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Abordagem sistêmica e o uso de modelos para recuperação de áreas degradadas ===============================================================================

1. INTRODUÇÃO Os fenômenos naturais, em sua maioria, constituem-se em sistemas dinâmicos complexos que apresentam dinâmica evolutiva determinada pela sua estrutura e pelos fatores externos, principalmente energéticos (radiação solar, luminosidade), materiais (precipitação e CO2, entre outros) e causas endógenas (MACIEL, 1974; BERTALANFFY, 1975; ODUM, 1988; MATURANA; VARELA, 1997; SOUZA; BUCKERIDGE, 2004).

Para Odum (1988), a análise ecológica de um ecossistema passa necessariamente pelo uso de modelos que são versões simplificadas do mundo real. Os modelos são formulações que imitam um fenômeno real e permitem fazer predições quantitativas, por isso devem ser estatísticos e matemáticos (formais). No entanto, cabe destacar que os modelos podem também ser apenas conceituais.

Nesse caso, utiliza-se um modelo gráfico constituído pelos círculos de causalidade para descrever o comportamento e as interações entre as variáveis bióticas e abióticas do sistema em recuperação (GRIFFITH; TOY, 2005).

Os sistemas ambientais são sistemas dinâmicos complexos, formados por grande número de elementos interligados, com capacidade de troca de informações com seu ambiente condicionante e capacidade de adaptar sua estrutura interna como consequência das interações entre seus elementos. De sua complexidade resulta a necessidade de uso de modelos para análise e interpretação (CRISTOFOLETTI, 2004).

Considerar um sistema como constituído de subsistemas e estes, por sua vez, pertencentes a um subsistema maior, na literatura da Teoria Geral de Sistemas ele é denominado ordem hierárquica (BERTALLANFFY, 1975). A modelagem começa com a construção de um diagrama. Para um modelo funcional de uma situação ecológica existem no mínimo quatro ingredientes: uma fonte de energia; propriedades, chamadas de variáveis de estado; vias de fluxo; e as interações ou funções interativas, em que as forças e as propriedades interagem para alterar, amplificar ou controlar os fluxos ou criar novas "propriedades emergentes" (ODUM, 1988).

Daenzer e Huber (1994) recomendaram a Engenharia de Sistemas (Systems Engineering) como modelo para análise e interpretação de sistemas complexos. De acordo com esses autores, é necessário que se identifiquem quais as entradas ou efeitos (inputs) e quais as saídas (outputs) relevantes do ambiente que geram influências sobre o sistema. Deve haver concentração especial orientada para a estrutura de fluxos do sistema, estruturas de processos e mecanismos. Tal enfoque é útil para interpretar e explicar como o output decorre do input ou como o input deve ser transformado no output desejado. É ainda relevante no procedimento de análise partir do geral para o detalhe (top-down), o que permite deslocar-se ora no âmbito do sistema mais abrangente, ora no âmbito de um subsistema, sem perder de vista o conjunto das inter-relações.

Griffith e Toy (2005), considerando que todo movimento de desencadeamento é sistêmico, recomendaram usar os círculos de causalidade para modelar processos de recuperação ambiental. Esses círculos se constituem na ferramenta principal do pensamento sistêmico e mostram a relação de causalidade e retroalimentação entre variáveis por meio de sequência cíclica. Para esses autores, o conjunto dos círculos de causalidade pode ser chamado de "diagrama de influências". Essa forma de modelagem ajuda entender os ecossistemas, porque geralmente seguem padrões circulares e não modelos lineares (ODUM, 1988).

Os círculos de causalidade consistem de variáveis interligadas por conectores, representados por arcos com setas. O feedback de reforço corresponde a pequenas ações que podem evoluir, transformando-se em grandes consequências positivas (círculos virtuosos) ou negativas (círculos viciosos), e o feedback de equilíbrio (círculos de balanceamento) é mecanismo para se atingir a homeostase (SENGE, 1999).

Entre as principais características dos sistemas dinâmicos complexos (sistemas caóticos) está o processo de retroalimentação (feedback), em que pequenas mudanças podem ocasionar efeitos dramáticos, pois podem ser amplificadas pela realimentação. A segunda propriedade é a existência de níveis críticos, ou patamares, a partir dos quais o sistema se desequilibra. Essa mudança de estado geralmente é causada por pequeno aumento no fluxo de matéria e energia (GLEICK, 1989; SOUZA; BUCKERIDGE, 2004).

A Teoria do Caos e a "matemática da complexidade", também denominada "Teoria dos Sistemas Dinâmicos", são ferramentas importantes para análises dos fenômenos naturais (GLEICK, 1989; SOUZA; BUCKERIDGE, 2004). Os sistemas caóticos se afastam da previsibilidade inicial, e o acaso é característica- chave (GLEICK, 1989; RUELLE, 1993; CAPRA, 1996; LORENS, 1996; SOUZA; BUCKERIDGE, 2004; CAMARGO, 2005). De acordo com esses autores, as principais características dos eventos caóticos são: hipersensibilidade às suas condições iniciais; só ocorrem com mais de três variáveis e, quanto mais complexo for o sistema, maior será sua possibilidade de caos; em seu estado inicial, os sistemas caóticos possuem previsibilidade zero e ocorrem sempre em espaço limitado. A Teoria do Caos é um caminho para se entenderem os fenômenos naturais que apresentam comportamento aparentemente aleatório, mas que, analisados estatisticamente, são, na realidade, gerados por sistemas estocásticos.

Estudos realizados por Anand e Desrochers (2004) utilizando modelos e conceitos de sistemas complexos para avaliar o processo de restauração ambiental sugerem a validação da teoria do caos (sistemas dinâmicos complexos) para compreender e quantificar os processos de recuperação ambiental. Consideram conceitos de atratores e padrões de comportamento das comunidades no lugar de focalizar medidas de espécies bióticas individuais. A análise dos componentes principais, embora seja técnica linear, pode ajudar a detectar trajetórias não lineares da recuperação ambiental. Com base na teoria do caos, duas fases na recuperação foram detectadas: uma fase linear inicial com a evolução da comunidade e a consequente redução da área desmatada e uma segunda fase na qual a restauração evolui em resposta a um atrator estranho, e o seu estado final é de difícil previsão, mas representa as circunstâncias necessárias para que o sistema ecológico siga sua complexa trajetória natural.

Entre os vetores que têm gerado significativa degradação ambiental na esfera global estão a mineração, a agricultura, a urbanização e a pecuária. As principais alterações ambientais provocadas pela mineração são a supressão da vegetação, a mudança da superfície topográfica, o impacto visual, a indução de escorregamentos, a destruição da fauna, a aceleração dos processos erosivos, o assoreamento e entulhamento de cursos d'água e a mudança no nível freático, entre outros (GRIFFITH, 1980; BITAR, 1997; ZIMMERMANN; TREBIEN, 2001).

Os avanços das técnicas de recuperação, conseguidos isoladamente, ainda carecem de modelo ecológico integrador, e, para que esses avanços ainda circunscritos nas várias áreas do conhecimento possam somar esforços, é necessária uma abordagem sistêmica.

Considerando a área degradada como um sistema dinâmico complexo, hipersensível às condições iniciais de preparação do terreno, o objetivo deste trabalho foi avaliar os componentes solo, rugosidades (pequenas variações do relevo alternando superfícies côncavas e convexas), vegetação (Mimosa scabrella, herbáceas e arbustivas), fauna (invertebrados), água e microclima (radiação) no processo de recuperação ambiental em uma área de mineração de argila.

2. MATERIAL E MÉTODOS A área objeto deste estudo situa-se no Município de Doutor Pedrinho, SC, na localidade de Campo Formoso, encravada no Médio Vale do Itajaí, com predomínio de Cambissolos Húmicos Alumínicos (UBERTI, 2005). As coordenadas geográficas da área são: latitude sul (26° 39' 15") e longitude oeste (49° 29' 15"). De acordo com Köppen (1948), o clima é classificado como mesotérmico úmido (Cfb), sem estação seca definida, apresentando temperatura média anual de 19,7 ºC e precipitação total anual entre 1.600 e 1.700 mm (ATLAS DE SANTA CATARINA, 1986). A área é formada por altiplanos sedimentares com vegetação rasteira e fragmentos de Floresta Ombrófila Mista, ladeados inferiormente por escarpas abruptas de arenitos que circundam vales, onde se desenvolvem fragmentos de Floresta Ombrófila Densa (AUMOND, 2007).

Os principais componentes de um ecossistema eleitos para o experimento, baseados na literatura (ODUM, 1988; VIVAN, 1998; KHATOUNIAN, 1999; AUMOND, 2003; RICKLEFS, 2010), que integram o modelo de sistema para a recuperação da área degradada, incluem solo, água, vegetação, fauna (invertebrados), microclima e rugosidades do terreno. As rugosidades são pequenas variações do relevo com profundidades variando de 40 a 75 cm e largura de 100 a 500 cm, as quais foram executadas com o auxílio de uma escavadeira hidráulica. Vale salientar que, na mineração, as rugosidades do terreno são consequências da própria explotação mineral e da regularização topográfica com máquinas, que é rotina na mineração e provoca a compactação do solo, com consequente aumento da densidade e diminuição da infiltração da água, retardando a recuperação desse solo.

As rugosidades são constituídas por superfícies convexas propícias ao processo erosivo, estando associadas a superfícies côncavas que constituem pequenas depressões que auxiliam na internalização da matéria e energia no próprio sistema. São variáveis do relevo (AUMOND, 2003) que influenciam a água, a vegetação, a fauna e o solo, além de representarem as irregularidades da superfície do terreno, a que Guerra (1999) denominou microtopografias. As rugosidades influenciam o microclima, que é expresso pela radiação, temperatura ambiente, temperatura do solo e umidade relativa do ar.

No diagrama simplificado da Figura_1, estruturado para avaliar a evolução do experimento, estão representados, no nível A, o sistema ambiente (vizinhança) com seus componentes e o sistema degradado com os componentes selecionados, que estão representados no nível B. A organização dos componentes do modelo (Figura 2), representados hierarquicamente no diagrama simplificado (Figura_1), permite o pesquisador deslocar-se de um nível para outro sem perder de vista o conjunto. Os componentes selecionados dispostos em ordem hierárquica, ao serem analisados no nível B, são os subsistemas da área degradada e constituem nodos inter-relacionados, formando uma rede. As linhas representam as interações e as setas, o sentido das interações entre duas variáveis (e.g. água e solo), podendo indicar se o efeito é no mesmo sentido ou em sentido oposto. Assim, por exemplo, mais água escoando pela superfície pode representar mais erosão no subsistema solo. Maior cobertura vegetal significa maior amenização ambiental microclimática devido à menor radiação solar que resulta em temperaturas menores do ambiente e do solo e maior umidade relativa do ar. As rugosidades como variações do relevo podem significar mais água, sedimentos (solo) e propágulos retidos no sistema degradado.

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Considerando a eleição dos seis componentes no sistema área degradada, para determinar a intensidade das relações entre si e com o ambiente do entorno e o grau de importância os componentes foram representados numa matriz, em que os elementos foram ordenados em linhas e colunas (Tabela_1). Para determinar a intensidade das relações entre os componentes do sistema e o ambiente, optou-se por aplicar quatro graus de intensidade, variando de 0 a 3, que representam: 0 = a intensidade da relação é nula; 1 = a intensidade da relação é fraca; 2 = a intensidade da relação é média; e 3 = a intensidade da relação é intensa (forte).

A determinação das intensidades das relações foi definida empiricamente através das observações de campo, avaliando-se sempre as quatro alternativas de graus de intensidades.

Partindo da análise da matriz, pode-se estruturar a concepção do modelo do sistema ecológico para recuperação da área degradada, evidenciando graficamente as principais relações e intensidades, existentes entre os subsistemas que o compõem (Figura_2).

A abordagem sistêmica com enfoque mais geral considera a teia complexa das interações de todos os elementos e fatores determinantes do processo e evita a sobrevalorização de um fator específico em detrimento de outros. A recuperação ambiental de uma área não pode ser avaliada apenas pela quantificação biométrica. São das medidas e da análise da interação de todos os elementos e fatores ecológicos que se podem avaliar comparativamente as áreas em processo de recuperação. Nesse projeto, fez-se a análise integrada das inter-relações dos elementos bióticos e abióticos, bem como sua evolução com o auxílio do modelo ecológico para recuperação da área degradada.

Para a pesquisa foram utilizadas mudas de Mimosa scabrella que provieram de um mesmo lote de sementes adquiridas de um viveiro localizado em condições ambientais semelhantes às da área do experimento. Para garantir o rigor da metodologia científica, antes do plantio foram realizadas as medidas das alturas das mudas de M. scabrella, separando-as por classe de altura, de forma a permitir distribuição de mesma proporção em todas as parcelas.

Devido às condições extremamente adversas do substrato, optou-se por uma densidade de 4.501 mudas de M. scabrella por hectare, portanto superior ao recomendado na literatura, que é de 2 m x 2 m, correspondendo a 2.500 mudas por hectare. Por não se tratar de áreas planas e niveladas, não se aplicou a metodologia dos módulos com linhas regulares em forma de quincôncio nas parcelas irregulares. Primeiro foram implantadas nas parcelas irregulares as mudas com espaçamento variável entre si, adaptando-se sua distribuição de acordo com as rugosidades. Após conhecidas as densidades de mudas, isto é, o número de mudas, repetiu-se a mesma densidade nas parcelas planas regulares, porém espacejadas em linhas e com distribuição espacial em quincôncio. Em razão da dimensão e superfície da área de pesquisa, foram plantadas 1.738 mudas de M.

scabrella em todas as parcelas do experimento. A abertura das covas foi realizada com escavadeira manual com 15 cm de diâmetro por 25 cm de profundidade.

Baseado em análises de solos, foram adicionados os nutrientes superfosfato triplo, cloreto de potássio e ureia. A adubação química foi realizada com base no Sistema de Recomendação de Adubação e Calagem do RS e SC (ROLAS, 2004).

Foram monitoradas as seguintes variáveis abióticas: radiação solar (W/m2); temperatura ambiente (ºC); umidade relativa do ar (%); oscilações do gradiente térmico do solo nos vários estádios da sucessão vegetal; variação da umidade, densidade e porosidade do solo; coeficiente de infiltração, coeficiente de escoamento superficial e conservação da água; e perdas do solo e evolução das características químicas do solo.

Para as medições da temperatura do solo (ºC), umidade relativa do ar (%) e radiação solar (W/m2), foi instalado um sistema de aquisição de sinais acoplados a um computador tipo notebook. As medidas de temperatura do solo foram realizadas com 16 sensores do tipo termistores - NTC, com incerteza da medida de 0,2 ºC. As medidas do sistema de aquisição cobriram um período de dois anos.

A umidade do ar foi medida, no mesmo sistema com sensores de umidade do tipo capacitivo, com incerteza de 0,5%, instalados a 1,3 m de altura.

O sistema de aquisição de sinais que registra a radiação solar de todo o espectro eletromagnético foi medido por sensores do tipo termo-elementos com incerteza de 5%. Esses termo-elementos foram inseridos próximos dos sensores da umidade do ar e realizaram as medidas contínuas automaticamente em W/m2.

As temperaturas foram tomadas por quatro termômetros de máximas e mínimas, colocados nas quatro parcelas na altura de 1,3 m da superfície do terreno. As medidas, em graus centígrados, foram registradas manualmente com o auxílio de termômetros da Incoterm, que mediram as temperaturas máximas e mínimas do ambiente (ar) a cada 24 h, nas quatro parcelas.

Para avaliar a conservação da água e perdas do solo (erosão), foram instaladas canaletas de concreto semicirculares com diâmetro de 30 cm, numa extensão de 15 m cada. Na base dessas canaletas foram instalados sistemas coletores de água e solo erodido. Os coletores consistem de quatro tanques pré-fabricados de concreto com 80 cm de diâmetro, o primeiro funcionando como decantador das partículas maiores. O excesso de escoamento passava por divisores Geib de alumínio, cuja função era dividir o fluxo do escoamento e obter apenas uma fração; por isso possuíam número ímpar de janelas verticais. A água que passava pela janela central era conduzida para o tanque seguinte para ser coletada, e as demais janelas conduziam a água para um sistema de deságue (BERTONI; LOMBARDI, 1985). Esses equipamentos permitiram a determinação da concentração dos sedimentos, as análises granulométricas do solo e o tratamento estatístico com a série de dados da precipitação.

Para avaliar a capacidade de infiltração do solo, aplicou-se o teste de infiltração de água no solo de acordo com a norma NBR-7229, da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT).

Para monitorar a evolução química e física do solo, foram programadas três fases de coletas de amostras para análises de solo dos primeiros 15 cm de cada parcela. As análises químicas foram efetuadas de acordo com a metodologia descrita por Tedesco et al. (1995). Nos componentes físicos, determinaram-se a densidade aparente, a porosidade total (VTP), a umidade gravimétrica e a temperatura do solo.

As medidas de biometria abrangeram a totalidade dos indivíduos plantados de M.

scabrella (1.738 indivíduos). As variáveis monitoradas foram: taxa de sobrevivência das mudas; desenvolvimento das mudas (o diâmetro do caule a uma altura-padrão de 5 cm do solo; as medidas do diâmetro à altura do peito - DAP; a altura total dos indivíduos, medida da base até o limite superior do último meristema apical; e a área da copa em sua porção mais desenvolvida). Foram também monitorados os índices de cobertura do solo e a caracterização da composição florística (biodiversidade vegetal: ervas, arbustos e arbóreas que se instalaram espontaneamente). Para obtenção do índice de cobertura do solo, foi utilizado o método de quadrantes.

Para avaliar diferenças significativas de tamanhos (diâmetro, altura e diâmetro de copa) e número de espécies espontâneas colonizadoras, foi utilizado o teste t nas amostras independentes com nível de significância de 5%, conforme Beiguelman (2002).

A caracterização da composição florística foi realizada através da elaboração de uma lista das espécies encontradas no local de estudo, comparando-se o número de espécies (herbáceas, arbustivas e arbóreas) entre as parcelas regulares e irregulares. Foram calculados os índices de similaridade de Sφrensen (MULLER-DOMBOIS; ELLEMBERG, 1974) e de Jaccard (MAGURRAN, 1988).

O subsistema fauna de invertebrados é composto pelos seguintes elementos: fauna aérea, fauna terrestre e fauna aquática. Para caracterização do subsistema fauna de invertebrados, foram instaladas armadilhas, os quais, posteriormente, foram triados em laboratório com o auxílio de microscópio estetoscópio para classificação da fauna aérea e da fauna terrestre. Nesta pesquisa não foi avaliada a fauna aquática de invertebrados. As variáveis medidas nos dois componentes do subsistema fauna foram: riqueza, diversidade, similaridade, dominância, equidade e rarefação. A diversidade faunística foi medida com base no número de ordens e número de indivíduos por ordens identificados nas parcelas.

As análises foram realizadas usando-se o pacote estatístico PAST (HAMMER et al., 2001) e incluíram a diversidade (índice de Shannon), dominância e equidade. Os índices de Shannon foram comparados através do teste t modificado (MAGURRAN, 1988). Para avaliar a variabilidade da riqueza em função das coletas (riqueza x amostras), foram construídos gráficos de rarefação. A riqueza refere-se ao número de ordens identificadas em cada parcela. A abundância refere-se ao número de indivíduos por unidade de área avaliada e varia no espaço (área) de uma comunidade para outra e no tempo em função das flutuações populacionais. A diversidade determina a representação dos indivíduos de cada ordem nas comunidades. A equidade indica como os indivíduos estão distribuídos entre as ordens. A dominância é a proporção dos organismos mais abundantes de um talhão, calculada para cada ambiente.

3. RESULTADOS A análise dos dados da radiação solar evidenciou o efeito da vegetação na incidência da radiação nas duas áreas, a regular e a irregular (Figura_3a).

Verificou-se, ao longo do tempo, aumento da diferença da radiação entre as duas áreas, que seguiu tendência definida pelo estabelecimento da vegetação. A radiação nas áreas irregulares foi menor desde o verão de 2005, após um ano da implantação do experimento. Nesse período, a média da radiação nas áreas irregulares variou de 28,90 a 212,62 W/m2, enquanto nas áreas regulares, de 93,54 a 405,77 W/m2. No entanto, as diferenças tornaram-se estatisticamente significativas a partir das medidas efetuadas no inverno de 2005 e continuaram assim até as últimas medidas realizadas no verão de 2006.

Muitos dos atributos inerentes às funções dos ecossistemas podem ser afetados pela mudança da radiação solar, como produção de biomassa, flutuações nas populações das plantas e animais, mudanças no ciclo dos nutrientes, entre outros. Os estudos do efeito do aumento da radiação solar sobre os ecossistemas se iniciaram há poucos anos, e menos de 5% desses estudos foram executados em condições de campo e, menos ainda, sobre as plantas das florestas (CALDWELL et al., 1998). Por isso a importância de se conhecerem melhor as interações entre a radiação solar e as plantas e como esses componentes interagem temporalmente no processo de recuperação ambiental.

A temperatura do solo é fator relevante do ponto de vista ecológico no processo de recuperação ambiental de áreas degradadas. Observaram-se diferenças significativas nos dois tratamentos, nas diferentes profundidades, após o segundo ano do experimento (Figura_3b).

A irregularidade da superfície (rugosidades) provocou maior reflexão difusa da radiação solar na ausência da vegetação. Assim, além de amenizar a temperatura do solo e do ar, criou micronichos diferenciados, estimulando o estabelecimento e produção vegetal, que por sua vez passou a ter efeito de feed-back no processo da sucessão vegetal. A temperatura ambiente máxima e a mínima sempre foram superiores nas áreas regulares, confirmando o efeito de amenização da temperatura ambiente provocado pelo estádio mais avançado da recuperação ambiental nas áreas irregulares (Figura_3c).

Na avaliação do diâmetro da M. scabrella, as parcelas irregulares apresentaram valores superiores e estatisticamente diferentes daqueles das parcelas regulares (Figura_3d).

O DAP da M. scabrella após 26 meses da implantação do experimento foi significativamente maior nas áreas irregulares, em comparação com as áreas regulares (Figura_4a).

A análise da altura média da M. scabrella demonstrou crescimento contínuo tanto nas áreas irregulares quanto nas regulares. No entanto, ocorreu diferenciação crescente entre a altura dos indivíduos das áreas irregulares em relação às áreas regulares (Figura_4b). Os indivíduos de M. scabrella apresentaram maiores valores médios das áreas de copa nas parcelas com solo irregularizado (Figura 4c).

A análise do índice de cobertura do solo pela vegetação espontânea (herbáceas e arbustivas) no período de maio de 2004 a dezembro de 2004 demonstrou um índice de cobertura maior nas áreas irregulares (Figura_4d). No entanto, nas medidas de fevereiro de 2006 houve inversão com maior cobertura nas áreas regulares. O maior índice de cobertura nas áreas regulares decorreu de várias razões ecológicas, entre elas o menor desenvolvimento da M. scabrella e maior radiação solar. Nas áreas irregulares, as gramíneas e herbáceas já tinham perecido e cumprido seu papel de pioneiras naquele estádio da recuperação ambiental, enquanto nas áreas regulares ainda cobriam o solo. Nas áreas irregulares, inúmeros fatores como menor irradiação solar, menor temperatura do ambiente, entre outros, resultantes do maior desenvolvimento da M. scabrella, provocaram progressivamente diminuição das condições ecológicas propícias às gramíneas e herbáceas.

A elevada riqueza florística estabelecida espontâneamente (151 táxons entre espécies e morfoespécies), bem como a rapidez de colonização, evidencia o pool gênico na área de entorno, além da eficiência e eficácia dos mecanismos de dispersão e da capacidade de instalação das espécies em curto espaço de tempo.

O destaque das famílias Asteraceae, Poaceae e Cyperaceae se deve, em grande parte, às estratégias de dispersão e capacidade de instalação que esses grupos de plantas possuem. Regensburguer (2004), em área próxima, após nove meses, constatou o estabelecimento expontâneo de 22 famílias com predominância das Asteráceas (35,7%), seguidas das Ciperaceae e Poaceae, com 10,7%. Em menores proporções, registraram-se as Euphorbiaceae, Rubiaceae, Solanaceae (7,1%), Commelinaceae, Myrsinaceae, Phytolaccacea e Polygonaceae, Solanaceae, Apiaceae e Lamiaceae, com 3,6%.

Para o componente fauna foram coletados nas armadilhas e triados um total de 8.715 indivíduos pertencentes a 12 ordens, dois pertencentes à classe Arachnida e 10 à classe Hexapoda. As ordens com maior abundância foram Diptera (3.004 indivíduos), Collembola (1.766), Coleoptera (1.121), Thysanoptera (1.114) e Hemiptera (819).

A partir da análise do número de espécimes por ordem, constatou-se que, entre as áreas de 820 m2, a parcela irregular apresentou maior diversidade (t = - 3,5337 e p = 0,0004). A parcela regular obteve maior dominância (p = 0). Os índices de riqueza (p = 0,512) que definem o número de ordens em cada parcela e a equidade (p = 0,546), que indica como os indivíduos estão distribuídos entre as ordens, não mostraram diferenças significativas entre as parcelas com 820 m2.

Pela análise da rarefação se confirmou a diferença entre as duas parcelas de 820 m2, evidenciando que, ao aumentar o número de amostragem, aumenta também a riqueza na área irregular. A diferença crescente da riqueza na área irregular (820 m2), quando comparada com a regular (820 m2), sugere que nesta se chegou a um patamar de ordem mais cedo, com menor esforço de coleta, estabilizando-se mais rapidamente.

Quando se comparam, entre si, as parcelas regulares e irregulares de 1.110 m2, observa-se que a parcela irregular teve maior dominância (p = 0), no entanto a diversidade foi maior na parcela regular (t = 7,8277 e p < 0,0001). Não houve diferença significativa entre as áreas no índice de riqueza (p = 0,883) e equidade (p = 0,168).

O teste de rarefação evidênciou que as parcelas regulares e irregulares com 1.110 m2 são semelhantes entre si. Da análise comparativa entre as parcelas regulares (820 m2 + 1.110 m2) e irregulares (820 m2 + 1.110 m2) conclui-se que, as parcelas regulares apresentaram maior diversidade (t = 4,1176; p < 0,0001).

Os índices de riqueza (p = 1), dominância (p = 0,102) e equidade (p = 0,507) não apresentaram diferenças significativas. A curva de rarefação não aponta diferença entre os dois tratamentos.

4. DISCUSSÃO As variáveis abióticas e bióticas avaliadas estatisticamente validaram o uso do modelo de sistema ecológico aplicado na recuperação ambiental. As parcelas irregulares com rugosidades se comportaram como sistemas dinâmicos complexos, hipersensíveis às condições iniciais de preparação do solo.

Todas as variáveis biométricas da espécie M. scabrella (altura, diâmetro do colo, DAP e área da copa) e altura da vegetação espontânea apresentaram crescimento mais acelerado nas parcelas irregulares, resultando em mudanças ambientais dos fatores abióticos.

A comparação da altura dos indivíduos das parcelas irregulares com as parcelas regulares evidenciou um crescimento expressivamente maior nas parcelas irregulares. Confirmou-se nesta pesquisa a importância da M. scabrella na recuperação de áreas degradadas pela elevada produção de biomassa e por facilitar a sucessão secundária, por se desenvolver mesmo em condições edáficas adversas, conforme defendido por diversos autores (CARPANEZZI; CARPANEZZI, 1992; FRANCO et al., 1992; CALLAWAY, 1995; NAU; SEVEGNANI, 1997; REGENSBURGER, 2004; REGENSBURGER et al., 2008; REIS et al., 1999).

Guilherme (2000), analisando o efeito da cobertura do dossel da regeneração natural de plantas lenhosas em mata de galeria, constatou índices de cobertura que variaram de 57,7 a 77,3%, e a ocorrência de indivíduos da regeneração natural aumentou à medida que o índice de cobertura do dossel foi menor.

Valores esses inferiores aos obtidos nesta pesquisa, tanto nas parcelas regulares quanto nas irregulares, após dois anos do plantio.

Como o objetivo prioritário da recuperação de áreas degradadas é proteger o solo com vegetação a fim de interromper os processos erosivos (CAMPELLO, 1996; DIAS; GRIFFITH, 1998; REIS et al., 1999), o percentual de cobertura do solo obtido neste estudo foi elevado, alcançando esse objetivo em apenas um ano e dois meses.

A essência da abordagem sistêmica está em ver inter-relacionamentos em vez de cadeias lineares de causa-efeito, bem como processos de mudança no lugar de simples fatos instantâneos. A elaboração de diagramas ou círculos de causalidade, constituído pelo arranjo dos componentes, facilitou a identificação e análise de padrões de interações. Permitiu reconhecer, no processo de recuperação, os tipos de "estruturas" (padrões de comportamento chamados de arquétipos) continuamente recorrentes, conforme sugeriu Senge (1999).

Verificou-se que os componentes bióticos e abióticos interagiram espacial e temporalmente, gerando padrões e propriedades ambientais emergentes diferenciadas nos dois tratamentos, em função do estabelecimento e desenvolvimento da vegetação. O modelo de sistema ecológico para a recuperação ambiental, tratando a área como um sistema dinâmico complexo, hipersensível às condições iniciais de preparação do terreno, permitiu acompanhar a dinâmica evolutiva diferenciada que foi mais rápida e rica, no tratamento contendo rugosidades. As interações entre os componentes, previstas no modelo, se confirmaram, podendo variar em intensidade ao longo do tempo, como no caso da intensidade das interações entre as rugosidades e a fauna.

As rugosidades, como único diferencial entre os dois tratamentos, desencadearam temporalmente efeitos benéficos para a recuperação ambiental, retendo água, sedimentos, matéria orgânica, nutrientes, sementes e atraindo a fauna de invertebrados. A presença da fauna, por sua vez, retroagiu sobre a vegetação, polinizando-a, predando-a e ampliando as interações.

Nos ecossistemas mais quentes e úmidos, as sete ordens com maior número de espécies (Orthoptera, Homoptera, Hemiptera e Lepidoptera, Coleoptera, Diptera e Hymenoptera) são diversificadas e sensíveis a mudanças ambientais. Essas ordens são indicadores da riqueza e saúde dos ecossistemas, fiéis em acusar qualquer modificação de estrutura, diminuição de fluxo de matéria e energia, ou restrição de recursos, e rápidas em anunciar tendências de degradação, regeneração ou recuperação dos ambientes, em razão de sua grande mobilidade e curto ciclo de vida (BROWN-JUNIOR, 2000).

A diversidade de um grupo indicador está relacionada com a diversidade dos seus recursos e ambiente (BROWN-JUNIOR, 1997). Nos sistemas florestais, a diversidade de nichos, recursos e espécies se expande por um volume multidimensional limitado apenas pela heterogeneidade topográfica, disponibilidade de radiação e água, frequência de perturbação branda ou imprevisível e controle pelos ocupantes de níveis tróficos superiores (BROWN- JUNIOR, 2000). Destaca-se que a única espécie arbórea desenvolvida até o final das medições era a Mimosa scabrella. As rugosidades (microtopografias) serviram como atrativo para a fauna, pelo acúmulo de água e nutrientes. No entanto, essas microtopografias, apesar de reterem água devido aos longos períodos de estiagem, secaram, diminuindo também o efeito positivo como atratores da fauna.

A radiação na área irregular de 820 m2 foi sistematicamente mais baixa e pode ter influenciado a maior diversidade. As médias das temperaturas máximas do ambiente também foram significativamente menores na área irregular de 820 m2.

As rugosidades do terreno aumentaram a diversidade e heterogeneidade ambiental, que foram significativa para atração dos insetos nessa escala de tempo. Os resultados obtidos entre as parcelas de 1.110 m2 foram opostos aos das parcelas com 820 m2. Na parcela irregular (1.110 m2), a heterogeneidade não foi determinante em razão, provavelmente, da conexão estabelecida entre essa parcela e a irregular de 820 m2, em função da distribuição espacial no campo.

Segundo Silveira (1976), a temperatura ideal para o desenvolvimento dos insetos é em média de 25 ºC, podendo alguns grupos suportar temperaturas que variam de 15 a 38 ºC. A umidade relativa do ar foi menor na área irregular de 820 m2, porém foi estatisticamente significativa apenas durante sete meses. A radiação e umidade são fatores que afetam diretamente a comunidade de artrópodes, principalmente para espécimes que necessitam de ambientes mais estáveis. Alguns organismos, como os artrópodes, são muito sensíveis mesmo a mínimas perturbações, mudando a composição da comunidade, diminuindo ou desaparecendo com qualquer modificação ambiental (BROWN-JUNIOR, 1997).

As ordens Collembola e Coleoptera responderam melhor às parcelas irregulares de 820 m2 e 1.110 m2, que apresentaram umidade mais elevada, menor radiação solar e menor variação na temperatura, o que supõe que espécies dessas ordens não toleram ambientes instáveis, preferindo microclima mais constante.

A ordem Thysanoptera foi mais abundante nas parcelas regulares de 820 m2 e 1.110 m2. Possivelmente essa ordem responda melhor em ambientes com maior radiação e menor umidade. Essa ordem geralmente é considerada praga, porém não há nenhuma informação a respeito das comunidades naturais no Sul do Brasil (PINENT, 2006).

Lazzari e Lazzarotto (2005) relataram que o maior número de espécies de hemípteros foi coletado nas armadilhas instaladas em local aberto, facilitando a sua atração. O mesmo ocorreu nesta pesquisa, em que a maior abundância de hemíptera foi coletada nas áreas regulares, onde as armadilhas ficavam mais expostas.

Os aracnídeos não foram muito abundantes e predominaram nas parcelas regulares.

Possivelmente os indivíduos coletados respondam melhor a ambientes mais alterados.

A comparação entre os dois tratamentos de recuperação mostrou melhor estrutura vegetal e melhores condições microclimáticas nas parcelas irregulares, porém somente na parcela irregular (820 m2) é que se pode observar maior diversidade dos artrópodes. Como o processo de recuperação é lento e gradativo, a pesquisa com a comunidade de artrópodes foi exígua. Essa constatação evidenciou que o período de avaliação da fauna de invertebrados exige mais tempo de observação.

Provavelmente a oferta de recursos não apresentasse ainda diferenças significativas, apesar do crescente desenvolvimento das arbóreas.

As variações do relevo, neste caso representadas pelas rugosidades, influenciaram as interações entre a radiação solar, a umidade e os nutrientes, criando oportunidades diferenciadas para as espécies vegetais e animais. A observação da dinâmica das comunidades confirma que as espécies se substituem ao longo do tempo, refletindo as variações ambientais de uma forma heterogênea e dinâmica, conforme sugeriram Griffith et al. (1994).

A evolução da vegetação desencadeou uma teia complexa de interações com as variáveis, radiação, temperatura do solo, temperatura do ambiente e umidade relativa do ar, que no processo sucessional se refletiram em maior variabilidade das condições microclimáticas. Nas parcelas com tratamento irregular, a mudança da estrutura da composição florística desencadeou alterações nas condições microclimáticas mais intensas e heterogêneas que nas parcelas com tratamento regular. Ao invés de relação linear de causa e efeito da vegetação sobre as condições microclimáticas, na qual o maior desenvolvimento da vegetação resultaria em amenização da radiação, temperatura do ambiente e do solo, o que se constatou foi a emergência de um padrão microclimático complexo de interações entre os componentes bióticos e abióticos. Essa complexidade crescente resultou de um processo de interação entre a vegetação e o microclima, formando um círculo de causalidade de ação e reação que resultou numa cumplicidade coevolutiva cada vez mais rica e variada entre a vegetação e o meio abiótico.

A revegetação mais rica e acelerada nas parcelas com rugosidades não se refletiu linearmente, por exemplo, amenizando as condições microclimáticas, como sugeriram Yarranton e Morrison (1974). No entanto, resultou em aumento da heterogeneidade ambiental, tanto da radiação, da umidade do ar e da temperatura do ambiente quanto do solo. As rugosidades dessas áreas se comportaram, ao longo do tempo, como centros do estabelecimento de Cyperaceae e Juncaceae e fauna aquática e se transformaram, em núcleos para o crescimento de espécies mais exigentes, num fenômeno de nucleação, como sugerido por Yarranton e Morrison (1974), análogo ao encontrado em Física, tal como o crescimento do granizo. A área degradada reagiu como sistema dinâmico complexo e interagiu com o ambiente, adaptando sua estrutura interna em razão dessas interações. Ao potencializar a heterogeneidade ambiental, ampliou ainda mais a diversidade.