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1 Modulo #1. Parte 1 (37p) Enrique Ortega e Mileine Zanghetin Como funciona a natureza? Laboratório de Engenharia Ecológica Campinas, SP, outubro de 2008.

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1 1 Modulo #1. Parte 1 (37p) Enrique Ortega e Mileine Zanghetin Como funciona a natureza? Laboratório de Engenharia Ecológica Campinas, SP, outubro de (Revisões: abril e julho de 2009).

2 Conceitos básicos sobre a biosfera, os ecossistemas e a economia humana 2

3 O objetivo desta apresentação é explicar o mundo em que vivemos. Um sistema é um conjunto de objetos (componentes funcionais) que estabelecem interações positivas e negativas (fluxos de energia, materiais, informação) entre si e com o exterior. Vamos usar a abordagem sistêmica, um método de estudo que consiste em visualizar as coisas como partes ativas de um todo maior. Todos os sistemas se relacionam entre si. Esses relacionamentos variam de forma e de intensidade com o tempo. 3

4 Interessa-nos descobrir como funcionam os seguintes sistemas: 3. As organizações humanas para produzir e consumir. 1. Nosso planeta, 2. A região onde vivemos, 4

5 Vamos aprender a desenhar sistemas, mostrando as forças e os estoques externos, os componentes internos e, finalmente, as interações entre todos eles. Usaremos a linguagem dos sistemas. Ela foi desenvolvida pelo professor H. T. Odum da Universidade da Florida. Vamos mostrar os símbolos dessa linguagem: Como toda linguagem ela tem símbolos e os agrupa de maneira a expressar o sentido do mundo que nos rodeia. 5

6 Caminho Energético: Fluxo de energia ou materiais. Fonte de Energia: Energia existente nos recursos usados pelo ecossistema, como o sol, o vento, a chuva, as marés, as ondas nas praias, as sementes trazidas pelo vento e as aves. Depósito: É um lugar onde se armazena um recurso: biomassa florestal, solo, matéria orgânica, água subterrânea, areia, nutrientes, etc. Sumidouro de energia degradada: Energia dispersada durante um processo que não pode mais ser utilizada, como a água evaporada durante a fotossíntese, o calor do metabolismo animal, os mortos em uma guerra, as perdas dos estoques internos de um sistema, etc. 6

7 Interação: Processo que combina diferentes tipos de energias e materiais para produzir uma ação ou um recurso diferente. Consumidor: Unidade auto-catalítica que utiliza os produtos fabricados pelos produtores. Exemplos: insetos, microorganismos, animais da fauna local, gado, seres humanos, cidades, países, o consumo global. Produtor: Unidade auto-catalítica que produz biomassa a partir de energia e materiais básicos, como as plantas das lavouras, árvores, os sítios e as fazendas. 7

8 Transação: Intercâmbio de um recurso produzido (bens ou serviços) por outros recursos (dinheiro, energia, materiais ou serviços prestados). Interruptor: Dispositivo que dispara um processo que estava inativo. Esse processo pode ser longo ou curto, pode se iniciar e terminar logo, como um incêndio ou a polinização das flores. Caixa: Símbolo para definir os limites de um sistema, ou de um subsistema, etc. 8

9 Vamos fazer o diagrama de uma lavoura. Temos que expressar como se fazem as coisas no sítio ou na fazenda: “o sol, a chuva, o solo e as sementes são coisas necessárias para obter uma colheita”. A partir dessa frase podemos fazer um desenho: 9

10 Na linguagem de sistemas ficaria assim: 10

11 Mas nessa unidade produtiva é necessário o trabalho humano, bem como o trabalho do animal que vai puxar o arado e também alguns insumos. Vamos incluir essas coisas no desenho: 11

12 Na linguagem de sistemas ficaria assim: 12

13 Para completar a representação do sistema rural, ele deveria incluir a família que mora nesse lugar e que consome parte da produção e também mostrar que uma parte da produção é vendida em troca de outras coisas úteis ou de dinheiro. 13

14 Na linguagem de sistemas ficaria assim: 14

15 Agora vamos estudar sistemas mais complexos. Começaremos pelo diagrama de uma semente germinando. 15

16 Diagrama da planta como sistema independente 16

17 Agora vamos fazer o diagrama do corpo humano com seus diversos subsistemas: locomotivo (esquelético-muscular), circulatório, endócrino, nervoso, digestivo, respiratório. 17

18 Diagrama do ser humano como sistema autônomo, com fluxos externos e internos e órgãos funcionais.

19 Acoplamento entre plantas e animais (sem o homem). 19

20 Plantas e animais se integram em um ciclo de produção e consumo impulsionado pelas energias que a biosfera recebe do Sol, da Lua e da Terra (calor, gravitação, materiais, forma e informação), A fotossíntese das plantas transforma a radiação solar e os nutrientes básicos em biomassa vegetal que alimenta os animais. Os decompositores usam os resíduos e devolvem os nutrientes básicos. 20

21 A biomassa animal tem energia disponível que é aproveitada por outros animais (os predadores). Esse consumo gera uma “cadeia trófica”. Os resíduos dos animais ainda têm um pouco de energia disponível, a qual é aproveitada por um grupo especial de animais: os decompositores. Eles devolvem os nutrientes básicos ao sistema para que o ciclo de vida possa recomeçar. 21

22 O mundo hoje 22

23 As coisas mudaram muito no planeta quando a humanidade desenvolveu a capacidade de extrair e usar primeiro carvão e depois petróleo e gás. O trabalho realizado pela natureza na formação destes recursos foi muito grande (levou milhões de anos) e por tanto sua intensidade energética é alta. Acontece que esse trabalho biofísico não é considerado na contabilidade econômica. Hoje, os custos do petróleo são apenas a extração, o transporte e o beneficiamento, por isso o petróleo custa pouco. Durante décadas seu valor monetário foi de 10 dólares/150 litros = 0,2 Reais/litro (aprox.) 23

24 Os grupos humanos podem destruir os ecossistemas sem a ajuda da energia fóssil! Exemplos: as civilizações Maias e Anasazi (América do Norte), Acadiana (Mesopotâmia), a população da ilha de Páscoa, etc. Derrubada de florestas, caça excessiva, uso inadequado do solo agrícola → perda de espécies, erosão, salinização, desertificação, diminuição da água disponível, mudança do clima local. Invasão de territórios → injustiça, morte, concentração da riqueza, marginalização. Alienação → falta de percepção do funcionamento dos ecossistemas e da interferência humana. Forças causais → Conseqüências 24

25 Quando o homem usa os recursos fósseis seu impacto ambiental aumenta muito! Maior destruição das matas nativas = perda da biodiversidade, diminuição da água disponível. Desapropriação (violência social) = concentração da riqueza, irresponsabilidade, injustiça. Êxodo rural = marginalização (vida em favelas). Uso de substâncias tóxicas = doenças e mortes na lavoura, poluição (custo de tratamento caro). Alienação = ignorância, perda do sentido da vida. Mudanças climáticas globais= extinção da espécie! O trabalho da natureza e humano é substituído pelo trabalho de produtos químicos e máquinas a motor com custos sociais e ambientais elevados: 25

26 Ao queimar o petróleo ou transformá-lo em produtos industriais geram-se gases, muitos deles tem efeito estufa (dióxido de carbono, metano, óxidos de nitrogênio e enxofre) que aumentam a absorção do calor que a Terra emite, aumentando o Aquecimento Global. Os resíduos gerados pelos países industriais são grandes e perigosos, tanto que eles os jogam no mar ou os depositam em outros países. É a falsa solução para evitar que suas populações vivam cercadas por imensos lixões. Os esgotos sem tratar vão para os rios e os oceanos. Resíduos, efluentes e emissões 26

27 Aquecimento global: situação atual e riscos futuros A queima de energia fóssil e florestas libera grandes estoques de CO 2 e CH 4 (calotas polares, geleiras, permafrost, clatratos). 27

28 Um ecossistema: 28

29 A chuva, o escoamento superficial e o resultado dos processos geológicos em outras regiões entram no sistema para criar estoques de solo, matéria orgânica, água e estruturas geológicas. A vegetação local recebe a energia do sol e do vento e utiliza os estoques de água, solo e matéria orgânica do solo para criar um estoque interno de biomassa. Essa vegetação fornece alimento aos animais. Explicação do diagrama de um ecossistema. 29

30 Por sua vez, os resíduos desses animais e da biomassa vegetal geram matéria orgânica para o solo. Há migração de animais. Observamos um escoamento superficial de água que arrasta parte do estoque de solo; vemos um fluxo de infiltração, e fluxos de transpiração e evaporação que, graças a ação do vento, saem do sistema. Por último, uma parte da energia sai do sistema como energia degradada. Há intercâmbio de pessoas e produtos. 30

31 Usina de álcool (sem mostrar impacto sócio-ambiental): 31

32 O diagrama representa uma usina de álcool de forma simplificada. Observamos que ha um escoamento superficial de água, que junto com a chuva gera um estoque de água. Os processos geológicos externos geram um estoque de solo. O cultivo da cana, o corte, transporte, extração, fermentação e destilação demandam: energia do sol, água e solo, mão-de-obra, combustíveis, produtos químicos e bens econômicos. Se produz um resíduo (vinhoto), que é reciclado como fertilizante na lavoura. A venda do etanol gera um estoque de capital (dinheiro) usado para pagar insumos, serviços externos e gerar lucro. O sistema dispersa energia e materiais. 32

33 Usina de álcool mostrando o impacto sócio-ambiental: Redução do espaço ecossistêmico de 100 para 20%: perda de funções ambientais importantes. Aumento do espaço destinado ao consumo humano urbano. Aumento da poluição química. Êxodo rural (marginalização). Perda de espécies. Menos água no subsolo. Menos regulação hídrica, biológica e climática.

34 Absorção do impacto ambiental: Absorção do impacto social: Serviços ambientais a montante Serviços ambientais a jusante Tratamento de resíduos e Reciclagem Mudança do modelo de produção, integração do metabolismo campo- cidade utilizando recursos renováveis e pleno emprego

35 Diagrama sistêmico de uma região: 35

36 Três áreas fazem fotossíntese: o setor agrícola, os ecossistemas remanescentes e os jardins da cidade. Os resíduos da indústria, do comércio e da população são reciclados. Supõe-se que o processo de estoque de resíduos inclui um processo de tratamento de resíduos. A infra-estrutura da suporte a indústria, ao comércio e as moradias. Supõe-se que todos cidadãos participam do governo da região. A região vende produtos e compra combustíveis e bens industriais, paga impostos e recebe serviços e as pessoas circulam livremente. O diagrama mostra um sistema não renovável, sem pessoas no espaço rural. 36

37 Laços de retro-alimentação nos sistemas. Os sistemas se auto-organizam criando laços de retro- alimentação e estruturas para aproveitar a energia disponível e realizar trabalho sistêmico. A cultura, as leis, os preços, o trabalho, os gostos, as necessidades sociais constituem a retro-alimentação para a autonomia e a a auto-suficiência. 37

38 Primeira pausa Em breve continuaremos.


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