Análise Temporal da Invasão Biológica de Pinus sp. em Área Úmida do Domínio Cerrado (Temporal analysis of biological invasion by Pinus spp. in humid area of Cerrado domain)

Dhemerson Conciani, Yuri Silva de Souza, Paulo Henrique Peira Ruffino, Denise Zanchetta

Resumo


Atualmente o domínio Cerrado no Brasil apresenta apenas 20% da sua cobertura original, onde 8,21% estão em áreas protegidas. Deste total, 1% se encontra no estado de São Paulo, protegidas em propriedades particulares ou categorias de unidades de conservação. Frente a estas condições ambientais e a riqueza deste sistema, o Cerrado é considerado um dos 25hotspots terrestres mais importantes para conservação. Apesar dos esforços para a sua conservação, esse domínio enfrenta diversos problemas com a invasão de espécies exóticas, como as do gênero Pinus. Tendo em mente a importância do conhecimento acerca da história de vida para a mitigação de especies exóticas, buscamos nesse trabalho averiguar o histórico de invasão do Pinus sp. em campo úmido na Estação Ecológica de Itirapina - SP, usando como ferramentas a reflectância do infravermelho próximo (NIR) e o Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI) para o período de 1985 a 2011. Nossos resultados mostraram que áreas com alta ocupação de Pinus sp. apresentam um maior valor de refletância da banda NIR, e que esta refletância variou significativamente entre o período analisado, assim como a área ocupada por Pinus sp. Apesar dessa oscilação, os resultados oriundos do NDVI mostraram um aumento exponencial na densidade e biomassa dessa vegetação para o mesmo período, indicando que a limitação de espaço não afeta o desenvolvimento do Pinus sp. O uso conjunto das medidas de NIR e NDVI mostrou-se uma ótima ferramenta para estudos que visem compreender padrões temporais de invasão.

 

 

A B S T R A C T

The Cerrado domain in Brazil currently presents only 20% of its original coverage, 8.21% of which is in protected areas. Of this total, 1% is in the state of São Paulo, on private properties or protected in conservation units. In view of these environmental conditions and the richness of this system, the Cerrado is considered one of the 25 most important terrestrial sites for conservation. Despite conservation efforts, this domain is plagued by the invasion of exotic species such as the Pinus genus. Considering the importance of life history knowledge for the mitigation of exotic species, we sought to investigate the history of invasion by Pinus in wetlands at the Ecological Station of Itirapina, SP, using near infrared reflectance (NIR) and the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) for the period 1985–2011. Our results showed that areas with high occupation of Pinus spp. have a higher NIR reflectance value, and that such reflectance varied over the analyzed period, as well as between the areas occupied by Pinus spp. Despite this variation, the results from the NDVI showed a linear increase in the density and biomass of this vegetation for the same period, indicating that spatial limitations do not affect the development of Pinus spp. The use of NIR and NDVI measurements together proved to be a good tool for studies aiming to understand temporal patterns of invasion.

Key-words: Conservation Units; Itirapina; Normalized Difference Vegetation Index; Near Infrared Radiation; Hotspot.


Palavras-chave


Unidades de Conservação; Itirapina; Índice de Vegetação por Diferença Normalizada; Infravermelho Próximo; Hotspots

Texto completo:

PDF (English)

Referências


Alvares, C. A., Munhoz, J. S. B., Stape, J. L., Stahl, J., Andrade, L., Santos, G., Lima, R., Coutinho, R. T., Hoinachi, R., Fox, T., 2013. Caracterização da dinâmica dos índices de vegetação NDVI e EVI em plantações de Pinus do Brasil. Anais XVI Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto-SBSR [online] 13, Disponível: http://marte2.sid.inpe.br/col/dpi.inpe.br/marte2/2013/05.29.01.13.58/doc/p1715.pdf. Acesso: 4 abr. 2017.

Batalha, M. A. 2011. O cerrado não é um bioma.

Biota Neotropica 11, 1-4.

Bourliere, F., Hadley, M., 1983. Present-day

savannas: an overview. Ecosystems of the world.

Brando, P. M., Durigan G., 2004. Changes in

Cerrado Vegetation after disturbance by frost (São Paulo State, Brazil). PlantEcology 175, 205-215.

Carvalho Júnior, O. A. D., Sampaio, C. D. S., Silva, N. C. D., Couto Júnior, A. F., Gomes, R. A. T., Carvalho, A. P. F. D., & Shimabukuro, Y. E., 2008. Classificação de padrões de savana usando assinaturas temporais NDVI do sensor MODIS no Parque Nacional Chapada dos Veadeiros. Revista Brasileira de Geofísica 26, 505-517.

Chen, C. R., Condron, L. M.; Xu, Z. H., 2008.

Impacts of grassland afforestation with coniferous trees on soil phosphorus dynamics and associated microbial processes: a review. Forest Ecology and Management 255, 396-409.

Clevers, J. G. P. W., 1989. Application of a

weighted infrared-red vegetation index for estimating leaf area index by correcting for soil moisture. Remote Sensing of Environment 29, 25-37.

Coutinho, L.M. 1978. O conceito de cerrado.

Revista Brasileira de Botânica 1, 17-23.

D’Antonio C. M., Vitousek P. M. 1992. Biological invasions by exotic grasses, the grass/fire cycle, and global change. Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics 23, 63–87.

Da Silva, J. M. C., Bates, J. M. 2002.

Biogeographic Patterns and Conservation in the South American Cerrado: A Tropical Savanna Hotspot TheCerrado, which includes both forest and savanna habitats, is the second largest South American biome, and among the most threatened on the continent. BioScience 52, 225-234.

De Abreu, R. C. R, Durigan, G. 2011. Changes in

the plant community of a Brazilian grass land savannah after 22 years of invasion by Pinus elliottii Engelm. Plant Ecology & Diversity 4, 269-278.

Denardi, I., Bolfe, E. L., Gomes, P. B., Oshiro, O. T., Cardoso, D. J., 2015. Índices de vegetação aplicados na discriminação de classes de idade e manejo de pinus. 9º Congresso Interinstitucional de Iniciação Científica – CIIC 2015. Disponível: https://www.ciic.cnptia.embrapa.br/resumo2015/RE15503.pdf. Acesso: 10 mar. 2017.

Dong, J., Kaufmann, R. K., Myneni, R. B., Tucker, C. J., Kauppi, P. E., Liski, J., Buermann, W., Alexeyev, V., Hughes, M. K., 2003. Remote sensing estimates of boreal and temperate forest woody biomass: carbon pools, sources, and sinks. Remote Sensing of Environment 84, 393-410.

Du Plessis, W. P. 1999. Linear regression

relationships between NDVI, vegetation and rainfall in Etosha National Park, Namibia. Journal of Arid Environments 42, 235-260.

Durigan, G., Melo, A. C. G., Contieri, W. A., Nakata, H., 2004. Regeneração natural da vegetação de Cerrado sob florestas plantadas com espécies nativas e exóticas. Pesquisas em conservação e recuperação ambiental no oeste paulista: resultados da cooperação Brasil/Japão. São Paulo: Instituto Florestal. Disponível: http://iflorestal.sp.gov.br/institutoflorestal/files/2004/01/IF-c20.pdf. Acesso: 3 mar. 2017,

Durigan, G., Siqueira, M. F., Franco, G. A. D. C.,

Threats to the Cerrado remnants of the state of São Paulo, Brazil. Scientia Agricola 64, 355-363.

Eiten, G., 1972. The cerrado vegetation of Brazil. The Botanical Review 38, 201-341.

ESRI, 2011. ArcGIS Desktop: Release 10. Redlands, CA: Environmental Systems Research Institute.

Ferreira, I. M., 2003. Bioma Cerrado: Um estudo das paisagens do cerrado. Tema de Estudo da Tese de Doutorado do Programa de Pós-Graduação em Geografia. São Paulo-UNESP.

Galvão, L. S., Vitorello, I., Pizarro, M. A., 2000. An adequate band positioning to enhance NDVI contrasts among green vegetation, senescent biomass, and tropical soils. International Journal of Remote Sensing 21, 1953-1960.

Garroutte, E. L., Hansen, A. J., Lawrence, R. L., 2016. Using NDVI and EVI to Map Spatiotemporal Variation in the Biomass and Quality of Forage for Migratory Elk in the Greater Yellowstone Ecosystem. Remote Sensing 8, 404.

Gunawardena, A. R., Nissanka, S. P., Dayawansa, N. D. K., 2006. Relationship Between Above Ground Live Biomass and Satellite Image Spectral Responses (Landsat ETM+) of Pinus caribaea Moreletat Lower Hantana Region in Sri Lanka. Tropical Agricultural Research 18, 334p.

Higgins, S. I., Richardson, D. M., 1998. Pine invasions in the southern hemisphere: modelling interactions between organism, environment and disturbance. Plant Ecology 135, 79-93.

Hooper, D. U., Chapin III, F. S., Ewel, J. J., Hector, A., Inchausti, P., Lavorel, S., Lawton, J. H., Lodge, D. M., Loreau, M., Naeem, S., Schimid, B., Setälä, H., Symstad, A. J., Vandermeer, J., Wardle, D. A., 2005. Effects of biodiversity on ecosystem functioning: a consensus of current knowledge. Ecological monographs 75, 3-35.

Hunt, E. R.; Rock, B. N., 1989. Detection of changes in leaf water content using near-and middle-infrared reflectances. Remote sensing of environment 30, 43-54.

Jackson, R. B., Banner, J. L., Jobbagy, E. G., Pockman, W. T., Wall, D. H., 2002. Ecosystem carbon loss whith woody plant invasion of glasslands. Nature 418, 623-626.

Jackson, R. B., Jobbagy, E. G., Avissar, R., Roy, S. B., Barret, D. J., Cook, C. W., Farley, K. A., le Maitre, D. C., McCarl, B. A. Murray, B. C., 2005. Trading water for carbon whith biological sequestration. Science 310, 1944-1947.

Johnstone, I. M., 1986. Plant invasion windows: a

time-based classification of invasion potential. Biological Reviews 61, 369–394.

Jankovski, T., 1996. Estudo de alguns aspectos da

regeneração natural induzida em povoamentos de Pinus taeda L. E Pinus elliottii Engelm. Tese de Doutorado. Universidade Federal do Paraná.

Klink, C. A., Machado, R. B., 2005. A conservação

do Cerrado brasileiro. Mega diversidade 1, 147-155.

Kronka, J. N., Nalon, M. A., Matsukuma, C. K., Pavão, M., Ywane, M. S. S., Kanashiro, M. M., Lima, L. M. P. R., Durigan, G., Guillaumon, J. R., Baitello, J. B., Monteiro, C. H. B., Pontinhas, A. A. S., Borgo, S. C., 2007. Inventario florestal da vegetação natural do Estado de São Paulo. Regiões administrativas de São Jose dos Campos (litoral), Baixada Santista e Registro, 1 ed. Instituto Florestal, São Paulo.

Ledgard, N. J., Paul, T. S. H., 2008. Vegetation

successions over 30 years of high country grass land invasion by Pinus contorta. New Zealand Plant Protection 61, 98-104.

Mack, R. N., Simberloff, D., Lonsdale W. M.,

Evans H., Clout M., Bazzaz F., 2000. Biotic invasions: causes, epidemiology, global consequences and control. Issues Ecol 5, 1–25.

Miura, T., Huete, A. R., Ferreira, L. G., Sano, E. E. 2003. Discrimination and biophysical characterization of cerrado physiognomies with EO- 1 hyperspectral Hyperion. Disponível: https://ntrs.nasa.gov/search.jsp?R=20050192444. Acesso: 10 abr. 2017.

Myers, N., Mittermeier, R. A., Mittermeier, C. G., Da Fonseca, G. A., Kent, J., 2000. Biodiversity hotspots for conservation priorities. Nature 403, 853-858.

Pena, E., Hidalgo, M., Langdon, B., Pauchard, A., 2008. Patterns of spread of Pinus Contorta Dougl. Ex Loud. invasion in a Natural Reserve in southern South America. Forest Ecology and Management 256, 1049-1054.

Portz, L., Manzolli, R. P., Saldanha, D. L., & Correa, I. C. S., 2011. Dispersão de Espécie Exótica no Parque Nacional da Lagoa do Peixe e Seu Entorn (Dispersion of Exotic Vegetation Into and Aroundthe Lagoa do Peixe National Park). Revista Brasileira de Geografia Física 4, 33-44.

Peñuelas, J. Filella, I. 2001. Responses to a warming world. Science 294, 793-795.

Prince, J. C. 1992. Estimating vegetation amount

from visible and near infrared reflectances. Remote Sensing of Environment 41, 29–34.

R Core Team. 2015. R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria. Disponível: https://www.R-project.org/. Acesso: 20 mai. 2017.

Ribeiro, J. F., Walter, B. M. T., Sano, S. M., Almeida, S. D., 1998. Fitofisionomias do bioma Cerrado. Cerrado: ambiente e flora.

Richardson, D. M., Bond, W. J., 1991. Determinants of plant distribution: evidence from pine invasions. American Naturalist 137, 639-668.

Rouse, J. W., Haas, R. H., Schell J. A., Deering, D.

W., 1973. Monitoring vegetation systems in the Great Plains with ERTS. Disponível: https://ntrs.nasa.gov/search.jsp?R=19740022614. Acesso: 4 abr. 2017.

PROBIO-SMA. 1997. Cerrado: Bases para Conservação e Uso Sustentável das Áreas e Cerrado do Estado de São Paulo. São Paulo: Programa Estadual para a Conservação da Biodiversidade. São Paulo.

Schimleck, L. R., Evans, R., 2004. Estimation of

Pinus radiate D. don trache id morphological characteristics by near infrared spectroscopy. Holzforschung 58, 66-73.

Vicente-Serrano, S. M., Pérez-Cabello, F., Lasanta, T., 2011. Pinus halepensis regeneration after a wildfire in a semiarid environment: assessment using multitemporal Landsat images. International Journal of Wildland Fire 20, 195-208.

Wessels, K. J., Prince, S. D., Zambatis, N., Macfadyen, S., Frost, P. E., Van Zyl, D., 2006. Relationship between herbaceous biomass and 1‐km2 Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR) NDVI in Kruger National Park, South Africa. International Journal of Remote Sensing 27, 951-973.

Woodward, S. L., 2009. Introduction to

biomes. Greenwood Press.

Zanchetta, D., Silva, C., Reis, C., Silva, D., Luca, E., Fernandes, F., Lutgens, H. D., Tannus, J. L. S., Pinheiro, L. S., Martins, M. R. C., Sawaya, R., 2006. Plano de Manejo Integrado-Estações Ecológica e Experimental de Itirapina. Instituto Florestal, São Paulo CAPÍTULO, v. 1. Disponível: http://iflorestal.sp.gov.br/institutoflorestal/files/2013/03/Plano_de_Manejo_EEc_Itirapina.pdf. Acesso: 04 mar. 2017.

Zanchetta, D., Diniz, F. V. 2006. Estudo da contaminação biológica por Pinus spp. em três diferentes áreas na Estação Ecológica de Itirapina (SP, Brasil). Revista do Instituto Florestal 18, p. 1-14.

Zanchetta, D., Pinheiro, L. S. 2007. Análise

biofísica dos processos envolvidos na invasão biológica de sementes de Pinus elliottii na Estação Ecológica de Itirapina–SP e alternativas de manejo. Climatologia e Estudos da Paisagem 2, 72-90.

Zalba, S. M., Cuevas, Y. A., Boó, R. M. 2008.

Invasion of Pinus halepensis Mill. following a wildfire in an Argentine grassland nature reserve. Journal of Environmental Management 88, 539-546.

Ziller, S. R. 2001. Os processos de degradação

ambiental originados por plantas exóticas invasoras. Revista Ciência Hoje 30, 77-79.

Ziller, S. R. 2006. Espécies exóticas da flora invasora em Unidades de Conservação. Unidades de Conservação, p. 34.




DOI: https://doi.org/10.26848/rbgf.v11.2.p521-531

Licença Creative Commons
Esta obra está licenciada sob uma licença Creative Commons Atribuição 4.0 Internacional.

 

Revista Brasileira de Geografia Física - eISSN: 1984-2295

Creative Commons License
Esta obra está licenciada com uma Licença Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License