Como funciona a natureza?

Apresentação em tema: "Como funciona a natureza?"— Transcrição da apresentação:

1 Como funciona a natureza?
Modulo #1. Parte 1 (37p) Como funciona a natureza? Enrique Ortega e Mileine Zanghetin Laboratório de Engenharia Ecológica Campinas, SP, outubro de 2008. (Revisões: abril e julho de 2009). 1

2 Conceitos básicos sobre a biosfera, os ecossistemas e a economia humana
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3 O objetivo desta apresentação é explicar o mundo em que vivemos.
Vamos usar a abordagem sistêmica, um método de estudo que consiste em visualizar as coisas como partes ativas de um todo maior. 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. 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:
1. Nosso planeta, 2. A região onde vivemos, 3. As organizações humanas para produzir e consumir. 4

5 Vamos mostrar os símbolos dessa linguagem:
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. Como toda linguagem ela tem símbolos e os agrupa de maneira a expressar o sentido do mundo que nos rodeia. Vamos mostrar os símbolos dessa linguagem: 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. 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. 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. 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 A partir dessa frase podemos fazer um desenho:
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:
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11 Vamos incluir essas coisas no desenho:
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:
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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:
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15 Agora vamos estudar sistemas mais complexos
Agora vamos estudar sistemas mais complexos. Começaremos pelo diagrama de uma semente germinando. 15

16 Diagrama da planta como sistema independente
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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.
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19 Acoplamento entre plantas e animais (sem o homem).
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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 Forças causais → Conseqüências
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. Forças causais → Conseqüências 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. 24

25 Êxodo rural = marginalização (vida em favelas).
Quando o homem usa os recursos fósseis seu impacto ambiental aumenta muito! O trabalho da natureza e humano é substituído pelo trabalho de produtos químicos e máquinas a motor com custos sociais e ambientais elevados: 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! 25

26 Resíduos, efluentes e emissões
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. 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. 26

27 Aquecimento global: situação atual e riscos futuros
A queima de energia fóssil e florestas libera grandes estoques de CO2 e CH4 (calotas polares, geleiras, permafrost, clatratos). 27

28 Um ecossistema: 28

29 Explicação do diagrama de um ecossistema.
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. 29

30 Há intercâmbio de pessoas e produtos.
Por sua vez, os resíduos desses animais e da biomassa vegetal geram matéria orgânica para o solo. Há migração de animais. Há intercâmbio de pessoas e produtos. 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. 30

31 Usina de álcool (sem mostrar impacto sócio-ambiental):
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32 O sistema dispersa energia e materiais.
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:
Êxodo rural (marginalização). Perda de espécies. Menos água no subsolo. Menos regulação hídrica, biológica e climática. 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.

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

35 Diagrama sistêmico de uma região:
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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 Em breve continuaremos.
Primeira pausa Em breve continuaremos.