ECOLOGIA DA PAISAGEM E PLANEJAMENTO AMBIENTAL

ESTUDOS PRELIMINARES DA RESPOSTA ESPECTRAL EM IMAGEM DIGITAL DA VEGETAÇÃO TOLERANTE À METAIS PESADOS¹.

A Serra do Sudeste do Rio Grande do Sul, região fisiográfica onde situa-se a área de estudo, apresenta o relevo fortemente ondulado, com altitudes que variam entre 200 e 500 m. Os solos são geralmente litólicos, de pouca profundidade e freqüentemente com afloramentos de rocha. As atividades agrícolas restringem-se a pequenas lavouras de subsistência e a principal atividade econômica está representada pela pecuária extensiva realizada na sua maioria por pequenos proprietários (GONÇALVES, 1979, 1990; MACEDO, 1984; HERMANN & ROSA, 1990; GIRARDI-DEIRO, 1999).

O clima da Região corresponde, na classificação de Köppen, ao mesotérmico tipo subtropical, da classe Cfa, com chuvas regularmente distribuídas durante o ano (MACEDO, 1984).

A vegetação da região é formada predominantemente pela mata arbustiva associada ao campo. RAMBO (1956) e LINDMAN & FERRI (1974), referem-se que as condições climáticas e edáficas da maior parte do Estado são próprias para o desenvolvimento de florestas, considerando os campos como relictos de um clima anterior mais frio e seco. RAMBO (1956) descreve onze formações edáficas para a Serra do Sudeste, entre elas os "Matos de Parque, formados por exemplares da aroeira comum (Lithraea brasiliensis), da aroeira salsa (Schinus molle), da capororoca (Rapanea umbellata), colocados à distância um do outro, sem se tocarem, tendo as copas perfeitamente arredondadas; esta formação, vista de avião, oferece o aspecto de grãos de pimenta semeados pelo campo". O projeto RADAMBRASIL ampliou o conceito de savana, englobando nele a maioria dos campos do sul do Brasil – em que inclui a vegetação da Serra do Sudeste – baseado no repouso fisiológico vegetativo hibernal característico daqueles campos. PORTO (1981, 1986) denomina à vegetação ocorrente sobre as áreas de mineração na Serra do Sudeste de Vegetação Metalófila, devido as adaptações apresentadas pelas plantas em face da presença de metais pesados e raros no substrato.

A fisionomia desta vegetação na área de estudos lembra um mosaico composto por vegetação arbustiva-arbórea e campo, onde se verifica o contínuo avanço da vegetação lenhosa sobre as áreas de campo, avanço este limitado especialmente pelo corte e pelas queimadas em especial a aroeira (Schinus lentiscifolius) (GIRARDI-DEIRO, 1999).

A área em estudos, apresenta potencial de exploração de minerais como o cobre, o chumbo, o cádmio, o ouro a prata e elementos raros, como o molibdênio, os quais, entre outros fatores, influenciam na seleção e no desenvolvimento de espécies tolerantes a estes metais, configurando a formação vegetal do tipo savana.

Estudos nos mostram que plantas que se desenvolvem em solos ricos em metais pesados, são conhecidas desde a muito tempo nos continentes Europeu e Asiático. Na metade do corrente século iniciaram-se estudos sistemáticos, denominando-se estas plantas de bodenanzeiger - indicadoras das condições de solo (LISTOW, 1929; VIKTOROV, 1974).

PORTO (1981, 1986) ao investigar áreas de mineração no Rio Grande do Sul, constatou pela primeira vez, a ocorrência de vegetação do tipo metalófila. As plantas examinadas, bem como, os mecanismos de resistência e tolerância aos metais pesados, e as quantidades excessivas acumuladas, levaram a supor que as plantas em questão formam ecótipos nestas áreas, os quais servem de bioindicadores da qualidade do solo, mais especificamente da presença metais.

Modificações morfológicas em plantas que se desenvolvem sobre solos ricos em metais pesados, especialmente o Cu, foram observadas por diversos autores em regiões de mineração na África, União Soviética, Nova Zelândia e Austrália (BROOKS, 1972, 1983; BELL et alii, 1991; KOWALSKYJ, 1977), e no Brasil (PORTO, 1981,1986).

PORTO (1981), discute a presença de estruturas anatômicas xeromórficas, em plantas de áreas de mineração no Rio Grande do Sul, como conseqüências das condições edáficas, no caso, pela concentração de metais pesados, e não pela deficiência hídrica.

Plantas de solos metalíferos podem apresentar modificações ao nível dos tecidos de vasos lenhosos e em outras estruturas celulares (MALYUGA et alii, 1959; PORTO, 1981) demonstrando qual, ou quais metais que provocam estas modificações e, se estas são produtos dos metais pesados ou dos metais raros radioativos, os quais, naturalmente estão associados aos demais, como é suposto nos trabalhos dos dois autores acima citados.

A concentração e o tipo específico de metal provoca alterações fisiológicas nos vegetais. A quantidade de clorofila e de água nos tecidos vegetais, refletem o vigor da vegetação, definido a resposta espectral que é captada na imagem de satélite.

O presente estudo tem por objetivo realizar o processamento e a análise de imagens digitais, com a finalidade de verificar se há relação entre, a concentração de metais pesados no solo de áreas reconhecidamente ricas em cobre (depósitos em forma de filão) e sua vegetação associada, com a resposta espectral.

A área estudada corresponde a microbacia do arroio Camaquã das Lavras, o qual está inserido na bacia hidrográfica do rio Camaquã. Geograficamente, a área da microbacia localiza-se entre as coordenadas 54º15’ e 53º35’ W 30º40’ e 31º S, (figura 1).

Gerou-se mapas temáticos (curvas de nível, hidrografia, sistema viário, uso e ocupação do solo, limites da micro e sub-bacias), a partir das folhas: SH - 21-Z-B-VI- 2 - MI – 2994/2 (Lagoa da Meia Lua), SH - 21-Z-B-VI- 4 - MI – 2994/4 (Coxilha do Tabuleiro), SH – 22-Y-A-IV-1 – MI – 2995/1 (Arroio América), SH – 22-Y-A-IV-2 – MI – 2995/2 (Arroio Santa Bárbara), SH - 22-Y-A-IV-3 MI – 2995/3 (Lavras do Sul), SH – 22-Y-A-IV-4 – MI – 2995/4 (Arroio Carajá), da Diretoria de Serviço Geográfico do Brasil – DSG, na escala 1:50.000, datadas de 1975. Nestas folhas traçou-se a poligonal correspondente a 1392 km² (58 km x 24km), abrangendo as coordenadas (UTM) x mínimo. = 192000, x máximo = 252000 (SH-22) e y mínimo = 6574000, y máximo = 6598000, (figura 1), visando subsidiar os trabalhos básicos geográficos da área de estudos.

Para a digitalização das cartas, utilizou-se o programa PC ARC/INFO v.3.3 – ESRI/ 1990 e CARTA LINX V.2.0 – Clark Labs/1998-99. Desenvolveu-se o processo de tratamento e classificação preliminar da imagem de uso e ocupação do solo da área de estudos, pelo método de classificação não supervisionada, a partir da imagem LANDSAT 5-TM (com pixel de 30 x 30m ) nas bandas 3, 4 e 5, datada de 28/10/1996, em IDRISI 32 – Clark Labs/1999.

A microbacia do arroio Camaquã das Lavras ocupa a área de aproximadamente 319,9 Km². Está composta por 85 sub-bacias de tamanhos variáveis, mapeadas nas bases cartográficas da Diretoria de Serviço Geográfico do Brasil, (figura 1). No entanto, ao analisar-se os pares de fotografias específicos da área da Mina Volta Grande, na escala 1:25000, verifica-se a ocorrência de uma série de nascentes, as quais não são consideradas nas referidas cartas em função escala, mas que são de suma importância para a configuração do uso e cobertura do solo, em resposta ao relevo.

O principal arroio da microbacia é o Camaquã das Lavras, cujas nascentes estão localizadas na Coxilha do Tabuleiro ao norte da microbacia, a uma altitude de 450 m, drena no sentido leste-oeste. Tem como afluentes mais representativos o Arroio da Tuna, a Sanga do Banhado dos Correas, a Sanga Caneleira e a Sanga da Mina, desembocando no Arroio do Hilário, a uma altitude de 160m.

Figura 1: Localização da área de estudo na Microbacia do Arroio Camaquã das Lavras

A área específica de estudos na Mina Volta Grande, está localizada na margem esquerda do Arroio Camaquã das Lavras, em altitudes que variam de 183m, junto a calha do arroio, a 353m junto a sede da fazenda Vista Alegre (ponto mais alto da área), (figura 2).

Figura 2: Classificação não supervisionada da imagem LANDSAT 5-TM, bandas 3, 4 e 5.

Ao norte da microbacia, junto as nascentes ocorrem afloramentos rochosos em forma de maciço ocupando grande parte da mesma, o que limita em grande parte, o tipo de uso e ocupação do solo, além de determinar o tipo de cobertura vegetal. Toda a área da microbacia, assim como áreas de microbacias adjacentes, apresenta em seu subsolo depósitos de metais pesados e metais raros disseminados na rocha e em forma de filão.

Conforme descrevem BRASIL (1973) e MACEDO (1984), os solos da área estudada são classificados como solos Litólicos Distróficos, textura média, com porcentagens elevadas de frações grosseiras (areia grossa e cascalho), relevo ondulado, sendo derivados de granitos.

As características do solo acima descritas, associadas a ocorrência de metais pesados e raros em forma de filão e disseminados na rocha e o manejo dada à estas áreas, determina a fisionomia da cobertura vegetal, qual seja, matos de parque (RAMBO, 1956), savana projeto RADAMBRASIL, LEITE & KLEIN (1990) e, savana metalófila (PORTO, 1981, 1986).

Ao analisar as fotografias aéreas da área de estudos, tem-se a mesma impressão descrita por RAMBO (1956), de que disseminou-se na superfície grãos de pimenta. A análise mais criteriosa da área, leva a conclusão de que, atualmente há a tendência da vegetação arbustiva-arbórea avançar sobre os campos. Como o solo é do tipo litólico, pouco profundo e com afloramentos de rochas, e muitos deles, com quantidades anormais de metais pesados, fatores estes que dificultam ou impossibilitam a atividade agrícola. Apesar destas características, a pecuária extensiva, é então a principal atividade econômica exercida (GIRARDI-DEIRO, 1999).

Tanto a agricultura quanto a pecuária extensiva, são mais intensamente exploradas nas áreas menos íngremes, e portanto com menos afloramentos rochosos, o que possibilita a prática do roçado para eliminar espécies arbustivas-arbóreas não pastadas pelo gado. Como nas áreas mais íngremes geralmente ocorrem os afloramentos rochosos, e nos locais de solo mais raso a influência dos metais pesados oriundos do filão é mais marcante, e são impróprios para a agricultura e pecuária, tem-se então a fisionomia da savana metalófila, ou dos matos de parque nestas áreas, conforme destacaram PORTO (1981, 1986) e RAMBO (1956).

A classificação preliminar da imagem satélite, levou-nos a 10 categorias de uso e cobertura do solo na área de estudos. A área da Microbacia do Arroio Camaquã das Lavras, destacado em linha pontilhada na figura 2, evidencia uma elevada cobertura pela vegetação do tipo savana metalófila, a qual está representada pela cor verde claro. Os tons de mostarda e marrom, representando respectivamente o campo com afloramento rochoso e rocha exposta, aparecem superestimados na imagem, pois o solo das áreas agrícolas, com elevado teor de umidade, responde espectralmente de modo similar a rocha exposta, (também com elevado teor de umidade). Acreditamos que os estudos a serem executados com uma análise supervisionada da imagem, evidenciarão mais categorias associadas a esta fisionomia.

Pelo fato da microbacia apresentar alguns vales um tanto quanto ingrimes, na imagem satélite produz-se muitas sombras, dificultando a verificação da ocorrência ou não, de florestas nestes vales, fato que deverá ser resolvido, com o emprego de outros recursos de análises de imagens, no decorrer das etapas subsequentes do presente estudo.

Na área específica de estudos, Mina Volta Grande, localizada entre as coordenadas 53º 50’ W e 30º 50’S, (figura 2), verifica-se uma contíiua cobertura vegetal, pela formacão do tipo savana metalófila. Isto se dá principalmente pelo fato da área ser imprópria para o cultivo e para a pecuária, por apresentar solo raso, elevada incidência de afloramentos rochosos, e elevada concentração de metais no solo, conforme demonstram os trabalhos de Porto (1981, 1986).

A estes fatores, soma-se o fato de que, sendo esta uma área de mineração, outras atividades de exploração do solo são eliminadas, favorecendo ainda mais o desenvolvimento da Savana Metalófiloa.

BROOKS (1983) demostra padrões típicos de reflectância de vários tipos de vegetação. Relata que o sensoriamento remoto da vegetação depende do padrão espectral de reflectância, para medir tanto a clorose causada pelo stress metálico, quanto para reconhecer diferenças em comunidades vegetais influenciadas pela mineralização.

Cita ainda que tem sido determinado por vários autores, que a clorose induzida por metais, resulta em uma menor absorção da parte verde do espectro pela clorofila, e um concomitante aumento na reflectividade neste comprimento de onda.

HORLER et alii (1981) apud BROOKS (1983), discutem a reflectância da vegetação em vários comprimentos de onda e sua aplicação na determinação de stress geoquímico em plantas.

BROOKS (1983), ressalta que a radiação refletida depende não apenas da estrutura, conteúdo de pigmentos, e conteúdo individual de água das folhas, o qual pode ser afetado pelo stress, mas também depende de fatores tais como a cobertura vegetal do solo, área foliar, topografia, e o grau de iluminação solar. Estas variáveis podem complicar ou tornar impraticáveis, métodos de detecção de stress, que utilizam bandas amplas de radiação, baseados em fatores fisiológicos tais como as mudanças no conteúdo de clorofila dos tecidos vegetais.

HORLER et alii (1981) apud BROOKS (1983), relatam que plantas que crescem sobre mineralizações de cobre-molibdênio nos EUA, tiveram uma menor intensidade de fluorescência da clorofila do que a vegetação circunvizinha.

A vegetação nos distritos minerais do Rio Grande do Sul estudados por PORTO (1981,1986) se caracterizam por apresentar a fisionomia de savana arbustiva, formada por um estrato herbáceo e um estrato arbustivo-arbóreo com dominância de uma espécie de aroeira (Schinus lentiscifolius). As plantas deste último estrato estão sujeitas a modificações morfológicas (formas anãs) anatômicas e fisiológicas, acentuando-se estas modificações quando ocorre maiores concentrações de metais no solo.

No que diz respeito a alterações morfológicas, detecta-se claramente em campo a presença de formas anãs (altura média de 1,5m) de Shinus lentiscifolius, principalmente sobre as áreas de ocorrência de filões de Cu, os quais estão localizados da meia encosta para o topo das coxilhas, sempre no sentido leste-oeste. A medida que a ocorrência de indivíduos de S . lentiscifolius se afastam dos filões, tanto para o topo das colinas quanto para o vale, estes chegam a alturas de mais de 3 metros.

Evidencia-se portanto, que a concentração de Cu no solo, está influenciando diretamente no crescimento desta espécie de aroeira, uma vez que tanto no topo da coxilha, quanto no vale, ocorrem indivíduos com altura maior, o que não seria possível, caso a profundidade do solo, por exemplo, fosse fator determinante no crescimento.

PORTO (1981, 1986), detectou variações de concentrações de Cu no solo na forma trocável na mina de Volta Grande. Sobre o filão de Cu 2049,0 ppm, aproximadamente a 10m do filão 2,7, 64,5 e 164,7ppm, bem distante do filão 12,9 ppm, sobre os rejeitos da mineração 1798 ppm, próximo a floresta (vale) 14,2 e 15,9 ppm.

Estes valores evidenciam claramente: primeiro, obviamente, que há maior disponibilidade de Cu, na forma trocável, junto ao filão; segundo, que além da ocorrência do minério em forma de filão, o metal também se encontra disseminado na rocha. Estas constatações são reforçadas pelos valores do conteúdo de Cu nas folhas de S.lentiscifolius obtidas por PORTO (1981, 1986).

Observações de PORTO (1981, 1986), evidenciaram formas anãs de S. lentiscifolius em função da concentração de metais pesados, especialmente o Cu, e não pelo stress hídrico. A configuração da vegetação de forma anã e esparsa, além da modificação da cor verde para verde-azulada, principalmente em S.lentiscifolius, nas áreas de ocorrência de metais, respondem de forma diferenciada na imagem satélite, conforme mostra a figura 2. Portanto, pode-se perfeitamente associar esta resposta espectral, ao conteúdo de metais do solo e da vegetação que o recobre. .

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