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Os fluxos energéticos da Biosfera e a evolução da cultura humana. UNESP - Rio Claro FEA, Unicamp Enrique Ortega Setembro 28, 2005 Laboratório de Engenharia.

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2 Os fluxos energéticos da Biosfera e a evolução da cultura humana. UNESP - Rio Claro FEA, Unicamp Enrique Ortega Setembro 28, 2005 Laboratório de Engenharia Ecológica Encontro Ecologia R N

3 A transformação da energia potencial A informação como produto do ecossistema Conhecimento para a Sustentabilidade. Apresentação de diagramas de fluxos de energia para estudar as seguintes questões:

4 Fluxos de Energia Produtor Fonte de energia externa ilimitada Deposito ou estoque interno (limitado) Transação preço Sumidouro de Energia Fonte de energia externa limitada Consumidor Interação Sistema ou subsistema Interruptor Símbolos da linguagem de fluxos de energia em sistemas (H.T. Odum, 1973). Cultura humana

5 A Energia Potencial se transforma e se dispersa. Interação Energia potencial intensa e simples Energia menos intensa e mais complexa, com potencial de trabalho Energia com pouco potencial, desorganizada e dispersa Energia potencial como matéria prima Energia potencial como energia auxiliar No cosmos, parte da energia potencial se transformou em matéria

6 A Energia gera Matéria. A Matéria se transforma e se dispersa. Interação Energia potencial intensa e simples Energia com pouco potencial, desorganizada e dispersa Energia potencial Matéria como recurso usado ciclicamente Matéria com pouco potencial, desorganizada e dispersa Evolução: energia e matéria com novos atributos e novas capacidades Energia e matéria diversificada, complexa, com novos atributos Energia e matéria transformadas, mais complexas, com novos potenciais de trabalho

7 A matéria se transforma em novos recursos com energia potencial. Os novos recursos geram novas interações para seu aproveitamento. Energia potencial intensa e simples Energia e matéria complexa e diversa, com potencial Energia com pouco potencial e dispersa Energia potencial Matéria como recurso usado ciclicamente Retro alimentação Consumidor (uso e reciclo) Energia e matéria mais complexas com novos potenciais Matéria com pouco potencial e dispersa Energia e matéria cada vez mais complexa e mais diversa, com potencial Reciclagem de materiais P rodutor (fixação)

8 Evolução da energia e da matéria que se transformam em novos recursos com nova energia potencial e novas interações. Interação (fixação) Energia potencial intensa e simples Energia dispersa Energia potencial Matéria como recurso usado ciclicamente Retro alimentação Interação (consumo) Matéria dispersa Reciclagem Matéria Matéria mais organizada Biomassa vegetal diversa complexa com novos potenciais Biomassa animal diversa e complexa com novos potenciais Info.

9 A Energia e Matéria geram Informação. A Informação se transforma em conhecimento. A cultura humana controla a biosfera. Interação Potencial energético externo Biomassa, diversidade, complexidade Energia dispersa Energia potencial Matéria usada ciclicamente Interação Informação com potencial organizativo Matéria dispersa Recursos da biosfera não utilizados Informação dispersada A cultura humana controla a biosfera.

10 x Energias renováveis Energia dispersada x Informação científica e tecnológica Matéria dispersada Recursos fósseis e minerais Informação dispersada Biomassa Humanidade moderna Ordem natural Ordem antrópica A competição excludente leva a extinção! Há um conflito entre a natureza e a cultura, a qual está sendo vencedora. Biodiver- sidade

11 Informação: reflexões iniciais Se a informação é um certo tipo de energia existente na própria energia e na matéria, que pode ser interpretada e usada por uma entidade com uma certa estrutura mínima; então no universo, quando as partes dele se transformam ou se organizam, a informação existe e também é transformada. O objetivo da informação é organizar as entidades ou subsistemas para aumentar os benefícios que podem conseguir de seu entorno. O insumo ou entrada de energia (alimento, sensações) é informação para um organismo o qual desenvolve mecanismos de manejo da informação para seu processamento interno e comunicação com o exterior.

12 A informação se perde quando sua base material se degrada, a manutenção da qualidade da informação exige um trabalho de cópia e recuperação a partir dos sistemas gerados pelas cópias. Trabalho de copia Matrizes de informação Informação original Matrizes defeituosas Depreciação Energia e Materiais

13 Ciclo que garante a qualidade da informação (H.T. Odum, 2001) Copias Matrizes de informação Depreciação Energia Controle Informação em operação Reprodução Seleção Extração Dispersão Inovação Reforço

14 A informação exige energia potencial nas etapas de transformação para ampliar sua área de influência Processamento e transferência da informação em etapas seqüenciais Energias renováveis A aumento dos consumidores humanos implica a redução do espaço da flora e fauna nativas! Consumidor Ecossistemas Qualidade (energia agregada) da informação Área de influência Etapas da cadeia trófica Matrizes de informação

15 Há uma hierarquia ou intensidade energética na informação que exige uma área de suporte diferente. Qualidade ou intensidade da informação Área da biosfera atual Etapas da cadeia trófica ou energética. informação individual informação familiar informação regional informação internacional informação do entretenimento global informação cientifica e tecnológica informação cultural e religiosa global informação política e militar global Área de outras eras geológicas

16 Produção lenta de recursos e pulso de consumo EtapaProdutoresConsumidores autocatalíticos A Acumulação lentaEspera B Clímax e maturaçãoRetorno C UtilizaçãoConsumo intenso D RecomposiçãoRetirada ou hibernação Energia Materiais reciclados Acumulação de recursos Consumo de recursos Recursos fósseis

17 Sumidouro de Energia Sistema da Biosfera Fontes externas de energia (limitadas) Etapa inicial de desenvolvimento humano Produtores Estoques da biosfera: atmosfera, minerais, sedimentos Estoques biológicos Estoques energéticos fósseis Consumidor sustentável Renováveis anualmente Minerais Materiais de fora Saída de materiais Renováveis em centenas ou milhares de anos Fluxos Estoques não- renováveis Fluxos de energia e materiais na Biosfera Minerais

18 Fontes externas de energia (limitadas) Sumidouro de Energia Sistema da Biosfera Civilização urbana não industrial Produtores Estoques da biosfera: atmosfera, minerais, sedimentos Estoques biológicos Estoques energéticos fósseis Consumidor sustentável Renováveis anualmente Minerais Materiais de fora Saída de materiais Renováveis em centenas ou milhares de anos Consumidor não- sustentável Fluxos Estoques Fluxos de energia e materiais na Biosfera

19 Fontes externas de energia (limitadas) Sumidouro de Energia Sistema da Biosfera Civilização atual Produtores Estoques da biosfera: atmosfera, minerais, sedimentos Estoques biológicos Estoques energéticos fósseis Consumidor sustentável Renováveis anualmente Minerais Materiais de fora Emissões e Resíduos Saída de materiais Renováveis em centenas ou milhares de anos Consumidor não- sustentável Fluxos Estoques Fluxos de energia e materiais na Biosfera

20 Fontes externas de energia (limitadas) Sumidouro de Energia Sistema da Biosfera Situação inicial do reajuste Produtores Estoques da biosfera: atmosfera, minerais, sedimentos Estoques biológicos Energias fósseis Consumidor sustentável Renováveis anualmente Minerais Materiais de fora Emissões e Resíduos Saída de materiais Não Renováveis Consumidor não- sustentável Fluxos Estoques decrescentes Fluxos de energia e materiais na Biosfera Transferência de pessoas e recursos

21 Tempo De seres anaeróbicos à aeróbicos, atmosfera termo-regulada com O Desenvolvimento Sustentável De 0 até 4 bilhões de anos da Terra Mudanças nos estoques da Biosfera Biodiversidade, imobilização de Carbono Transição Recuperação dos ecossistemas naturais O crescimento humano desloca outras espécies mesmo sem o uso de energia fóssil Crescimento industrial Ajuste da população e mudança dos sistemas de produção e consumo opções

22 Onde se encaixa a desordem dentro de um Universo supostamente ordenado? Empréstimo de 6 slides da apresentação: Pesquisas sobre a natureza dos sistemas. MT Brown (2005)

23 Em todos os sistemas ocorre um balanço entre Ordem e Desordem… Fontes de Energia Dispersão de materiais / Reciclagem Depreciação da Ordem Produção de Ordem Estruturas organizadas Fragmentos dispersos

24 As fontes de energia utilizadas na produção de ordem podem ser designadas como Energias Ordenadoras Energia Ordenadora Fontes de Energia Interação produtiva Recursos materiais Estruturas ordenadas

25 As Energias Ordenadoras são, geralmente, um conjunto variado e variável de energias… Chuva Marés Vento Sol Materiais dispersos Estruturas que incorporam materiais e energia Se alguma Energia Ordenadora exceder o valor normal pode constituir um pulso de desordem do sistema. Homem Pulso Fenômenos geológicos

26 O pulso de energia que desordena é considerado um desastre… Furacão InundaçãoTornado Terremoto Incêndio florestal Energia degradada Fontes de Energia Ordem Produção de Ordem Pulso de desordem Desordem Materiais Intervenção humana

27 Pode-se definir como Pulso de Energia Desagregadora todo aquele fluxo de energia cuja freqüência e magnitude excede o valor ao qual o sistema está adaptado. Fogo Guerra Consumo frenético Energia Ordem Desordem Energia Ordem Desordem Energia Ordem Desordem Consumo frenético Fogo Atualmente a cultura humana trava uma guerra contra a natureza, seu suporte vital. Essa guerra pode levar a extinção.

28 Adaptação à Desordem … Após o pulso catastrófico a situação atrai forças externas que reparam e reorganizam a vida. Em realidade …um pulso de desordem em uma certa escala pode ser normal na seguinte escala de grandeza. Pulso organizador Pulso des- organizador Energia Ordem Materiais

29 O Cosmos Matéria dispersa Radiação de fundo 2.7 Kelvin Agregados Planetas Centros galácticos Estrelas intensas Estrelas Modelo de sistema energético para o universo, sugerido por H.T. Odum (2002), que mostra os elementos e os processos que ocorrem na estrutura hierárquica de transformação Buracos negros Quasars Fluxo de matéria Fluxo de Energia Energia radiante Ciclagem de materiais Gravidade, pulsos, controle de retro-alimentação Mini- Bangs!

30 Subsistemas que podem interagir O homem como unidade aberta. Água Eco- sistemas Comida Interação Sistema nervoso MemóriaCorpo Interação com a natureza local Interação social externa Experiência Sistema auto- catalítico Modelos Conhecimento Capacidade interpretativa Vontade

31 Redes de intercâmbio na humanidade. Água Eco- sistemas Comida Interação Conhecimento e modelos Sistema nervoso Memória Corpo Sistema de trocas materiais e simbólicas simples Sistema de trocas materiais e simbólicas complexas

32 Sociabilização Estudo básico Aplicação Reprodução Inovação Intercâmbio Maturidade Autodeterminação Defesa e ataque Autonomia Prestigio Motivos das trocas na humanidade. Água Ar Eco- sistemas Comida Interação básica Saber fazer Sistema nervoso Memória Corpo Trabalhos Novas habili- dades Sociabilização, Aprimoramento, Especialização, Inovação, Intercâmbio, Maturidade, Serviços de maior qualidade, Defesa e ataque, Autonomia, Prestigio Descanso

33 Sociabilização, Estudo básico, Aplicação Reprodução Inovação Intercâmbio Maturidade Autodeterminação Defesa e ataque Autonomia Prestigio Valores para o homem e a humanidade. Sociabilização, Aprimoramento, Especialização, Inovação, Intercâmbio, Maturidade, Serviços de maior qualidade, Defesa e ataque, Autonomia, Prestigio Benevolência Tradição, Conformismo Segurança, Poder Realização, Hedonismo Estimulação Autodeterminação Universalismo

34 Aproveitamento da energia disponível em uma área Cadeia trófica Energia dispersada Fontes renováveis externas Produtores Resíduos Reciclagem Nutrientes ->Informação <- em via dupla Consumidores Decompositores -> Hierarquia espacial

35 Áreas de suporte para a informação -> Hierarquia espacial Cadeia trófica Produtores Resíduos Reciclagem Nutrientes Informação e controle em via dupla Consumidores Decompositores -> Informações hierarquizadas

36 Áreas de suporte Produtores Resíduos Reciclagem Nutrientes Retro- alimentação Consumidores -> Hierarquia espacial Decom- positores Combustíveis fósseis Fluxos de energia, materiais, seres, informações, resíduos, dinheiro Dispersão de calor, resíduos e ruído Área de suporte maior, existente em outras eras.

37 Áreas de suporte Produtores Resíduos Reciclagem Nutrientes Retro-alimentação Consumidores -> Hierarquia espacial Decom- positores Fluxos de energia, materiais, seres, informações, resíduos, dinheiro Dispersão de resíduos. -> Redução da cadeia de energia e informação no futuro próximo Redução da Informação Encolhimento da base energética e da cadeia trófica

38 Ar e Oceano Terras emersas Mate- riais Petróleo Biomassa Biodiversidade Solo, Água Gases Óxidos Ácidos Indústria Estoques atmosféricos Chuva Animais superiores Homem urbano petróleo biodiversidade população Ecossistema alterado Biosfera

39 Universidade Estado de São Paulo, Brasil, América Latina Recursos econômicos Ensino, Pesquisa Extensão Administração Crise dos critérios de valor Prioridades mundiais questionáveis Pessoas com estruturas mentais especializadas e critérios de valor Conhecimento básico e aplicado Propostas Resíduos Emissões Efluentes Alunos Infra-estrutura Professores Funcionários Energias, recursos materiais e informações do meio abiótico e biótico. Planejamento do longo prazo Crosta terrestre Oceanos e atmosfera População humana Energia solar Submissão cultural Economia estreita e falsa Moralidade excludente Arte e técnica alienadas Ignorância dos limites Crise da Biosfera e Agenda 21 Visões e projetos locais Nova cultura global: Economia Biofísica Ética da inclusão, Arte e técnica com compromisso social

40 Ecossistema alterado Alunos com motivações limitadas* Indústria limitada Processos educacionais com motivações limitadas Profissionais limitados Sociedade limitada Maturidade Estética do drama Amor a verdade Perseverança Criatividade Coragem Governo limitado Motivação pessoal e coletiva Política Ética e Poética Alunos com formação limitada Professores com motivações limitadas Ações de Qualidade * Motivações sociais e ambientais limitadas, porém com euforia econômica (decrescente) Reconhecimento das limitações e autocrítica Valores!!! Informações de melhor qualidade e mais amplas Reconhecimento de novos potencias!

41 Álvaro Tamayo e Juliana Barretos (Orgs.) Valores e comportamento nas organizações. Editora Vozes, RJ, 2005 ABERTURA A MUDANÇA AUTO- TRASCENDÊNCIA AUTO- PROMOÇÃO CONSERVAÇÃO Benevolência Tradição Conformismo Segurança Poder Realização Hedonismo Estimulação Autodeterminação Universalismo

42 Álvaro Tamayo e Juliana Barretos (Orgs.) Valores e comportamento nas organizações. Editora Vozes, RJ, 2005 ABERTURA A MUDANÇA AUTO- TRASCENDÊNCIA AUTO- PROMOÇÃO CONSERVAÇÃO

43 Transformação cultural Fechamento e imobilismo ABERTURA (EROS) AUTO- TRASCENDÊNCIA (PATHOS) AUTO- PROMOÇÃO (LOGOS) CONSERVAÇÃO (THANATOS) + + Estimulação Autodeterminação Hedonismo Realização Benevolência Tradição Conformismo Segurança

44 Idéias para o futuro 1. Repor (restaurar) 2. Retribuir (ressarcir) 3. Reconhecer (resgatar) 6. Diagramar sistemas 7. Equacionar sistemas 8. Modelar sistemas 9. Comparar sistemas 10. Diagnosticar sistemas 4. Elaborar imagens reais e virtuais (imaginar) 5. Interpretar imagens petróleo Biodiversidade e qualidade da atmosfera população 11. Impulsionar os novos sistemas adequados 12. Refutar os sistemas inconvenientes

45 Importância de estudo e da reflexão sobre a informação, a auto-organização e os processos culturais Fazer a analise correta dos sistemas de produção e consumo, no Brasil e no mundo, considerando a esfera humana e a esfera ecológica!

46 Sistema de produção e consumo de soja Atmosfera Biodiversidade

47 Sistema global de tomada de decisões na produção de soja Fonte: Ortega et al., 2005 Produção de soja - Brasil Atm. local Soja R Bd. local Entradas Bd. Infra estrutura SR SN $ Atm. Regional Bd. Regional SR $ $ SN Lobbies Governo Dívida Atm. Regional Bd. Regional SR SN $ SR SN $ Governo EMN FMI Atmosfera Global Biodiversidade Global Recursos não renováveis Recursos da Biosfera União Européia Brasil Sistema Rural SR: Forças sociais em favor da sustentabilidade SN: Forças sociais contra a sustentabilidade Atm: Atmosfera Bd: Biodiversidade EMN: Empresas Multinacionais FMI: Fundo Monetário Internacional $: Fluxos e estoques de dinheiro SN Sociedade, Indústria, Comércio Sociedade, Indústria, Comércio Controle

48 Considerações finais É evidente a necessidade de uma nova cultura; Reconhece-se o valor da Auto-Organização nos processos de mudança cultural; Porém a Auto-organização da sociedade depende do fornecimento de uma retro- alimentação de boa qualidade; Esta retro-alimentação deveria ser a tarefa prioritária da universidade orgânica e ecológica.

49 Sub-sistemas O futuro! NR R O presente ! Agenda 21 Fórum Social Mundial Inteligência Coletiva Países produtores de petróleo Países industrializados Produtores de matérias primas Sistema Global Sistema Mundial R

50 A informação e as conexões entre a cidade e o espaço rural Espaços Verdes Área de suporte Cidade Energias renováveis Comercio & Industria Pessoas Gov. Univ. Infra- Estrutura Resíduos $ Agricultura Ecossistemas Naturais

51 Até aqui minhas idéias... Questões, dúvidas, sugestões? Retroalimentação? A palavra está com vocês... Maiores informações


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