tabulation between years, transition rates, landscape metrics related to size, density, edge, shape, connectivity, configuration, and deforested patches distribution related to patch size and spatial proximity to roads and old pastures. Transition probability functions were fitted to the time series to predict land-use changes for the next ten years for three different scenarios. Using the land use maps, landscape structure was analyzed for 20 catchments by landscape metrics and proposed land use dynamics indices. Catchments were grouped by Cluster Analysis using land use dynamics data and landscape data for 2002. Current dynamics can be maintained in the region for ten years, but present-day land use changes cannot be sustained for more than 15 years. A more sustainable scenario for the region includes ceasing the deforestation process, implementing the "Permanent Preservation Area" along rivers and controlling the dynamics at balanced levels of transition. In catchment's landscape dynamics, results show that landscape structure variability is correlated to Iand use for the three considered classes showing the importance on considering matrix and coexistent classes' dynamics in landscape dynamics studies. Land use dynamics presented four principal components, and three of them represented 85% of variation and were correlated to proposed indices, which ones were considered good indicators for the region. The addition of historical and current data to the environmental condition classification of catchments improved the methodology. Regarding landscape influence on chemical composition of water assessment, results show that physical and human factors predict better (p>0.05) the electrical conductivity (R2= 0.88), total nitrogen (R2= 0.48), and pH (R2= 0.42), while landscape structure for 2002 could explain better total nitrogen (R2= 0.68), dissolved oxygen (R2= 0.56), chloride (R2= 0.51) and phosphorus (R2= 0.46). The study revealed the importance of an integrated analysis of factors like historical land use, physical conditions, and landscape structure as indicators of water quality in the region