Balancing Natural and Agricultural Systems in the Atlantic Rainforest of Brazil

The aim of this work was to find ways of balancing natural and agricultural systems (AS) in the Atlantic rainforest of Brazil. Trade-offs and synergies were analyzed. Energy and emergy analysis, agro-biodiversity assessment, eco-volume were used as methodologies. Seven agricultural systems and 3 natural systems were studied. Agro-climax was defined as the equilibrium point between the natural and agricultural systems. Biodiversity management and conservation activities were analyzed and the corresponding biodiversity indices calculated. Finally, the farmer perception of biodiversity was presented. Ecological and sylvopastoral systems contribute positively to the conservation of biodiversity, on the contrary, dominant cattle systems are the main cause for forest fragmentation, breaking the dynamics of animal and plant populations. The main primary agricultural production systems have low energy conversion ratio, and store only small quantities of energy (biomass) in the system. The ecological system has the most efficient use of energy, and saves great biomass quantity in the system. The cattle system presents the lowest values for all energy and biomass parameters causing largest environmental damage. All vegetable systems present positive economic indicators, the cattle only negative ones. The ecological system, presents highest sustainability in ecological terms. The basin as a system contributes positively to the economy. It gives more emergy than that it takes from the economic system in form of materials and services. This fact represents also a loss of capital. The environmental impact caused by the agricultural systems is moderate as their use of renewable resources is high. Hence, the ecological sustainability is moderate to good. Eco-volume is an important parameter to measure the ecological function and thequality of natural systems, as well as their interactions with agricultural systems. Reduction of eco-volume represents a negative impact on the ecosystem functionality, which in turn disrupts the supply of goods and ecological services. The eco-volume concept also plays a central role in the measurement of the resilience of natural and agricultural systems. Cattle and vegetable systems have the lowest resilience, ecological and sylvopastoral systems the greatest ones. Bilanzierung zwischen natürlichen und landwirtschaftlichen Systemen des Atlantischen Regenwaldes Brasiliens Das Ziel dieser Arbeit ist die Bilanzierung zwischen Natursystemen (NS) und Agrarsystemen (AS) im Atlantischen Regenwald von Brasilien. Energie- und Emergieanalysen, Bewertung der Agrobiodiversität und Eco-Volumen (V_eco), wurden als Methoden durchgeführt. Untersucht wurden 7 Agrar- und 3 Natursysteme. Agro-climax wird definiert als Gleichgewichtspunkt zwischen den NS und den AS. Biodiversitätsmanagement und Naturerhaltungsmaßnahmen werden analysiert und der dazugehörige Biodiversitätsindex kalkuliert. Weiterhin werden die Vorstellungen der Produzenten zur Bedeutung der Biodiversität erfasst. Ökologische und Sylvopastorale Systeme tragen positiv zur Erhaltung der Biodiversität bei. Im Kontrast dazu steht die dominante Weidewirtschaft, die der Hauptverursacher der Waldfragmentierung ist. Die Fragmentierung zerstört die Tier- und Pflanzenpopulationsdynamik. Die im Untersuchungsraum vorherrschenden Primäragrarsysteme besitzen eine niedrige Energieumwandlung und speichern nur eine geringe Energiequantität (Biomasse). Die ökologischen Systeme (ÖS) haben meist eine effiziente Energiebilanz und sichern eine gute Biomassenquantität in ihren Systemen. Die Weidewirtschaft (WW) weist die geringsten Werte für alle Biomassenparameter auf und verursacht gleichzeitig die größten Umweltschäden. Alle Gemüseanbausysteme (GS) zeigen positive ökonomische Indikatoren, die WW als einziges System negative. Die höchste ökologische Verträglichkeit ist erwartungsgemäß in den ökologisch bewirtschafteten Systemen zu finden. Das Einzugsgebiet, als System, trägt positiv zum Wirtschaftssystem bei . Es gibt mehr Emergy als es vom Wirtschaftssystem in Form von Gütern und Dienstleistungen nimmt. Das bedeutet einen Kapitalverlust für ersteres. Die AS haben moderate Auswirkungen auf die Umwelt, da sie häufig erneuerbare Energien nutzen. V_eco ist ein wichtiger Parameter zur Messung der ökologischen Funktion und der Qualität der NS und ihrer Interaktionen mit den AS. Die Reduzierung des V_eco hat einen negativen Einfluss auf die Funktionalität des Ökosystems, was wiederum das Angebot von Gütern und „ecolocigal services“ unterbricht. Das V_eco Konzept spielt weiterhin eine zentrale Rolle in der Messung von Resilienz von NS und AS. Weidewirtschaft und Gemüseanbausystemen weisen die geringste, ökologische und sylvopastorale Systeme die höchste Resilienz auf