Guidance for benthic habitat mapping: an aerial photographic approach

This document, Guidance for Benthic Habitat Mapping: An Aerial Photographic Approach, describes proven technology that can be applied in an operational manner by state-level scientists and resource managers. This information is based on the experience gained by NOAA Coastal Services Center staff and state-level cooperators in the production of a series of benthic habitat data sets in Delaware, Florida, Maine, Massachusetts, New York, Rhode Island, the Virgin Islands, and Washington, as well as during Center-sponsored workshops on coral remote sensing and seagrass and aquatic habitat assessment. (PDF contains 39 pages) The original benthic habitat document, NOAA Coastal Change Analysis Program (C-CAP): Guidance for Regional Implementation (Dobson et al.), was published by the Department of Commerce in 1995. That document summarized procedures that were to be used by scientists throughout the United States to develop consistent and reliable coastal land cover and benthic habitat information. Advances in technology and new methodologies for generating these data created the need for this updated report, which builds upon the foundation of its predecessor.

NOAA Coastal Change Analysis Program (C-CAP): Guidance for Regional Implementation

EXECUTIVE SUMMARY: The Coastal Change Analysis Programl (C-CAP) is developing a nationally standardized database on landcover and habitat change in the coastal regions of the United States. C-CAP is part of the Estuarine Habitat Program (EHP) of NOAA's Coastal Ocean Program (COP). C-CAP inventories coastal submersed habitats, wetland habitats, and adjacent uplands and monitors changes in these habitats on a one- to five-year cycle. This type of information and frequency of detection are required to improve scientific understanding of the linkages of coastal and submersed wetland habitats with adjacent uplands and with the distribution, abundance, and health of living marine resources. The monitoring cycle will vary according to the rate and magnitude of change in each geographic region. Satellite imagery (primarily Landsat Thematic Mapper), aerial photography, and field data are interpreted, classified, analyzed, and integrated with other digital data in a geographic information system (GIS). The resulting landcover change databases are disseminated in digital form for use by anyone wishing to conduct geographic analysis in the completed regions. C-CAP spatial information on coastal change will be input to EHP conceptual and predictive models to support coastal resource policy planning and analysis. CCAP products will include 1) spatially registered digital databases and images, 2) tabular summaries by state, county, and hydrologic unit, and 3) documentation. Aggregations to larger areas (representing habitats, wildlife refuges, or management districts) will be provided on a case-by-case basis. Ongoing C-CAP research will continue to explore techniques for remote determination of biomass, productivity, and functional status of wetlands and will evaluate new technologies (e.g. remote sensor systems, global positioning systems, image processing algorithms) as they become available. Selected hardcopy land-cover change maps will be produced at local (1:24,000) to regional scales (1:500,000) for distribution. Digital land-cover change data will be provided to users for the cost of reproduction. Much of the guidance contained in this document was developed through a series of professional workshops and interagency meetings that focused on a) coastal wetlands and uplands; b) coastal submersed habitat including aquatic beds; c) user needs; d) regional issues; e) classification schemes; f) change detection techniques; and g) data quality. Invited participants included technical and regional experts and representatives of key State and Federal organizations. Coastal habitat managers and researchers were given an opportunity for review and comment. This document summarizes C-CAP protocols and procedures that are to be used by scientists throughout the United States to develop consistent and reliable coastal change information for input to the C-CAP nationwide database. It also provides useful guidelines for contributors working on related projects. It is considered a working document subject to periodic review and revision.(PDF file contains 104 pages.)

Panama City Fisheries Resources Office: FY 2007 Annual Report

HIGHLIGHTS FOR FY 2007 1. Completed a three-year Gulf sturgeon population study on the Escambia River, Florida. The population was estimated at 451 fish. 2. Implemented the Gulf Striped Bass Restoration Plan by coordinating the 24th Annual Morone Workshop, leading the technical committee, transporting broodfish, coordinating stocking on the Apalachicola-Chattahoochee-Flint (ACF) river system, and evaluating post-stocking success. 3. Completed a survey to document the extent of aquatic resources, recreational fishing opportunities, and fishery management needs on Department of Defense (DoD) facilities located in Region 4. 4. Continued a project in the Apalachicola River to describe the effects of exceptional drought conditions on freshwater mussel recovery. 5. Initiated a study to locate extant populations of the federally endangered Ochlockonee moccasinshell in the Ochlockonee River Basin. We documented the first live individuals in 14 years. 6. Completed a five-year status review for seven threatened and endangered freshwater mussels in the NEG drainages. 7. Restored Mill Creek to improve habitat for the endangered Okaloosa darter by removing six fish passage barriers and creating approximately 3,000 linear feet of new and regenerated stream channel with floodplain and native vegetation. 8. Completed a fish passage project that connected about 5 miles of habitat in Little Rocky Creek, Eglin Air Force Base, to benefit the Okaloosa darter. 9. Completed a threats analysis to aquatic species in the Chipola River watershed using GIS stream data, aerial imagery, and land cover data. 10. Multiple outreach projects were completed to detail aquatic resource conservation needs and opportunities, including National Fishing Week, Earth Day, several festivals, and school outreach.

Promoting innovative stormwater solutions for coastal plain communities

In 2008, the Center for Watershed Protection (CWP) surveyed seventy-three coastal plain communities to determine their current practices and need for watershed planning and low impact development (LID). The survey found that communities had varying watershed planning effectiveness and need better stormwater management, land use planning, and watershed management communication. While technical capacity is improving, stormwater programs are under staffed and innovative site designs may be prohibited under current regulations. In addition, the unique site constraints (e.g., sandy soils, low relief, tidal influence, vulnerability to coastal hazards, etc.) and lack of local examples are common LID obstacles along the coast (Vandiver and Hernandez, 2009). LID stormwater practices are an innovative approach to stormwater management that provide an alternative to structural stormwater practices, reduce runoff, and maintain or restores hydrology. The term LID is typically used to refer to the systematic application of small, distributed practices that replicate pre-development hydrologic functions. Examples of LID practices include: downspout disconnection, rain gardens, bioretention areas, dry wells, and vegetated filter strips. In coastal communities, LID practices have not yet become widely accepted or applied. The geographic focus for the project is the Atlantic and Gulf coastal plain province which includes nearly 250,000 square miles in portions of fifteen states from New Jersey to Texas (Figure 1). This project builds on CWP’s “Coastal Plain Watershed Network: Adapting, Testing, and Transferring Effective Tools to Protect Coastal Plain Watersheds” that developed a coastal land cover model, conducted a coastal plain community needs survey (results are online here: http://www.cwp.org/#survey), created a coastal watershed Network, and adapted the 8 Tools for Watershed Protection Framework for coastal areas. (PDF contains 4 pages)

Identificação de áreas sob maior risco para leishmaniose visceral na cidade de Teresina, Piauí, Brasil

O propósito desta Tese foi detectar e caracterizar áreas sob alto risco para leishmaniose visceral (LV) e descrever os padrões de ocorrência e difusão da doença, entre os anos de 1993 a 1996 e 2001 a 2006, em Teresina, Piauí, por meio de métodos estatísticos para análise de dados espaciais, sistemas de informações geográficas e imagens de sensoriamento remoto. Os resultados deste estudo são apresentados na forma de três manuscritos. O primeiro usou análise de dados espaciais para identificar as áreas com maior risco de LV na área urbana de Teresina entre 2001 e 2006. Os resultados utilizando razão de kernels demonstraram que as regiões periféricas da cidade foram mais fortemente afetadas ao longo do período analisado. A análise com indicadores locais de autocorrelação espacial mostrou que, no início do período de estudo, os agregados de alta incidência de LV localizavam-se principalmente na região sul e nordeste da cidade, mas nos anos seguintes os eles apareceram também na região norte da cidade, sugerindo que o padrão de ocorrência de LV não é estático e a doença pode se espalhar ocasionalmente para outras áreas do município. O segundo estudo teve como objetivo caracterizar e predizer territórios de alto risco para ocorrência da LV em Teresina, com base em indicadores socioeconômicos e dados ambientais, obtidos por sensoriamento remoto. Os resultados da classificação orientada a objeto apontam a expansão da área urbana para a periferia da cidade, onde antes havia maior cobertura de vegetação. O modelo desenvolvido foi capaz de discriminar 15 conjuntos de setores censitário (SC) com diferentes probabilidades de conterem SC com alto risco de ocorrência de LV. O subconjunto com maior probabilidade de conter SC com alto risco de LV (92%) englobou SC com percentual de chefes de família alfabetizados menor que a mediana (≤64,2%), com maior área coberta por vegetação densa, com percentual de até 3 moradores por domicílio acima do terceiro quartil (>31,6%). O modelo apresentou, respectivamente, na amostra de treinamento e validação, sensibilidade de 79% e 54%, especificidade de 74% e 71%, acurácia global de 75% e 67% e área sob a curva ROC de 83% e 66%. O terceiro manuscrito teve como objetivo avaliar a aplicabilidade da estratégia de classificação orientada a objeto na busca de possíveis indicadores de cobertura do solo relacionados com a ocorrência da LV em meio urbano. Os índices de acurácia foram altos em ambas as imagens (>90%). Na correlação da incidência da LV com os indicadores ambientais verificou-se correlações positivas com os indicadores Vegetação densa, Vegetação rasteira e Solo exposto e negativa com os indicadores Água, Urbana densa e Urbana verde, todos estatisticamente significantes. Os resultados desta tese revelam que a ocorrência da LV na periferia de Teresina está intensamente relacionada às condições socioeconômicas inadequadas e transformações ambientais decorrentes do processo de expansão urbana, favorecendo a ocorrência do vetor (Lutzomyia longipalpis) nestas regiões.

Transformações socioespaciais em Angra dos Reis e Parati (RJ) de 1960/70 a 2010

Esta pesquisa tem como objetivo analisar as transformações socioespaciais ocorridas em Angra dos Reis e Parati no período que compreende os anos de 1960/70 a 2010. Para isso, discutiu-se o conceito de espaço geográfico considerando obras dos autores Milton Santos, Doreen Massey e Roberto Lobato Corrêa, buscando identificar as concepções destes sobre o conceito em questão e de que maneira as transformações ocorrem nos espaços, alterando sua forma e conteúdo de maneira singular e diversa. A possibilidade do acontecer diferente, da não linearidade dos espaços no tempo e de que a multiplicidade abre caminho para inúmeros arranjos diferenciados, permitem concluir que os espaços são diferentes, ainda que considerado todo o movimento globalizante do qual fazem parte. Para analisar as transformações, utilizou-se imagens de satélite (Landsat 2 e 5) dos anos de 1977, 1990 e 2010 a fim de gerar mapas de onde foi possível verificar a expansão das áreas urbanas. Em conjunto, trabalhou-se com dados econômicos e populacionais de censos produzidos pelo IBGE, dados da EMATER e outros utilizados na elaboração de quadros e tabelas sobre a estrutura socioeconômica dos municípios. Foram selecionadas fotografias antigas fornecidas pelo IPHAN, IBGE e outras fontes para ilustrar as transformações apresentadas. Trabalhou-se com as interações espaciais e os fluxos, apontados por Roberto Lobato Corrêa e Milton Santos, respectivamente, para entender como as organizações espaciais de cada município vão se modificando, na medida em que as interações também se transformam. Por meio de um resgate histórico, retrocedendo um pouco no tempo para o século XIX, buscou-se compreender como o ouro, o café, a ferrovia e o porto explicam, em parte, essa dinâmica diferenciada de transformação. E no decorrer das décadas do século XX, foram identificados os principais elementos que originaram as mudanças analisadas no período escolhido, sendo as usinas nucleares, o estaleiro naval, a rodovia BR-101, o turismo e o terminal de petróleo da Petrobrás. Ao falar da expansão urbana discutiu-se sobre o espaço rural e a sua hibridização, assumindo novas configurações com a incorporação de valores, formas, comportamentos e práticas urbanas.

Interações sobre a pluviosidade em encostas de clima tropical úmido e os movimentos de massa: o caso de sub-bacias do Alto Rio São João - RJ

Cada vez são mais comuns problemas relacionados a movimentos de massa nas encostas de clima tropical no Estado do Rio de Janeiro, especialmente na Serra do Mar, provocados por acumulados pluviométricos intensos. A ocupação humana desordenada de áreas sensíveis a tais processos geomorfológicos, bem como as condicionantes geológicas, geomorfológicas, pedológicas e de uso e cobertura do solo são apontadas como fatores cruciais na explicação desses processos. O maior conhecimento da dinâmica pluviométrica bem como suas interações com tais aspectos físicos ligados ao relevo parece ser a chave dessa maior compreensão desses fenômenos. Assim foram realizadas pesquisas relacionadas aos volumes e intensidades das chuvas na região do Alto Curso do Rio São João, bem como uma análise dos movimentos de massa identificados através de imagens de satélite e in loco, como forma de fornecer subsídios à melhor gestão do espaço dessas regiões montanhosa estão vulneráveis a movimentos de massa. A correlação entre os acumulados e a intensidade pluviométrica com fenômenos climáticos de escala global, como El Niño e La Niña também foi contemplada nessa pesquisa, mostrando uma relação mais alta com relação à intensidade da chuva mensal para anos de El Niño e para anos de La Niña uma reduzida ocorrência dessas intensidades pluviométricas. Os estudos revelaram que os tipos de solos e sua cobertura e uso têm uma grande influência na deflagração de movimentos de massa. Foram observados um número reduzido de movimentos de massa em áreas naturais e uma maior proporção desses movimentos em áreas utilizadas para a atividade da pecuária na região. Grande parte dos movimentos de massa ocorreram em áreas de Cambissolos (áreas mais elevadas) e Latossolos (áreas de encostas em menores altitudes). Ambos os solos são mais espessos do que os encontrados em áreas mais declivosas, apresentando maior acúmulo de materiais a serem mobilizados durante grandes acumulados pluviométricos, gerando movimentos de massa. A análise mostrou também que áreas mais chuvosas e com maior ocorrência de acumulados pluviométricos extremos, acima de 100 mm/dia e acima de 30mm/mês concentraram um número maior de movimentos de massa, como a região mais próxima da estação de Quartéis (porção leste). Por outro lado áreas bastante elevadas, com altas declividades, porém com predomínio de Mata Atlântica e áreas com solos menos espessos, como os Neossolos Litólicos, se mostraram com um número reduzido desses processos. Enfim esse estudo mostrou a necessidade de se gerir melhor os espaços dessas áreas sensíveis sob o ponto de vista geomorfológico, até por que são áreas na periferia de regiões densamente habitadas e cujas demandas tendem a se tornar cada vez mais marcantes, o que pode gerar problemas locais, atingindo sua população e economia, com sérias conseqüências para o ambiente.

Uma proposta metodológica de integração de técnicas de análise espectral e de inteligência computacional, baseadas em conhecimento, para o reconhecimento de padrões em imagens multiespectrais

Somente no ano de 2011 foram adquiridos mais de 1.000TB de novos registros digitais de imagem advindos de Sensoriamento Remoto orbital. Tal gama de registros, que possui uma progressão geométrica crescente, é adicionada, anualmente, a incrível e extraordinária massa de dados de imagens orbitais já existentes da superfície da Terra (adquiridos desde a década de 70 do século passado). Esta quantidade maciça de registros, onde a grande maioria sequer foi processada, requer ferramentas computacionais que permitam o reconhecimento automático de padrões de imagem desejados, de modo a permitir a extração dos objetos geográficos e de alvos de interesse, de forma mais rápida e concisa. A proposta de tal reconhecimento ser realizado automaticamente por meio da integração de técnicas de Análise Espectral e de Inteligência Computacional com base no Conhecimento adquirido por especialista em imagem foi implementada na forma de um integrador com base nas técnicas de Redes Neurais Computacionais (ou Artificiais) (através do Mapa de Características Auto- Organizáveis de Kohonen SOFM) e de Lógica Difusa ou Fuzzy (através de Mamdani). Estas foram aplicadas às assinaturas espectrais de cada padrão de interesse, formadas pelos níveis de quantização ou níveis de cinza do respectivo padrão em cada uma das bandas espectrais, de forma que a classificação dos padrões irá depender, de forma indissociável, da correlação das assinaturas espectrais nas seis bandas do sensor, tal qual o trabalho dos especialistas em imagens. Foram utilizadas as bandas 1 a 5 e 7 do satélite LANDSAT-5 para a determinação de cinco classes/alvos de interesse da cobertura e ocupação terrestre em três recortes da área-teste, situados no Estado do Rio de Janeiro (Guaratiba, Mangaratiba e Magé) nesta integração, com confrontação dos resultados obtidos com aqueles derivados da interpretação da especialista em imagens, a qual foi corroborada através de verificação da verdade terrestre. Houve também a comparação dos resultados obtidos no integrador com dois sistemas computacionais comerciais (IDRISI Taiga e ENVI 4.8), no que tange a qualidade da classificação (índice Kappa) e tempo de resposta. O integrador, com classificações híbridas (supervisionadas e não supervisionadas) em sua implementação, provou ser eficaz no reconhecimento automático (não supervisionado) de padrões multiespectrais e no aprendizado destes padrões, pois para cada uma das entradas dos recortes da área-teste, menor foi o aprendizado necessário para sua classificação alcançar um acerto médio final de 87%, frente às classificações da especialista em imagem. A sua eficácia também foi comprovada frente aos sistemas computacionais testados, com índice Kappa médio de 0,86.

A importância da caraterização geoambiental para elaboração de planejamento territorial ambiental: o exemplo do primeiro distrito do município de Rio Bonito (RJ)

O crescimento populacional acelerado e a imposição do mercado regional e global no município de Rio Bonito (RJ) proporcionaram alterações no seu espaço territorial. As observações cotidianas e a análise dos mapas e imagens de satélites do município trouxeram questionamentos sobre a organização territorial em face de novos empreendimentos e a situação ambiental. Com essas demandas diferenciadas surge a necessidade de estudos integrados para se caracterizar em escala local as problemáticas com o uso e cobertura da terra e tentar oferecer possibilidades de reorganização numa visão holística de todo o processo, que é dinâmico. A caracterização com uma perspectiva sistêmica, nesse estudo, recebe o nome de Geoambiental. O município de Rio Bonito está localizado no Estado do Rio de Janeiro e possui uma área total de 456,45 km2. É dividido em três distritos: Sede, Boa Esperança e Basílio. O trabalho em questão busca um entendimento sobre as condições ambientais das unidades de paisagem no Primeiro Distrito, a fim de subsidiar alternativas de um desenvolvimento sustentável. A pesquisa teve como objetivo principal demonstrar a importância da Caracterização Geoambiental para realização de planejamento territorial em consonância com a preservação ambiental. Além disso, buscou-se realizar análise do uso e cobertura da terra, identificar vulnerabilidades e estabilidades das Unidades Geoambientais e identificar alternativas viáveis para as questões socioambientais e que tenham como base a compreensão da dinâmica local, as relações sociais e passivos ambientais. A metodologia utilizada consistiu na determinação das Unidades Geoambientais com base na revisão bibliográfica, observação de campo, análise de imagens de satélite, dos mapas geomorfológicos, de drenagem e altimétricos. As informações obtidas foram analisadas para geração de banco de dados digitais no Sistema de Informações Geográficas (SIG), associadas com informações socioeconômicas. A disponibilidade do banco de dados possibilitou a geração de camadas temáticas pela aplicação de rotinas computacionais específicas, permitindo a sua atualização constante. As informações referentes à geologia, geomorfologia, hidrografia, clima, solo, vegetação, recursos minerais foram selecionadas e sistematizadas para a análise das Unidades Geoambientais. A análise do uso e cobertura do solo do Primeiro Distrito revelou que em 2011 as pastagens ocupavam 14.610 ha (67,89%), seguido da floresta com 4.039 ha (18,76%), vegetação secundária e pastagem com 1.848 ha (8,58%) e ocupação urbana de média e baixa densidade, somadas, com 999 ha (4,63%). A caracterização do uso e cobertura do solo é indispensável para compreensão da organização espacial e planejamento de uma gestão ambiental, considerando que a implantação do Complexo Petroquímico do Rio de Janeiro (COMPERJ) demandará aumento de população e conseqüente sobrecarga na infraestrutura básica municipal. A análise do uso e cobertura demonstrou que os principais problemas das Unidades Geoambientais são decorrentes do uso inadequado da terra em relação as suas potencialidades. O estudo demonstrou, portanto que, a realização de estudos integrados do espaço geográfico pode ser efetuada, sendo necessário lembrar a relevância de se compreender a dinâmica do ambiente para a realização de projetos municipais com vistas a um planejamento territorial sustentável.

Mapeamento digital do uso da terra da cobertura vegetal no Parque Estadual da Serra da Tiririca (PESET) a partir de imagens orbitais de alta resolução.

No Brasil, entre as áreas protegidas e regulamentadas por lei estão às denominadas Unidades de Conservação (UC) e são definidas assim por possuírem características ambientais, estéticas, históricas ou culturais relevantes, importantes na manutenção dos ciclos naturais, demandando regimes especiais de preservação, conservação ou exploração racional dos seus recursos. O Parque Estadual da Serra da Tiririca (PESET), criado pela Lei 1.901, de 29 de novembro de 1991 localizado entre os municípios de Niterói e Maricá no Estado do Rio de Janeiro, enquadra-se na categoria de UC de Proteção Integral abrigando uma extensa faixa de Mata Atlântica em seus limites. Para a presente pesquisa foi feita uma classificação de Uso da terra e cobertura vegetal, refinada por pesquisas feitas através do trabalho de campo, que subsidiou a elaboração da proposta de Zoneamento Ambiental para o parque. O processamento digital da imagem foi feito utilizando-se o sistema SPRING desenvolvido pelo Instituto de Pesquisas Espaciais (INPE). A confecção dos mapas temáticos foi feita com apoio do sistema Arcgis desenvolvido pela ESRI. O Sistema de Informação Geográfica (SIG) foi empregado para as modelagens ambientais. Nessa etapa foram consideradas, de forma integrada, a variabilidade taxonômica, a expressão territorial e as alterações temporais verificáveis em uma base de dados georreferenciada. A tecnologia SIG integra operações convencionais de bases de dados, relativas ao armazenamento, manipulação, análise, consulta e apresentação de dados, com possibilidades de seleção e busca de informações e suporte à análise geoestatística, conjuntamente com a possibilidade de visualização de mapas sofisticados e de análise espacial proporcionada pelos mapas. A opção por esta tecnologia busca potencializar a eficiência operacional e permitir planejamento estratégico e administração de problemas, tanto minimizando os custos operacionais como acelerando processos decisórios. O estudo feito através da modelagem computacional do PESET apresentará o emprego das técnicas amplamente utilizadas no monitoramento ambiental, sendo úteis aos profissionais destinados à gestão e aos tomadores de decisão no âmbito das políticas públicas relacionadas à gestão ambiental de Unidades de Conservação.

Decomposição foliar e produção secundária como indicadores funcionais em um gradiente de impacto de cobertura do solo ripário em rios tropicais

Atualmente a maior ameaça à integridade de ecossistemas aquáticos reside nas ações antrópicas, que através de alterações na cobertura vegetal ripária, atingem todos os compartimentos dos sistemas lóticos, alterando a estrutura física, química e biológica do rio e os padrões de ligação entre ecossistemas terrestres e aquáticos. A importância dos macroinvertebrados fragmentadores ainda não é bem conhecida nos trópicos. Eles podem contribuir para a decomposição de folhas em córregos, que é um processo fundamental para o fluxo de energia em rios de pequeno porte. Os processos de decomposição e produção secundária de macroinvertebrados aquáticos nos ecossistemas lóticos são intimamente relacionados com o aporte da vegetação terrestre, e podem ser sensíveis às alterações na cobertura vegetal ripária. Os objetivos desse estudo foram avaliar: (a) quais mudanças o desmatamento pode causar nos parâmetros físicos e químicos de rios; (b) os efeitos do desmatamento sobre a estrutura da comunidade de macroinvertebrados bentônicos associados às folhas, (c) nos processos ecossistêmicos, como decomposição foliar e produção secundária, e (d) a associação entre produção secundária de fragmentadores e decomposição foliar. O estudo foi realizado em 27 locais distribuídos em quatro córregos (7-8 locais por rio) de segunda-terceira ordem e que apresentavam um gradiente de desmatamento. Para estimar a taxa de decomposição, cinco pacotes de folha foram imersos em cada um dos pontos. Um pacote de folha foi retirado de cada ponto após 2, 7, 15 e 28 dias de imersão. O quinto pacote de folha foi retirado no 37 dia de imersão para as estimativas de produção secundária, biodiversidade e a diversidade funcional de insetos aquáticos. As concentrações de amônio aumentaram e a riqueza de espécies de insetos aquáticos e de EPTs (Ephemeroptera, Plecoptera e Trichoptera) dos pacotes de folhas diminuíram com o aumento do desmatamento. As taxas de decomposição diminuíram com o aumento do desmatamento. Os dados sugerem que a perda de vegetação ripária pela conversão em agropecuária teve impacto em parâmetros químicos e bióticos, tanto na estrutura da comunidade de macroinvertebrados quanto no funcionamento do ecossistema. Concluímos que a restauração e preservação da mata ripária deve ser um foco central das estratégias de gestão de ecossistemas lóticos para assegurar que os processos ecossistêmicos e a estrutura das comunidades em bacias hidrográficas estejam agindo como provedores dos serviços ambientais esperados.

Gulf of Mexico tidal creeks serve as sentinel habitats for assessing the impact of coastal development on ecosystem health

A study was conducted, in association with the Alabama and Mississippi National Estuarine Research Reserves (NERRs) in the Gulf of Mexico (GoM) as well as the Georgia, South Carolina, and North Carolina NERRs in the Southeast (SE), to evaluate the impacts of coastal development on tidal creek sentinel habitats, including potential impacts to human health and well-being. Uplands associated with Southeast and Gulf of Mexico tidal creeks, and the salt marshes they drain, are popular locations for building homes, resorts, and recreational facilities because of the high quality of life and mild climate associated with these environments. Tidal creeks form part of the estuarine ecosystem characterized by high biological productivity, great ecological value, complex environmental gradients, and numerous interconnected processes. This research combined a watershed-level study integrating ecological, public health and human dimension attributes with watershed-level land cover data. The approach used for this research was based upon a comparative watershed and ecosystem approach that sampled tidal creek networks draining developed watersheds (e.g., suburban, urban, and industrial) as well as undeveloped sites (Holland et al. 2004, Sanger et al. 2008). The primary objective of this work was to define the relationships between coastal development with its concomitant land cover changes, and non-point source pollution loading and the ecological and human health and wellbeing status of tidal creek ecosystems. Nineteen tidal creek systems, located along the Southeastern United States coast from southern North Carolina to southern Georgia, and five Gulf of Mexico systems from Alabama and Mississippi were sampled during summer (June-August) 2005, 2006 (SE) and 2008 (GoM). Within each system, creeks were divided into two primary segments based upon tidal zoning: intertidal (i.e., shallow, narrow headwater sections) and subtidal (i.e., deeper and wider sections), and watersheds were delineated for each segment. In total, we report findings on 29 intertidal and 24 subtidal creeks. Indicators sampled throughout each creek included water quality (e.g., dissolved oxygen, salinity, nutrients, chlorophyll-a levels), sediment quality (e.g., characteristics, contaminant levels including emerging contaminants), pathogen and viral indicators (e.g., fecal coliform, enterococci, F+ coliphages, F- coliphages), and abundance and tissue contamination of biological resources (e.g., macrobenthic and nektonic communities, shellfish tissue contaminants). Tidal creeks have been identified as a sentinel habitat to assess the impacts of coastal development on estuarine areas in the southeastern US. A conceptual model for tidal creeks in the southeastern US identifies that human alterations (stressors) of upland in a watershed such as increased impervious cover will lead to changes in the physical and chemical environment such as microbial and nutrient pollution (exposures), of a receiving water body which then lead to changes in the living resources (responses). The overall objective of this study is to evaluate the applicability of the current tidal creek classification framework and conceptual model linking tidal creek ecological condition to potential impacts of development and urban growth on ecosystem value and function in the Gulf of Mexico US in collaboration with Gulf of Mexico NERR sites. The conceptual model was validated for the Gulf of Mexico US tidal creeks. The tidal creek classification system developed for the southeastern US could be applied to the Gulf of Mexico tidal creeks; however, some differences were found that warrant further examination. In particular, pollutants appeared to translate further downstream in the Gulf of Mexico US compared to the southeastern US. These differences are likely the result of the morphological and oceanographic differences between the two regions. Tidal creeks appear to serve as sentinel habitats to provide an early warning of the ensuing harm to the larger ecosystem in both the Southeastern and Gulf of Mexico US tidal creeks.

An ecological characterization of the marine resources of Vieques, Puerto Rico. Part I: Historical data synthesis

From the 1940s until 2003, portions of the island of Vieques, a municipality within the Commonwealth of Puerto Rico, were used by the US Navy as a base and training facility, resulting in development and zoning history that differ in comparison to other Caribbean islands. The majority of former Navy lands are now under the jurisdiction of the Department of the Interior’s Fish and Wildlife Service as a National Wildlife Refuge, while a smaller percentage of land was transferred to the Vieques municipality and the Puerto Rico Conservation Trust. An analysis of the distribution and status of the marine resources is timely in light of the recent land transfer, increases in development and tourism, and potential changes in marine zoning around the island. To meet this need, NOAA’s Biogeography Branch, in cooperation with the Office of Response and Restoration and other local and regional partners, conducted Part I of an ecological characterization to integrate historical data and research into a synthesis report. The overall objective of this report is to provide resource managers and residents a comprehensive characterization of the marine resources of Vieques to support research, monitoring, and management. For example, knowledge of the spatial distribution of physical features, habitats, and biological communities is necessary to make an informed decision of the establishment and placement of a marine protected area (MPA). The report is divided into chapters based on the physical environment (e.g., climate, geology, bathymetry), habitat types (e.g., reefs and hardbottom, seagrasses, mangroves) and major faunal groups (e.g. fish, turtles, birds). Each section includes five subsections: an overview, description of the relevant literature, methods of analysis, information on the distribution, status and trends of the particular resource, and a discussion of ecological linkages with other components of the Vieques marine ecosystem and surrounding environment. The physical environment of Vieques is similar to other islands within the Greater Antilles chain, with some distinctions. The warm, tropical climate of Vieques, mediated by the northeasterly trade winds, is characterized by a dry season (December-April) and a rainy season (May-November), the latter of which is characterized by the occasional passage of tropical cyclones. Compared to mainland Puerto Rico, Vieques is characterized by lower elevation, less annual precipitation, and higher average temperatures. The amount of annual precipitation also varies spatially within Vieques, with the western portion of the island receiving higher amounts of rainfall than further east. While the North Equatorial Current dominates the circulation pattern in the Greater Antilles region, small scale current patterns specific to Vieques are not as well characterized. These physical processes are important factors mitigating the distribution and composition of marine benthic habitats around Vieques. In general, the topography of Vieques is characterized by rolling hills. Mt. Pirata, the tallest point at 301 m, is located near the southwest coast. In the absence of island wide sedimentation measurements, information on land cover, slope, precipitation, and soil type were used to estimate relative erosion potential and sediment delivery for each watershed. While slope and precipitation amount are the primary driving factors controlling runoff, land use practices such as urban development, military activity, road construction, and agriculture can increase the delivery of pollution and sediments to coastal waters. Due to the recent land transfer, increased development and tourism is expected, which may result in changes in the input of sediments to the coastal environment.

Using wildlife activity and antibiotic resistance analysis to model bacterial water quality in coastal ponds

Models that help predict fecal coliform bacteria (FCB) levels in environmental waters can be important tools for resource managers. In this study, we used animal activity along with antibiotic resistance analysis (ARA), land cover, and other variables to build models that predict bacteria levels in coastal ponds that discharge into an estuary. Photographic wildlife monitoring was used to estimate terrestrial and aquatic wildlife activity prior to sampling. Increased duck activity was an important predictor of increased FCB in coastal ponds. Terrestrial animals like deer and raccoon, although abundant, were not significant in our model. Various land cover types, rainfall, tide, solar irradiation, air temperature, and season parameters, in combination with duck activity, were significant predictors of increased FCB. It appears that tidal ponds allow for settling of bacteria under most conditions. We propose that these models can be used to test different development styles and wildlife management techniques to reduce bacterial loading into downstream shellfish harvesting and contact recreation areas.

毛乌素沙地土地利用/土地覆被变化研究

毛乌素沙地是我国十二大沙漠之一，地处北方干旱半干旱区向亚湿润区过渡地带，长期以来，不合理的人类土地利用，结合当地脆弱的环境生态特征，引起了严重的现代荒漠化过程，是我国北方荒漠化研究的重点地区。本文着重从自然和人文学科密切合作的角度，对毛乌素沙地土地利用／土地覆被变化的内在作用机制进行了研究，得到以下主要结论： 1. 利用多年实地观测数据资料，考察了毛乌素沙地四种主要草地类型代表性植物群落地上生物量响应气候因子波动的变化规律，建立了植物地上生物量对气候因子的逐月回归模型，揭示出如下规律：①各种气候因子对不同类型草地以及同一类型不同生长阶段草地都产生不同的影响作用;②同一气候因子在植物不同生长阶段上，对生物量形成的重要性程度存在差异：③在植物生长期内，每个生长阶段的生物量都对后一时期的生物量产生显著影响，说明植物生长的连续性对于生物量的形成和积累是重要的;④在植物的凋枯期，各种气候因子基本上都不对生物量产生显著影响;⑤水分因子对毛乌素沙地几乎各种类型草地的生物量，都是重要的影响因子，毛乌素沙地降水状况在不同年份的显著波动对草地植物地上生物量的影响，不仅直接构成了土地覆被变化的重要组成部分，而且还影响到土地利用的方式、方法和后果。 2. 在考察毛乌素沙地草地地上生物量对气候因子变化的响应规律中，利用逐月动态回归建模方法改进了传统的累积气候因子回归建模方法。逐月回归模型与累积回归模型的比较显示，逐月动态回归模型的优势表现在三个方面：①可以提供累积回归模型无法揭示的作用规律;②模拟更加精确;③可以预测不同气候条件下群落地上生物量的变化范围。 3. 利用风速、降水和潜在蒸发等气象记录资料，建立了毛乌素沙地气候因子影响沙尘暴频率的作用模型，定量地考察了沙地各处气候因子对沙尘暴频率的影响作用。研究表明，气候因素是导致毛乌素沙地沙尘暴发生的主导原因，在沙地各处，气候因子可以解释沙尘暴频率分布格局总信息的比率分别为：乌审召83.6%，乌审旗77.5%，河南82.4%，鄂托克旗79.8%，新街73.1%，伊金霍洛旗82%。 4. 在定量考察气候因素对沙尘暴频率影响作用的基础上，对影响沙尘暴频率格局的自然和人为因素进行了定量分离，研究表明：人为影响因素对对沙尘暴发生起次要作用，解释沙尘暴频率分布格局信息的比率分别为：乌审召16.4%，乌审旗22.5%，河南17.6%，鄂托克旗20.2%，新街26.9%，伊金霍洛旗18%。 自然和人为因素影响作用的定量分离研究表明，毛乌素沙地人为因素的影响作用表现出空间上的差异性：①从方位上说，呈现自东向中、西部递减的梯度：②从地点上说，城镇附近人为影响作用远高于农村地区;③从土地利用方式上说，农垦种植业区域高于畜牧业区域。 5. 在实地观测基础上，建立了裸露沙面和植被覆盖沙面风蚀输沙率模型，定量考察了植被覆盖率与风蚀输沙率之间的关系。研究表明：当植被覆盖率达到60%以上，可以保护地表土壤使风蚀在大多数条件下不致发生;当覆盖率达到40%，可以使风蚀输沙大为减少;而当植被覆盖率低于10%，植被覆盖基本不能对地表土壤起到有效的防护作用。 6. 应用植被覆盖地表风蚀输沙率模型，考察了沙地不同风速条件下植被有效覆盖率。根据当地气象台站的多年气象记录，沙地最大风速在20m/s左右，这样的风速条件下，保证风蚀不致发生的植被有效覆盖率为65%左右;在沙地常见的大风风速14-16m/s下，植被有效覆盖率大致为50-55%;对于沙地一般的中等风速l0-12m/s．植被有效覆盖率为40%。植被覆盖对风蚀的影响作用也可以理解为，植被覆盖使沙粒起动风速发生了增大效应，研究表明：与裸露沙面沙粒起动风速4.5m/s对照，70%植被覆盖率使起动风速改变为15.4m/s;60%植被覆盖率使起动风速改变为12.1m/s;40%植被覆盖率使起动风速改变为8.Om/s;而在10%植被覆盖条件下，起动风速为5.Om/s，改变量很小，说明植被覆盖的保护作用极其有限。 7. 基于野外实地观测，比较了沙地五种常见植物种和二种人工防护材料防风效应上的差异。研究表明，防风效应由高到低的次序是，沙蒿>芨芨草>杨柴和牛心朴子>沙障>栅栏>旱柳;就乔、灌、草和人工材料而言，防风效应的次序是，灌木植被>草本植被>人工材料>乔木植被。植物和人工防护材料降低风速的比率与风速呈现二次函数关系，不同植物种或人工材料，降低风速比率都表现出不同的规律，在一般情况下，降低风速效应随着风速的增大而降低。 8. 通过不同植物种防风效应的比较研究，对毛乌素沙地植被生态建设的实践有一定的指导意义。毛乌素沙地的植被建设中对植被类型和植物种类的选择，应该遵循如下原则：①选取防风固沙效应好的植物种类;②应该考虑植物水分供给与需求的平衡状况，实行适地适树;③植物防护效应应该与当地风蚀气候在时间上较好地匹配，在春季等风蚀严重季节，植被覆盖应该具有较好的防风效应。 9. 在现实中，各种影响风蚀的因素是同时发挥作用的。将风蚀影响因素分解为风速、湿润度和植被覆盖率（以及植被类型）三个方面，在此基础上，建立了风蚀影响因素的综合作用的概念模型和沙丘活动性指数定量模型。湿润程度低、风速高、植被覆盖率低的地区，是风蚀最为严重的地区;在湿润程度高、风速低、植被覆盖率高的地区，是风蚀最弱的地区;在其他地区，风蚀状况根据三个方面因素的综合状况来决定。 10. 利用风蚀影响因子综合作用的沙丘活动性指数模型，从空间、时间、植被类型变化角度，考察了毛乌素沙地的风蚀变化状况。得到如下结论：①随着空间变化，风速、降水等气候因素也随之存在差异，导致沙丘活动性指数的变化规律是，西北部鄂托克旗沙丘活动性最高，乌审旗次之，其他几个站差别不太显著，这是由各地降水、气温、沙粒粒径等因素共同决定;②随着时间的变化，气候、植被生长等方面的状况随之发生改变，导致沙丘活动性发生变化，春季最高，冬季次之，夏秋季最低：③随着沙丘植被覆盖类型的变化，沙丘活动性也发生显著变化，在一般情况下，乔木覆盖沙丘活动性>草本植物覆盖沙丘>灌木覆盖沙丘。 11. 在实地调查土地利用现实状况及其社会、经济和政策影响因素的基础上，建立了我国北方干旱半干旱区土地利用决策机制的概念模型，分析了与土地利用密切相关的农牧民一政府一环境科学家这三个社会群体对土地利用的立场和影响作用力上的差异，分析了毛乌素沙地土地利用的现状及其影响因素，探讨了现实中不可持续土地利用行为发生的社会、经济和政策原因。 12. 在实地调查基础上，分别利用产出一费用分析法和过程影响因素分析法，建立了毛乌素沙地土地利用经济收益的定量模型。产出一分析研究表明，无论是农垦种植业，还是草地畜牧业，农牧民从这两种土地利用方式都只能获得较低下的经济收益。造成这种状况的原因，主要在于两个方面：一是低下且不断处于波动之中的农牧业产品物价，二是沉重的农牧业税收。 13. 将影响农牧业产出的因素，划分为四个方面：土地面积（牲畜头数）、环境状况、管理水平和利用强度，在此基础上建立了定量的影响作用模型。研究表明：环境状况指数每增加0.1，农牧业经济收益增加26%;管理水平因子每提高0.1，农牧业经济收益增加12.7%;农牧业经济收益最优的土地利用强度在0.4左右，在此之前，随着利用强度的增加，经济收益随之增大，而在此之后，随着利用强度的增大，经济收益逐渐降低，当土地利用强度达到0.9左右时，呈现负的经济收益。 14. 毛乌素沙地实施土地资源可持续利用，必须从技术的革新和社会经济政策等因素的调整两条途径同时入手，二者缺一不可。通过改进和应用节水灌溉、风能光能利用、生物增产技术，尽可能地提高各种资源的利用效率;通过应用免耕或浅耕技术，尽量减轻土地利用对资源和环境的破坏;通过栽培、速生技术，提高植被建设的成效和速度。而通过税收、物价政策的调整，尽可能地提高农牧民经济收益增长的速度，减轻土地利用压力;通过政府与人民之间对话和合作机制的建立，让广大农牧民参与到土地利用的决策和管理的过程中去;通过土地利用管理政策、措施的调整和完善，调动农牧民保护资源的积极性和自觉性;通过激励机制的建立，引导农牧民土地利用向着可持续的方向发展。 15. 实现毛乌素沙地土地资源可持续利用的有效途径，在于这样几个方面：①建立和完善政府及其管理部门与人民之间有效的对话和合作机制，让广大农牧民参与到土地利用决策和管理的过程中去：②实行产业结构调整，转变片面追求经济增长的做法，制订适应当地自然条件和生态特征的发展模式;③降低农牧业税收、稳定并提高农牧业产品的物价，增加农牧民经济收入，减轻土地利用压力;④进一步改进和完善土地利用管理政策和法规;⑤建立有效激励机制，引导农牧民土地利用向着可持续的方向发展：⑥努力改进节水灌溉技术、生物增产技术，提高土地利用的科技水平：⑦改进环境保护和植被建设决策的科学性，提高植被建设的成效。