Submitted by Erika Demachki (erikademachki@gmail.com) on 2018-06-12T17:15:52Z No. of bitstreams: 2 Tese - Sílvio Lacerda de Oliveira - 2018.pdf: 2843635 bytes, checksum: 10cdaad09799e2e22b93daaf020ae3aa (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-06-13T10:42:27Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Tese - Sílvio Lacerda de Oliveira - 2018.pdf: 2843635 bytes, checksum: 10cdaad09799e2e22b93daaf020ae3aa (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-13T10:42:27Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese - Sílvio Lacerda de Oliveira - 2018.pdf: 2843635 bytes, checksum: 10cdaad09799e2e22b93daaf020ae3aa (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2018-04-30 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Goiás - FAPEG / Road Ecology is a scientific discipline that studies the effects of transport’s infrastructure such as roads, railways and canals on the ecosystem. Ecological effects including habitat destruction and fragmentation, increased erosion and pollution, and, particularly disturbing, the roadkill, which can be highly impacting populations of low-density species such as endangered species, having the potential to significantly affect biodiversity. Even with a considerable increase in recent studies on the subject, there are large gaps in knowledge about the effects of highways, and especially on how these effects affect animal populations, man, and ways to minimize or mitigate environmental impacts. These gaps are especially worrying in countries such as Brazil, which opted for a road modal and thus, presents an extensive network of highways. Brazil even develops research and publishes on road ecology, being the third country that contributes most to the world scientific production, but there is a predominance of roadkill studies and a low number of studies on mitigation measures, and roadkill studies are lacking standardization in the methodology adopted by the researchers. In this study, the detection rate of animals of different taxonomic classes was analyzed using different tracking speeds, and it was observed that the speed of 5 km.h-1 is the one that best serves the purpose of pointing to the actual trampling rate. Then within road ecology, several problems affect the human being, but traffic accidents are considered a neglected public health problem, especially in developing countries. There is a need to understand the factors contributing to the aggravation of traffic accidents, and as a contribution to this understanding, this study investigated automobile accidents with runway exit with or without collision in the vegetation of the domain strip. It was found that tree collision increases the probability of mortality (3.16 times) and severity of injury in accidents when vehicles left the roadway. / Ecologia de estradas é uma disciplina científica que estuda os efeitos de infraestruturas de transporte como estradas, ferrovias e canais sobre o ecossistema. Efeitos ecológicos que incluem a destruição e fragmentação do habitat, aumento da erosão e poluição, e, particularmente preocupante, o atropelamento animal(AA), que pode ser altamente impactante para populações de espécies que existem em baixas densidades, como as ameaçadas de extinção, tendo potencial para afetar significativamente a biodiversidade. Mesmo com um aumento considerável de estudos recentes sobre o tema, existem grandes lacunas de conhecimento sobre os efeitos das rodovias, e principalmente sobre como esses efeitos afetam as populações animais e o homem. Essas lacunas são especialmente preocupantes nos países como o Brasil, que optou por um modal rodoviário e assim, apresenta uma extensa rede de rodovias. O Brasil até desenvolve pesquisas e publica sobre ecologia de estradas, sendo o terceiro país que mais contribui com a produção científica mundial, mas há uma predominância de estudos sobre AA e baixo número de estudos sobre medidas mitigadoras, e os estudos sobre AA pecam pela falta de padronização na metodologia adotada pelos pesquisadores. Neste estudo é analisado o índice de detecção de animais de diferentes classes taxonômicas utilizando diferentes velocidades de monitoramento, sendo observado que a velocidade de 5 km.h-1 é a que melhor atende o propósito de apontar a real taxa de atropelamento. Ainda dentro de ecologia de estradas, vários problemas afetam o ser humano, mas os acidentes de trânsito são considerados um problema de saúde pública negligenciado, principalmente em países em desenvolvimento. Há necessidade de compreender os fatores que contribuem para agravamento dos acidentes de trânsito, e como contribuição para essa compreensão, este estudo investigou acidentes automobilísticos com saída de pista com ou sem colisão na vegetação da faixa de domínio. Constatou-se que a colisão com árvore aumenta a probabilidade de mortalidade (3,16 vezes) e gravidade da lesão em acidentes em que os veículos saíram da pista nas rodovias.

A Ecologia de Estradas é um novo campo de conhecimento e surgiu das demandas sobre estudos de impactos ambientais em áreas naturais, com a construção de empreendimentos lineares, como estradas, rodovias e linhas férreas. Sérios problemas ambientais ligados à implantação de estradas e rodovias estão sendo analisados em todo o mundo, como: dispersão de espécies exóticas, alteração do ciclo hidrológico, mudanças microclimáticas, produção de material particulado e ruído, contaminação das águas e do solo, perda de habitat, fragmentação de ambientes naturais e, principalmente, o atropelamento de animais silvestres. Vários estudos vêm sendo desenvolvidos especialmente na América do Norte e Europa e medidas mitigatórias para o atropelamento de animais silvestres, como as passagens de fauna, vêm sendo criadas. Essas estruturas restituem a conectividade entre os fragmentos florestais e matrizes permeáveis e, quando efetivas nas travessias de animais, contempla-se a conservação da biodiversidade e a segurança do usuário. O estado de São Paulo possui 81 passagens de fauna em 14 rodovias diferentes e, numa delas, a SP-225, foi realizado o monitoramento de 10 passagens inferiores de fauna (PIF), distribuídas em 51 km de extensão. O trecho da rodovia em estudo corta os municípios de Dois Córregos, Brotas e Itirapina. Os objetivos deste trabalho foram comparar a efetividade em travessias de mamíferos de médio e grande porte entre diferentes tipos estruturais de PIF, novas e antigas (presentes antes do licenciamento da duplicação da rodovia), com presença e ausência de água. Três tipos diferentes de PIF foram monitorados: passagens quadradas de concreto, redondas de tubo Armco e um terceiro tipo de grande galeria. Também verificamos a influência da paisagem num entorno de 50 metros (buffers) ao redor das PIFs estudadas. O monitoramento foi realizado por meio de filmagens com câmeras digitais de vídeo e canteiros de pegadas com pó de mármore, durante oito dias por mês, no período de um ano, totalizando um esforço amostral de 96 dias. Foram registradas 800 travessias, sendo que 725 foram exclusivas para mamíferos de médio e grande porte, tendo 16 diferentes espécies representadas. As espécies que mais utilizaram as passagens foram capivara (Hydrochoerus hydrochaeris), com 435 travessias de indivíduos, seguido de veado catingueiro (Mazama gouazoubira), com 94 indivíduos, e tatu galinha (Dasypus novemcinctus), com 52 indivíduos. Os resultados foram testados através de análises de variância e teste correlação de Spearman. Verificou-se que a presença de água é um fator altamente significativo para a travessia da fauna (X2 = 236,5; p<<0,001). Não detectamos diferença na efetividade dos três tipos de PIF estudados (ANOVA: F= 1.43, p= 0,255) embora o tipo \"grande galeria\" tenha contemplado a travessia de 15 espécies diferentes, apresentando, portanto, maior riqueza. O baixo número amostral para PIF do tipo grande galeria impediu o uso de seus resultados em testes estatísticos, porém, uma maior amostragem talvez pudesse mostrar maior sucesso desse tipo de PIF. É possível que passagens redondas e quadradas não tenham diferido no número de travessias por terem em média o mesmo tamanho (2 m x 2 m em PIFs quadradas e 2 m de diâmetro em PIFs redondas), pois talvez os mamíferos de médio e grande porte não tenham predileção por tipos estruturais específicos entre essas duas PIFs. A análise da paisagem no entorno da rodovia demonstrou que as matrizes mais presentes foram as culturas de laranja e pasto, mas a única espécie que respondeu aos tipos de matrizes foi o gambá (Didelphis albiventris), estando freqüente em passagens circundadas por cana de açúcar e pasto. Analisando a ocorrência das espécies estudadas nas PIFs, verificamos que cachorro do mato (Cerdocyon thous) e tatu (Dasypus novemcinctus) se mostraram relacionados negativamente com a presença de água (p= -0,72 e p= -0,62 respectivamente, teste de Spearman), enquanto que veado, gambá e paca se mostraram relacionados positivamente com a presença de vegetação. É possível relacionar o sucesso de travessias de mamíferos de médio e grande porte com PIFs apresentando água também dentro dos limites da paisagem considerados. Nesse sentido, tivemos 676 travessias em passagens úmidas e 46 travessias em passagens secas. A aplicação prática dessa informação é a possibilidade de modificação de tubos de drenagem fluviais já existentes em rodovias (com dimensão mínima de 1,5 m de diâmetro, ou 1,5 m x 1,5 m para caixas retangulares) para a passagem de fauna, ou a construção de novos tubos adaptados para fauna de médio e grande porte nas rodovias em licenciamento para implantação ou duplicação / Road Ecology is a new field of knowledge that emerged from environmental impact studies in natural areas due to the construction of linear developments, such as roads, highways and railways. Serious environmental problems linked to the construction of roads and highways have been analyzed worldwide, such as: dispersion of exotic species, hydrological cycle changes, microclimatic changes, the production of particulate material and noise, water and soil contamination, habitat loss, natural environments fragmentation, and road kill. Many studies have been conducted especially in North America and Europe resulting in mitigation measures such as fauna crossings for the reduction of road kill. These structures restore the connectivity between forests fragments and permeable matrices, the conservation of biodiversity and safety of users is taken into consideration when it is effective for the crossings of animals. Sao Paulo State has 81 fauna crossings in 14 different highways and, in particular, there was monitoring of 10 fauna underpasses, on the SP-225 distributed over 51 km. The section of the highway in the study cuts through the municipalities of Dois Corregos, Brotas and Itirapina. The purpose of this study was to compare the different structural types, new and old (present prior to the highway duplication licensing), with and without the presence of water and their effectiveness on medium and large-sized mammals usage of fauna underpasses. Three different types of fauna underpasses were monitored: square concrete underpass, Armco tube tunnels and a third type of open spam underpass. We also verified the influence of the landscape within 50 meters (buffers) surrounding the fauna underpasses studied. The monitoring was made utilizing digital video recording cameras and marble dust beds track stations, eight days a month, during one year, the sampling totaling 96 days. There were 800 crossings registered, 725 were exclusively for medium and largesized mammals, representing 16 different species. The species that most used the crossings were the capybara (Hydrochoerus hydrochaeris), 435 crossings of the individuals, followed by the gray brocket deer (Mazama gouazoubira), with 94 individuals, and the nine-banded armadillo (Dasypus novemcinctus ), with 52 individuals. The results were tested through the analysis of variance and Spearman correlation test. It was found that the presence of water is a highly significant factor for the fauna crossing (X2 = 236,5; p<<0,001). We detected no difference in the effectiveness of the three types of underpasses studied (ANOVA: F= 1.43, p= 0,255) although the type \"open spam underpass\" demonstrated greater diversity with the crossings of 15 different species. The low sampling number for the type of open spam underpass prevented the usage of the results in statistical tests; however a larger sampling would probably be able to show a greater success of this type of fauna underpass structure. It is possible that there had not been a difference in the number of crossings in round culverts and square culverts because these structures have on average the same size (2m x 2m in square underpasses and 2m in diameter in round underpasses). Maybe because medium and large-sized mammals don\'t have a preference for specific structural types between these two types of fauna underpasses. The analysis of the landscape in the surrounding areas of the highway showed that the cultures of orange and pasture were the prevalent matrices, but the white-eared opossum (Didelphis albiventris) was the only specie that responded to these types of matrices. The white-eared opossum was found frequently in landscapes surrounded by sugar cane and pasture. Analyzing the occurrence of the species studied in the fauna underpasses, we verified that crab eating fox and armadillo demonstrated a negative interaction with water (p= -0,72 e p= -0,62 respectively, Spearman test), whereas gray brocket, white eared opossum and spotted paca demonstrated a positive interaction with the presence of vegetation

A construção e ampliação de rodovias gera impactos significativos ao meio ambiente. Os principais impactos ao meio biótico são a supressão de vegetação, redução da riqueza e abundância de espécies de fauna como decorrência da fragmentação de habitats e aumento dos riscos de atropelamento de animais silvestres e domésticos. O objetivo geral do trabalho foi identificar padrões espaciais nos atropelamentos de fauna silvestre por espécie (nome popular) utilizando ferramentas de análise espacial e machine learning. Especificamente, buscou-se compreender a relação entre atropelamentos de animais silvestres e variáveis que representam características de uso e cobertura do solo e caracterização da rodovia, tais como formação florestal, corpos d\'água, silvicultura, áreas edificadas, velocidade máxima permitida, volume de tráfego, entre outras. Os atropelamentos de fauna silvestre foram analisados por espécie atropelada, a fim de identificar os padrões espaciais dos atropelamentos específicos para cada espécie. As ferramentas de análise espacial empregadas foram a Função K - para determinar o padrão de distribuição dos registros de atropelamento de fauna, o Estimador de Densidade de Kernel - para gerar estimativas de densidade de pontos sobre a rodovia, a Análise de Hotspots - para identificar os trechos mais críticos de atropelamento de fauna e, por fim, o Self-Organizing Maps (SOM), um tipo de rede neural artificial, que reorganiza amostras de dados n-dimensionais de acordo com a similaridade entre elas. Os resultados das análises de padrões pontuais foram importantes para entender que os pontos de atropelamento possuem padrões de distribuição espacial que variam por espécie. Os eventos ocorrem espacialmente agrupados e não estão homogeneamente distribuídos ao longo da rodovia. De maneira geral, os animais apresentam trechos de maior intensidade de atropelamento em locais distintos. O SOM permitiu analisar as relações entre múltiplas variáveis, lineares e não-lineares, tais como são os dados ecológicos, e encontrar padrões espaciais distintos por espécie. A maior parte dos animais foi atropelada próxima de fragmentos florestais e de corpos d\'água, e distante de cultivo de cana-de-açúcar, silvicultura e área edificada. Porém, uma parte considerável das mortes de animais dos tipos com maior número de atropelamentos ocorreu em áreas com paisagem diversificada, incluindo alta densidade de drenagem, fragmentos florestais, silvicultura e áreas edificadas. / The construction and expansion of roads cause significant impacts on the environment. The main potential impacts to biotic environment are vegetation suppression, reduction of the abundance and richness of species due to forest fragmentation and increase of animal (domestic and wildlife) vehicle collisions. The general objective of this work was to identify spatial patterns in wildlife-vehicle collisions individually per species by using spatial analysis and machine learning. Specifically, the relationship between wildlife-vehicle collisions and variables that represent land use and road characterization features - such as forests, water bodies, silviculture, sugarcane fields, built environment, speed limit and traffic volume - was investigated. The wildlife-vehicle collisions were analyzed per species, in order to identify the spatial patterns for each species separately. The spatial analysis tools used in this study were K-Function - to determine the distribution pattern of roadkill, Kernel Density Estimator (KDE) - to identify the location and intensity of hotspots and hotzones. Self-Organizing Maps (SOM), an artificial neural network (ANN), was selected to reorganize the multi-dimensional data according to the similarity between them. The results of the spatial pattern analysis were important to perceive that the point data pattern varies between species. The events occur spatially clustered and are not uniformly distributed along the highway. In general, wildlife-vehicle collsions have their hotzones in different locations. SOM was able to analyze the relationship between multiple variables, linear and non-linear, such as ecological data, and established distinct spatial patterns per each species. Most of the wildlife was run over close to forest area and water bodies, and distant from sugarcane, silviculture and built environments. But a considerable part of the wildlife-vehicle collisions occurred in areas with diverse landscape, including high density of water bodies, silviculture and built environments.

A construção e ampliação de rodovias gera impactos significativos ao meio ambiente. Os principais impactos ao meio biótico são a supressão de vegetação, redução da riqueza e abundância de espécies de fauna como decorrência da fragmentação de habitats e aumento dos riscos de atropelamento de animais silvestres e domésticos. O objetivo geral do trabalho foi identificar padrões espaciais nos atropelamentos de fauna silvestre por espécie (nome popular) utilizando ferramentas de análise espacial e machine learning. Especificamente, buscou-se compreender a relação entre atropelamentos de animais silvestres e variáveis que representam características de uso e cobertura do solo e caracterização da rodovia, tais como formação florestal, corpos d\'água, silvicultura, áreas edificadas, velocidade máxima permitida, volume de tráfego, entre outras. Os atropelamentos de fauna silvestre foram analisados por espécie atropelada, a fim de identificar os padrões espaciais dos atropelamentos específicos para cada espécie. As ferramentas de análise espacial empregadas foram a Função K - para determinar o padrão de distribuição dos registros de atropelamento de fauna, o Estimador de Densidade de Kernel - para gerar estimativas de densidade de pontos sobre a rodovia, a Análise de Hotspots - para identificar os trechos mais críticos de atropelamento de fauna e, por fim, o Self-Organizing Maps (SOM), um tipo de rede neural artificial, que reorganiza amostras de dados n-dimensionais de acordo com a similaridade entre elas. Os resultados das análises de padrões pontuais foram importantes para entender que os pontos de atropelamento possuem padrões de distribuição espacial que variam por espécie. Os eventos ocorrem espacialmente agrupados e não estão homogeneamente distribuídos ao longo da rodovia. De maneira geral, os animais apresentam trechos de maior intensidade de atropelamento em locais distintos. O SOM permitiu analisar as relações entre múltiplas variáveis, lineares e não-lineares, tais como são os dados ecológicos, e encontrar padrões espaciais distintos por espécie. A maior parte dos animais foi atropelada próxima de fragmentos florestais e de corpos d\'água, e distante de cultivo de cana-de-açúcar, silvicultura e área edificada. Porém, uma parte considerável das mortes de animais dos tipos com maior número de atropelamentos ocorreu em áreas com paisagem diversificada, incluindo alta densidade de drenagem, fragmentos florestais, silvicultura e áreas edificadas. / The construction and expansion of roads cause significant impacts on the environment. The main potential impacts to biotic environment are vegetation suppression, reduction of the abundance and richness of species due to forest fragmentation and increase of animal (domestic and wildlife) vehicle collisions. The general objective of this work was to identify spatial patterns in wildlife-vehicle collisions individually per species by using spatial analysis and machine learning. Specifically, the relationship between wildlife-vehicle collisions and variables that represent land use and road characterization features - such as forests, water bodies, silviculture, sugarcane fields, built environment, speed limit and traffic volume - was investigated. The wildlife-vehicle collisions were analyzed per species, in order to identify the spatial patterns for each species separately. The spatial analysis tools used in this study were K-Function - to determine the distribution pattern of roadkill, Kernel Density Estimator (KDE) - to identify the location and intensity of hotspots and hotzones. Self-Organizing Maps (SOM), an artificial neural network (ANN), was selected to reorganize the multi-dimensional data according to the similarity between them. The results of the spatial pattern analysis were important to perceive that the point data pattern varies between species. The events occur spatially clustered and are not uniformly distributed along the highway. In general, wildlife-vehicle collsions have their hotzones in different locations. SOM was able to analyze the relationship between multiple variables, linear and non-linear, such as ecological data, and established distinct spatial patterns per each species. Most of the wildlife was run over close to forest area and water bodies, and distant from sugarcane, silviculture and built environments. But a considerable part of the wildlife-vehicle collisions occurred in areas with diverse landscape, including high density of water bodies, silviculture and built environments.

La fragmentation des paysages et des habitats induite par les infrastructures linéaires de transport terrestres est une des principales causes de la perte de biodiversité actuelle. Parmi ces infrastructures, la route est un acteur majeur de fragmentation, d’autant plus qu’elle possède des effets propres dus au trafic circulant qui induit des collisions véhicule-faune et une pollution des paysages. Afin de diminuer ces effets négatifs, des mesures de réduction sont mises en place, notamment des passages à faune permettant de faire traverser la faune de part et d’autre des voies. La route crée aussi de nouveaux habitats potentiels pour les espèces de la petite faune dans des paysages anthropisés et fragmentés. Dans ce mémoire sont démontrées (1) la potentialité d’habitat de différents éléments routiers ; (2) la possibilité de prédire les collisions véhicule-faune afin de positionner au mieux les mesures de réduction ; (3) l’importance de la méthodologie dans l’évaluation de l’efficacité des passages à faune ; et (4) la possibilité d’améliorer les passages à faune existants. Ces résultats permettront d’améliorer les stratégies de défragmentation des paysages. / Habitats and landscape fragmentation, caused by linear land transports infrastructures, is one of the major cause for the current loss of biodiversity. Among those infrastructures, road is a major cause of fragmentation, especially as it possess specific traffic-linked effects, which induces wildlife-vehicles collisions and landscape pollution. In order to decrease those negative effects, mitigation measures are taken, among which wildlife crossings, enabling wildlife to cross the road. Road also creates new potential habitats for small wildlife species in anthropogenic and fragmented landscapes. In this essay are shown (1) the potential as habitat of different road-linked elements; (2) the possibility to anticipate wildlife-vehicles collisions in order to improve the position of mitigation measures; (3) the importance of methodology in the evaluation of wildlife crossings effectiveness; and (4) the possibility to improve existing wildlife crossings. Those results will allow improving landscape defragmentation strategies.