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Análise sistêmica e energética de uma bacia hidrográfica e de seus subsistemas Enrique Ortega Rodríguez Laboratório de Engenharia Ecológica FEA, Unicamp,

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1 Análise sistêmica e energética de uma bacia hidrográfica e de seus subsistemas Enrique Ortega Rodríguez Laboratório de Engenharia Ecológica FEA, Unicamp, CP 6121 Campinas, SP AM020 A Crise Global, os Desafios Sociais e a Universidade Necessária

2 Para entender o funcionamento dos sistemas aquáticos é necessário um conhecimento multidisciplinar de boa qualidade, sobre a interação entre os recursos físicos, bióticos e humanos no espaço físico de interesse.

3 A análise do sistema deve levar a uma síntese que consiste na elaboração de um modelo do funcionamento energético do sistema. O modelo permite avaliar o desempenho, fazer simulações de novos cenários no computador e estudar os mecanismos de resposta às forças externas e de reestruturação interna do sistema.

4 A análise emergética aplicada ao estudo de sistemas de produção rural permite: (a) Calcular a capacidade de suporte renovável e compará-la com as capacidades obtidas ao usar, de forma intensa, insumos derivados de recursos não renováveis; (b) Calcular a contribuição dos sistemas aquáticos nas cadeias tróficas geradas com os peixes exportados;

5 (c) Visualizar, por meio de cenários, as tendências de evolução (composição, espécies) dos sistemas aquáticos; (d) Prever situações de risco e discutir, com antecedência, medidas para solucionar esses problemas.

6 Faremos uma previsão dos resultados da análise emergética da produção em sítios e fazendas onde se integra a produção de milho e suínos com a criação de tilápia, na região Oeste de Santa Catarina. Depois compararemos a previsão feita com os resultados de uma pesquisa de campo.

7 Aqüicultura em Santa Catarina Produção integrada de grãos, suínos e tilápia Tese de mestrado de Otavio Cavalett (2004)

8 A partir dos índices de desempenho emergético é possível discutir a problemática socioambiental das bacias hidrográficas porém geralmente não há informação suficiente para analisar a situação sanitária. Também abordaremos um modelo de simulação da aquicultura.

9 Introdução A produção de peixe em recursos hídricos pode ocorrer em: (a) sistemas naturais (Figura 1); (b) sistemas alterados pelo homem (Figura 2).

10 Figura 1. Diagrama de uma bacia hidrográfica sem intervenção humana.

11 A produção baseada em recursos hídricos naturais ainda existe em lugares isolados sem poluição onde a produtividade é relativamente pequena (500 kg/ha/ano) e a variedade de peixes é grande. A cadeia trófica se desenvolve usando: (a)a energia solar direta (sol) e indireta (vento e chuva), (b)os sedimentos e matéria orgânica produzidos pelos processos de intemperismo e (c)A produção de biomassa vegetal que ocorre dentro da bacia.

12 Nos sistemas com maior intervenção humana a produtividade é maior. Os sistemas de aquicultura intensiva, que usam produtos químicos e agroquímicos derivados do petróleo, atingem uma produção entre 5000 a kg/ha/ano. Mas ocorre poluição dos recursos hídricos e a biodiversidade diminui muito.

13 As fontes energéticas renováveis diminuem e aumentam as fontes energéticas não-renováveis, isto é: Ração feita com grãos da agricultura química que usa recursos não renováveis; Resíduos animais; Infraestrutura cara; Maquinaria; Eletricidade; Combustível; Produtos químicos.

14 Figura 2. Diagrama de uma bacia hidrográfica com intervenção humana.

15 Figura 3. Diagrama resumido das interações de um sistema de aqüicultura.

16 Figura 4. Diagrama de fluxos de energia, materiais e informação.

17 Figura 5. Diagrama resumido dos fluxos de energia, materiais e informação.

18 Figura 6. Diagrama de fluxos agregados de um sistema aqüícola.

19 As figuras anteriores ilustram o processo de identificação das forças que atuam sobre um sistema de aquicultura instalado em uma bacia hidrográfica. Os diagramas no início mostram todas as partes do ecossistema, depois se estabelece um foco (o sistema de aquicultura) até que finalmente se obtém o diagrama mínimo de fluxos agregados Com ele se pode analisar a ação das forças externas e internas que definem o comportamento biológico e energético do viveiro de aquicultura.

20 Na figura seguinte mostra-se a relação entre os indicadores emergéticos de desempenho (Tr, EYR, EIR, %Ren) com os fluxos agregados do sistema e com a energia que ele produz para consumo externo.

21 Figura 7. Indicadores emergéticos de desempenho ecossistêmico.

22 A figura seguinte prevê o comportamento energético dos sistemas de aqüicultura ao se intensificar a intervenção humana. A economia subsidiada pelo preço baixo do petróleo premia hoje a aqueles que usam mais recursos não renováveis.

23 Figura 8. Mudanças nos índices ao intensificar-se o uso de não renováveis.

24 Resultados Figura 9. Viveiro integrado a suinocultura (Cavalett, 2004).

25 Tabela 1. Indicadores emergéticos e econômicos de viveiros alimentados com excrementos de suínos no Oeste de Santa Catarina (Cavalett, 2004). Viveiros alimentados com diversas taxas de dejetos suínos 30 suínos/ha 60 suínos/ha 90 suínos/ha Tr (sej/J) x ,981,401,34 EYR1,921,591,46 EIR1,091, Rentabilidade1,442,833,38 %Renovabilidade483230

26 Com pode se observar, ao se intensificar o uso de dejetos suínos o saldo emergético líquido (EYR) cai devido a que a participação dos recursos naturais diminui. Da mesma maneira a taxa de rentabilidade aumenta e a renovabilidade cai muito. A ração industrializada utilizada para alimentar os suínos é feita com soja que é produzida com fertilizantes químicos e pesticidas e por tanto possui uma baixa renovabilidade. Os valores crescentes de EIR revelam que os sistemas se tornam cada vez mais dependentes do uso de recursos não renováveis.

27 Figura 10. Índices dos viveiros integrado a suinocultura (Cavalett, 2004).

28 Figura 11. Queda da renovabilidade ao intensificar um viveiro integrado a suinocultura (Cavalett, 2004).

29 As figuras 10 e 11 (Cavalett, 2004) confirmam as previsões (Figura 8) dentro de um intervalo reduzido de opções tecnológicas, pois não foram incluídas a opção natural nem opções com maior uso de maquinário e produtos químicos. Como não se premiam os serviços ambientais nem se contabilizam as externalidades negativas, a intensificação aumenta a rentabilidade da micro-empresa sacrificando o ambiente e o futuro da sociedade (menor renovabilidade e perda da biodiversidade)

30 Observações A aquicultura integrada a suinocultura começou como uma atividade marginal dos pequenos agricultores familiares da região Oeste de Santa Catarina, da qual eram totalmente responsáveis. Desta forma durante parte do tempo de trabalho deixavam de atuar como simples prestadores de serviços para as grandes empacadoras de carne de aves e suínos e se beneficiavam de um investimento próprio.

31 A adoção dos viveiros permitiu aos agricultores-suinocultores obter um lucro adicional e em alguns casos participar também do benefícios da venda direta do peixe e de seu processamento industrial. A percentagem de esterco utilizado na piscicultura é relativamente pequena e não resolve o problema do excesso de esterco que em muitos casos é jogado no rio mais próximo, causando impactos ambientais de diversos tipos.

32 A região excede em 100 vezes sua capacidade de suporte natural (300 em vez de 3 suínos por hectare). Trata-se de um problema de gestão da bacia hidrográfica que tem que ser resolvido com a participação de todos os envolvidos (agricultores, empresas centros de pesquisa, governo). Como o problema é grave e complexo deve considerar-se a possibilidade de metas ou etapas sucessivas até resolver definitivamente o problema da poluição dos recursos hídricos.

33 Esse mesmo problema pode se repetir nas regiões de expansão da produção de milho e soja no Centro-Oeste do Brasil onde se criam as condições para utilizar os grãos para engordar aves e suínos... e peixes! E de se repetir o fenômeno da poluição dos recursos hídricos. A solução seria planejar antecipadamente parques industriais ecológicos com áreas destinadas a absorção do impacto ambiental gerado pelo acúmulo de dejetos fecais dos animais criados em confinamento.

34 A figura seguinte mostra a forma como a civilização urbana coloca pressões aos agrupamentos rurais para mudar a forma de uso dos recursos naturais locais, para diminuir o atendimento a população local e orientar a produção para o mercado externo.

35 Figura 12. Pressões para mudar a forma de uso dos recursos naturais.

36 Modelagem da dinâmica de um sistema de aqüicultura.

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41 O ciclo adaptativo contém quatro fases: exploração (organização em um novo sistema político e social), conservação (manutenção e proliferação do novo sistema), desagregação (revolução) e reorganização (mudança de regime e novo paradigma). O sistema alcança seu maior potencial de uso humano no fim da conservação, por outro lado, nesse momento ocorre a maior perda de biodiversidade. O sistema natural se recupera na fase de reorganização. Dinâmica de sistemas (Holling, 1986) Oligotrofia Mesotrofia Hipertrofia Distrofia Eutrofia

42 Cavalett, Otavio Análise Emergética da piscicultura integrada a criação de suínos e de pesque-pagues. Tese de mestrado, Faculdade de Engenharia de Alimentos, Unicamp. Ortega, Enrique, Análise emergética na aqüicultura, produção de bagre no Alabama. VIII Encontro da Associação Brasileira de Patologistas de Organismos Aquáticos. Laguna, Santa Catarina, de outubro de 2004.http://www.unicamp.br/fea/ortega/extensao/14- Bagre-Alabama.ppshttp://www.unicamp.br/fea/ortega/extensao/14- Bagre-Alabama.pps Howard T. Odum, Elisabeth C. Odum. The Prosperous Way Down: Principles and Policies. University of Colorado Press. May, Howard T. Odum, Elizabeth C. Odum. Modeling for all Scales: An Introduction to System Simulation. Academic Press, 80 pages, Cd- Rom edition, ISBN: Bibliografia

43 Howard T. Odum & Wlodzimierz Woucik. Heavy Metals In The Environment: Using Wetlands for Their Removal. Lowell Pritchard (Editor) 344 pages. CRC Press ISBN: Howard T. Odum. Environmental Accounting: Emergy and environmental decision making. 370 pages, John Wiley & Sons, Inc., New York, USA, ISBN Howard T. Odum, Elisabeth C. Odum, Mark T. Brown. Environment and Society in Florida. Lewis Publishers, Inc. ISBN: Howard T. Odum. Ecological and General Systems: An Introduction to Systems Ecology. University Press of Colorado, April ISBN: X

44 Charles A. S. Hall (Editor). Maximum Power : A Festschrift on Ecology, Energy, and Economy in Honor of Howard T. Odum. University Press of Colorado, November ISBN: Robert J. Beyers, Howard T. Odum. Ecological Microcosms. Springer Verlag, ISBN: Howard T. Odum. Energy Basis for Man and Nature. McGraw Hill Text, ISBN: Howard T. Odum. Environment, Power, and Society. John Wiley & Sons, June ISBN: X Katherine Carter Ewel, Howard T. Odum (Editors). Cypress Swamps. 472 pages, University Press of Florida, ISBN:


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