Simulation and evaluation of the effects of deforestation patterns in the dynamics of landscape in São Félix Xingu/PA

Tese (doutorado) — Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Florestal, Programa de Pós-Graduação em Ciências Florestais, 2016.Este estudo buscou desenvolver e aplicar um método de avaliação da fragmentação direcional e seus efeitos na paisagem, em especial aos padrões de ocupação espinha de peixe (fishbone) e espontâneo em regiões de florestas tropicais. Esta pesquisa foi conduzida na parte norte do município de São Félix do Xingu/PA, localmente conhecida como Área de Consolidação II. A primeira etapa deste estudo incluiu o desenvolvimento do método e a análise para quantificar e indicar a fragmentação direcional da paisagem na Área de Consolidação II e seu entorno a partir de dados do Projeto TerraClass para 2008, 2010 e 2012. A segunda etapa da pesquisa envolveu a análise da fragmentação direcional sobre padrões de desmatamento na Área de Consolidação II. A taxa de desmatamento observada para esta área foi reproduzida para o padrão fishbone, com os lotes (propriedades rurais) sistematicamente organizados. O desmatamento foi também simulado em um padrão espontâneo de ocupação com o intuito de avaliar o desempenho do modelo comparado com o desmatamento observado. A alocação dos desmatamentos foi simulada em quatro cenários, sendo dois em padrão fishbone e dois em padrão espontâneo de ocupação. Em cada padrão de ocupação simulado foi alocado espacialmente 100% e 50% do desmatamento observado, sendo o segundo caso utilizado para avaliar um cenário mais otimista de desmatamento na região. Em cada padrão de ocupação (fishbone e espontâneo) e para cada taxa de desmatamento alocada (100% e 50%) foram adotadas outras duas situações de preservação das Áreas de Proteção Permanente (APP), associadas aos recursos hídricos. Nestes dois casos, os desmatamentos alocados pela simulação foram retornados como área não desmatadas em todas as áreas de APP. Os resultados deste estudo indicam que o algoritmo de simulação do desmatamento reproduziu de forma significativa todo o desmatamento observado para os padrões de ocupação espontâneo e fishbone. A análise da paisagem sob o enfoque da fragmentação direcional indicou que os padrões de desmatamento afetam a paisagem de forma anisotrópica em todos os padrões de ocupação, sendo o padrão fishbone o que apresentou maior variação da fragmentação direcional. A análise da fragmentação direcional contribuiu com a definição de áreas para formação de corredores ecológicos em regiões de interesse. Nos cenários estudados, foram notáveis os ganhos da paisagem natural nos dois padrões de ocupação quando considerado a preservação das APP. A fragmentação da paisagem tem ganhos ambientais ainda maiores quando assumido a conservação de 50% de cada propriedade rural, o que tornaria os corredores ecológicos naturais mais eficientes.This study aimed to develop and apply a method of assessing directional fragmentation and its effects on the landscape, especially the standards of fishbone and spontaneous occupation patterns in tropical forest regions. This research was conducted in the northern municipality of São Félix do Xingu/PA, locally known as Consolidation Area II. Initially, this study involved a method development to estimate and indicate directional fragmentation of the landscape within the Consolidation II Area and around of a buffer zone using the TerraClass Project deforestation dataset for 2008, 2010 and 2012. Secondly, this research involved an analysis of directional fragmentation of deforestation patterns in the Consolidation Area II. The deforestation rate observed for the Consolidation Area II was used as input to predict deforestation within the fishbone occupation pattern, where farms are systematically and geometrically organized. Also, deforestation was simulated for the spontaneous occupation pattern to support the assessment of model's performance compared to the observed deforestation. The allocation of deforestation was simulated assuming four scenarios, two for the fishbone pattern and two for the spontaneous pattern of occupation. For each simulated occupation pattern, it was spatially allocated 100% and 50% of the observed deforestation, where the second case (50% deforestation) was assumed as the optimistic deforestation scenario for each pattern. For each occupation pattern (fishbone and spontaneous) and for each assumed deforestation rate (100% or 50%) were adopted two additional deforestation constraints of protecting Permanent Protection Areas (APP) associated with water resources. In this cases, deforestations allocated by the simulation model were assumed as forest class within the APP. This study results indicate that the simulation algorithm appropriately predicted deforestation for the spontaneous and fishbone land occupation patterns. The landscape analysis focusing on directional fragmentation indicated that deforestation patterns may show direction variation (anisotropy) for both occupation patterns, and the fishbone pattern showed greater variation of directional fragmentation. The directional analysis of fragmentation contributed to define suitable areas of ecological corridors within a region of interest. In the studied scenarios, native landscape was substantially improved when the APP was assumed fully protected. The landscape fragmentation showed even greater environmental improvements for the ecological corridor when the farm legal reserve of 50% was assumed to be fully protected