Hantavirus Cardiopulmonary Syndrome (HCPS) is a disease caused by Hantavirus, which are negative-sense RNA viruses in the family Bunyaviridae. These viruses are highly virulent to humans, taking about 50% of infected people to death. The main Hantavirus reservoir is constituded by generalist rodents species, which increase in abundance in agricultural and fragmented landscapes, potencially augmenting the transmission risk of the disease. Climate can also affect rodent population dynamics and the virus survival in the environment, as well as the time it remains virulent, while social factors may regulate the processes of transmitting viruses from reservoirs to humans. However, despite the high virulence of these viruses and the lack of vaccine is not yet well established how these different factors linked to landscape structure, climate and social conditions affect the dynamics of transmission of the disease. Thus, this study aimed to: 1) identify which social and ecological factors affect the transmission of HCPS, identifying the areas of greatest risk in the state of São Paulo and 2) predict how climate change (RCP4.5 and RCP8.5) and expansion of sugarcane scenarios influence the transmission of HCPS. To answer these questions the study system corresponded to the 645 municipalities that compose the state of São Paulo. To achieve our goals, in a first chapter, we conducted a literature review to understand how landscape structure and climate variables affect the risk of HCPS. In a second chapter we used a Bayesian model to quantify the association between HCPS annual incidence in the state of São Paulo, obtained by the number of cases confirmed by the Ministry of Health, between the years 1993-2012, and climate variables (total annual precipitation and mean annual temperature), landscape structure (percentage of native vegetation, number of fragments and percentage of area occupied with sugarcane), chosen in the literature review, and social factors (number of rural men over 14 years - risk population, and the Human Development Index - HDI). We build separate models for the Atlantic Forest and the Cerrado. In both biomes, the risk of HCPS increased mainly with the proportion of land cultivated with sugarcane and the HDI, but the proportion of native habitat, mean annual temperatures and risk population also showed positive relationships to Atlantic Forest. The average risk of HCPS for the state of São Paulo was 1.3%, with 6% of the municipalities being classified as medium to high risk (>= 5%). In a third chapter we used sugarcane expansion and extracted temperature anomalies of RCP4.5 and RCP8.5 scenarios of general circulation models (GCMs) of IPCC5 to predict HCPS risk. With sugarcane expansion, average risk for HCPS increases from 1.3 to 1.5%, while RCP4.5 and RCP8.5 scenarios increased the risk to 1.6% and 1.7%, respectively. RCP4.5 and RCP8.5 scenarios alone are responsible for the largest increase in the maximum risk of infection (46.1% to 51.4% and 51.7%), while the sugarcane expansion combined with climate scenarios are causing the larger expansion in the number of municipalities at high risk, which goes to 7%. Our analyzes provide the first evidence on the action of landscape, climate and social factors in HCPS incidence in the Neotropics. Moreover, our risk maps can be used to optimize the correct allocation of resources, allowing actions to be taken to reduce the impacts of sugarcane expansion and climate change over this disease propagation / A Síndrome Cardiopulmonar por Hantavirose (HCPS) é uma doença causada por Hantavírus, um conjunto de vírus com RNA negativo pertencentes à família Bunyaviridae. Esses vírus são altamente virulentos para os seres humanos, levando cerca de 50% dos infectados a óbito. O principal reservatório de HCPS é constituído por espécies de roedores generalistas, que aumentam em abundância em paisagens agrícolas e fragmentadas, potencialmente elevando o risco de transmissão dessa doença. O clima também pode afetar a dinâmica populacional dos roedores e a sobrevivência do vírus no ambiente, assim como o tempo em que este se mantém virulento, enquanto que fatores sociais podem regular os processos de transmissão dos vírus dos reservatórios para os seres humanos. No entanto, apesar da alta virulência destes vírus e da falta de vacina, não está ainda bem estabelecido como esses diferentes fatores ligados à estrutura da paisagem, ao clima e às condições sociais afetam a dinâmica de transmissão dessa doença. O presente trabalho teve assim como objetivos: 1) identificar quais fatores ecológicos e sociais afetam a transmissão de HCPS, identificando as áreas de maior risco no estado de São Paulo e 2) prever como cenários de mudanças climáticas (RCP4.5 e RCP8.5) e de expansão de cana-de-açúcar influenciam a transmissão de HCPS. Para responder aos nossos objetivos, o sistema de estudo compreendeu os 645 municípios que compõe o estado de São Paulo. Num primeiro capítulo, realizamos uma revisão bibliográfica para entender como as variáveis de paisagem e de clima afetam o risco de HCPS. Num segundo capítulo, utilizamos um modelo Bayesiano para quantificar a associação entre a incidência anual de HCPS no estado de São Paulo, obtida através do número de casos confirmados pelo Ministério da Saúde, entre os anos de 1993 a 2012, e as variáveis de clima (precipitação total anual e temperatura anual média), estrutura da paisagem (porcentagem de vegetação nativa, número de fragmentos e porcentagem de área ocupada com cana-de-açúcar), escolhidas na revisão bibliográfica, além de fatores sociais (número de homens rurais acima de 14 anos - população de risco, e o Índice de Desenvolvimento Humano - IDH). Construimos modelos separados para a Mata Atlântica e o Cerrado. Em ambos os biomas, o risco de HCPS aumentou principalmente com a proporção de terra cultivada com cana-de-açúcar e com o IDH, mas a proporção de habitat nativo, temperatura anual média e população de risco também mostraram relações positivas para Mata Atlântica. O risco médio de HCPS para o estado de São Paulo foi de 1.3%, com 6% dos municípios sendo classificados como de médio a alto risco (>= 5%). Num terceiro capítulo, utilizamos cenários de expansão de cana-de-açúcar e anomalias de temperatura extraidas dos cenários RCP4.5 e RCP8.5 de 32 modelos de circulação geral (GCMs) do IPCC5 para prever os riscos futuros de HCPS. Com a expansão de cana-de-açúcar, o risco médio de HCPS para o estado aumenta de 1.3 para 1.5%, enquanto que os cenários RCP4.5 e RCP8.5 aumentam o risco para 1.6% e 1.7%, respectivamente. RCP4.5 e RCP8.5 sozinhos são os cenários que mais aumentam o risco máximo de infecção (46.1% para 51.4% e 51.7%), enquanto que a expansão de cana-de-açúcar combinada com os cenários climáticos são os que mais provocam o aumento da expansão do risco no estado de São Paulo, expandindo o número de municípios em alto risco para 7%. Nossas análises fornecem as primeiras evidências sobre a ação de fatores da paisagem, climáticos e sociais na incidência de HCPS nos Neotrópicos. Também, nossos mapas de risco podem ser utilizados para otimizar a correta alocação de recursos, permitindo que ações sejam tomadas para reduzir os impactos da expansão da cana e das mudanças climáticas sobre a propagação da doença

Hantavirus Cardiopulmonary Syndrome (HCPS) is a disease caused by Hantavirus, which are negative-sense RNA viruses in the family Bunyaviridae. These viruses are highly virulent to humans, taking about 50% of infected people to death. The main Hantavirus reservoir is constituded by generalist rodents species, which increase in abundance in agricultural and fragmented landscapes, potencially augmenting the transmission risk of the disease. Climate can also affect rodent population dynamics and the virus survival in the environment, as well as the time it remains virulent, while social factors may regulate the processes of transmitting viruses from reservoirs to humans. However, despite the high virulence of these viruses and the lack of vaccine is not yet well established how these different factors linked to landscape structure, climate and social conditions affect the dynamics of transmission of the disease. Thus, this study aimed to: 1) identify which social and ecological factors affect the transmission of HCPS, identifying the areas of greatest risk in the state of São Paulo and 2) predict how climate change (RCP4.5 and RCP8.5) and expansion of sugarcane scenarios influence the transmission of HCPS. To answer these questions the study system corresponded to the 645 municipalities that compose the state of São Paulo. To achieve our goals, in a first chapter, we conducted a literature review to understand how landscape structure and climate variables affect the risk of HCPS. In a second chapter we used a Bayesian model to quantify the association between HCPS annual incidence in the state of São Paulo, obtained by the number of cases confirmed by the Ministry of Health, between the years 1993-2012, and climate variables (total annual precipitation and mean annual temperature), landscape structure (percentage of native vegetation, number of fragments and percentage of area occupied with sugarcane), chosen in the literature review, and social factors (number of rural men over 14 years - risk population, and the Human Development Index - HDI). We build separate models for the Atlantic Forest and the Cerrado. In both biomes, the risk of HCPS increased mainly with the proportion of land cultivated with sugarcane and the HDI, but the proportion of native habitat, mean annual temperatures and risk population also showed positive relationships to Atlantic Forest. The average risk of HCPS for the state of São Paulo was 1.3%, with 6% of the municipalities being classified as medium to high risk (>= 5%). In a third chapter we used sugarcane expansion and extracted temperature anomalies of RCP4.5 and RCP8.5 scenarios of general circulation models (GCMs) of IPCC5 to predict HCPS risk. With sugarcane expansion, average risk for HCPS increases from 1.3 to 1.5%, while RCP4.5 and RCP8.5 scenarios increased the risk to 1.6% and 1.7%, respectively. RCP4.5 and RCP8.5 scenarios alone are responsible for the largest increase in the maximum risk of infection (46.1% to 51.4% and 51.7%), while the sugarcane expansion combined with climate scenarios are causing the larger expansion in the number of municipalities at high risk, which goes to 7%. Our analyzes provide the first evidence on the action of landscape, climate and social factors in HCPS incidence in the Neotropics. Moreover, our risk maps can be used to optimize the correct allocation of resources, allowing actions to be taken to reduce the impacts of sugarcane expansion and climate change over this disease propagation / A Síndrome Cardiopulmonar por Hantavirose (HCPS) é uma doença causada por Hantavírus, um conjunto de vírus com RNA negativo pertencentes à família Bunyaviridae. Esses vírus são altamente virulentos para os seres humanos, levando cerca de 50% dos infectados a óbito. O principal reservatório de HCPS é constituído por espécies de roedores generalistas, que aumentam em abundância em paisagens agrícolas e fragmentadas, potencialmente elevando o risco de transmissão dessa doença. O clima também pode afetar a dinâmica populacional dos roedores e a sobrevivência do vírus no ambiente, assim como o tempo em que este se mantém virulento, enquanto que fatores sociais podem regular os processos de transmissão dos vírus dos reservatórios para os seres humanos. No entanto, apesar da alta virulência destes vírus e da falta de vacina, não está ainda bem estabelecido como esses diferentes fatores ligados à estrutura da paisagem, ao clima e às condições sociais afetam a dinâmica de transmissão dessa doença. O presente trabalho teve assim como objetivos: 1) identificar quais fatores ecológicos e sociais afetam a transmissão de HCPS, identificando as áreas de maior risco no estado de São Paulo e 2) prever como cenários de mudanças climáticas (RCP4.5 e RCP8.5) e de expansão de cana-de-açúcar influenciam a transmissão de HCPS. Para responder aos nossos objetivos, o sistema de estudo compreendeu os 645 municípios que compõe o estado de São Paulo. Num primeiro capítulo, realizamos uma revisão bibliográfica para entender como as variáveis de paisagem e de clima afetam o risco de HCPS. Num segundo capítulo, utilizamos um modelo Bayesiano para quantificar a associação entre a incidência anual de HCPS no estado de São Paulo, obtida através do número de casos confirmados pelo Ministério da Saúde, entre os anos de 1993 a 2012, e as variáveis de clima (precipitação total anual e temperatura anual média), estrutura da paisagem (porcentagem de vegetação nativa, número de fragmentos e porcentagem de área ocupada com cana-de-açúcar), escolhidas na revisão bibliográfica, além de fatores sociais (número de homens rurais acima de 14 anos - população de risco, e o Índice de Desenvolvimento Humano - IDH). Construimos modelos separados para a Mata Atlântica e o Cerrado. Em ambos os biomas, o risco de HCPS aumentou principalmente com a proporção de terra cultivada com cana-de-açúcar e com o IDH, mas a proporção de habitat nativo, temperatura anual média e população de risco também mostraram relações positivas para Mata Atlântica. O risco médio de HCPS para o estado de São Paulo foi de 1.3%, com 6% dos municípios sendo classificados como de médio a alto risco (>= 5%). Num terceiro capítulo, utilizamos cenários de expansão de cana-de-açúcar e anomalias de temperatura extraidas dos cenários RCP4.5 e RCP8.5 de 32 modelos de circulação geral (GCMs) do IPCC5 para prever os riscos futuros de HCPS. Com a expansão de cana-de-açúcar, o risco médio de HCPS para o estado aumenta de 1.3 para 1.5%, enquanto que os cenários RCP4.5 e RCP8.5 aumentam o risco para 1.6% e 1.7%, respectivamente. RCP4.5 e RCP8.5 sozinhos são os cenários que mais aumentam o risco máximo de infecção (46.1% para 51.4% e 51.7%), enquanto que a expansão de cana-de-açúcar combinada com os cenários climáticos são os que mais provocam o aumento da expansão do risco no estado de São Paulo, expandindo o número de municípios em alto risco para 7%. Nossas análises fornecem as primeiras evidências sobre a ação de fatores da paisagem, climáticos e sociais na incidência de HCPS nos Neotrópicos. Também, nossos mapas de risco podem ser utilizados para otimizar a correta alocação de recursos, permitindo que ações sejam tomadas para reduzir os impactos da expansão da cana e das mudanças climáticas sobre a propagação da doença

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:29:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2558.pdf: 1966615 bytes, checksum: ca3cd9f285940de526c78cbf458005ce (MD5) Previous issue date: 2009-07-29 / There is an increase need for remote sensing data and associated analysis techniques in detecting and monitoring landscape change, particularly for resource management and planning. Information derived from remote sensing spatial data landscape has often been used to assist in the formulation of policies and provide insight into land-use patterns. To understanding human disturbance regimes for developing conservation and ecosystem management plan and for targeting ecological areas that define scarce ecosystems services this study has provided a landscape structure digital database at scales of observations that meet various mapping criteria (geology, geomorphology, pedology, hydrography, hypsometry, road net, settlements, legally protected areas and land-use of the São Félix Araguaia municipality. The monitoring current land-use for characterizing anthropogenic and natural surfaces was based on the use of the Systems of Geographical Information and image LandSat 5 TM. The pattern of land-use reflects the outcomes of more than one human process; for instance, cropland, pastureland and settlements expansion. Natural vegetation was the most abundant land use type, occupying 63.20% of the municipal district total area. Following forest, crop was the next most abundant land use type with 34.75% of the total area. The urban area value is incipient (0.76% of the total area), evidencing that the landscape changes are not influenced by the urban growth. In spite of the amount of forested areas in the municipality is important to point out that many of them are fragmented, isolated, or very close to areas in that the agriculture is the predominant activity. Regional and municipal planners require up-to-date information related to a digital database to effectively manage land development and plan for change. / Há uma necessidade crescente de informações georreferenciadas associadas com análises técnicas para detectar e monitorar mudanças na paisagem, particularmente para o planejamento e manejo dos recursos ambientais. Nesta perspectiva, o presente estudo propõe a elaboração de uma base de dados digitais da estrutura da paisagem do Município de São Félix do Araguaia MT, em uma escala de observação que contempla o mapeamento de vários critérios (geologia, geomorfologia, pedologia, hidrografia, hipsometria, malha viária, assentamentos, áreas legalmente protegidas e uso e ocupação da terra), para compreender a dinâmica dos distúrbios antrópicos no âmbito das áreas ecológicas que proporcionam serviços dos ecossistemas, como subsídio para avaliar o comprometimento de cada zona proposta e as dificuldades em implementar o Zoneamento Sócio-Ecológico-Econômico. A condição atual do uso da terra para caracterizar áreas antropogênicas e naturais do território municipal foi baseada no uso de Sistemas de Informações Geográficas e imagem LandSat 5 TM. O padrão de uso da terra reflete o resultado de ações desenvolvimentistas relacionadas com a expansão da agropecuária acompanhada da implantação dos assentamentos urbanos. O município apresenta em 2005 cerca de 60% de seu território coberto por vegetação natural e 35% de áreas ocupadas com atividades antrópicas agrícolas. A ocupação urbana ainda é incipiente, evidenciando que as mudanças na paisagem são pouco influenciadas pelo crescimento urbano. Apesar da quantidade significativa de áreas florestadas, muitas delas encontramse fragmentadas, isoladas ou próximas às áreas em que a agricultura é a atividade predominante. Os resultados deste trabalho são de grande utilidade aos tomadores de decisão, uma vez que as informações derivadas de dados espaciais da paisagem são essenciais à prospecção dos padrões de usos da terra e à formulação de políticas para o planejamento e manejo dos recursos ambientais, levando em consideração as diretrizes do Zoneamento Sócio-Econômico Ecológico do Estado de Mato Grosso.

Invasões biológicas representam atualmente a segunda maior ameaça à biodiversidade e dois fatores são considerados os mais importantes para o sucesso de invasões: pressão de propágulos e distúrbios. Um tipo de distúrbio antrópico que pode promover invasões, por mudar a quantidade de habitats alterados e a extensão de bordas entre eles e habitats nativos, é a perda de habitat. Apesar da reconhecida importância da pressão de propágulos e dos distúrbios, poucos estudos os investigaram simultaneamente e, os que o fizeram, apresentam limitações, como escalas espaciais pequenas e correlações entre os determinantes, dificultando a compreensão da importância relativa e interações entre eles. Cachorros são os carnívoros mais abundantes no mundo. Em áreas rurais, a maioria mantém comportamento de animal de vida de livre, interagindo com e afetando espécies nativas através de predação, transmissão de doenças e competição. Usando um banco de dados obtido através de armadilhas fotográficas e censo da população de cachorros em uma região de Mata Atlântica de 300,000 ha, avaliamos a importância relativa e interações entre pressão de propágulos e distúrbios para a invasão por cachorros. Selecionamos 12 paisagens de 2830 ha cada, variando de 10 a 50% de floresta nativa remanescente. Em cada uma, alocamos através de amostragem aleatória estratificada 8 pontos de amostragem em florestas nativas, onde uma armadilha fotográfica foi instalada por ∼42 dias consecutivos. Todos os domicílios em cada paisagem foram visitados para a contagem do número de cachorros. A pressão de propágulos foi quantificada como a densidade de cachorros criados e a média e mediana das distâncias entre os locais de criação e a floresta nativa mais próxima; e distúrbios, como a proporção da paisagem ocupada por floresta nativa e total (nativa e exótica) e a extensão de bordas entre florestas nativas e áreas abertas. Através da identificação de cachorros nas fotos e considerando cada paisagem como uma unidade amostral, nós comparamos por AICc modelos de abundância (N-mixture) para estimar a abundância de cachorros em florestas nativas, considerando a detecção imperfeita. O único modelo selecionado indica que a abundância de cachorros em florestas nativas é maior onde a densidade de cachorros é mais alta e a cobertura florestal total é menor (ωi=0.82). A densidade de cachorros criados foi mais importante que a distribuição espacial dos indivíduos, e a cobertura floresta total mais importante que a extensão de bordas, para a abundância de cachorros invasores. A abundância estimada de cachorros variou de 12 a 79 (30.9 ± 19.5), e a proporção de cachorros criados que invadem florestas de 6 a 21% (12 ± 6%), entre as paisagens. Nossos resultados indicam que a perda de habitat é tão importante quanto a pressão de propágulos para a invasão de florestas nativas por cachorros, mas seus efeitos são aditivos em vez de sinérgicos. Dado que cachorros frequentemente realizam movimentos longos em áreas abertas, nós levantamos a hipótese de que a capacidade de deslocamento é a causa do efeito desprezível da distribuição espacial dos indivíduos criados sobre a invasão, e que florestas representam barreiras a estes movimentos, tornando o efeito da cobertura florestal mais importante do que o efeito da extensão de bordas (mais relacionada a extensão de acesso a floresta). Além disso, o número e proporção de cachorros invasores são expressivos, colocando o cachorro na posição de carnívoro mais abundante em remanescentes florestais. Junto com os conhecidos impactos severos de cachorros sobre espécies nativas, estes números sugerem a urgência de planos de ação para controlar a invasão por cachorros. Além dos métodos tradicionais de controle populacional, o contexto da paisagem deve ser levado em conta nestes planos. Paisagens muito desmatadas devem ser priorizadas, e manter e restaurar florestas também devem ser valorizados pelos efeitos negativos sobre invasões biológicas. Por fim, dada a associação da invasão por cachorros com a perda de habitat e com a densidade de cachorros e da população humana, sugerimos que pelo menos parte dos efeitos negativos sobre mamíferos nativos usualmente atribuídos ao desmatamento e a caça podem ser causados pela invasão por cachorros / Biological invasions are currently the second main threat to biodiversity and two drivers are considered as the most important for invasions success: propagule pressure and disturbance. An anthropogenic disturbance that can promote invasions, by changing the amount of altered habitats and the extension of edges between altered and native habitats, is habitat loss. Despite the recognized importance of propagule pressure and disturbance, few studies have simultaneously investigated these factors, and those that did so present limitations, such as small spatial scales and correlations between drivers, impairing our understanding of the relative importance and interactions between these drivers. Dogs are the most abundant carnivores worldwide; in rural areas, most are free ranging, interacting and affecting native species through predation, disease transmission and competition. Using a camera trap dataset and censuses of dog populations obtained across a 300,000-ha Atlantic forest region, we evaluated the relative importance and interactions of propagule pressure and disturbance as drivers of dog invasion. We selected 12 2830-ha landscapes, ranging from 10 to 50% remaining native forest. Within each, we selected through a random-stratified sample 8 forest sites where a camera trap was set for ∼42 consecutive days. All households in each landscape were visited to count the number of dogs. Propagule pressure was quantified as the density of raised dogs, and mean and median distances between locations where dogs were raised and the nearest forest; and disturbance as the proportion of the landscape occupied by native forest and by total forest (native and exotic), and edge extension between native forest and open areas. By identifying individual dogs in the photos and considering each landscape as a sampling unit, we compared through AICc N-mixture models to estimate the abundance of dogs within forests, considering imperfect detection. The only selected model indicates that dog abundance in forests is higher where the density of raised dogs is higher and where total forest cover is lower (ωi=0.82). Density of raised dogs was more important than the spatial distribution of individuals, and total forest cover more important than edge extension, in determining the abundance of invading dogs. The estimated dog abundance varied from 12 to 79 (30.9 ± 19.5), and the proportion of raised dogs that invade forests from 6 to 21% (12 ± 6%), across landscapes. Our results indicate that habitat loss is as important as propagule pressure in driving the invasion of native forests by dogs, but their effects are additive rather than synergic. Given that dogs frequently make long movements in open areas, we hypothesize that dog vagility is the cause of the negligible effect of spatial distribution of raised individuals on invasion, and that forests represent barriers to these movements, making the effect of forest cover more important than the effect of edge extension (more related to the extension of access to forests). Moreover, the number and proportion of invading dogs are impressive, ranking dogs as the most abundant carnivore in forest remnants. Together with the known severe impacts of dogs on native species, these numbers suggest the urgency of action plans for controlling dog invasion. Beyond the traditional population control, landscape context should be taken into account within strategies to reduce impacts of dogs. Highly-deforested landscapes should be prioritized, and maintaining and restoring forests should be valued also by their negative effects on biological invasions. Finally, given the observed associations between dog invasion and both habitat loss and density of dogs and human populations, we suggest that at least part of the negative effects on native mammals currently attributed to deforestation and hunting can be caused by dog invasion

Os efeitos de borda e a alteração da estrutura das paisagens constituem consequências negativas da fragmentação florestal responsáveis por transformações nos processos ecológicos. Decorrentes da expansão desordenada de atividades antrópicas, estas alterações podem comprometer o futuro dos remanescentes florestais e a manutenção dos recursos naturais na superfície terrestre. Nesta dissertação a dinâmica da vegetação arbórea foi analisada em oito transectos perpendiculares às bordas de seis remanescentes florestais entre 1996 e 2012. As paisagens do entorno destes transectos foram caracterizadas a partir de imagens orbitais de 1995 e 2011 para a verificação das mudanças ocorridas no uso do solo e para a investigação da influência de seus parâmetros físicos e estruturais sobre as taxas de mortalidade e recrutamento de espécies. Os resultados indicaram que, ao longo do tempo, a influência das bordas se pronunciou em direção ao interior dos remanescentes florestais, enquanto que o contraste entre a borda e o interior se atenuou. A distância média da borda das espécies: pioneiras/iniciais, anemocóricas e de dossel foi significativamente maior em 2012 do que em 1996. A comunidade arbórea apresentou menor similaridade em sua composição ao longo do tempo a menores distâncias da borda. Apesar da dinâmica verificada no uso do solo, a proporcionalidade dos parâmetros físicos e estruturais das paisagens se manteve entre 1995 e 2011. De maneira geral, estes parâmetros apresentaram pouca influência sobre a dinâmica da comunidade arbórea. Apenas as taxas de mortalidade das espécies exóticas e as taxas de recrutamento das espécies pioneiras/inicias apresentam forte relação com o tamanho e o número dos fragmentos florestais nas paisagens. Estes resultados indicam que os efeitos de borda precisam ser atenuados e que o contexto das paisagens deve ser incorporado às estratégias conservacionistas para que estas sejam efetivas e o futuro dos remanescentes florestais não seja comprometido. / Edge effects and landscape structure alterations are among the negative consequences of forest fragmentation responsible for ecological process alterations on the earths surface. Originated from the disordered expansion of anthropogenic activities these alterations may endanger the remaining forest patches future and the maintenance of natural resources. This dissertation was pledged to analyze the vegetation dynamics at forest edges and its relations with landscape features. The vegetation dynamics was examined through eight perpendicular-to-edge transects within six forest patches and the alterations on the arboreal community distribution and composition were assessed between 1996 and 2012. The surrounding landscapes of the analyzed transects were characterized from 1995 and 2011 orbital images and its land use changes were evaluated. Landscape structure and physical parameters influence were analyzed over species recruitment and mortality. The results indicated that the distance of edge influence increased over time while its magnitude was attenuated. The average distance from the edge of pioneer/earlysuccessional species, wind-dispersed and canopy species in 2012 became significantly larger than in 1996. Over time lower similarities in species composition were found to be closer to the edges. Although the observed land use changes in the surrounding landscapes of the edge transects landscape structure and physical parameters proportionality was maintained between 1995 and 2011. Overall the arboreal community dynamics were poorly associated with landscape features. A strong relation of the variables was only found between the exotic and pioneer/early-successional species mortality and recruitment and the size and the amount of forest patches within the landscapes. These results indicate that to be effective conservation planning must tackled edge effects and incorporate the landscape context otherwise they will fail for the maintenance of the future of forest patches.

In spite tropical forests are the most important terrestrial global carbon sinks due to carbon storage in aboveground biomass, it is also the primary target of deforestation. The conversion of Tropical forests into anthropogenic areas might disrupt biological flux and also lead to severe microclimatic changes at forest edges. These combined effects can trigger profound changes in plant composition through both high mortality of fragmentation-sensitive species and proliferation of disturbed-adapted species which will ultimately impacts carbon storage. Thus, our main objective in this study was understand the role of human-induced disturbances in modulate the dimension of biomass loss at tropical forests. We applied a systematic literature review searching for empirical evidences that edge effects can drive biomass loss in tropical forests (Chapter 2). Our findings highlighted the gap of knowledge about the pattern and process related to biomass loss in tropical forests. To strengthen this understanding, we formulated a conceptual model linking landscape structure and patch-level attributes to severity of edge effects affecting aboveground biomass. Our model hypothesizes that habitat amount, isolation, time since edge creation, and the synergism between edge distance, patch size, and matrix type are the main drivers of biomass loss in anthropogenic tropical forests. We thus used a large plant dataset (18 503 trees ≥ 10 cm dbh) from 146 sites distributed across four Mexican and four Brazilian rainforest regions to test our conceptual model predictions, specifically the influence of forest cover, site isolation, edge distance, patch size and type of matrix on biomass (Chapter 3). We observed that carbon-rich sites presented species that are typical of old-growth forests (shade-tolerant, large-seeded, zoocoric) contrasting to carbon-poor sites composed by disturbed-adapted species (pioneer occupying the understory). Large shade-tolerant trees (≥ 40 cm dbh) were impacted severely by the combination of forest loss and edge effects. Edge distance, patch size, and the amount of open-matrix strongly influence small shade-tolerant trees (≤ 20 cm dbh). Although our results do not fully corroborate the initial predictions of the conceptual model, they support the idea that landscape composition interact with patch structure and ultimately impacts biomass stocks in fragmented tropical forests. Finally, we further investigated if the disturbance level of the region influences plant-structure responses to forest loss (Chapter 4). Biomass, but not plant density, was affected by forest loss in regions with intermediate disturbance levels, i.e. regions showing a combination of moderate deforestation (20-40% of remaining forest cover) disturbed during the past 30-60 years, high defaunation but harboring relictual populations of large-mammals, and areas mostly composed by heterogeneous matrices. In general, our findings highlight that both landscape composition and patch structure are the main drivers of biomass loss in Neotropical forests, and that the landscape context must be considered to obtain more reliable estimations of carbon emissions due to forest degradation. Landscape planning (e.g. restoration of forest cover) should be included in conservation strategies in order to sustain carbon storage. Moreover, we advocate that conservation initiatives will be less costly and more effective if implemented in areas under intermediate disturbance levels / Apesar das florestas tropicais serem a mais importante fonte mundial de carbono da porção terrestre do globo devido ao armazenamento de carbono na biomassa acima do solo, elas são também o alvo primário do desmatamento. A conversão das florestas Tropicais em áreas antropogênicas pode interromper o fluxo biológico e também levar a severas mudanças microclimáticas na borda dos fragmentos. A combinação desses efeitos pode engatilhar profundas mudanças na composição da vegetação através tanto da mortalidade de espécies sensíveis à fragmentação como também pela proliferação de espécies adaptadas distúrbios, com impactos finais nos estoques de carbono. Assim, o maior objetivo desse estudo foi compreender o papel dos distúrbios induzidos pelo homem na modulação da dimensão da perda de biomassa em florestas Tropicais. Nós aplicamos uma revisão sistemática da literatura procurando por evidências empíricas de que o efeito de borda pode levar a perda de biomassa em florestas tropicais (Capítulo 2). Nossos resultados destacam a lacuna de conhecimento entre padrões e processos relacionados à perda de biomassa em florestas Tropicais. Para fortalecer esse conhecimento, nós formulamos um modelo conceitual conectando estrutura da paisagem e atributos na escala do fragmento à severidade do efeito de borda, e assim afetando a biomassa acima do solo. Nosso modelo hipotetiza que a quantidade de hábitat, o isolamento, o tempo desde a formação da borda e o sinergismo entre tamanho do fragmento, distância da borda e tipo de matriz são os principais condutores de perda de biomassa em florestas Tropicais antropogênicas. Utilizando um grande banco de dados (18 503 árvores ≥ 10 cm dap) provenientes de 146 locais distribuídos em quatro regiões de floresta úmida no México e quatro no Brasil, nós então testamos as predições do nosso modelo conceitual. Especificamente, a influência da cobertura florestal, isolamento, distância da borda, tamanho do fragmento e tipo de matriz sobre a biomassa (Capítulo 3). Nós observamos que áreas com muito carbono apresentaram espécies típicas de florestas maduras (tolerantes ao sombreamento, zoocóricas, com sementes grandes) contrastando com áreas com pouco carbono compostas por espécies adaptadas à distúrbio (pioneiras ocupando o sub-bosque). Árvores grandes tolerantes ao sombreamento (≥ 40 cm dap) foram impactadas severamente pela combinação de perda de cobertura florestal e efeitos de borda. Distância da borda, tamanho do fragmento e a extensão da área de matriz aberta influenciaram fortemente as árvores pequenas tolerantes a sombreamento (≤ 20 cm dap). Apesar dos nossos resultados não corroborarem completamente as predições iniciais do nosso modelo conceitual, eles dão suporte à ideia de que a composição da paisagem interage com a estrutura do fragmento com impactos finais nos estoques de biomassa em florestas Neotropicais. Por fim, nós investigamos se o nível de distúrbio da região pode influenciar nas respostas da estrutura da vegetação à perda de cobertura florestal. Biomassa, mas não a densidade de indivíduos, foi afetada pela perda de cobertura florestal em regiões com nível intermediário de distúrbio, i.e. regiões apresentando uma combinação de níveis moderados de desmatamento (20-40% de cobertura florestal remanescente) em que a perturbação ocorreu ao longo dos últimos 30-60 anos, com alto grau de defaunação mas ainda abrigando populações relictuais de grandes mamíferos e, em sua maioria, compostos por uma matriz heterogênea. Em geral, nossos resultados destacaram que tanto a composição da paisagem como a estrutura do fragmento são os principais condutores de perda de biomassa em florestas Neotropicais e que o contexto da paisagem deve ser considerado para se obter estimativas mais confiáveis de emissão de carbono devido à degradação florestal. O planejamento da paisagem (e.g. restauração da cobertura florestal) deve ser incluído em estratégias de conservação em ordem de sustentar o armazenamento de carbono. Além disso, nós defendemos que iniciativas de conservação serão menos custosas e mais efetivas se implementadas em áreas sob níveis intermediários de distúrbio

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:29:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3459.pdf: 22469402 bytes, checksum: 95fa85fc109b9e9286e2583f26866b49 (MD5) Previous issue date: 2011-03-01 / Universidade Federal de Sao Carlos / There is an increase need for remote sensing data and associated analysis techniques in detecting and monitoring landscape change, particularly for resource management and planning. Information derived from remote sensing spatial data landscape has often been used to assist in the formulation of policies and provide insight into land-use patterns. To understanding human disturbance regimes for developing conservation and ecosystem management plan and for targeting ecological areas that define scarce ecosystems services this study has provided a landscape structure digital database at scales of observations that meet.various mapping criteria (geology, geomorphology, pedology, climate unit, hydrography, hypsometry, road net, legally protected areas, settlements and land-use dynamics of the São Félix Araguaia municipality (MT, Brazil). The monitoring land-use dynamics for characterizing anthropogenic and natural surfaces was based on the use of the Systems of Geographical Information and image LandSat 5 TM. The pattern of land-use reflects the outcomes of more than one human process; for instance, cropland, pastureland and settlements expansion. Natural vegetation was the most abundant land use type, occupying 77,26% of the municipal district total area in 1990, decreasing to 58,86% in 2009. Following forest, agricultural activity antropica was the next most abundant land class type with 21,17% of the total area in 1990 and 39,17% in 2009. A class on non-agricultural human activity (roads and urbanized area) value was incipient throughout the period (0,42% of the total area in 1990 and only 0,68% in 2009), evidencing that the landscape changes are not influenced by the urban growth. These temporal changes were interpreted as resulting from regional development actions related to agricultural expansion based on intensive methods. Regional and municipal planners require up-todate information related to a digital database to effectively manage land development and plan for change. / Processos que atuam na interação sociedade natureza definem os tipos de usos da terra que por sua vez definem o padrão espacial de paisagens culturais, diversas do ponto de vista dos valores estéticos, econômicos e ecológicos, geralmente resultando na degradação dos habitats, perda de solos e empobrecimento dos ecossistemas naturais. Estes processos comprometem a sustentabilidade ambiental, ao comprometerem o capital natural que proporciona os serviços dos ecossistemas para o bem-estar humano. Nesta perspectiva este estudo propõe a análise ambiental da estrutura da paisagem do município de São Félix do Araguaia (MT, Brasil), em uma escala de observação que contempla o mapeamento de vários critérios (geologia, geomorfologia, pedologia, unidades climáticas, hidrografia, hipsometria, malha viária), associado às mudanças espacial e temporal dos usos e ocupação da terra no período de 1990 a 2009. Analisa também a relação entre as alterações na cobertura da terra ocorridas durante o período estudado,a classificação dos ecossistemas da área de estudo, e o uso de índices de sustentabilidade na perspectiva evidenciar os efeitos da intensidade do uso da terra no padrão espacial e temporal, na perda de habitat, e na condição da naturalidade e qualidade e vulnerabilidade ambiental para compreender a dinâmica dos distúrbios antrópicos no comprometimento das áreas ecológicas que proporcionam serviços dos ecossistemas, como subsídio ao desenvolvimento de planos de manejo e conservação dos ecossistemas. E, por fim, identificaa condição atual do uso da terra do território municipal de São Félix do Araguaia, para avaliar o comprometimento das zonas de usos propostas para o município no contexto do Zoneamento Socioeconômico Ecológico (ZSEE) do Estado de Mato Grosso e sua influência na determinação de cenários para a conservação da biodiversidade regional do município. Esta abordagem visademonstrar de que maneira as projeções dos fatores de pressão das atividades humanas, representados pela intensidade de uso da terra, sobre os ecossistemas naturais determinam impactos na biodiversidade (perda de habitat e mudanças na qualidade da paisagem), interferindo na disponibilidade de bens e serviços ambientais proporcionados às sociocomunidades locais (aldeias, vilas, cidades e assentamentos, etc.), que afetam e interagem com a diversidade de paisagens, e como os instrumentos de planejamento territorial, representado pelo Zoneamento Socioeconômico Ecológico (ZSEE), são influenciados, e influenciam as condições dos ecossistemas do município de São Félix do Araguaia.O município de São Félix do Araguaia foi selecionado para estudo por apresentar um cenário associado a projetos desenvolvimentistas que determinam mudanças rápidas na cobertura da terra, típicas para os municípios da região centro-oeste do Brasil. Os resultados demonstraram duas principais tendências temporais na transformação da paisagem: a redução de 18% da área total dos ecossistemas naturais, em suas diversas fitofisionomias, e aumento de 18% da área total das diferentes formas de ecossistemas Antropogênicos agrícola. Tecno-Ecossistemas apresentam uma dinâmica quantitativamente incipiente. Estas mudanças temporais e espaciais são resultantes das ações desenvolvimentistas regionais prioritariamente relacionadas à expansão agrária baseada em métodos intensivos. Os Indicadores utilizados refletem aspectos chave da interação natureza-sociedade em termos das consequências da intensidade do uso da terra na perda de habitat, da naturalidade, da qualidade, e da resiliência da paisagem. Além disso, são úteis para divulgar os problemas relacionados à complexidade da sustentabilidade da paisagem do município de São Félix do Araguaia para os tomadores de decisão e ao público em geral.

In spite tropical forests are the most important terrestrial global carbon sinks due to carbon storage in aboveground biomass, it is also the primary target of deforestation. The conversion of Tropical forests into anthropogenic areas might disrupt biological flux and also lead to severe microclimatic changes at forest edges. These combined effects can trigger profound changes in plant composition through both high mortality of fragmentation-sensitive species and proliferation of disturbed-adapted species which will ultimately impacts carbon storage. Thus, our main objective in this study was understand the role of human-induced disturbances in modulate the dimension of biomass loss at tropical forests. We applied a systematic literature review searching for empirical evidences that edge effects can drive biomass loss in tropical forests (Chapter 2). Our findings highlighted the gap of knowledge about the pattern and process related to biomass loss in tropical forests. To strengthen this understanding, we formulated a conceptual model linking landscape structure and patch-level attributes to severity of edge effects affecting aboveground biomass. Our model hypothesizes that habitat amount, isolation, time since edge creation, and the synergism between edge distance, patch size, and matrix type are the main drivers of biomass loss in anthropogenic tropical forests. We thus used a large plant dataset (18 503 trees ≥ 10 cm dbh) from 146 sites distributed across four Mexican and four Brazilian rainforest regions to test our conceptual model predictions, specifically the influence of forest cover, site isolation, edge distance, patch size and type of matrix on biomass (Chapter 3). We observed that carbon-rich sites presented species that are typical of old-growth forests (shade-tolerant, large-seeded, zoocoric) contrasting to carbon-poor sites composed by disturbed-adapted species (pioneer occupying the understory). Large shade-tolerant trees (≥ 40 cm dbh) were impacted severely by the combination of forest loss and edge effects. Edge distance, patch size, and the amount of open-matrix strongly influence small shade-tolerant trees (≤ 20 cm dbh). Although our results do not fully corroborate the initial predictions of the conceptual model, they support the idea that landscape composition interact with patch structure and ultimately impacts biomass stocks in fragmented tropical forests. Finally, we further investigated if the disturbance level of the region influences plant-structure responses to forest loss (Chapter 4). Biomass, but not plant density, was affected by forest loss in regions with intermediate disturbance levels, i.e. regions showing a combination of moderate deforestation (20-40% of remaining forest cover) disturbed during the past 30-60 years, high defaunation but harboring relictual populations of large-mammals, and areas mostly composed by heterogeneous matrices. In general, our findings highlight that both landscape composition and patch structure are the main drivers of biomass loss in Neotropical forests, and that the landscape context must be considered to obtain more reliable estimations of carbon emissions due to forest degradation. Landscape planning (e.g. restoration of forest cover) should be included in conservation strategies in order to sustain carbon storage. Moreover, we advocate that conservation initiatives will be less costly and more effective if implemented in areas under intermediate disturbance levels / Apesar das florestas tropicais serem a mais importante fonte mundial de carbono da porção terrestre do globo devido ao armazenamento de carbono na biomassa acima do solo, elas são também o alvo primário do desmatamento. A conversão das florestas Tropicais em áreas antropogênicas pode interromper o fluxo biológico e também levar a severas mudanças microclimáticas na borda dos fragmentos. A combinação desses efeitos pode engatilhar profundas mudanças na composição da vegetação através tanto da mortalidade de espécies sensíveis à fragmentação como também pela proliferação de espécies adaptadas distúrbios, com impactos finais nos estoques de carbono. Assim, o maior objetivo desse estudo foi compreender o papel dos distúrbios induzidos pelo homem na modulação da dimensão da perda de biomassa em florestas Tropicais. Nós aplicamos uma revisão sistemática da literatura procurando por evidências empíricas de que o efeito de borda pode levar a perda de biomassa em florestas tropicais (Capítulo 2). Nossos resultados destacam a lacuna de conhecimento entre padrões e processos relacionados à perda de biomassa em florestas Tropicais. Para fortalecer esse conhecimento, nós formulamos um modelo conceitual conectando estrutura da paisagem e atributos na escala do fragmento à severidade do efeito de borda, e assim afetando a biomassa acima do solo. Nosso modelo hipotetiza que a quantidade de hábitat, o isolamento, o tempo desde a formação da borda e o sinergismo entre tamanho do fragmento, distância da borda e tipo de matriz são os principais condutores de perda de biomassa em florestas Tropicais antropogênicas. Utilizando um grande banco de dados (18 503 árvores ≥ 10 cm dap) provenientes de 146 locais distribuídos em quatro regiões de floresta úmida no México e quatro no Brasil, nós então testamos as predições do nosso modelo conceitual. Especificamente, a influência da cobertura florestal, isolamento, distância da borda, tamanho do fragmento e tipo de matriz sobre a biomassa (Capítulo 3). Nós observamos que áreas com muito carbono apresentaram espécies típicas de florestas maduras (tolerantes ao sombreamento, zoocóricas, com sementes grandes) contrastando com áreas com pouco carbono compostas por espécies adaptadas à distúrbio (pioneiras ocupando o sub-bosque). Árvores grandes tolerantes ao sombreamento (≥ 40 cm dap) foram impactadas severamente pela combinação de perda de cobertura florestal e efeitos de borda. Distância da borda, tamanho do fragmento e a extensão da área de matriz aberta influenciaram fortemente as árvores pequenas tolerantes a sombreamento (≤ 20 cm dap). Apesar dos nossos resultados não corroborarem completamente as predições iniciais do nosso modelo conceitual, eles dão suporte à ideia de que a composição da paisagem interage com a estrutura do fragmento com impactos finais nos estoques de biomassa em florestas Neotropicais. Por fim, nós investigamos se o nível de distúrbio da região pode influenciar nas respostas da estrutura da vegetação à perda de cobertura florestal. Biomassa, mas não a densidade de indivíduos, foi afetada pela perda de cobertura florestal em regiões com nível intermediário de distúrbio, i.e. regiões apresentando uma combinação de níveis moderados de desmatamento (20-40% de cobertura florestal remanescente) em que a perturbação ocorreu ao longo dos últimos 30-60 anos, com alto grau de defaunação mas ainda abrigando populações relictuais de grandes mamíferos e, em sua maioria, compostos por uma matriz heterogênea. Em geral, nossos resultados destacaram que tanto a composição da paisagem como a estrutura do fragmento são os principais condutores de perda de biomassa em florestas Neotropicais e que o contexto da paisagem deve ser considerado para se obter estimativas mais confiáveis de emissão de carbono devido à degradação florestal. O planejamento da paisagem (e.g. restauração da cobertura florestal) deve ser incluído em estratégias de conservação em ordem de sustentar o armazenamento de carbono. Além disso, nós defendemos que iniciativas de conservação serão menos custosas e mais efetivas se implementadas em áreas sob níveis intermediários de distúrbio