A restauração de ecossistemas e a produção de água

Ecosystem restoration and water yield

RESUMO

Embora exista uma crença generalizada de que plantar florestas aumenta a água dos rios e a quantidade de chuva, a ciência tem demonstrado que, na escala de microbacia hidrográfica: 1) a proporção da chuva anual que se torna recurso hídrico renovável é inversamente proporcional à biomassa arbórea e 2) mais floresta não significa mais chuva na mesma bacia. Ecossistemas naturais abertos como campos e savanas são, portanto, mais eficientes que florestas como geradores de recurso hídrico renovável e plantar árvores não aumenta a produção de água, embora melhore sua qualidade e contribua para regulação da vazão ao longo do ano. Uma vez preservados os ecossistemas naturais, adotar práticas de cultivo e conservação do solo que aumentem a infiltração da chuva em toda a bacia, trará contribuição maior do que o plantio de florestas para assegurar a vazão dos rios mesmo nos meses de estiagem, proporcionando os serviços ecossistêmicos dependentes dessa água.

Palavras-chave:
ciclo hidrológico; hidrologia; restauração; serviços ecossistêmicos; uso da terra

ABSTRACT

Although there is a widespread belief that planting forests increases water yield and rainfall, science has demonstrated that, at the scale of a watershed, the proportion of annual rainfall that flows through the river or recharges groundwater reserves is inversely proportional to the tree biomass and that increasing forests does not increases rain in the same watershed. It follows, therefore, that open ecosystems such as grasslands and savannas are more efficient than forests in water yield and also that restoration through planting trees cannot increase the amount of water produced by a watershed, in spite of improving water quality and regulation of hydrological flows. Besides preserving natural ecosystems, adopting soil conservation and suitable cultivation practices that increase the infiltration of rain throughout the catchment area can have greater contribution than planting forests if the goal is to feed the river flow even in dry months, ensuring the ecosystem services depending on that water.

Keywords:
ecological restoration; ecosystem services; hydrology; land use; water yield

Introdução

Os usos da água envolvem consumo humano, irrigação de cultivos e jardins, dessedentação de rebanhos, produção industrial, geração e fornecimento de energia e até mesmo a manutenção dos ecossistemas, que também necessitam de água para manter seu funcionamento (Postel 1996, 2000, Baron et al. 2002, Poff et al. 2003, Coates et al. 2012). O aumento de demanda de bens e alimentos exigidos pela população humana crescente, a degradação ambiental e as mudanças climáticas têm levado ao aumento das incertezas quanto à disponibilidade futura de água em todo o planeta (Postel 1998, Jackson et al. 2001, Balaji et al. 2012, IPCC 2014). Estudos têm demonstrado que grande proporção da população mundial já vivencia escassez hídrica (FAO 2003, Mekonnen & Hoekstra 2016) e que, até o ano de 2025, o aumento da demanda por água exercerá influência maior sobre o estado dos sistemas hídricos do planeta do que o aquecimento global (Vörösmarty et al. 2000).

A degradação dos ecossistemas naturais e o manejo inadequado do solo reduzem a oferta de água com padrão de qualidade aceitável para os diferentes usos e agravam os conflitos diante da escassez (Falkenmark & Molden 2008, Balaji et al. 2012). Algumas estratégias podem contribuir para a solução do problema: 1) diminuir o consumo da água; 2) melhorar a eficiência do uso da água; 3) otimizar o compartilhamento dos recursos disponíveis (Mekonnen & Hoekstra 2016), e 4) controlar as perdas evaporativas na bacia hidrográfica, de forma a aumentar o volume do recurso hídrico explorável. Todavia, ainda que o consumo possa ser racionalizado, a tendência global é de aumento progressivo da demanda (Postel 1998, Vörösmarty et al. 2000 Coates et al. 2012) e muitas das ações que objetivam a melhoria da eficiência do uso e o compartilhamento solidário da água esbarram em dificuldades técnicas, biológicas e sociais (Postel 1998, 2000, Jackson et al. 2001, Falkenmark 2003, 2013, Poff et al. 2003, Falkenmark & Rockstrom 2008, Gordon et al. 2010, Connor & Stoddard 2012, Hoekstra 2014). Controlar as perdas evaporativas na bacia, por outro lado, tem sido a solução proposta para aproveitar melhor a água da chuva (Rockstrom et al. 1999) e, com isso, obter acréscimo da água que pode ser efetivamente utilizada em uma bacia hidrográfica. Trata-se de um grande desafio, de solução complexa (Huxman et al. 2005, Wilcox et al. 2006, Doody et al. 2011), que nem sempre resulta em aumento da produção hídrica (Hawtree et al. 2015, Smethhurst et al. 2015), mas que é factível, com base nos resultados de décadas de estudos em hidrologia florestal (Bosch & Hewlett 1982, Swank et al. 1988, Brown et al. 2005, Jackson et al. 2005). Cabe esclarecer que, neste artigo, utilizamos o termo produção de água para nos referirmos ao recurso hídrico renovável (Postel 1996, Jackson et al. 2001, Huxman et al. 2005) ou, conforme definição da FAO (2003), ao fluxo anual dos rios e recarga dos aquíferos, gerados pela precipitação. Ou seja, ao conceito mais tradicionalmente utilizado, que abrange apenas a água que abastecerá os corpos d'água superficiais (descarga ou deflúvio - Hewlett & Hibbert 1967), acrescentamos a proporção da chuva que recarrega reservas mais profundas, como os grandes aquíferos que hoje em dia são considerados estratégicos para o futuro da humanidade (Rocha 1997, Balaji et al. 2012).

O papel dos ecossistemas naturais ou restaurados na proteção da qualidade da água superficial é relativamente bem compreendido, especialmente em se tratando de zonas ripárias (Neary et al. 2009, Dosskey et al. 2010, Sweeney & Newbold 2014). Os ecossistemas naturais contribuem para a regulação do microclima, do regime de fluxo de rios e do ciclo geoquímico (MEA 2005). Todavia, as relações entre a cobertura vegetal e a produção hídrica, embora amplamente estudadas e relativamente bem compreendidas pelos hidrólogos, ainda não têm sido assimiladas por outros campos da ciência e não são devidamente compreendidas pelos tomadores de decisão e pela sociedade como um todo. Para Falkenmark (2003), o entendimento equivocado sobre as questões hídricas é baseado em mitos amplamente disseminados, como o de que florestas criam água ou florestas chamam chuva (Bruijnzeel 2004, Calder 2007, Hamilton 2008). Também no Brasil, a maioria das pessoas acredita, equivocadamente, que plantar árvores faz aumentar a água dos rios e a quantidade de chuva no local onde a ação foi executada (Lima 2010). No entanto, a ciência tem demonstrado que, na maioria das vezes, o funcionamento hidrológico dos ecossistemas é muito diferente do que prega o senso comum.

A correta compreensão dos processos hidrológicos e de sua relação com a vegetação depende de estudos multidisciplinares e da tradução do conhecimento para a sociedade como um todo e, em especial, para formuladores de políticas públicas (Poff et al. 2003, Falkenmark 2003, 2013, Gordon et al. 2010, Falkenmark et al. 2014). Buscando facilitar essa compreensão, reunimos, neste artigo, os conhecimentos existentes sobre as relações entre a cobertura vegetal e a produção de água, provenientes de estudos já realizados, e construímos nossa argumentação relativa aos benefícios que se pode esperar da restauração de ecossistemas em relação à produção de água em bacias hidrográficas em nível local.

Embora existam publicações brasileiras abordando as relações entre a vegetação e os processos hidrológicos (Lima 1993, 2010, Tucci & Clarke 1997, Lima & Zakia 2010, Tucci 2002, Tucci & Mendes 2006, Salemi et al. 2011), raramente esta relação tem sido explorada no contexto da restauração de ecossistemas, que foi objeto do nosso estudo. A restauração ecológica é definida como o processo e prática de auxiliar a recuperação de um ecossistema que foi degradado, danificado ou destruído (SER, 2004). Embora a Sociedade Internacional de Restauração Ecológica (SER 2004) recomende que as ações de restauração busquem restabelecer um ecossistema o mais semelhante possível ao pré-existente, este entendimento não é consensual (Choi 2007). Alguns estudos indicam que esta não é uma meta factível (Rey-Benayas et al. 2009, Suding 2011) e, em diferentes regiões do mundo, a literatura traz exemplos de intervenções de reabilitação, sistemas agroflorestais ou mesmo silvicultura que têm sido consideradas como restauração (Li 2006, Moreno-Calles et al. 2010, Cao et al. 2011, Deng et al. 2016). Além disso, nem sempre existem informações históricas sobre os ecossistemas e, especialmente no Brasil, é comum que a restauração seja baseada, unicamente, no plantio de árvores, sendo negligenciadas outras formas de vida e tipos de vegetação não-florestal (Durigan & Melo 2011, Durigan & Engel 2012, Overbeck et al. 2015). A verdade é que todas essas formas de intervenção que visam recuperar a cobertura vegetal, independentemente da sua adequação ao conceito adotado pela SER (2004), exercem influência sobre os recursos hídricos.

Abordar a produção hídrica no contexto da restauração é de extrema importância no momento em que iniciativas e acordos globais se propõem a plantar florestas em larga escala em todo o planeta, sem que as consequências dessas ações de plantio sobre os recursos hídricos em escala local tenham sido devidamente avaliadas. Para Falkenmark (2003), as ideias de sequestro de carbono em países tropicais pobres para que os países ricos de clima temperado resolvam suas culpas relativas às mudanças climáticas é uma demonstração cabal do descaso com as questões hídricas, a que a autora se refere como water blindness. Entre os grandes acordos globais de restauração florestal destaca-se o Bonn Challenge (IUCN 2011), que tem mobilizado diversos países a restaurar 150 milhões de hectares de florestas até 2020, sem que haja iniciativas correspondentes para restaurar savanas, campos, áreas úmidas ou outros tipos de ecossistemas não florestais. Os autores do mapa global das regiões prioritárias para a restauração (Laestadius et al. 2011), base para as ações relativas ao Bonn Challenge (IUCN 2011), apontam a existência de mais de 2 bilhões de hectares de terras 'disfuncionais', quantificadas como oportunidades para restauração de paisagens florestais. No entanto, esse mapa inclui pelo menos 900 milhões de hectares de campos e savanas, que foram considerados disfuncionais e, por isso, erroneamente mapeados como áreas prioritárias para restauração florestal (Veldman et al. 2015). Esta interpretação de que savanas e campos são terras disfuncionais norteia também as orientações técnicas para a priorização de áreas para restauração em todo o mundo (IUCN & WRI 2014), que, inclusive, tratam plantações florestais homogêneas com espécies exóticas de rápido crescimento como uma das técnicas que podem ser utilizadas para cumprir as metas globais de restauração.

Partindo da premissa de que os benefícios da restauração florestal sobre a qualidade da água são razoavelmente bem compreendidos, nosso objetivo maior neste artigo é elucidar as relações entre as ações de restauração de ecossistemas e a água como recurso renovável. A compreensão dessas relações pode contribuir para evitar ações inadequadas de restauração, que possam comprometer os recursos hídricos renováveis, tanto superficiais como subsuperficiais, onde este é um recurso escasso.

Florestas e produção de água

O funcionamento hidrológico de bacias hidrográficas e suas relações com a cobertura vegetal têm sido objeto de estudo há décadas, o que possibilitou algumas generalizações. Salvo em casos específicos (Huxman et al. 2005, Wilcox et al. 2006, Doody et al. 2011), a regra, válida para a unidade espacial de uma microbacia hidrográfica, é que: 1) a proporção de água da chuva que comporá os recursos hídricos renováveis é inversamente proporcional à biomassa da vegetação arbórea (Lima et al. 1990, Le Maitre et al. 1999, Zou et al. 2014, Oliveira et al. 2016); e 2) o aumento da vegetação florestal dificilmente aumenta o volume de chuva na mesma bacia hidrográfica, a menos que a área da bacia hidrográfica seja muito extensa (Eltahir & Bras 1996, Tremberth 1999, Ellison et al. 2012). Tremberth (1999) menciona que, em uma extensão de 500 km, apenas cerca de 8,9% da precipitação total sobre a superfície terrestre são provenientes de evapotranspiração dentro da mesma região. Geralmente, a água evaporada precipita em algum local distante de onde evaporou ou até mesmo nos oceanos ou em qualquer outro lugar do planeta, que dependerá da movimentação das massas de ar em escala global (Tremberth 1999, Ellison et al. 2012). Entretanto, neste artigo, não tratamos da influência da vegetação sobre o ciclo da água em escala planetária. Conforme afirmamos anteriormente, nesse artigo abordaremos aspectos relativos à microbacia, escala em que é possível aplicar o conceito de manejo integrado de vegetação, água e solo e identificar os efeitos decorrentes dos tratamentos aplicados.

Para entender as relações entre a cobertura vegetal e a quantidade de água da chuva que fará parte dos recursos hídricos é preciso, primeiramente, saber que essas relações se estabelecem no espaço territorial de uma bacia hidrográfica, sendo mais fácil quantificar, compreender ou manejar a produção de água em bacias de pequenas dimensões - as microbacias hidrográficas. A quantidade de água da chuva que pode vir a ser recurso hídrico renovável em uma bacia hidrográfica pode ser estimada pela seguinte equação:

$V\mathit{=}P\mathit{-}\left(I\mathit{+}T\mathit{+}E\right)$

Onde:

V: quantidade anual de água que pode vir a ser recurso hídrico (corpos d'água superficiais ou reservas subterrâneas)

P: precipitação anual

I: interceptação anual da chuva (pela vegetação ou pela serapilheira)

T: transpiração anual pelas plantas (água que é retirada do solo pelas plantas e lançada à atmosfera)

E: evaporação anual da superfície do solo ou dos corpos d'água

Dessa forma, o volume anual de recurso hídrico renovável fornecido por uma bacia hidrográfica será tanto maior quanto menores forem as perdas de água para a atmosfera (I + T + E). Extensos estudos de revisão (Bosh & Hewlett 1982, Brown et al. 2005, Jackson et al. 2005) evidenciaram seguidamente os resultados obtidos em bacias hidrográficas com manipulação da vegetação, em que a redução da biomassa resultou em aumento da produção hídrica. Estudos baseados em bacias hidrográficas extensas (Costa et al. 2003, no Tocantins e Coe et al. 2011, no Araguaia), assim como estudos baseados em modelagem para escalas maiores (D'Almeida et al. 2007, para a Amazônia como um todo), indicam que geralmente o desmatamento leva ao aumento da vazão, em diferentes escalas.

A ciência tem demonstrado que, quando há disponibilidade de água no solo, tanto maiores serão as perdas evaporativas quanto maior for a biomassa da vegetação (Calder 1998, Huxman et al. 2005, Zhang et al. 2005). As perdas evaporativas aumentam em função do aumento da interceptação - que é a água retida pelas copas durante a chuva e que retorna para a atmosfera por evaporação (Carlyle-Moses & Gash 2011, Zou et al. 2014, Honda & Durigan 2016) e da transpiração pelas plantas (Bucci et al. 2008, Giambelluca et al. 2009, del Campo et al. 2014). O aumento da transpiração, por sua vez, é proporcional ao aumento da superfície foliar (Dietz et al. 2006, Kramer & Holscher 2009, Del Campo et al. 2014) e do volume de solo explorado pelo sistema radicular (Nepstad et al. 1994, Jackson et al. 1996, Calder et al. 1997, Wine et al. 2015). À medida que aumentam as perdas evaporativas, diminui a quantidade de água do solo (Bond et al. 2007, Bucci et al. 2008, Giambelluca et al. 2009, del Campo et al. 2014, Zou et al. 2014, Deng et al. 2016) e, por consequência, diminui a recarga das reservas subterrâneas (Lima et al. 1990, Le Maitre et al. 1999, Oliveira et al. 2016). Para exemplificar, a percentagem da água da chuva interceptada em relação à precipitação anual total em florestas tropicais pode corresponder a 9,6% a 31,8% (Carlyle-Moses & Gash 2011), enquanto em estudo realizado no gradiente de biomassa entre o cerrado strictu sensu e o cerradão a interceptação variou de 3,4% a 20,3% da precipitação anual (Honda & Durigan 2016).

Em síntese, conforme ilustrado na figura 1, à medida que aumenta a biomassa aérea, é otimizado o serviço ecossistêmico de armazenamento de carbono, mas diminui a proporção de água da chuva que pode abastecer corpos d'água superficiais ou reservas subterrâneas (Lima et al. 1990, Le Maitre et al. 1999, Oliveira et al. 2016). Depreende-se, portanto, que ecossistemas naturais de menor biomassa, como campos e savanas, são mais eficientes do que ecossistemas florestais no fornecimento de recurso hídrico renovável. Ou seja, para um mesmo volume de chuvas, o volume de água que irá para os corpos d'água superficiais ou reservas subterrâneas será maior em uma bacia hidrográfica ocupada por vegetação de baixa biomassa do que se a mesma bacia fosse ocupada por floresta.

Figura 1
Representação esquemática do trade-off entre a oferta dos serviços ecossistêmicos de armazenamento de carbono e produção de água em função da biomassa arbórea.
Figure 1
Schematic representation of the trade-off between the supply of the ecosystem services of Carbon storage and water yield as a function of tree biomass.

Uso da terra e regulação da vazão dos rios

Nas situações em que regular a vazão da bacia ao longo do ano é mais importante do que aumentar o volume total produzido anualmente, o destino da água da chuva é muito importante e mais complexo do que na equação apresentada anteriormente. Tucci & Clarke (1997) descrevem o destino da parcela de precipitação que atinge o solo da seguinte forma: "pode infiltrar ou escoar superficialmente dependendo da capacidade do solo em infiltrar. (...). A água que infiltra pode percolar para o aquífero ou gerar um escoamento subsuperficial ao longo dos canais internos do solo, até a superfície ou um curso d'água. A água que percola até o aquífero é armazenada e transportada até os rios, criando condições para manter os rios perenes nos períodos de longa estiagem". Esta descrição está correta, exceto pela omissão da proporção da água que percola profundamente e ficará confinada em aquíferos profundos, não alimentando corpos d'água superficiais. A recarga anual do Aquífero Guarany, por exemplo, é estimada em 160 km³ ano^-1 (Rocha 1997).

O uso do solo exerce, portanto, forte influência sobre as proporções de todos esses processos e sobre a distribuição da vazão ao longo do ano, conforme representado na figura 2. Quando o solo é recoberto por vegetação nativa (campos, savanas ou florestas, naturais ou restaurados), a infiltração é favorecida e o escoamento superficial tende a ser mínimo, exceto em eventos chuvosos de alta intensidade ou em locais onde os solos são rasos (Bonell 2005). Quando o solo é cultivado com práticas adequadas de conservação e são preservadas as suas propriedades físicas favoráveis à infiltração e percolação da água (Derpsch et al. 1991, Bonell 2005, Leite et al. 2009, Pinheiro et al. 2009), o escoamento superficial também pode ser mínimo (Beutler et al. 2003, Panachuki et al. 2011). Cabe ressaltar, todavia, que, embora tanto florestas quanto ecossistemas de baixa biomassa ou cultivos com boas práticas exerçam, igualmente, a função de regulação da vazão ao longo do ano, o volume será comparativamente menor quando há florestas (naturais ou plantadas), conforme foi claramente demonstrado por Zhang et al. (2001) e Brown et al. (2005). Porém, em pastagens ou cultivos com solos compactados e sem práticas de conservação, assim como em solos expostos, a infiltração é reduzida e o impacto direto das gotas da chuva desagrega as partículas do solo e produz sedimentos que são carregados diretamente para os rios pela água da chuva que não infiltrou (Tarolli & Sofia 2016). As consequências são a diminuição da vazão ou até a interrupção do fluxo na estiagem e cheias com maior volume e mais frequentes na estação chuvosa (Grip et al. 2005), além de assoreamento e contaminação de fontes hídricas. A situação é agravada em áreas impermeabilizadas, como zonas urbanas ou rodovias, em que toda a água da chuva escoa pela superfície (Rijsdijk et al. 2007, Thomaz et al. 2013, Ramos-Scharrón & LaFevor 2016). Nesses casos, cabe ressaltar que a conservação ou restauração da vegetação apenas nas faixas ciliares não impede que a água que não infiltrou a montante escoe imediatamente para os rios. Este volume concentrado de água que escoa superficialmente, embora seja quantificado como parte da produção hídrica, permanece disponível por um período muito curto de tempo, o que o torna, na prática, indisponível (FAO 2003, Falkenmark & Rockstrom 2008, Falkenmark et al. 2014). Além disso, essa água tem, frequentemente, qualidade abaixo dos padrões estabelecidos para consumo humano. O excesso de água decorrente do escoamento superficial em picos de chuva pode se tornar um problema maior do que a escassez (Hamilton 2008), mesmo em regiões com baixa pluviosidade. Os serviços esperados dos ecossistemas protegidos ou restaurados são, portanto, dependentes da água que infiltra e abastece os corpos d'água e as reservas subterrâneas (Postel 1998, Jackson et al. 2001, FAO 2003, Falkenmark & Rockstrom 2008).

Figura 2
Representação esquemática da variação na precipitação e no deflúvio ao longo do ano em região de clima estacional, em três condições hipotéticas relativas ao tipo de cobertura vegetal e manejo do solo.
Figure 2
Schematic representation of the variation in rainfall and flow throughout the year in a region of seasonal climate, in three hypothetical conditions related to the type of vegetation cover and soil management.

Se o ecossistema (natural ou restaurado) ou o uso adequado da terra otimizam a capacidade de infiltração da água da chuva em toda a bacia hidrográfica, a proporção de água que poderá vir a ser recurso hídrico dependerá, essencialmente, da diferença entre o volume de chuva que precipita (P) e o que é interceptado (I) ou utilizado pelas plantas (T). A evaporação direta da superfície do solo exposto (E) é um processo de perda da água para a atmosfera em geral de menor importância, embora possa atingir valores significativos na presença de energia e suprimento contínuo de água (Reichardt & Timm 2010). A presença de vegetação desfavorece as perdas evaporativas da superfície do solo (Ritchie 1972, Royer et al. 2012, Bodner et al. 2015), ao mesmo tempo que favorece as demais formas de perda (interceptação e transpiração) (Sun & Liu 2013). Consequentemente, a proporção da evaporação direta da superfície do solo, em ecossistemas naturais ou restaurados, torna-se ínfima em relação ao total de água perdida pelo sistema (Savenije 2004, Huxman et al. 2005).

Os estudos já realizados sobre as relações entre a cobertura vegetal e a produção de água (volume de água dos rios) em uma bacia hidrográfica, em conjunto, levam a uma outra generalização altamente relevante no contexto da restauração de ecossistemas: para que a mudança na vegetação afete significativamente a produção de água em uma bacia hidrográfica, é preciso que essa mudança ocorra em pelo menos 20% da área da bacia (Bosch & Hewlett 1982, Brown et al. 2005). Simplificadamente, ao contrário do que prega o senso comum, desmatar mais de 20% da bacia poderá aumentar a produção total de água e plantar florestas em mais de 20% da bacia poderá diminuir o volume total de água dos rios. Mudanças em áreas menores normalmente não resultam em variação significativa de vazão dos rios, embora possam exercer forte influência sobre a qualidade da água.

A restauração e os serviços ecossistêmicos relacionados à água

Uma vez entendidos os componentes da equação que representa os processos envolvidos na produção de água em uma bacia hidrográfica, o papel das intervenções de restauração sobre esses processos pode ser mais facilmente compreendido. Tais intervenções, se adequadas, otimizam os serviços ecossistêmicos que dependem do volume de água disponível, da sua qualidade e da regulação da vazão dos rios. A conservação da água, tanto em quantidade como em qualidade, depende, primariamente, de práticas adequadas de conservação do solo em toda a bacia (Falkenmark & Rockstrom 2008, Gordon et al. 2010, Falkenmark et al. 2014), que incluem também a localização correta de carreadores e estradas. Enfatizamos ainda que, enquanto os efeitos benéficos das práticas de conservação do solo são percebidos imediatamente após a aplicação das técnicas (Bodner et al. 2015), os efeitos das funções de proteção aos recursos hídricos após as atividades de restauração só serão percebidos após o lento processo de crescimento da vegetação (Grip et al. 2005, Holscher et al., 2005, Mu et al. 2007, Vertessy et al. 2011). A recuperação da vegetação deve ser entendida, portanto, como uma ação complementar.

As Áreas de Preservação Permanente - APP, somadas à Reserva Legal, geralmente não ultrapassam 20% da área de uma propriedade, proporção estabelecida pela lei como área mínima a ser protegida ou recuperada na maioria dos casos no Brasil (exceto na Amazônia). Assim, a ação isolada de restauração florestal em APPs pode influenciar muito pouco o volume de água fornecido por uma bacia hidrográfica com base nos limiares já conhecidos (Bosch & Hewlett 1982, Brown et al. 2005), embora possa melhorar sua qualidade. Cabe a ressalva de que, em alguns casos, o plantio de árvores, mesmo em áreas pequenas, pode influenciar negativamente a produção de água. Por exemplo, a substituição equivocada de uma vegetação ripária de pequeno porte, com baixa superfície foliar e sistema radicular superficial (campos de altitude, campos úmidos, veredas, etc.), por árvores com alto índice de área foliar e sistema radicular profundo, com capacidade de acesso permanente à água subterrânea ou do próprio rio, pode acarretar aumento do consumo de água pela vegetação substituta (Le Maitre et al. 1999, Doody et al. 2011), resultando em diminuição da produção hídrica na bacia hidrográfica (Le Maitre et al. 2015). O plantio de floresta, nesses casos, não pode, portanto, ser considerado uma ação de restauração.

O papel da restauração na produção de água em uma bacia hidrográfica deve ser definido com base no serviço ecossistêmico esperado e, conforme demonstrado, não se deve esperar aumento da produção hídrica como um dos serviços prestados pela floresta. Ao contrário, o decréscimo da produção hídrica devido à presença da floresta é o preço por ela cobrado pelos outros serviços ecossistêmicos prestados, como a fixação de carbono (Jackson et al. 2005). Entre os serviços ecossistêmicos mais importantes prestados pela floresta merecem destaque o controle da erosão superficial, a regulação do fluxo dos rios, da ciclagem biogeoquímica e do microclima e a melhoria da qualidade da água (extensa revisão em MEA 2005, síntese em Costanza et al. 1997, e texto em português por Tambosi et al. 2015).

A eficácia da cobertura florestal no controle da erosão superficial e na diminuição da frequência de cheias em escala de microbacia hidrográfica é comprovada (Rice et al. 1969, Montgomery et al. 2000, Glade 2003, Ramos-Scharrón & MacDonald 2007, Reubens et al. 2007, García-Ruiz et al. 2010). Uma vez que a água atinge o solo, espera-se que a vegetação restaurada estimule a sua infiltração, para evitar que escoe pela superfície, arrastando consigo os sedimentos, poluentes, contaminantes e detritos, ou desencadeando processos erosivos mais severos. Quanto maior a área restaurada, é de se esperar que seja maior a eficácia no controle de cheias e menor a frequência desses eventos. É importante ressaltar, porém, que a proteção oferecida pela floresta só é efetiva em eventos chuvosos de baixo a médio volume (Bruijnzeel 2004, Ramos-Scharrón & MacDonald 2007). Além disso, para os processos erosivos superficiais mais severos, como a erosão em sulcos ou voçorocas ou no caso de erosão geológica, a vegetação florestal não é eficiente e nem evita a ocorrência de eventos extremos de movimento de massa (Grip et al. 2005, Steinacher et al. 2009).

Se o benefício esperado é a qualidade da água, as intervenções de restauração devem priorizar a recuperação do solo e da vegetação nos locais mais frágeis, nas áreas descobertas e nos trechos da bacia sujeitos a maior escoamento superficial e, portanto, expostos a maiores riscos de erosão e assoreamento. Nascentes e terrenos inclinados devem ser, portanto, prioritariamente protegidos. Para esta finalidade, florestas, savanas ou campos, se devidamente restaurados, podem igualmente exercer a função de proteção, que será mais efetiva quanto maior a largura da faixa restaurada ao redor do corpo d'água (Sweeney & Newbold 2014). Porém, sabe-se hoje que as principais causas de erosão e assoreamento, não somente no Brasil, mas também em grande parte do planeta, são a localização inadequada das estradas rurais e rodovias e a falta de preocupação com o destino da água das chuvas por elas captadas (Thomaz et al. 2014, Ramos-Scharrón & LaFevor 2016, Tarolli & Sofia 2016). Esses problemas, todavia, as intervenções de restauração não podem resolver.

Se o problema a resolver é a escassez local de água, o plantio de árvores pode contribuir pouco ou até mesmo agravar o problema, caso a ação de restauração seja equivocada, como está acontecendo em extensas regiões na China (Mu et al. 2007, Cao et al. 2011, Deng et al. 2016). Estudos realizados naquele país têm demonstrado que a vazão dos rios foi severamente comprometida após o plantio de florestas substituindo ecossistemas de menor biomassa ou utilizando espécies arbóreas de rápido crescimento em alta densidade. Nesses casos, é mais importante readequar o uso e manejo do solo em toda a bacia, com base no conhecimento de que o plantio de florestas poderá levar à diminuição da produção de água, ainda que contribua para melhorar sua qualidade ou regularizar o regime de fluxo. A restauração de vegetação não florestal pode exercer igualmente a proteção contra a erosão superficial e melhoria da qualidade da água, sem comprometer a produção hídrica. A ameaça que plantações florestais oferecem aos recursos hídricos em regiões com escassez de água (Jackson et al. 2005, Cao et al. 2011, Deng et al. 2016) é ainda mais grave se a silvicultura for realizada em larga escala ou se as árvores tiverem acesso permanente ao lençol freático, como tem ocorrido, por exemplo, na África do Sul (Le Maitre et al. 1999, 2015), Argentina (Jackson et al. 2005, Nosetto et al. 2005), Estados Unidos (Zou et al. 2014) e India (Calder 2007). Estudo baseado em mais de 600 conjuntos de dados de bacias hidrográficas em todo o mundo, em regiões com estação seca prolongada, demonstrou números alarmantes de diminuição da vazão dos rios (em média 52% de diminuição do fluxo) e de rios que secaram completamente por no mínimo um ano (13%), quando foram efetuadas plantações florestais em áreas que não tinham florestas, sendo o risco maior em regiões com índice pluviométrico anual inferior a 1.000 mm (Jackson et al. 2005). Embora não se trate, na maioria dos casos, de restauração ecológica conforme definida pela SER (2004), o comprometimento da produção hídrica é a ameaça que se coloca quando grandes acordos internacionais propõem o plantio de florestas sobre savanas e campos (Veldman et al. 2015), já que plantações florestais têm sido tratadas nos acordos como uma das alternativas técnicas de restauração (IUCN & WRI 2014).

Considerações finais

Neste artigo tratamos da produção de água em uma bacia hidrográfica e de suas relações com intervenções que visam a restauração da cobertura vegetal. Abordamos as implicações dessas intervenções e da conservação dos solos sobre a oferta dos serviços ecossistêmicos relacionados com a água para as populações locais. Esta abordagem é distinta dos estudos de modelagem baseados no ciclo da água em escala planetária, que apontam para a importância das grandes massas de floresta na alimentação dos chamados rios voadores (Makarieva et al. 2009, 2014) e, portanto, sobre o clima global. Sob esta perspectiva, teoricamente, a implantação de florestas em larga escala em todo o planeta seria capaz de influenciar o clima. Este seria, porém, um serviço ecossistêmico difuso potencialmente oferecido pelos ecossistemas restaurados, assim como o sequestro de carbono, cujo benefício não pode ser percebido localmente, conforme destacado por Parr et al. (2014).

Não questionamos os benefícios que são proporcionados pelas florestas em relação à qualidade da água e à regulação da vazão dos rios na escala de microbacias hidrográficas, que, cabe ressaltar, também são proporcionados por outros tipos de ecossistemas que não florestas. No entanto, buscamos destacar neste artigo que não se pode esperar que o plantio de florestas faça aumentar o volume total de água que pode ser utilizado como recurso renovável (vazão dos rios + recarga de água subterrânea). Ao contrário, o aumento da biomassa fará diminuir a água utilizável. Este pode não ser um problema em regiões em que não há escassez hídrica, mas pode impactar diretamente a economia regional e as populações humanas em regiões onde a água é um recurso limitado.

Além das mudanças decorrentes do plantio de árvores, outras causas de mudança estrutural da vegetação que resultem em aumento de biomassa (adensamento da vegetação nativa, invasão das savanas por espécies florestais nativas ou exóticas) também devem ser contabilizadas como ameaça à produção hídrica (Huxman et al. 2005, Zou et al. 2014, Le Maitre et al. 2015, Honda & Durigan 2016). Esta constatação é de extrema importância para o planejamento das ações de restauração. Se o objetivo da restauração em relação à produção de água é restabelecer o regime de fluxo histórico, ou seja, anterior à conversão dos ecossistemas naturais (Poff et al. 1997, Baron et al. 2002), a restauração nunca deve resultar em vegetação com biomassa diferente do ecossistema natural pré-existente que foi degradado. Por exemplo, plantar árvores em alta densidade (florestas) sobre campos naturais (campos sulinos, campos úmidos, veredas) ou em regiões de Cerrado não pode ser considerada uma ação de restauração. Ao contrário, pode ser um desastre ambiental para quem busca aumentar a produção de água, já que quanto mais árvores, menos água estará disponível para proporcionar os serviços ecossistêmicos dos quais tanto dependemos.

Agradecimentos

As autoras agradecem aos cinco revisores anônimos pelas sugestões para aprimoramento do artigo e a Dora Souza Dias, pela melhoria da qualidade das figuras. G.D. agradece ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq, pela bolsa de produtividade em pesquisa (Processo 303179/2016-3).

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  Jul-Sep 2017

Histórico

• Recebido
  27 Set 2016
• Aceito
  15 Maio 2017