Universidade Federal de Santa Maria

Ci. e Nat., Santa Maria, v. 43, e41, 2021

DOI: 10.5902/2179460X40403

ISSN 2179460X

Recebido: 08/07/2020 • Aceito: 21/08/2020 • Publicado: 04/06/2021

Geociências

Ambientes de ocorrência do porífero Oncosclera jewelli no Parque Estadual do Tainhas, Planalto Meridional do RS: uma análise geomorfométrica

Environment occurrence of freshwater sponge Oncosclera jewelli in the Tainhas State Park, RS: a geomorphometric analysis

Francine de Oliveira MacielI

Clódis de Oliveira Andrades-FilhoII

Pâmela Boelter HerrmannIII

Mateus da Silva ReisIV

Erli Schneider CostaV

Rodrigo Cambará PrintesVI

I Mestre em Ambiente e Sustentabilidade, Universidade Estadual do Rio Grande do Sul, São Francisco de Paula, RS, Brasil

https://orcid.org/0000-0002-0951-5460 – francineomaciel@gmail.com

II Doutor em Geociências, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS, Brasil

https://orcid.org/0000-0002-8050-6719 – clodis.filho@ufrgs.br

III Mestranda em Sensoriamento Remoto, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS, Brasil

https://orcid.org/0000-0001-9049-3141 – pamelaboelter@gmail.com

IV Doutorando em Sensoriamento Remoto, Universidade Estadual do Rio Grande do Sul, São Francisco de Paula, RS, Brasil

https://orcid.org/0000-0002-4025-609X – mateusreis.uergs@gmail.com

V Doutora em Ecologia, Universidade Estadual do Rio Grande do Sul, São Francisco de Paula, RS, Brasil

https://orcid.org/0000-0002-3739-1178 – erli-costa@uergs.edu.br

VI Doutor em Ciências Biológicas, Secretaria Estadual de Meio Ambiente e Infraestrutura, São Francisco de Paula, RS, Brasil

https://orcid.org/0000-0001-9673-2385 – cambara7@gmail.com

RESUMO

O Parque Estadual do Tainhas abrange ambientes de ocorrência do porífero Oncosclera jewelli. Nosso objetivo é indicar as áreas de potencial ocorrência da espécie a partir de fatores relacionados à assinatura geomorfométrica dos pontos de ocorrência ao longo do Rio Tainhas no Parque e sua zona de amortecimento. Foram realizados cruzamentos e análises de dados a partir da construção e manipulação de um banco de dados geográficos, nos SIGs SPRING-5.4.3 e QGIS-2.18, contendo: a) MDEs oriundos das bases Topodata, Embrapa e Alos, obtidos por sensores remotos orbitais para toda a área de estudo, e MDE obtido por imagens aéreas geradas por Drone e as variáveis geomorfométricas produzidas: declividade, aspecto e índice de posição topográfica; b) mapa geológico do Rio Grande do Sul; c) mapa de uso e cobertura do solo, com base em imagens do satélite GeoEye. Os resultados demonstraram que a espécie ocorre exclusivamente sobre a unidade litológica da Formação Serra Geral. O relevo é marcado por terrenos de baixa declividade e orientação sul e leste e em relevo aplainado. Foi gerado o Mapa de Potencial Ocorrência da espécie, demonstrando que aproximadamente 4,5% do comprimento total dos trechos de cursos d’água na área de estudo reúnem as condicionantes geomorfométricas identificadas como de potencial ocorrência da espécie.

Palavras-chave: Parque Estadual do Tainhas; Porífero; MDE

Abstract

Tainhas State Park embraces locations of occurrence of freshwater sponge Oncosclera jewelli. Our objective is to indicate the areas of potential occurrence of the species from factors related to the geomorphometric signature of the occurance points along the Tainhas River in the Park and its buffer zone. Connections and data analysis were performed from the construction and manipulation of a geographic database, in SIGs SPRING-5.4.3 and QGIS-2.18, containing: a) MDEs from Topodata, Embrapa and Alos bases, obtained by remote orbitals sensors for the entire study area, and MDE obtained by drone-generated aerial images of the geomorphometric variables: slope, aspect and topographic position index; b) geological map of Rio Grande do Sul; c) land use and coverage map, based on images from the GeoEye satellite. The results demonstrated that the species occurs exclusively on the lithological unit of Serra Geral Formation. The plain is marked by terrain of low slope and south and east orientation and flattened plains. The Potential Occurrence Map of the species was generated, demonstrating that approximately 4.5% of the total length of watercourse stretches in the study area meet the analyzed geomorphometric conditions.

Keywords: Tainhas State Park; Porifer; DEM

1 INTRODUÇÃO

A preocupação com a conservação da biodiversidade levou a criação de territórios especialmente protegidos, denominados de Unidades de Conservação (UC). Uma dessas unidades é o Parque Estadual (PE) do Tainhas, localizado na região nordeste do Rio Grande do Sul (Figura 1), onde diversas espécies de fauna e flora estão protegidas no âmbito da Reserva da Biosfera da Mata Atlântica. Um dos objetivos da criação desta UC é a proteção da espécie Oncosclera jewelli (VOLKMER, 1963), de ocorrência bastante restrita, porém está presente na região do Planalto das Araucárias, Campos de Altitude (RIO GRANDE DO SUL, 2008).

A espécie O. jewelli é representante do filo Porífera que apresenta hábito exclusivamente aquático, bentônicos e séssil. Apresenta uma boa adaptabilidade no ambiente, pois possui uma simples morfologia (LERNER & MOTHES, 2005). Devido a sua alimentação por filtração, as esponjas (i.e., poríferos) também são indicadoras de qualidade da água (VOLKMER-RIBEIRO & PAROLIN, 2010). A espécie O. jewelli, conhecida popularmente por feltro d’água, possui distribuição geográfica nos ecossistemas da Floresta Ombrófila Mista e Campos Sulinos, entre os municípios de Jaquirana, São Francisco de Paula e Cambará do Sul (BRASIL, 2008; BOLDRINI, 2009; PETRY et al., 2013). Esta região encontra-se geomorfologicamente no Planalto Meridional do Rio Grande do Sul, unidade de relevo que se constitui sobre rochas originadas por eventos vulcânicos da Formação Serra Geral (HOLZ & ROS, 2000). A Formação Serra Geral (SCHOBBENHAUS et al., 1984), Bacia do Paraná, é constituída por basaltos, andesitos, diabásios, dacitos, riolitos, riodacitos e materiais vitrofíricos, distribuídos nas Fácies Gramado, Caxias, Paranapanema e Várzea do Cedro (CPRM, 2006). Adicionalmente, o relevo apresenta ondulações denominadas regionalmente de coxilhas, marcadas pela presença recorrente de afloramentos rochosos e apresenta também encostas acentuadas associadas aos vales de diferentes rios da região, com encostas suaves a quase planas (IBGE, 2016).

A ocorrência da Oncosclera jewelli no PE do Tainhas está relacionada a uma série de condicionantes, como, por exemplo, fatores fisiográficos (PRINTES et al., 2017). Devido a sua área de ocorrência restrita é fundamental compreender a relação da sua distribuição com fatores ambientais (p.e., STOFFEL et al., 2014; PETRY et al., 2015). Um dos fatores que pode ser avaliado é a morfologia do relevo e as litologias associadas, o que auxilia a compreender a forma de evolução de uma determinada paisagem e, consequentemente, dos organismos associados a este ambiente, bem como a própria condição da distribuição espacial das espécies frente a padrões topográficos definidos numericamente (MARK, 1975; CHOROWICZ et al., 1989; MACIEL et al., 2019). A Geomorfometria é o campo responsável por estudar estes padrões, utilizando modelos digitais de elevação (MDEs), que permitem explorar a topografia, possibilitando a representação e interpretação das assinaturas geomorfométricas dos terrenos analisados (GALLANT & WILSON, 2000; ANDRADES-FILHO et al., 2014).

A partir de análises geomorformométricas é possível, por exemplo, identificar relevos com tendência a receber luminosidade solar durante maior tempo e intensidade, bem como discriminar terrenos com distintas condições de umidade ou de grau de exposição ao intemperismo e erosão, e ecossistemas associados etc.

Figura 1 – Área do estudo no Parque Estadual de Tainhas e Zona de Amortecimento

Fonte: Autores (2020)

Nesse sentido, o reconhecimento da relação das características geomorfométricas com a distribuição geográfica de espécies, como o uso e cobertura do solo associado, se torna um dado fundamental a observação da condição de conservação destas, uma vez que é possível identificar áreas com maior possibilidade de ocorrência de organismos, como a espécie de porífero Oncosclera jewelli.

Diante da disponibilidade atual de MDEs globais oriundos de diferentes sistemas orbitais de sensoriamento remoto (p.e., ANDRADES-FILHO et al., 2009; GROHMANN, 2015; GROHMANN, 2018), bem como a disponibilidade de técnicas de levantamento aéreo por VARPs (Veículos aéreos remotamente pilotados - drones) capazes de gerar MDEs, é fundamental a investigação sobre as fontes de dados que melhor expressam as informações geomorfométricas da área de estudo e suas aplicações na caracterização dos ambientes de ocorrência dos poríferos continentais em questão.

Assim, o objetivo do presente trabalho é obter a assinatura geomorfométrica dos ambientes de ocorrência da espécie Oncosclera jewelli e analisar o padrão de ocorrência dos indivíduos em relação às características topográficas a partir de MDEs oriundos de diferentes bases de dados e definir as áreas de potencial ocorrência da espécie, segundo critérios geomorfométricos.

2 MATERIAL E MÉTODOS

O presente trabalho utiliza a distribuição georreferenciada da espécie Oncosclera jewelli (PETRY et al., 2013) (Figura 2 e Tabela 1). Foi utilizado como recorte espacial a área da poligonal da Zona de Amortecimento com 67.700,55 ha, compreendendo os limites do Parque Estadual do Tainhas de 6.654,66 ha (SEMA, 2008).

Figura 2 – Área de estudo: pontos registrados da espécie no Parque Estadual do Tainhas e áreas adjacentes

Fonte: Autores (2020)

Foram realizados cruzamentos e análises de dados a partir da construção e manipulação de um banco de dados geográficos em Sistemas de Informações Geográficas (SIGs) contendo: a) modelos digitais de elevação (MDEs) obtidos por sensores remotos orbitais para toda a área de estudo, e MDEs obtidos por imagens aéreas geradas por Drone em áreas teste/validação e produtos das variáveis geomorfométricas de declividade, aspecto e índice de posição topográfica (IPT); b) coordenadas geográficas das ocorrências da espécie Oncosclera jewelli obtidas in loco; c) mapa geológico do Rio Grande do Sul (1:750 000) (CPRM, 2006); d) base cartográfica do Estado do Rio Grande do Sul, Escala 1:25 000 – BCRS25 - Versão 1.0 – 2018 - https://www.sema.rs.gov.br/cartografia; e) mapa de uso e cobertura do solo, com base em imagens do satélite GeoEye (Google Earth Pro).

Tabela 1 – Coordenadas geográficas dos pontos registrados da espécie Oncosclera jewelli no Parque Estadual do Tainhas e áreas adjacentes

Ponto	Latitude	Longitude		Ponto	Latitude	Longitude
1	-28,981624	-50,355474		18	-28,947939	-50,362451
2	-28,981097	-50,365820		19	-28,944471	-50,363970
3	-28,980488	-50,364972		20	-28,939925	-50,364604
4	-28,979561	-50,363571		21	-28,972925	-50,365569
5	-28,979189	-50,363060		22	-28,929686	-50,361814
6	-28,977245	-50,362343		23	-28,926121	-50,371449
7	-28,970717	-50,367587		24	-28,942949	-50,377745
8	-28,970565	-50,367896		25	-28,922551	-50,380303
9	-28,970432	-50,368554		26	-29,123638	-50,356169
10	-28,970219	-50,369160		27	-29,085443	-50,365870
11	-28,967142	-50,373161		28	-29,189007	-50,357705
12	-28,966737	-50,373400		29	-29,084028	-50,365639
13	-28,965808	-50,373693		30	-29,086972	-50,365583
14	-28,959779	-50,371707		31	-29,087111	-50,365500
15	-28,957150	-50,373078		32	-29,087250	-50,365472
16	-28,953857	-50,373334		33	-29,087028	-50,365083
17	-28,952925	-50,372908		34	-28,912167	-50,393861

Fonte: Petry et al. (2013)

2.1 Etapa 1: Condições litológicas e de uso e cobertura do solo

Com intuito de assegurar a homogeneidade das condições litológicas e de uso e cobertura do solo associadas aos trechos de cursos d’água de análise para uma investigação geomorfométrica isenta de influência de diversidade destes condicionantes fisiográficos, foi realizada a espacialização dos pontos de ocorrência dos poríferos sobre o mapa litológico da área e classificação do uso e cobertura do solo nas áreas de preservação permanente ao longo do curso d’água de ocorrência, rio Tainhas.

Para análise das condições litológicas, ou seja, do substrato de ocorrência dos poríferos, foram realizadas as seguintes etapas: a) importação no banco de dados do Mapa Geológico do Estado do Rio Grande do Sul (CPRM, 2016), escala 1: 750.000, formato kmz, disponibilizado on-line pelo endereço eletrônico http://geosgb.cprm.gov.br/; b) posicionamento geográfico dos 34 pontos de ocorrência registrados dos poríferos sobre o plano de informação da litologia da área; c) análise da sobreposição dos pontos de ocorrência sobre o mapa litológico e verificação da litologia associada a cada ponto, espacialmente.

Para análise das condições de uso e cobertura do solo foram executadas as seguintes etapas: a) acesso à base histórica de imagens de satélite disponíveis no aplicativo Google Earth Pro; b) identificação da disponibilidade da imagem do satélite GeoEye (imagem sintética gerada com bandas espectrais das faixas do visível), na resolução espacial aproximada de 1m, na data de 6 de março de 2012, compatível com o ano de obtenção dos registros in loco da espécie Oncosclera jewelli por Petry et al. (2013); c) análise exploratória e definição das classes de mapeamento (i) mata nativa, (ii) campo nativo, (iii) lâmina d’água, (iv) silvicultura, (v) agricultura/lavoura, (vi) área úmida; d) geração do plano de informação vetorial referente à poligonal da Área de Proteção Permanente (APP), com uso da ferramenta de extração de buffer (i.e., mapa de distâncias) em SIG, com base nos dispositivos legais do Código Florestal Brasileiro (Lei 12.651/2012) (BRASIL, 2012) ; e) interpretação visual da imagem e classificação manual por vetorização; f) espacialização e cálculo das medidas de área correspondentes às classes de uso e cobertura do solo.

2.2 Etapa 2: Assinaturas geomorfométricas

Para análise e obtenção das assinaturas geomorfométricas foram utilizados os pontos da distribuição da espécie sobrepostos e cruzados com as variáveis geomorfométricas geradas a partir do processamento de MDEs. Assim, os dados orbitais de sensoriamento remoto utilizados incluíram: (i) MDE SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) oriundo do projeto Topodata (VALERIANO & ROSSETI, 2012), disponibilizados em tamanho de célula de 30m, e; (ii) MDE SRTM-Embrapa (MIRANDA, 2015), tamanho de célula de 90m; (iii) MDE ALOS World 3D (AW3D30) Advanced Land Observing Satellite (TADONO et al., 2014), tamanho de célula de 30 m. O uso de sensoriamento remoto em nível aéreo se deu por imagens obtidas por Drone (Phantom 4 Pro) com coleta de dados em altura de 120 m. Foram realizados dois aerolevantamentos com o drone, nos dias 20 de dezembro de 2018 e 26 de janeiro de 2019.

A coleta de dados aéreos e o pré-processamento de imagens de drone com objetivo de gerar o modelo digital de elevação envolveram: a) o imageamento foi realizado em três áreas amostrais (em média 50 ha de cobertura) que foram selecionadas considerando a ocorrência da espécie, acessibilidade ao local e distintas condições topográficas; b) para o levantamento fotogramétrico utilizou-se um drone da marca DJI, modelo Phantom 4 Pro; c) os voos foram planejados no software Drone Deploy, a 120 metros de altura e com 75% de sobreposição lateral, 65% longitudinal e com velocidade média programada de 15 m/s; d) os modelos digitais de superfície e o mosaico ortorretificado foram gerados no software Agisoft Photoscan que utiliza os algoritmos de processamento digital Structure from Motion (SfM) e dense stereo-reconstruction a partir de informações de altitude geométrica e localização (GPS) presentes em cada uma das fotografias obtidas, o software realiza o alinhamento das imagens a partir da detecção automática de pontos de amarração criando pontos para cada imagem e os para realizar a aerotriangulação; e) levando em consideração a resolução espacial obtida de média de 17,4 cm, foi realizada a reamostragem bilinear para 30 metros no QGIS 2.18.

Para o processamento dos dados foram utilizados os Sistemas de Informações Geográficas SPRING 5.4.3 e QGIS 2.18. A variável declividade representa o ângulo de inclinação do terreno e é resultante da relação entre a distância no terreno (horizontal) e a amplitude da elevação entre as porções no terreno, no caso do MDE, a amplitude entre a elevação dos pixels adjacentes. A declividade pode variar de 0° a 90° (i.e., de totalmente plano a totalmente inclinado). A variável aspecto, denominada também como orientação de vertentes, representa o ângulo azimutal de direção da face de relevo (vertente) do terreno em questão, ou seja, representa em graus a orientação topográfica da face de relevo (i.e., norte, leste, sul e oeste), variando de 0° a 359,9°. O índice IPT representa a topografia local de uma determinada área de modo que ele revela, em relação aos pontos adjacentes, se o relevo em questão é mais elevado (valores positivos) ou rebaixado (negativos). Desta forma, este índice é representado e foi gerado através da aplicação da equação: Zn - (Zn max + Zn min/2). Sendo, Zn = Elevação; Zn max = elevação máxima; Zn min = elevação mínima.

2.3 Etapa 3: Mapa de Potencial Ocorrência do porífero Oncosclera jewelli

Para elaboração do mapa de potencial ocorrência foram utilizadas as resultantes obtidas na análise estatística exploratória sobre as variáveis geomorfométricas de declividade, aspecto e IPT. Estas análises foram representadas graficamente em boxplots que representaram a distribuição dos valores obtidos sobre as variáveis geomorfométricas em questão (i.e. mediana, quartil superior e quartil inferior) em relação a cada ponto de ocorrência da espécie com base no MDE Topodata. Deste modo, esse procedimento foi dividido em três fases:

Primeira fase: reclassificação, em três planos de informação (PI), dos valores de declividade, aspecto e IPT, de modo que, para cada variável, foram reclassificados os valores abrangidos entre os limites dos quartis superior e inferior como valor “1” e os valores restantes como valor “0”, sobre as imagens. Assim, os pixels que possuem valores dentro da faixa condicional de maior relação topográfica com a ocorrência dos poríferos, passaram a ser classificados com o número digital “1”, e os demais, classificados com o número digital “0”.

Segunda fase: com base nos três planos de informação reclassificados de declividade (0 ou 1), aspecto (0 ou 1) e IPT (0 ou 1) foi gerado o Índice de Potencial Ocorrência (IPO) a partir da aplicação de operação aritmética de adição de matrizes (i.e. operação de soma de planos de informação) com intuito de produzir um plano de informação resultante da seguinte equação: IPO = PI Declividade + PI Aspecto + PI IPT. A partir desta equação, as áreas (i.e., pixels) foram somados de modo que as áreas reclassificadas com valor “1” nos três planos de informação, tivessem no plano de informação resultante o valor “3”, portanto, considerada área de potencial ocorrência da espécie por reunir, no mesmo local, as três condições ideais de declividade, aspecto e posição topográfica (IPT).

Terceira fase: sobre o plano de informação resultante (IPO) foi realizada a extração das áreas de potencial ocorrência a partir de uma máscara em formato shape correspondente à área dos cursos d’água principal e afluentes de ordem hierárquica 4 e 5, tendo como 50 m para direita e esquerda, partindo da linha central de cada canal de drenagem. Este procedimento foi realizado para que o mapa de potencial ocorrência abrangesse sobre os cursos d’água permanente e de maior representatividade relativa na bacia hidrográfica do rio Tainhas. Após esta etapa os pixels de potencial ocorrência foram transformados em polígonos, agregado em forma de trechos de potencial ocorrência.

3 RESULTADOS E DISCUSSÃO

Em relação ao uso e cobertura do solo da APP do Rio Tainhas dentro do PE Tainhas e sua zona de amortecimento foi possível verificar que as faixas de APP ao longo do rio, representada por 809,97 hectares, apresentam áreas expressivamente preservadas, no que diz respeito às áreas das classes de uso e cobertura do solo, ou seja, compatíveis com a proteção ambiental obrigatória na Lei 12.651/2012. As faixas de APP são compostas por principalmente mata nativa do ambiente de Floresta Ombrófila da Mata Atlântica, com um pouco mais de 500 hectares de área, seguido por campo nativo com representatividade de quase 200 hectares (Figura 3).

Desta forma, a área total avaliada das faixas de APP, é composta de 63,1% de seu total com mata nativa, 30,3% de áreas úmidas. Com uma menor representatividade, as classes de lavoura e silvicultura representam 9% da área avaliada ao longo do rio Tainhas e áreas adjacentes. O Código Florestal Brasileiro (BRASIL, 2012) já define que as APPs são fundamentais para a manutenção da vegetação, a fim de manter equilibrado o uso da terra e dos demais ecossistemas presentes no ambiente.

A espacialização e quantificação resultante foi fundamental para a garantia de condições de homogeneidade do uso e cobertura do solo ao longo dos cursos d’água (Figura 4) na análise geomorfométrica. Importante ressaltar que, as imagens e produtos derivados do geoprocessamento das mesmas, advém do ano de 2012, por conta dos dados primários utilizados no presente estudo ser do mesmo ano (PETRY et al., 2013). Assim, foi possível diagnosticar a condição de uso e cobertura do solo no período análogo à data de obtenção dos registros de ocorrência da O. jewelli na área, apresentados na Tabela 1.

Figura 3 – Classes de uso e cobertura do solo ao longo das faixas de APP associadas ao rio Tainhas, Parque Estadual do Tainhas e sua zona de amortecimento

Fonte: Autores (2020)

Para Volkmer-Ribeiro & Pauls (2000) as esponjas geralmente ocorrem em ambientes não contaminados. Essa informação vai ao encontro com os resultados obtidos, onde se nota uma área maior composta por floresta e campo nativo (Figura 3), nas faixas de APP do Parque e sua zona de amortecimento, ou seja, junto às margens do rio Tainhas predominam as áreas não utilizadas diretamente para finalidades que possam produzir efluentes ou até escoamento de sedimentos em suspensão oriundos de perda de solo associadas às lavouras.

Um estudo acerca da qualidade da água no rio Tainhas, realizado para a elaboração do Plano de Manejo do Parque, revelou que o Índice de Qualidade de Águas (IQA) dentro do parque varia de bom à excelente, o que reforça este grau de preservação das margens do rio Tainhas (SEMA, 2008). Porém, é importante considerar que esta região, onde está localizado o Parque, não existe tratamento de esgoto doméstico nas residências existentes. O único sistema adotado é o de fossa séptica e abrange somente 38,1% das residências, o que alerta para a necessidade de melhoria de saneamento ambiental nas áreas ocupadas na região, visando a manutenção da qualidade de água obtida no período de elaboração do Plano de Manejo (SEMA, 2008).

Figura 4 – Recortes de imagens do satélite Geoeye, exemplificando a identificação feita das classes de uso e cobertura do solo

Fonte: Adaptado do Google Earth Pro

A partir da análise da distribuição litológica (Figura 5) foi possível verificar que a integralidade dos pontos de ocorrência da espécie está situada sobre as rochas ígneas extrusivas da Formação Serra Geral. A espacialização dos pontos de ocorrência da espécie é exclusiva sobre a Fácies Caxias (CPRM, 2006) (Figura 5). As rochas que compõe esse substrato litológico são de composição ácida, sendo assim mais resistentes ao intemperismo e erosão devido, principalmente, ao alto teor de sílica em sua composição. Esta composição pode contribuir para existência dos extensos leitos rochosos, substrato do rio Tainhas e que servem de fixação do porífero O. jewelli.

Não é possível descartar também, nessa avaliação, que a grande disponibilidade de sílica na litologia associada, que serve como substrato para crescimento e permanência do porífero O. jewelli, possa contribuir para a ocorrência da espécie nesse habitat específico e em áreas tão próximas às cabeceiras de drenagem, já que as esponjas continentais apresentam um esqueleto composto por espículas silicosas (VOLKMER-RIBEIRO & PAROLIN, 2010). Portanto, é possível destacar que águas ricas em sílica solubilizada são características de certos terrenos geológicos como o substrato onde se encontra a espécie O. jewelli. Já em águas advindas de terrenos calcários, por exemplo, as esponjas não são encontradas (VOLKMER-RIBEIRO & PAROLIN, 2007).

Figura 5 – Mapa geológico do Parque Estadual do Tainhas e suas áreas adjacentes

Fonte: Adaptado de CPRM (2006)

3.1 Assinatura geomorfométrica em MDEs orbitais

Os valores de declividade, obtidos através dos MDEs, Topodata, Alos e Embrapa (Figura 6), indicaram uma menor variação de valores obtidos no MDE Embrapa, seguido por Topodata. Os valores de declividade com maior variação foram obtidos no MDE Alos. Mesmo com essas variabilidades entre a variável declividade oriunda dos diferentes MDEs, foi possível verificar que em todos os modelos a espécie O. jewelli é registrada com maior frequência em menores declividades, tendo praticamente toda a ocorrência abaixo de 30°, sendo a maior parte entre 5° e 15°.

Figura 6 – Declividade, aspecto e IPT para os MDEs Alos, Embrapa e Topodata

Fonte: Autores (2020)

No que diz a variável aspecto (Figura 6), os resultados obtidos com o MDE Embrapa apresentaram menor variação nos azimutes de orientações de relevo obtidas nos pontos de ocorrência da espécie. Porém, os valores obtidos junto aos MDEs Topodata e Alos são mais semelhantes entre si. Os dados Topodata apresentam maior concentração dos pontos de ocorrência da espécie nas orientações de Leste e Sul (entre 80° e 210°), Alos, Leste a Oeste (entre 85° e 230°), e Embrapa, Sul a Oeste (entre 165° e 285°). Portanto, apesar de haver uma tendência de ocorrência da espécie de poríferos em vertentes de orientação predominantemente sudeste, sul e sudoeste, é importante observar uma expressiva discordância entre os dados obtidos na variável aspecto gerado a partir dos três MDEs orbitais analisados.

O IPT (Figura 6) apresentou uma menor variação de valores na base Topodata em detrimento das bases Alos e Embrapa, sendo este último o de maior variação de valores do índice. Ainda no MDE Topodata os valores ficaram bastante concentrados e próximos ao valor zero, o que indica que para tal variável demonstrada a partir deste MDE a espécie ocorre em terrenos com baixas amplitudes, isto é, baixas variações de elevação entre o ponto de ocorrência e seu entorno. Os pontos de ocorrência da espécie são marcados por pouca variação altimétrica em relação aos pontos adjacentes no terreno. Apesar desta evidência ser mais destacada no MDE Topodata, nota-se nas três diferentes bases de MDEs a indicação de uma predominância de ocorrência da espécie em relevos onde a variabilidade altimétrica é baixa. Isto de alguma forma é evidenciada também pelos baixos valores de declividade apontados na análise desta variável. Os valores do IPT negativos como no MDE Embrapa (Figura 5) demonstram que a espécie está presente em terrenos levemente côncavos.

O fato dos valores resultantes da sobreposição dos pontos de ocorrência da O. jewelli sobre os produtos geomorfométricos gerados a partir dos três MDEs apresentarem diferenças podem ter sua explicação na distinta natureza da coleta de dados e pré-processamento dos dados de sensoriamento remoto de origem de cada MDE.

Porém, os resultados obtidos a partir da geração desses três MDEs permitiram que houvesse a discriminação das assinaturas geomorfométricas dos ambientes de ocorrência da espécie de porífero, caracterizados por terrenos de baixa a suave declividade, com orientação predominantemente sul e, secundariamente leste e oeste, e relevo majoritariamente aplainado (Figura 5). Já houveram registros do gênero Oncosclera em relevos de baixa declividade e de baixa rugosidade, corroborando com os resultados obtidos no presente trabalho, onde o gênero da espécie foi verificado na região do Delta Jacuí, na região metropolitana de Porto Alegre - RS, que também apresenta um relevo mais homogêneo (TAVARES et al., 2003).

Em um estudo recente (PRINTES et al., 2017) foi verificada uma correlação negativa entre o diâmetro médio da dimensão das esponjas e a profundidade do corpo d’água. Nesse mesmo estudo, a espécie O. jewelli revelou que quando apresentava em maiores dimensões a disponibilidade de luz era maior e a profundidade da coluna de água do rio menor. É fundamental destacar que esta espécie pode apresentar, uma associação com algas fotossintetizantes, apresentando uma coloração verde, e depender mais de luz solar, quanto viver em ambientes com baixa incidência de luz solar exibem uma cor branca (BRASIL, 2008).

Podemos destacar que a espécie possui uma dependência de luz solar, porém, essa dependência não a impede de ocorrer em ambientes onde a orientação solar seja desfavorável a maior disponibilidade de luz, já que o fato dos pontos de ocorrência estarem também associados às baixas variações locais de amplitude altimétrica, acabam por favorecer luminosidade suficiente à fixação e permanência da espécie. Esta constatação é corroborada por Lerner e Mothes (2005), que indicam que a pouca ou forte dependência de sol pode estar relacionada com a simplicidade estrutural das esponjas, permitindo que estes organismos se adaptem em diferentes nichos ecológicos.

3.2 Compatibilidade das assinaturas geomorfométricas dos MDEs orbitais e MDE aéreo

Para possibilitar a geração do mapa de potencial ocorrência da espécie O. jewelli foi necessário aplicar um procedimento para definição do MDE orbital mais adequado, com base em dados de elevação obtidos em campo, no caso, dados obtidos por Drone. Assim, com os resultados oriundos de campo em áreas teste/validação, foi possível a obtenção de imagens realizadas com o uso do Drone em três áreas de ocorrência da O. jewelli. Assim, a Figura 7 evidencia a comparação de nove pontos de ocorrência da espécie na área de estudo, de forma a comparar os resultados obtidos por MDEs de origem orbital e um MDE aéreo (Drone).

A partir da variável declividade (Figura 7) o MDE Topodata exibiu os dados quantitativamente mais similares ao do MDE Drone. Já o MDE Alos mostrou uma maior variação de dados e o MDE Embrapa apresentou uma média de valores similares ao do Alos. Quando comparada com os MDEs oriundos de imagens orbitais o MDE com menor variação da variável declividade foi Embrapa. Sendo assim, o MDE Drone, além da maior semelhança com os dados obtidos pelo Topodata, reforça a associação da predominância da espécie em baixas declividades.

Para a variável aspecto (Figura 7) em comparação com os dados de campo (Drone) o MDE com os dados mais próximos, comparativamente, é o do MDE Topodata, em relação aos demais MDEs orbitais. Avaliando os resultados, a mediana de valores dos MDEs Drone e Topodata são próximas, porém, há uma maior variação dos dados para Topodata do que para o MDE Drone, o que é esperado diante das diferenças de resolução espacial original dos dados. O MDE Embrapa, quando avaliado juntamente com os outros dois MDEs oriundos de imagens orbitais, se mostrou menos variável, porém, quando comparado com os dados de campo, o MDE Embrapa apresentou-se com os resultados expressivamente discrepantes em relação ao MDE Drone.

A variável IPT indicou uma menor variação dos dados de campo (i.e., MDE Drone) em relação ao MDE Topodata, seguido por Alos. Esses resultados são similares aos resultados dos MDEs oriundos de imagens orbitais, que também indicou o MDE Topodata com uma menor variação dos dados, seguido do Alos. Essas resultantes indicam que tanto os valores obtidos a campo quanto os indicados pelos MDEs Topodata e Alos a espécie O. jewelli ocorre em terrenos mais aplainados e com baixas variações de amplitudes de elevação do ponto de ocorrência da espécie em relação às áreas adjacentes.

Dessa forma, quantitativamente, o MDE orbital mais adequado para a definição das áreas de potencial ocorrência do porífero O. jewelli na área de estudo é o MDE Topodata. Isso deve-se ao fato de que as resultantes das variáveis geomorfométricas declividade, aspecto e IPT deste MDE serem os mais similares aos dados obtidos em campo (i.e., MDE Drone). Estes resultados são de fundamental determinação das áreas de maior possibilidade de ocorrência da espécie, bem como do aprofundamento da análise geomorfométrica tendo por base dados topográficos de campo e também de sensoriamento remoto aéreo sobre áreas de atenção especial, no que diz respeito à preservação da espécie e seu ambiente de ocorrência.

Além das evidências quantitativas comparadas e apresentadas anteriormente é possível discutir o contexto das assimetrias e simetrias geomorfométricas analisadas pelas técnicas de sensoriamento remoto que originaram os MDEs orbitais (CHAGAS et al., 2010). Desta forma, é importante ponderar que o MDE Alos é fruto da obtenção de dados de elevação por sensoriamento remoto óptico (i.e., visível e infravermelho próximo), portanto, mais suscetível, no que diz respeito aos dados de origem, à interferência atmosférica e elementos presentes na cobertura do solo, devido à natureza dos comprimentos onda curtas utilizadas. Porém, os MDEs Topodata e Embrapa são ambos oriundos dos dados SRTM, que possuem a vantagem, em relação ao Alos, de terem sido gerados por radar interferométrico, na faixa das micro-ondas (i.e., mais longas que a região óptica do espectro eletromagnético). Assim, esses últimos dados não possuem interferência atmosférica nesta faixa e, além disso, são menos propensos a interferência de artefatos nos dados de origem, oriundos da própria interferência atmosférica, de elementos da superfície terrestre e/ou do procedimento de coleta e processamento de dados (BARROS, 2006).

Figura 7 - Variáveis geomorfométricas Declividade, Aspecto e IPT para os MDEs oriundo do Drone, Alos, Embrapa e Topodata

Fonte: Autores (2020)

A qualidade dos modelos digitais oriundos de radar interferométrico (i.e., produtos SRTM Embrapa e Topodata), em detrimento dos modelos obtidos com imagens ópticas (p.e., Alos), para representação de elementos da morfologia do terreno, foi já apontada em trabalhos com diferentes finalidades (p.e., ANDRADES-FILHO et al., 2009; GROHMANN, 2015, GROHMANN, 2018). Entre os elementos que prejudicaram o uso com maior qualidade dos MDEs obtidos por dados ópticos foi a recorrência de feições espúrias e incompatíveis com a superfície dos terrenos em questão nas imagens, principalmente em terrenos mais planos (ANDRADES-FILHO et al., 2009) e em setores de junção de cenas em mosaico de imagens. Assim, não se descarta que a problemática associada a coleta e processamento automático de dados para geração do MDE global (GROHMANN, 2015, GROHMANN, 2018), capaz de provocar uma menor correlação dos dados do modelo digital com a morfologia do terreno, possa explicar os resultados obtidos neste estudo.

Avaliando apenas os MDEs Topodata e Embrapa, oriundos do SRTM, as características inerentes à resolução espacial podem explicar as diferenças entre os dados geomorfométricos visto que os dados Topodata e Embrapa são resultantes de processamentos distintos sobre os dados SRTM originais, sendo os dados Topodata mais refinados (VALERIANO & ROSSETTI, 2012) em termos de MDE resultante. Os dados originais do Topodata passaram por processamento preenchimento de falhas, refinamento, derivação e pós-processamento, além do refinamento da resolução espacial original de 3 arco-segundos (~90m) para 1 arco-segundo (~30m) por krigagem, interpolação, e que considerou no processo de interpolação amostragens das distintas condições topográficas do território brasileiro para a então disponibilização aberta dos dados.

Estes elementos podem explicar a melhor compatibilidade das assinaturas geomorfométricas do MDE Topodata com o MDE obtido com as imagens de Drone, e, portanto, sua melhor adequação e escolha para a base utilizada na espacialização das áreas de potencial ocorrência da O. jewelli. A importância de buscar validar os resultados obtidos através dos MDEs orbitais é a de explicitar que suas representações possam apresentar-se com mais ou menos exatidão, dependendo do método de coleta de dados utilizados, e apontar os produtos mais adequados para esta aplicação realizada.

3.3 Áreas de Potencial Ocorrência

As áreas de potencial ocorrência da espécie O. jewelli representam 1 038 568 m² (103,8 ha) ao longo dos trechos de cursos d’água analisados, que abrangeram um total de área no terreno de 22 542 144 m² (2 254,2 ha). Portanto, a somatória da área de potencial ocorrência da espécie representa aproximadamente 4,5 % do total da área do terreno analisado sobre os trechos dos cursos d’água. Assim, os trechos do terreno, que reúnem todas as condições topográficas apontadas na assinatura geomorfométrica de ocorrência dos poríferos estudados, têm distribuição restrita na área de estudo (Figura 8).

As áreas de potencial ocorrência são representadas por aqueles trechos, ao longo dos cursos d’água, onde os terrenos são aplainados e sensivelmente convexos, com baixa declividade e com orientação solar predominantemente voltada para leste e sul. Quantitativamente podemos definir que a área de potencial ocorrência dos poríferos são os trechos do terreno que reúnem, conjuntamente, a seguinte assinatura geomorfométrica representada em valores digitais: (i) 2,9° ≤ declividade ≤ 13,7°; (ii) 80° ≤ aspecto ≤ 205°; (iii) -0,98 ≤ IPT ≤ -0,19.

Conforme o Mapa de Potencial Ocorrência (Figura 8) é possível verificar que o porífero possui um potencial de ocorrência que extrapola os limites do PE Tainhas e tem uma expressiva distribuição no interior de sua zona de amortecimento. Esta distribuição faz sentido na medida em que a zona de amortecimento possui uma área territorial mais ampla, aproximadamente dez vezes maior que a área do Parque, e que, ao mesmo tempo, reúne características ambientais semelhantes. Os trechos de potencial ocorrência, no que diz respeito à rede de drenagem, se distribui ao longo do rio principal, Tainhas, porém, ocorre expressivamente em seus afluentes, tanto da margem esquerda como da margem direita.

Além disso, no que diz respeito aos cursos d’água afluentes, há uma expressiva distribuição de pontos de potencial ocorrência nas porções mais altas dos cursos d’água, ou seja, relativamente próximas de suas nascentes. Destaca-se a maior densidade espacial de trechos de potencial ocorrência da espécie em três porções da área de estudo: a) ligeiramente a montante do limite sul da poligonal do Parque, tanto no rio principal como nos dois afluentes associados neste setor; b) alto curso dos trechos dos afluentes presentes na porção sudeste da área de estudo, restrita à zona de amortecimento; c) porção à jusante do limite norte da poligonal do Parque e da zona de amortecimento, porção norte da área de estudo, tanto no rio principal como seus afluentes. Portanto, estes trechos, ao reunir a integralidade das condições geomorfométricas analisadas, possuem potencial para ocorrência da espécie e, assim, se apresentam como áreas de especial atenção para busca e obtenção de novos registros da espécie, bem como da definição das estratégias de manejo e conservação desta tanto na área do Parque, como em sua zona de amortecimento.

Figura 8 – Mapa de potencial ocorrência (MPO) do porífero O. jewelli. Fonte do basemap

Sources: Esri, DigitalGlobe, GeoEye, Earthstar Geographics, CNES/Airbus DS, USDA, USGS, AeroGRID, IGN, and the GIS User Community

Dados de elevação e declividade em menor grau, podem demonstrar uma tendência de regionalização de ocorrência de diferentes espécies, conforme trabalhos já desenvolvidos (p.e. BISPO et al., 2009). Porém, no caso dos poríferos estes têm sido estudados a partir de critérios e enfoques paleontológicos (PAROLIN et al., 2007), bem como a análise das espículas dos organismos e a relação com ambientes de ocorrência lóticos ou lênticos (SANTOS et al., 2016). A topografia já tem sido considerada como importante variável na distribuição espacial das estruturas de florestas tropicais, por exemplo, porque diz muito sobre as mudanças nas propriedades do solo, do regime da água e também da fertilidade do mesmo (RODRIGUES et al. 2007), ou seja, as condições fisiográficas associadas ao ambiente de ocorrência. Porém, este tipo de abordagem para caracterização de ambientes de ocorrência de poríferos é singular e revelou relevância diante da eficácia na obtenção da espacialização das áreas de potencial ocorrência.

Este estudo indica a potencialidade e oportunidade de realização de trabalhos de campo exploratórios direcionados aos trechos de potencial ocorrência identificados na área do Parque e de sua zona de amortecimento, especialmente nos trechos relativos aos afluentes do rio Tainhas. Nestes trechos, associados aos afluentes, não há registros de ocorrência dos poríferos até o momento, mas diante das condições geomorfométricas favoráveis se faz necessário o esforço de identificação em campo por apresentar a oportunidade de melhor compreensão sobre a ocorrência da espécie em cursos d’água de menor porte. No que diz respeito às áreas de potencial ocorrência ao longo dos afluentes do rio Tainhas, é importante destacar a necessidade de associar ao esforço de identificação in loco da espécie à caracterização do uso e cobertura do solo adjacente a estes trechos, sobretudo nas áreas mais planas e próximas aos interflúvios da bacia, mas suscetíveis a alterações de uso e cobertura do solo na região (p.e., PETRY et al., 2015; STOFFEL et al., 2014).

Segundo a literatura, UCs são áreas eficazes para promover a preservação da natureza, da mesma forma que promover e apoiar o desenvolvimento sustentável (DALLACORTE, 2018). O PE do Tainhas é uma UC importante para a região onde está localizada, e encontra-se com o Plano de Manejo inalterado desde 2008. O presente trabalho também tem a intenção de que estas constatações possam contribuir para o manejo da área e para a preservação dos ambientes de ocorrência do porífero e dos demais organismos que vivem nesses ambientes. Esse trabalho descreve a importância do porífero O. jewelli e também da sua área de ocorrência, bem como traz informações acerca das características fisiográficas, das classes de uso e cobertura do solo nas faixas de APP do rio Tainhas, no Parque e também da sua zona de amortecimento.

Assim, os dados podem contribuir para a atualização do Plano de Manejo do parque, como subsidiar futuras pesquisas nessa área. Ainda, segundo Galante et al. (2002), é imprescindível aos estudos e aplicação de Planos de Manejo a caracterização do meio físico da área, como a descrição geológica e de fauna, relevo, e ainda salienta a necessidade básica de conter um mapa topográfico da UC, identificando as unidades geomorfológicas e declividades mais representativas da Unidade. Dessa forma, os resultados obtidos nesse estudo corroboram com o indicado na literatura (GALANTE et al., 2002), pois foi apresentado um detalhamento geomorfométrico em relação dessa espécie que está no enfoque de preservação do Parque.

4 CONCLUSÃO

A partir da análise das variáveis geomorfométricas declividade, aspecto e índice de posição topográfica (IPT), oriundas dos MDEs orbitais das bases Topodata, Alos e Embrapa, foi possível obter a caracterização geomorfométrica dos ambientes de ocorrência da espécie Oncosclera jewelli predominantemente em terrenos de baixa a suave declividade, com orientação predominantemente sul e, secundariamente leste e oeste, e com relevo aplainado. Destacam-se os resultados da variável aspecto que revelaram que a espécie não tem ocorrência vinculada predominantemente a vertentes expostas a maior incidência de luz solar. Ao comparar os resultados encontrados nos três MDEs orbitais com os resultados obtidos em campo com o MDE Drone, o MDE Topodata apresentou uma maior similaridade dos valores e devido a essa compatibilidade Pode-se indicar o MDE Topodata para representar geomorfometricamente os ambientes de ocorrência da espécie Oncosclera jewelli na geração do Mapa de Potencial Ocorrência da espécie a partir da seguinte assinatura geomorfométrica: (i) 2,9° ≤ declividade ≤ 13,7°; (ii) 80° ≤ aspecto ≤ 205°; (iii) -0,98 ≤ IPT ≤ -0,19.

As áreas de potencial ocorrência representam aproximadamente 4,5% dos trechos de cursos d’água avaliados. Apesar desta representatividade relativamente restrita, estas áreas de potencial ocorrência estão presentes tanto dentro dos limites do Parque Estadual do Tainhas como em sua zona de amortecimento, e estão localizadas ao longo do rio principal, Tainhas, e parte de seus afluentes. A espacialização das áreas de potencial ocorrência representa, a partir deste estudo, uma base de partida e uma oportunidade técnico-científica de expansão dos registros de ocorrência da espécie in loco, de modo orientado. Adicionalmente, esta espacialização das áreas de potencial ocorrência poderá compor a base de dados necessárias para as ações de monitoramento territorial e de revisão do Plano de Manejo desta unidade de conservação.

AGRADECIMENTOS

Agradecemos o a Divisão de Unidades de Conservação da Secretaria Estadual de Meio Ambiente e Infraestrutura do Estado do Rio Grande do Sul, pela autorização da pesquisa, bem como pelo apoio prestado durante a execução do projeto, a partir da gestão do Parque Estadual do Tainhas. Ao Laboratório de Gestão Ambiental e Negociação de Conflitos (GANECO) pelo apoio. Agradecemos ao Editor Anderson Sccoti e aos revisores anônimos que contribuíram com o aperfeiçoamento deste trabalho.

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Contribuições de autoria

1 - Francine de Oliveira Maciel

Investigação; Metodologia; Escrita original.

2 - Clódis de Oliveira Andrades-Filho

Gestão do projeto; Aquisição de financiamento; Investigação; Supervisão.

3 - Pâmela Boelter Herrmann

Validação; Metodologia; Análise formal.

4 - Mateus da Silva Reis

Metodologia; Validação.

5 - Erli Schneider Costa

Supervisão; Gestão do projeto; Provisão de recursos.

6 - Rodrigo Cambará Printes

Investigação; Validação; Provisão de recursos.