ABSTRACT The present study aimed to develop a methodology for analyzing the dynamics and maintenance of the water purification ecosystem service in the water bodies of the Guandu River Hydrographic Region, responsible for water supplying the Rio de Janeiro Metropolitan Region, characterized by the presence of water transfers and low levels of effluent treatment. The dynamics of this service occurs through an ecosystem flow, influenced by the volume of water that moves from one region to another. The methodology consisted of reviewing studies of ecosystem flows, building a database, classifying impacts on water purification in hydrological planning units from a similarity dendrogram, analyzing indicators related to water demands and availability of these units, and developing an ecosystem flow diagram of water purification. The effects of transfers on the maintenance and flow of water purification were also analyzed from the comparison between the real scenario (which considers the presence of the existing hydraulic infrastructure) and the natural scenario (which disregards it). The results showed that the worst situation of maintenance of water purification is in the western part of the region, and the demands for it requires more than double the volume of withdrawn water to supply the local population and industry.

RESUMO O presente estudo teve como objetivo desenvolver uma metodologia para análise da dinâmica e manutenção do serviço ecossistêmico de purificação da água nos corpos hídricos da Região Hidrográfica do Rio Guandu, responsável pelo abastecimento de água da Região Metropolitana do Rio de Janeiro, caracterizada pela presença de baixos níveis de tratamento de efluentes. A dinâmica desse serviço ocorre por meio de um fluxo ecossistêmico, influenciado pelo volume de água que se desloca de uma região para outra. A metodologia consistiu em revisar estudos de fluxos ecossistêmicos, construir um banco de dados, classificar impactos na purificação de água em unidades de planejamento hidrológico a partir de um dendrograma de similaridade, analisar indicadores relacionados à demanda e disponibilidade hídrica dessas unidades e desenvolver um fluxograma ecossistêmico de purificação de água. Os efeitos das transposições na manutenção e no fluxo da purificação da água também foram analisados a partir da comparação entre o cenário real (que considera a presença da infraestrutura hidráulica existente) e o cenário natural (que a desconsidera). Os resultados mostraram que a pior situação de manutenção da purificação da água está na parte oeste da região, e que as demandas por este serviço ecossistêmico exigem mais que o dobro do volume de água captada para abastecer a população local e a indústria.

ABSTRACT In Brazil, the Steppe Savanna and associated vegetation types, typical of the Chaco, are in the Pantanal biome. Land use in this region has caused the suppression of natural vegetation and the emission of greenhouse gases. The knowledge of the phytophysiognomies of the Chaco and its importance for the mitigation and adaptation to climate change can contribute to conservation and protection policies in this region, including specific public policies to support the sustainable use of biodiversity and carbon stock (C). In this work, we present an estimate of the balance between CO2 emissions and removals associated with land use and land cover changes for the Brazilian Chaco, considering the annual average of C loss or gain in living biomass and dead organic matter in three different periods: 1990 to 2000, 2000 to 2010 and 2010 to 2019. The methodology followed the one recommended by the Fourth National Communication of Brazil to the United Nations Framework Convention on Climate Change, with adaptations. The results show that the natural vegetation of the Brazilian Chaco has been replaced by pasture throughout the studied period (1990-2019). The Savanna Formations had the greatest reduction in area in this period. The balance points to a net emission of 0.12, 0.05, and 0.03 MgCO2 ha-1 year-1, respectively, in 1990-2000, 2000-2010, and 2010-2019. CO2 removals predominate especially in the Kadiweu Indigenous Land, and emissions prevail in the Chaco South region.

RESUMO No Brasil, a Savana Estépica e formações associadas, típicas do Chaco, encontram-se inseridas no bioma Pantanal. O uso da terra nessa região tem provocado a supressão da vegetação natural e a emissão de gases de efeito estufa. O conhecimento das fitosionomias do Chaco e de sua importância para a mitigação e adaptação às mudanças climáticas pode contribuir para políticas de conservação e proteção dessa região, incluindo políticas públicas específicas que apoiem o uso sustentável da biodiversidade e do estoque de carbono (C). No presente trabalho é apresentada a estimativa do balanço de CO2 devido a mudanças no uso da terra para o Chaco brasileiro, considerando a média anual das emissões e remoções relativas às mudanças dos estoques de C na biomassa viva e matéria orgânica morta, em três diferentes períodos: 1990 a 2000; 2000 a 2010 e 2010 a 2019. A metodologia seguiu a preconizada pelo Quarta Comunicação Nacional do Brasil à Convenção-Quadro das Nações Unidas sobre Mudança do Clima, com adaptações. Os resultados mostram que a vegetação natural do Chaco brasileiro vem sendo substituída por pastagem ao longo do período estudado (1990-2019). A Formação Savânica teve a maior redução em área nesse período. O balanço aponta para emissões líquidas de 0,12, 0,05 e 0,03 MgCO2 ha-1 ano-1, respectivamente, nos períodos 1990-2000, 2000-2010 e 2010-2019. As remoções de CO2 predominam especialmente na Terra Indígena Kadiwéu, e as emissões, no sul da região.

Resumo O modelo em cascata é uma estrutura comumente utilizada para avaliar a provisão de serviços ecossistêmicos, destacando seus benefícios para a sociedade e atribuindo valores não monetários e monetários a esses serviços. Adaptando este modelo, apresentamos uma metodologia para estabelecer os indicadores mais adequados para monitorar programas de Pagamento por Serviços Ecossistêmicos (PSA) hídricos no Brasil. Por meio de um processo participativo, um conjunto de indicadores para as funções ecossistêmicas foi atribuído a cada serviço ecossistêmico (SE) considerado no estudo. Em seguida, os indicadores foram classificados segundo os seguintes critérios: clareza, viabilidade, sensibilidade e relevância. Os resultados demonstraram que os critérios clareza e relevância foram os que os especialistas consideraram como os mais importantes para escolher um indicador. No geral, podemos observar que para todos os SE avaliados, os indicadores de maior pontuação foram aqueles analíticos e bem estabelecidos pela literatura. A lista de indicadores pode apoiar o monitoramento de PSA na Floresta Atlântica. Além disso, a metodologia desenvolvida pode ser facilmente aplicada em outras áreas e fornecer suporte para a definição dos indicadores mais adequados para monitorar o PSA baseado em água em diferentes contextos nos trópicos.

Abstract The cascade model is a commonly applied framework to evaluate ecosystem services provision, highlighting their benefits to society and assigning non-monetary and monetary values to these services. Adapting this model, we present a methodology to establish the most suitable indicators for monitoring Payment for Ecosystem Services (PES) programs related to water resources in Brazil. Through a participatory process, a set of ecosystem functions indicators were assigned for each ecosystem service (ES) considered in the study. The indicators were then classified following these criteria: clarity, viability, sensitivity, and relevance. The indicators were organized by their final score according to each evaluated criterion. The results demonstrated that “clarity” and “relevance” criteria were those most important for the experts to choose an indicator. In general, we could also observe a preference for analytical and well-established indicators in the literature for all ES evaluated. The indicators list presented can support the PES program monitoring in Brazil. Additionally, the methodology developed can be easily applied in other areas and provide the definition of the most suitable indicators to monitor water-based PES in different Brazilian contexts.

Resumo Estudos com a abordagem de serviços ecossistêmicos (ES) desenvolvidos no Brasil com base no quadro da Avaliação de Ecossistemas do Milênio (MEA) variam desde a avaliação quantitativa e qualitativa até o desenvolvimento de instrumentos econômicos para pagamento por serviços ecossistêmicos (PES) ou compensação por sua manutenção, principalmente de serviços hidrológicos. Para sintetizar a atual produção de conhecimento e a estrutura de ensino em ES e também fornecer uma base para futuras pesquisas no Brasil, nós realizamos uma revisão sistemática de publicações sobre ES e uma pesquisa sobre a disponibilidade de cursos de graduação e pós-graduação relacionados aos ES. Nossa revisão sistemática encontrou 282 publicações para o período 2006-2017, que incluiu artigos revisados por pares, livros, capítulos de livros, teses, dissertações, artigos em anais e publicações técnicas. Identificamos o conhecimento atual, as interações entre instituições, lacunas de conhecimento e prioridades que deveriam ser consideradas em pesquisas futuras. O artigo fornece informações sobre estudos futuros e é um passo importante para considerar ES como uma abordagem para atingir os objetivos do desenvolvimento sustentável.

Abstract Studies using the ‘ecosystem services’ (ES) approach developed in Brazil based on the framework of the Millennium Ecosystem Assessment (MEA), and range from quantitative and qualitative evaluation to the development of economic instruments for payment for ecosystem services (PES) or compensation for their maintenance, mainly for hydrological services. In order to summarize current knowledge regarding ES, the structure for teaching in ES, and also to provide a basis for future research in Brazil, we carried out a systematic review of publications on ES and a study on the availability of undergraduate and graduate courses related to ES. We found 282 publications for the 2006-2017 period, which included peer-reviewed articles, books, book chapters, theses, dissertations, articles in annals and technical publications. We identified current knowledge, knowledge gaps and trends in ES researches that may guide surveys and scenario analyses for future studies, in different biomes and regions of the country. Atlantic Forest and Amazon are the most-studied biome. Most of the studies were related to the evaluation of different types of ES and to the development of methodologies for their evaluation and monitoring. The most common ES are related to biodiversity, carbon sequestration and water.

Resumo O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da eutrofização do solo em fragmentos remanescentes de vegetação nativa sobre a comunidade florística de arbóreas em paisagens agrícolas. Foram amostrados oito sítios de vegetação arbórea na Mata Atlântica, no Estado do Rio de Janeiro, em pares formados de acordo com o uso do solo em seu entorno - intensivo (UI) ou extensivo (UE) - e com diferentes tamanhos: dois fragmentos pequenos, com cerca de 10 ha; dois médios, com 30 ha; dois grandes, com 100 ha; e outros dois sítios localizados dentro de uma área contínua de floresta. Um conjunto de parâmetros bióticos e de solos, além de métricas da paisagem, foi obtido e analisado segundo duas hipóteses: H01, a fertilidade do solo dos remanescentes naturais adjacentes a áreas agrícolas de uso intensivo é alterada; e H02, a eutrofização do solo dos remanescentes naturais adjacentes a áreas agrícolas de uso intensivo altera a composição da sua comunidade de arbóreas. Os teores de cálcio foram cerca de sete vezes maiores nos sítios adjacentes a UI, quando comparados aos fragmentos adjacentes a UE. Os teores de fósforo foram de 1,5 a 2,5 vezes maiores nos fragmentos pequenos e médios adjacentes a áreas de UI. A análise de ordenamento evidenciou que P, K, Ca, luz difusa, abertura de dossel, relação área/perímetro e isolamento dos fragmentos explicam 59% da composição das comunidades arbóreas.

Abstract This objective of this work was to evaluate the effect of soil eutrophication in remaining patches of native vegetation on the floristic community of trees in agricultural landscapes. Eight sites of arboreal vegetation were sampled in the Atlantic Forest, in state of Rio de Janeiro, Brazil, in pairs formed according to land use in their boundary - intensive (UI) or extensive (UE) -, and with different sizes: two small sites, with about 10 ha; two medium-sized ones, with 30 ha; two large ones, with 100 ha; and two sites located within a continuous forest area. A set of biotic and soil parameters, besides landscape metrics, was surveyed and analyzed considering two hypotheses: H01, soil fertility is changed in forest remnants next to areas of intensive agricultural use; and H02, soil eutrophication in forest remnants next to areas of intensive agricultural use changes the composition of its tree community. Calcium contents were about seven times higher in sites next to UI areas, in comparison with those next to UE areas. Phosphorous contents were 1.5 to 2.5 times higher in the small and medium-sized patches next to UI areas. The ordering analysis showed that P, K, Ca, diffuse light, canopy opening, area/perimeter ratio, and patch isolation account for 59% of the tree community composition.

Resumo A pressão humana sobre os serviços ecossistêmicos tem resultado em impactos indesejáveis sobre o bem-estar humano. Com o Projeto Millennium, várias pesquisas interdisciplinares têm sido desenvolvidas em todo o mundo com o objetivo de entender esses impactos sobre os fluxos e os processos dos ecossistemas e internalizar os custos e os benefícios dos serviços ecossistêmicos para a produção. O solo fornece muitos serviços ecossistêmicos, uma vez que sua multifuncionalidade é a base para a produção de alimentos, filtração de água, ciclagem de nutrientes e outros bens essenciais à vida. Este artigo apresenta os principais conceitos e classificações dos serviços ecossistêmicos do solo e de suas funções; os indicadores e os métodos de avaliação, modelagem e valoração dos serviços ecossistêmicos; algumas aplicações recentes para avaliar impactos de práticas de manejo agrícola sobre os serviços ecossistêmicos do solo; bem como os desafios e as oportunidades para a pesquisa e para o desenvolvimento de políticas públicas relacionadas à sustentabilidade agroambiental no Brasil. Apesar de o papel do solo para prestação de serviços ecossistêmicos ainda ser subestimado, os cientistas têm gradualmente reconhecido os processos e as funções do solo como fundamentais para avaliar os serviços ecossistêmicos e os efeitos do uso e manejo da terra sobre eles. Abordagens interdisciplinares que integrem ciência e políticas públicas são necessárias para construir uma governança com base em serviços ecossistêmicos.

Abstract Human pressure on ecosystems has undesirable impacts on human well-being. After the Millennium Project, much interdisciplinary research has been developed worldwide aiming to understand these impacts on ecosystem flows and processes, and to learn about the costs and the benefits of ecosystem services for production. Soil provides many ecosystem services, since its multi-functionality is the basis for food production, water filtration, nutrient cycling, and other goods essential to life. This article presents the main concepts and classifications of soil ecosystem services and of its functions; the indicators and the methods for assessment, modeling, and valuation of ecosystem services; some recent applications to assess and evaluate impacts of agricultural management practices on soil ecosystem services; as well as challenges and opportunities for research and for development of public policies related to agro-environmental sustainability in Brazil. Although the role of soil in supplying ecosystem services is yet undervalued, scientists are gradually recognizing soil processes and functions as fundamental to assess ecosystem services and the effects of land use and management on them. Interdisciplinary approaches to integrate science and public policies are necessary to build governance based on ecosystem services.

Resumo A abordagem de serviços ecossistêmicos tem se mostrado promissora para a avaliação das interações entre ecossistema e sociedade ao integrar conceitos ambientais e socioeconômicos o que requer conhecimento interdisciplinar. Porém, sua aplicação encontra limitações devido a lacunas de informação que orientem a tomada de decisão. Diante disso o presente trabalho foi desenvolvido buscando contribuir para a aplicação de princípios de serviços ecossistêmicos, no processo decisório em gestão de recursos hídricos. Seu objetivo é identificar procedimentos e metodologias empregados para a tomada de decisão visando a seleção de áreas prioritárias a serem contempladas em projetos ou programas de compensação por serviços ambientais. Para tal buscou-se na literatura técnica e científica publicações que descrevessem métodos e experiências para seleção de áreas prioritárias; identificaram-se as etapas-chave empregadas no processo de seleção de áreas prioritárias; em seguida fez-se um levantamento dos procedimentos adotados para cada etapa-chave, nos textos reunidos; e, por fim, as informações coletadas foram analisadas e classificadas. Considerando o universo amostral do presente trabalho, observou-se que a seleção de áreas prioritárias foi realizada com base no emprego direto dos critérios previamente determinados. A aplicação de indicadores, bem como a análise espacial, ainda são práticas pouco empregadas. Deve-se ressaltar, contudo, que a maioria dos documentos analisados não se propunha a descrever o processo de seleção de áreas prioritárias em detalhe, o que pode ter resultado em algumas omissões. Embora essas condições possam trazer limitações para as análises efetuadas neste trabalho, os resultados apresentados permitem identificar os principais objetivos, ações e critérios empregados para a seleção de áreas prioritárias em programas/projetos de compensação por serviços ambientais.

Abstract The approach of ecosystem services has shown promise for the evaluation of interactions between ecosystems and society, integrating environmental and socioeconomic concepts which require interdisciplinary knowledge. However, its usefulness in decision making is limited due to information gaps. This study was therefore developed in order to contribute to the application of principles of ecosystem services in the decision-making for water resources management. It aims to identify procedures and methodologies used for decision-making in order to select priority areas to be included in projects or compensation programs for environmental services. To do so, we searched technical and scientific literature describing methods and experiences used to select priority areas. Key steps in the process of selecting priority areas were identified; then a survey was conducted of the procedures adopted for each key step considering the literature selected; and, finally, the information collected was analyzed and classified. Considering the study's sample, we noted that the selection of priority areas was based on the direct use of predetermined criteria. The use of indicators and spatial analyses are practices still scarcely employed. We must highlight, however, that most of the analyzed documents did not aim to describe the process of selecting priority areas in detail, which may have resulted in some omissions. Although these conditions may limit the analysis in this study, the results presented here allow us to identify the main objectives, actions and criteria used to select priority areas for programs or compensation projects for environmental services.

O presente trabalho foi realizado com o objetivo de indicar as áreas disponíveis para manutenção de reserva legal, com a finalidade de fornecer subsídios à discussão sobre a extensão das reservas legais na Amazônia brasileira. A metodologia empregada foi dividida em duas etapas: a primeira envolveu a delimitação das áreas originais de ocorrência de formações florestais e de cerrado e a identificação das áreas sobre as quais recai a obrigatoriedade de manutenção de reserva legal; a segunda envolveu a identificação dos remanescentes vegetais disponíveis para manutenção de reservas legais, bem como das áreas que foram alteradas, realizada a partir do mapeamento do uso e da cobertura atual das terras, utilizando técnicas de processamento digital de imagens e geoprocessamento. O estudo foi aplicado em nove municípios da Amazônia Oriental (quatro municípios no Pará e cinco no Maranhão). Os resultados obtidos com base nas imagens TM Landsat do ano de 1999 mostram que todos os municípios estudados apresentaram valores inferiores a 80% de florestas remanescentes. Os municípios do Pará apresentaram sua área de remanescentes florestais um pouco superior a 60%, enquanto os do Maranhão apresentaram valores mais baixos, inferiores a 50%, chegando a 6,46% em Itinga do Maranhão.

This work was carried ou to indicate the available areas for legal reserve maintenance aiming to provide a basis for discussing the issue of extending legal reserve areas in the Brazilian Amazonia. The methodology employed was divided into two stages: the first involved the delimitation of the original limits of the forest and savanna (cerrado) vegetations, and the identification of the areas where legal reserve must be maintained; the second stage involved the identification of the remaining vegetation cover available for maintaining the legal reserve areas, as well as the disturbed areas through land cover and use mapping using digital image processing and geoprocessing techniques. The study was applied in nine municipalities in Eastern Amazonia (four municipalities in the state of Pará and five in Maranhão). The results obtained using Landsat TM data of 1999 show that all the municipalities studied presented values lower than 80% of the remaining forest. The municipalities in Pará presented remaining forest areas a little over 60%, while in Maranhão municipalities presented values lower than 50%, reaching 6.46% in Itinga do Maranhão.