Threats to the Cerrado remnants of the state of São Paulo, Brazil

Patches of natural vegetation remaining in landscapes occupied by man are continuously under threat due to the edge effects and also to land use types around these remnants. The most frequent threats and land use types in the vicinity of 81 Cerrado (tropical savanna type) fragments in the State of São Paulo, Brazil, were analyzed in order to verify if the frequency of every type of disturbance to the natural ecosystem depends on the neighboring land use. The hypothesis of the study assumes that environmental threats are correlated with land use around protected areas. From the 81 areas, the most frequent human-induced land cover types around the Cerrado remnants were: pasture (recorded in 78% of the areas), sugarcane plantations (26%), roads (19%), annual crops and reforestation (14% each). The most frequent sources of threats were invasive grasses (35% of the areas partially or totally invaded) and cattle (observed in 32% of the areas), followed by deforestation (21%), and fire (21%). The chi-square analysis revealed that, with the exception of deforestation, which does not depend on land use, all other threats are influenced by the neighboring land use. The occurrence of invasive grasses and fires are strongly favored by the presence of roads and urban areas. Sugarcane, reforestation, and permanent crops were the less impacting land use types found in the study area, when only considering impact frequency. These land use types have fire and weed control, and also exclude cattle, indirectly protecting natural ecosystems.Fragmentos remanescentes de vegetação natural em paisagens antropizadas sofrem ameaças permanentes, devido aos efeitos de borda e às atividades antrópicas nas áreas limítrofes. Para verificar a hipótese de que o tipo de ameaça ao ecossistema e a sua freqüência dependem do uso da terra no seu entorno, foram analisados 81 fragmentos de Cerrado no estado de São Paulo. Para cada fragmento foram registrados os tipos de perturbação no ecossistema e os tipos de uso da terra no seu entorno. Os usos mais freqüentes foram pastagens cultivadas (registradas em 78% das áreas), plantio de cana-de-açúcar (26%), rodovias (19%), reflorestamento (14%) e culturas anuais (14%). As ameaças mais freqüentemente registradas foram gramíneas invasoras (35% das áreas parcial ou totalmente invadidas), presença de gado (32%), desmatamento (21%) e fogo (21%). A análise da freqüência observada de cada tipo de impacto mediante a freqüência esperada caso não houvesse influência do uso da terra (qui-quadrado), mostrou que as ameaças dependem do uso da terra nas áreas ao redor dos fragmentos, exceto para o desmatamento, que tem ocorrido indiferentemente ao tipo de uso. Gramíneas invasoras e fogo são muito mais freqüentes na vizinhança de rodovias e zonas urbanas, enquanto que o plantio de cana-de-açúcar, silvicultura e fruticultura têm sido os usos da terra menos impactantes para a vegetação de Cerrado, considerando-se apenas a freqüência de ocorrência dos impactos. Esses cultivos envolvem o controle de plantas invasoras e a prevenção e controle de incêndios, e a eliminação do gado, com reflexos positivos para a conservação dos ecossistemas naturais

Acácias australianas no Brasil: histórico, formas de uso e potencial de invasão

Em diversos países, espécies do gênero Acacia, provenientes da Austrália, possuem um histórico consistente de introdução e invasão. No Brasil, estas espécies começaram a ser registradas em áreas adjacentes aos seus locais de introdução e, dada sua ampla utilização, este fato desperta preocupação. Assim sendo, torna-se oportuno estimar o potencial de invasão das espécies Acacia mangium e A. mearnsii, pois estas são as espécies do gênero observadas com maior frequência nas listas de espécies exóticas invasoras no Brasil. Os riscos associados à introdução e uso destas espécies foram estimados através da compilação e avaliação de informações intrínsecas e extrínsecas às espécies. Estas informações são referentes à biologia, formas de uso, distúrbio potencial, locais de introdução e histórico de invasão das espécies. As principais formas de introdução das espécies são o plantio comercial, para a produção de polpa para celulose e extração de tanino, e os reflorestamentos para recuperação de áreas degradadas. Ambas as espécies possuem características biológicas favoráveis ao seu estabelecimento como invasoras como, a capacidade de estabelecimento em ampla variedade de condições climáticas e tolerância a escassez de água e nutrientes no solo. O estabelecimento de indivíduos dessas espécies em áreas adjacentes a plantios comerciais já é registrado no Brasil, indicando que o processo de invasão já está em curso. Nessas áreas, alterações na concentração de nutrientes do solo, pH e na composição da comunidade de plantas já foram observadas. Registros de introdução de A. mangium foram encontrados no norte e leste do território nacional. Os registros de ocorrência de A. mearnsii foram encontrados principalmente nas regiões sul e sudeste. Considerando que o plantio destas espécies vem se tornando uma atividade cada vez mais popular e economicamente rentável no Brasil, o desenvolvimento de estratégias nacionais de prevenção à invasão torna-se indispensável diante do potencial invasor apresentado

Segmentação e classificação de dossel florestal em imagens QuickbirdSegmentation and classifi cation of forest canopy in Quickbird images

O objetivo deste trabalho foi testar os métodos de “Segmentação MultiResolução” e “Classificação Orientada a Objetos” para a identificação de duas espécies de árvores (Sclerolobium paniculatum e Mabea fistulifera) presentes em uma área de Cerradão no estado de São Paulo, utilizando imagens do satélite Quickbird combinadas a informações espaciais das espécies. Para isto, o resultado da classificação foi comparado com dados de campo, sendo sua acurácia avaliada através da matriz de confusão e do cálculo do coeficiente Kappa. A identificação das duas espécies pelo método de classificação orientada a objetos foi satisfatória (Kappa superior a 80%). A utilização de um modelo de distribuição potencial de S. paniculatum melhorou o resultado da classificação. Estes resultados indicam que, para a formação florestal estudada, a resolução espacial do satélite Quickbird pode ser satisfatória para a identificação de copas de árvores que se destacam no dossel por serem emergentes e/ou apresentarem resposta espectral característica. A baixa resolução espectral destas imagens pode ser compensada pelo uso de informações espaciais dos indivíduos de interesse na classificação orientada a objetos.Abstract The objective of this investigation was to identify two tree species (S. paniculatum and Mabea fistulifera) within a Cerradão (Savanna Forest) area in the state of São Paulo in satellite images. Quickbird images, associated with the species spatial data, were used to implement a multi-resolution segmentation and object-oriented classification approach. Classification accuracy was assessed by comparing our results, from the automated technique, with available field data using the Kappa coefficient. The objectoriented classification results appear to be particularly satisfactory for both species (Kappa > 80%). The S. paniculatum probability distribution map improved this classification. The results show that, depending on the forest type and species of interest, the spatial resolution of Quickbird images is sufficient for the identification of individual tree crowns. The low spectral resolution of these images is somewhat compensated by the spatial information available for the species of interest defi ned in our object-oriented classification

SELEÇÃO DE FRAGMENTOS PRIORITÁRIOS PARA A CRIAÇÃO DE UNIDADES DE CONSERVAÇÃO DO CERRADO NO ESTADO DE SÃO PAULO

Dois workshops foram realizados nos últimos anos para a indicação de áreas de Cerrado prioritárias para a conservação deste bioma, um deles exclusivo para o Estado de São Paulo. Cada área indicada por esses workshops, porém, geralmente contém um grande número de fragmentos e, naturalmente, não é possível transformar todos eles em unidades de conservação. O objetivo do presente estudo foi estabelecer critérios e indicadores, aplicando-os para a seleção de fragmentos remanescentes com alta prioridade para a conservação do Cerrado no Estado de São Paulo. Considerando que São Paulo já possui uma rede de áreas protegidas e que novas unidades de conservação têm sido criadas individualmente, desenvolveu-se um algoritmo cuja aplicação resultou em uma classificação hierárquica dos principais fragmentos segundo seu valor biológico para a conservação, como ferramenta de suporte à tomada de decisão. Oitenta e seis áreas foram avaliadas, segundo quinze indicadores agrupados em: atributos biofísicos, integridade dos recursos naturais e influências externas, dados estes obtidos em expedições de campo e a partir de interpretação de imagens de satélite, analisados mediante a rede já existente de unidades de conservação. São apresentados e descritos os fragmentos considerados prioritários pelo seu alto valor biológico e também alguns que se destacam por estarem sob forte ameaça

Quantifying and mapping species threat abatement opportunitiesto support national target setting

The successful implementation of the Convention on Biological Diversity’s post-2020Global Biodiversity Framework will rely on effective translation of targets from global tonational level and increased engagement across diverse sectors of society. Species conserva-tion targets require policy support measures that can be applied to a diversity of taxonomicgroups, that link action targets to outcome goals, and that can be applied to both global andnational data sets to account for national context, which the species threat abatement andrestoration (STAR) metric does. To test the flexibility of STAR, we applied the metric to vascular plants listed on national red lists of Brazil, Norway, and South Africa. The STARmetric uses data on species’ extinction risk, distributions, and threats, which we obtainedfrom national red lists to quantify the contribution that threat abatement and habitatrestoration activities could make to reducing species’ extinction risk. Across all 3 coun-tries, the greatest opportunity for reducing plant species’ extinction risk was from abatingthreats from agricultural activities, which could reduce species’ extinction risk by 54% inNorway, 36% in South Africa, and 29% in Brazil. Species extinction risk could be reducedby a further 21% in South Africa by abating threats from invasive species and by 21% inBrazil by abating threats from urban expansion. Even with different approaches to red-listing among countries, the STAR metric yielded informative results that identified wherethe greatest conservation gains could be made for species through threat-abatement andrestoration activities. Quantifiably linking local taxonomic coverage and data collection toglobal processes with STAR would allow national target setting to align with global targetsand enable state and nonstate actors to measure and report on their potential contributionsto species conservation. habitat restoration, national red lists, species’ extinction risk, threat reduction, threatened species, vascular plantspublishedVersio

Strategic approaches to restoring ecosystems can triple conservation gains and halve costs.

International commitments for ecosystem restoration add up to one-quarter of the world's arable land. Fulfilling them would ease global challenges such as climate change and biodiversity decline but could displace food production and impose financial costs on farmers. Here, we present a restoration prioritization approach capable of revealing these synergies and trade-offs, incorporating ecological and economic efficiencies of scale and modelling specific policy options. Using an actual large-scale restoration target of the Atlantic Forest hotspot, we show that our approach can deliver an eightfold increase in cost-effectiveness for biodiversity conservation compared with a baseline of non-systematic restoration. A compromise solution avoids 26% of the biome's current extinction debt of 2,864 plant and animal species (an increase of 257% compared with the baseline). Moreover, this solution sequesters 1 billion tonnes of CO2-equivalent (a 105% increase) while reducing costs by US$28 billion (a 57% decrease). Seizing similar opportunities elsewhere would offer substantial contributions to some of the greatest challenges for humankind

Using modeling based on fundamental niche in the evaluation of geographic distribution for plant species

Atualmente vêm sendo desenvolvidas e utilizadas várias técnicas de modelagem de distribuição geográfica de espécies com os mais variados objetivos. Algumas dessas técnicas envolvem modelagem baseada em análise ambiental, nas quais os algoritmos procuram por condições ambientais semelhantes àquelas onde as espécies foram encontradas, resultando em áreas potenciais onde as condições ambientais seriam propícias ao desenvolvimento dessas espécies. O presente estudo trata do uso da modelagem preditiva de distribuição geográfica, através da utilização de algoritmo genético e algoritmo de distância, de espécies como ferramenta para a conservação de espécies vegetais, em três situações distintas: modelagem da distribuição do bioma cerrado no estado de São Paulo; previsão da ocorrência de espécies arbóreas visando à restauração da cobertura vegetal na bacia do Médio Paranapanema e modelagem da distribuição de espécies ameaçadas de extinção (Byrsonima subterranea). A metodologia empregada e os resultados obtidos foram considerados satisfatórios para a geração de modelos de distribuição geográfica de espécies vegetais, baseados em dados abióticos, para as regiões de estudo. A eficácia do modelo em predizer a ocorrência de espécies do cerrado é maior se forem utilizados apenas pontos de amostragem com fisionomias de cerrado, excluindo-se áreas de transição. Para minimizar problemas decorrentes da falta de convergência do algoritmo utilizado GARP (Genetic Algorithm for Rule Set Production), foram gerados 100 modelos para cada espécie modelada. O uso de modelagem pode auxiliar no entendimento dos padrões de distribuição de um bioma ou ecossistema em uma análise regional e local.Many different techniques are being used today with different objectives to model the geographic distribution of species. Some of these techniques are based on environmental analysis where algorithms search for environmental conditions similar to those where the species were found, resulting in potential areas where the environmental conditions would be favorable for the development of these species. The present study is based on predictive modeling of the geographic distribution of species using genetic and distance algorithms as a tool for plant conservation in three different situations: modeling the Cerrado biome of the state of São Paulo; predicting the occurrence of tree species, aiming at the recuperation of the Médio Paranapanema watershed; and, modeling the distribution of endangered species (Byrsonima subterranea). The methodology used and the results obtained were considered satisfactory for the generation of geographic distribution models for plant species, based on abiotic data for the regions studied. The accuracy of the model in predicting the occurrence of species in the Cerrado is greater if only points that occur within the Cerrado and not in transition areas are used. In order to minimize problems due to the lack of convergence of the genetic algorithm GARP (Genetic Algorithm for Rule Set Production), 100 models were generated for each specie. The use of modeling tools can help understand the distribution patterns of a biome or ecosystem in a regional or local analysis

Using modeling based on fundamental niche in the evaluation of geographic distribution for plant species

Atualmente vêm sendo desenvolvidas e utilizadas várias técnicas de modelagem de distribuição geográfica de espécies com os mais variados objetivos. Algumas dessas técnicas envolvem modelagem baseada em análise ambiental, nas quais os algoritmos procuram por condições ambientais semelhantes àquelas onde as espécies foram encontradas, resultando em áreas potenciais onde as condições ambientais seriam propícias ao desenvolvimento dessas espécies. O presente estudo trata do uso da modelagem preditiva de distribuição geográfica, através da utilização de algoritmo genético e algoritmo de distância, de espécies como ferramenta para a conservação de espécies vegetais, em três situações distintas: modelagem da distribuição do bioma cerrado no estado de São Paulo; previsão da ocorrência de espécies arbóreas visando à restauração da cobertura vegetal na bacia do Médio Paranapanema e modelagem da distribuição de espécies ameaçadas de extinção (Byrsonima subterranea). A metodologia empregada e os resultados obtidos foram considerados satisfatórios para a geração de modelos de distribuição geográfica de espécies vegetais, baseados em dados abióticos, para as regiões de estudo. A eficácia do modelo em predizer a ocorrência de espécies do cerrado é maior se forem utilizados apenas pontos de amostragem com fisionomias de cerrado, excluindo-se áreas de transição. Para minimizar problemas decorrentes da falta de convergência do algoritmo utilizado GARP (Genetic Algorithm for Rule Set Production), foram gerados 100 modelos para cada espécie modelada. O uso de modelagem pode auxiliar no entendimento dos padrões de distribuição de um bioma ou ecossistema em uma análise regional e local.Many different techniques are being used today with different objectives to model the geographic distribution of species. Some of these techniques are based on environmental analysis where algorithms search for environmental conditions similar to those where the species were found, resulting in potential areas where the environmental conditions would be favorable for the development of these species. The present study is based on predictive modeling of the geographic distribution of species using genetic and distance algorithms as a tool for plant conservation in three different situations: modeling the Cerrado biome of the state of São Paulo; predicting the occurrence of tree species, aiming at the recuperation of the Médio Paranapanema watershed; and, modeling the distribution of endangered species (Byrsonima subterranea). The methodology used and the results obtained were considered satisfactory for the generation of geographic distribution models for plant species, based on abiotic data for the regions studied. The accuracy of the model in predicting the occurrence of species in the Cerrado is greater if only points that occur within the Cerrado and not in transition areas are used. In order to minimize problems due to the lack of convergence of the genetic algorithm GARP (Genetic Algorithm for Rule Set Production), 100 models were generated for each specie. The use of modeling tools can help understand the distribution patterns of a biome or ecosystem in a regional or local analysis