LIMITE DA CAPACIDADE FOTOSSINTÉTICA DO PLANETA Crislaine de Almeida Kelly Jaqueline Alves Mariana da Silva Lopes Taís Helena B. Oliveira 1

Definição CAPACIDADE FOTOSSINTÉTICA: A QUANTIDADE DE ENERGIA SOLAR FIXADA POR HECTARE VIA FOTOSSÍNTESE. Essa energia solar será convertida em energia química (biomassa) e será disponibilizada para toda cadeia trófica. 2

Importância da fotossíntese Cadeia alimentar; Energia;

Importância da fotossíntese Produção de Alimentos (agricultura, carne, ovos, leite, madeira).

Limitações Incidência luminosa – taxa é um fator de posição geográfica 34% da luz solar seja refletida; 19% seria absorvida por nuvens, ozônio e vapor de água 47%: superfície da terra Fotossíntese: 1-2% A princípio pode parecer que o fornecimento de luz solar é infinito, de modo que podemos raciocinar que a capacidade da Terra de produzir colheitas e plantas silvestres também é infinita. Para qualquer lugar na Terra, a taxa de insolação é uma fator de posição geográfica (latitude), declividade, orientação, e clima (por exemplo, a cobertura de nuvens). NPP (produçao primaria liquida) por unidade de área de terra varia de quase nulo em ambientes muito secos ou frios (altas altitudes, regiões polares, desertos, etc) para mais de 3,5 kg a seco importa por metro quadrado por ano, em perene úmida florestas tropicais. chega a superfície da terra boa parte ainda é refletida ou absorvida e transformada em calor, que pode ser responsável pela evaporação da água, no aquecimento do solo, condicionando desta forma os processos atmosféricos. A fotossíntese utiliza apenas uma pequena parcela (1 a 2%) da energia total que alcança a superfície da Terra A atmosfera absorve e reflete sobre metade da radiação solar incidente total. De longe, o maior parte do restante das unidades de energia ciclos atmosféricos e hidrológicos. A fotossíntese apenas corrige algumas 0,2-1,0% do total. 5

Limitações Disponibilidade hídrica; Temperatura; Características do solo (nutrientes, taxas de erosão). Nos últimos 20 anos, verificou-se que este não é o caso, e isso não é só porque as plantas crescem mal nos pólos e desertos a não ser que alguém pague-lhes o fornecimento de calor e água. Mais generalizadamente, a quantidade de energia solar fixada por hectare pela fotossíntese das plantas, portanto o crescimento de plantas por hectare, depende de temperatura e chuvas. A uma dada temperatura e precipitação pluvial, a quantidade de plantas que pode ser sustentada pela luz solar que incide sobre um acre é limitada pela geometria e bioquímica das plantas, mesmo que absorvam a luz solar de modo tão eficiente que nenhum fóton que passe por elas seja desperdiçado. 6

O homem e os recursos da fotossíntese Caçadores coletores; Sociedade agrícola: uso intensivo da terra. Caçadores-coletores colocam pouco esforço em ecossistemas alterando. Eles colhem planta ou biomassa animal destinados à alimentação e fabricação de ferramentas, vestuário, etc principalmente sob a forma em que ele ocorre naturalmente nos ecossistemas, embora alguns caçadores-coletores provavelmente usaram e ainda usam, o fogo alterar os ecossistemas. Sociedades agrícolas ativamente mudar ecossistema terrestre, a fim de promover o crescimento de espécies de plantas que deseja usar, normalmente aqueles que os seres humanos podem digerir ou alimentar para o gado (Boyden, 1992; Sieferle, 1997). Enquanto os caçadores-coletores e sociedades agrícolas ambos dependem NPP como sua principal fonte de energia primária (sociedades agrícolas também podem usar alguma energia eólica e energia da água), eles usam este recurso muito diferente: os ecossistemas uso últimos com intensidade muito maior, e tornar significativamente maior esforços para moldar os ecossistemas de forma a servir a sua própria precisa de mais directly.2 Esse uso intensivo da terra normalmente implicar alterações na cobertura da terra. Sociedades industriais permanecem dependente de ecossistemas agrícolas, sobretudo no que diz respeito ao oferta de alimentos, mas o funcionamento do seu sistema de energia seria impossível sem fontes não-bióticos de energia, acima de tudo, os combustíveis fósseis 7

Dados populacionais População atual: 7,2 bilhões de pessoas; Fonte: ONU, 2013 O crescimento da população está acelerado por causa daquilo que chamam de "inchamento demográfico" ou "impulso populacional", i.e., um número desproporcional de crianças e jovens em idade de se reproduzir na população atual, como resultado do recente crescimento populacional. Isto é, suponha que cada casal no mundo decida hoje à noite se limitar a ter dois filhos, aproximadamente o número correto de crianças para gerar uma população sem crescimento a longo prazo, substituindo exatamente os pais que acabarão morrendo (em verdade, 2,1 filhos se considerarmos casais sem filhos e crianças que não se casarão). Ainda assim, a população mundial continuaria a aumentar durante cerca de 70 anos, porque há mais gente hoje em idade reprodutiva ou entrando em idade de se reproduzir do que velhos e gente em idade pós-reprodutiva. O problema da população humana recebeu muita atenção em décadas recentes e deu início a movimentos como o Crescimento Populacional Zero, que objetiva diminuir ou cessar o crescimento da população mundial. 8

Crescimento populacional Implica em: Demanda de áreas para construção Demanda de energia Demanda de terras para maior produção Redução da luz solar para florestas naturais!! A população mundial está crescendo. Mais gente requer mais c­mida, espaço, água, energia e outros recursos. Dada a taxa de crescimento populacional e, especialmente, de impacto populacional desde 1986, estaremos utilizando a maior parte da capacidade fotossintética terrestre do planeta por volta da metade deste século. Ou seja, a maior parte da energia fornecida pela luz solar será usada para propósitos humanos, e pouco sobrará para o crescimento de comunidades de plantas, como as florestas naturais. 9

Padrões de Consumo Países subdesenvolvidos querem atingir o padrão de consumo dos países desenvolvimentos; Maximizado pelo marketing; Em média, cada cidadão dos EUA, Europa Ocidental e Japão consome 32 vezes mais recursos e gera 32 vezes mais rejeitos, do que os habitantes dos países subdesenvolvidos; Mesmo se apenas a China adquirisse padrões de vida de Primeiro Mundo e o padrão de todos os outros povos ficasse como está, isso já dobraria o impacto humano no mundo.

Quanto Consumimos? 7,2 bilhões de pessoas consomem 6,57 trilhões de calorias dietéticas anuais; Sendo necessário a produção de 1,3 bilhões de toneladas de biomassa; A área de cultura agrícola é 15 milhões de km², produzindo então 26 bilhões de toneladas de biomassa. Esses dados foram obtidos em um trabalho pioneiro no cálculo do consumo e na produção atual em 1986, lembrando que hoje esses dados podem ser bem diferentes. Retirando um 1,3 bilhão de biomassa para nossa alimentação, cerca de 25 bilhões são perdidos!!! Dados de Bruno Dias da Cruz apresentados em 2011 disciplina LGN0479 ; Vitousek et.al., 1986 11

Quanto Consumimos? Consumo de carne 1/6 da nossa dieta é composta por carne; Consumir carne significa o consumo de 2 vezes mais biomassa que o consumo direto; Convertemos florestas em pasto o que nos privam de 11 bilhões de toneladas de biomassa por ano; Pastoreio em terras naturais enriquecidos pelas queimadas usam 2 bilhões de toneladas biomassa/ano Consumo de carne: reflexão o que aconteceria se consumíssemos apenas carne? Indústria de papel e madeira em geral e a energia para países que utilizam a madeira para geração de energia Dados de Bruno Dias da Cruz apresentados em 2011 disciplina LGN0479 ; Vitousek et.al., 1986 12

Quanto Consumimos? Utilização da madeira Outras considerações 4 bilhões de toneladas para a indústria 1 bilhão para produção de energia Outras considerações Pela necessidade de lugar para viver deixamos de produzir 3 bilhões de toneladas 9 bilhões de toneladas vão para atmosfera a cada ano, devido a queimada e derrubada das florestas Perdemos terras aráveis pelo esgotamento e poluição com fertilizantes Dados de Bruno Dias da Cruz apresentados em 2011 disciplina LGN0479 ; Vitousek et.al., 1986

Saldo total 61,3 bilhões de toneladas = 47,15% Em 1986 já estava sendo utilizado 41,4% da Capacidade de Fotossintética, qual será o porcentagem atual? Dados de Bruno Dias da Cruz apresentados em 2011 disciplina LGN0479 ; Vitousek et.al., 1986

De onde vem o alimento? NPP - produção primária líquida HANNP (AHPPL) - apropriação humana da NPP “Efeito da conversão de terras e colheita de biomassa da quantidade de NPP disponível por ano.” (Erb, K. E et al 2009) A participação dos NPP apropriado por seres humanos (HANPP) ocorre através da agricultura e da silvicultura , a produção de bioenergia e queimadas.

Cálculo da HANNP (AHPPL) (a) biomassa primária bruta retirada dos ecossistemas através de atividades para alimentos, rações, fibras e combustível (b) perdas de NPP , ou seja, biomassa destruída durante a colheita e deixada  no local (c) NPP perdidas pela produtividade dos ecossistemas dominados pelo homem se desviar da produtividade dos ecossistemas naturais anteriores HANNP - apropriação humana da NPP sendo definida como o efeito da conversão de terras e colheita de biomassa da quantidade de NPP disponível por ano. A participação dos NPP apropriado por seres humanos ( HANPP ) ocorre através da agricultura e da silvicultura , a produção de bioenergia e queimadas. Seus cálculos apresentam três componentes: ( a) biomassa primária retirado dos ecossistemas através de atividades socio econômicas, colheita de biomassa para alimentos, rações , fibras e combustível (biomassa colhida) (b) perdas de NPP , ou seja, biomassa destruída durante a colheita e deixada  no local ( por exemplo, perdas de corte, resíduos agrícolas ), e ( c ) NPP perdidas devido ao fato da produtividade dos ecossistemas dominados pelo homem se desviar da produtividade dos ecossistemas naturais que substituem. Estes multiplicadores são calculados para cada um dos países , como a proporção de socioeconómicos saídas de biomassa em toneladas métricas de biomassa de matéria seca por ano (alimentos, de fibra , madeira, biocombustíveis , exportações ) para a soma dos seguintes biomassa Entradas : (a ) culturas primárias, ( b) Os resíduos vegetais utilizados , ( c ) biomassa colhida de pastagens e roçou a biomassa, ( d ) a colheita de madeira ( remoções ), (e ) resíduos de culturas não recuperados e resíduos de madeira colheita, ( f ) abaixo do solo da biomassa de culturas primárias colhidas e árvores derrubadas , ( g ) a importação, ( h ) ΔNPPLC em terras agrícolas e florestais e ( i) ΔNPPLC relacionados com a infra-estrutura necessária para a biomassa produção e comércio O chamado indicador HANPP é uma medida para a intensidade com que os seres humanos usam a terra e biomassa. HANPP significa " apropriação humana da produção primária líquida " e fornece informações sobre o impacto da atividade humana sobre a biosfera. HANPP revela a percentagem da produção anual de biomassa de origem vegetal que é cooptado por seres humanos , através de atividades de uso da terra , tais como a agricultura e a silvicultura, a produção de bioenergia , a construção de edifícios e infra-estruturas, degradação do solo, ou queimadas induzidas pelo homem - e, portanto, não disponível para outros processos ecossistêmicos

Produtoras e consumidoras Células da grade frias (azul) indicam áreas onde HANPP é maior do que o consumo de HANPP. Estas são áreas produtoras de rede; isto é, as áreas que proporcionam um fluxo de líquido da biomassa para o mercado mundial. Áreas quentes (vermelho) indicam as áreas net consumidoras em que o consumo do NPP incorporada é maior do que a relacionada com AHPPL colheita de biomassa doméstica. Áreas de consumo são muito menores que as áreas produtoras, refletindo o aumento da concentração de população mundial em centros urbanos (Avaliação Ecossistêmica do Milênio, 2005; ONU, 2006). Fonte: ERB, K. et al, 2009 17

Consumo nacional HANPP do país + importações de biomassa – exportações de biomassa: consumo nacional de HANPP Estes multiplicadores são calculados para cada um dos países , como a proporção de socioeconómicos saídas de biomassa em toneladas métricas de biomassa de matéria seca por ano (alimentos, de fibra , madeira, biocombustíveis , exportações ) para a soma dos seguintes biomassa Entradas : (a ) culturas primárias, ( b) Os resíduos vegetais utilizados , ( c ) biomassa colhida de pastagens e roçou a biomassa, ( d ) a colheita de madeira ( remoções ), (e ) resíduos de culturas não recuperados e resíduos de madeira colheita, ( f ) abaixo do solo da biomassa de culturas primárias colhidas e árvores derrubadas , ( g ) a importação, ( h ) ΔNPPLC em terras agrícolas e florestais e ( i) ΔNPPLC relacionados com a infra-estrutura necessária para a biomassa produção e comércio ( Consumo per capita de HANPP encarnada é calculado pela dividindo-se o consumo de HANPP incorporada em cada país pelo população do país.   Fig.1 mostra o padrão global de consumo HANPP em uma resolução de 5 min, ilustrando a concentração de HANPP incorporada consumo nos centros urbanos e regiões de alta densidade populacional. Fonte: ERB, K. et al, 2009 18

Quem produz e quem consome? Países do novo mundo, altamente produtivos, como Américas e Austrália – PRODUTORES Países do Velho mundo, como Europa – CONSUMIDORES Porque geralmente os países desenvolvimentos são os consumidores? E se todos buscarem essa forma de desenvolvimento? Os países do povo mundo podem ser mais produtivos pq ainda não tiveram tempo de ser completamente degradados A Tabela 1 mostra que apenas dez países, localizados principalmente nas Américas e Oceania, fornecer 86% do total de HANPP incorporada nas exportações mundiais de biomassa. dez outros países, principalmente na Ásia Oriental e Europa, consomem 59% do HANPP encarnada globais fornecidos por outras nações.   19

Quem produz e quem consome? Função do comércio: suprir a escassez A troca de HANPP ocorre prioritariamente de países produtores com baixo densidade populacional : 14 hab. por Km2 (88%) - para países consumidores com alta densidade populacional: 161 hab. Por Km2 (75%) Do fluxo de rede internacional de HANPP incorporada de a maior fracção ( 88% ) é fornecido através de baixa densidade países com uma densidade populacional  média de 14 habitantes por km2 , incluindo ambos os países industrializados e em desenvolvimento . 75% de o fluxo líquido internacional de HANPP  é consumido em alta densidade países com uma densidade populacional média de 161 km2

Considerações Finais O alto grau de interdependência internacional resultante da separação dos sistemas de produção e consumo representa um grande desafio para as sociedades humanas; Os mercados por si só não podem regular e otimizar os processos de troca globais de produção de biomassa; Os preços do mercado negligenciam os impactos da produção de biomassa;

Considerações Finais O comércio de biomassa é um dos principais motores dos ciclos biogeoquímicos em escala global. Como e onde a demanda por maior biomassa será sanada? Esta eliminação de recursos bióticos vai encerrar inúmeras opções da humanidade por causa da perda de espécies úteis e do empobrecimento genético de outras que poderiam sobreviver. Este ultimo item da conclusao é para fechar a ideia de escassez de recursos que será apresentada pelo nosso e pelos demais seminários. (pq acho que o nosso é o ultimo tema!) Porque as estratégias de intensificação e expansão do uso da terra pode ser associado a conseqüências desfavoráveis ​​por serviços ecossistêmicos à excepção dos serviços de provisionamento ( Millenium Ecosystem Assessment , 2005; . Foley et ai , 2005) , será decisiva como e onde a aumentar a demanda de biomassa será cumprido. A prevalência de cada vez mais espacialmente interações separados da sociedade e dos ecossistemas , promovidas pelas tendências em urbanização e comércio global, representa um desafio para ambiental gestão. Como os preços de mercado negligência impactos da produção de biomassa em que não provisionamento serviços dos ecossistemas , os benefícios econômicos da agricultura e da silvicultura pode não coincidir com a perda associada em serviços ecossistêmicos (Daily et al , 1997; . Costanza et al , 1997; . Naylor et ai. , 2005). Assim , os mercados por si só não pode ser esperado para regular e otimizar os processos de troca globais analisados ​​neste trabalho . Nossos resultados revelam que o comércio de biomassa é um dos principais motores da biogeoquímica ciclos em escala global . 22

Referências Bibliográficas DIAMOND, Jared. Colapso: como as sociedades escolhem o fracasso ou o sucesso. Rio de Janeiro: Record, 685p. 2005. ERB, K. H.; KRAUSMANNA, F.; LUCHT, W.; HABER, H. Embodied HANPP: Mapping the spatial disconnect between global biomass production and consumption. Ecological Economics, v. 69, p. 328–334, 2009. HABERLA,H.; WACKERNAGEL, M.; KRAUSMANNA, F.; ERB, K. H.; MONFREDA, C. Ecological footprints and human appropriation of net primary production: a comparison. Land Use Policy, v. 21, p. 279–288, 2004. IMHOFF, M.L; BOUNOUA, L.; RICKETTS, T.; LOUCKS, C.; HARRISS, R.; LAWRENCE, W. T. Global patterns in human consumption of net primary production. Nature, v. 429, p. 870 – 873, 2004. VITOUSEK, P. M.; EHRLICH, P. R.; EHRLICH, A. H.; MATSON, P. A. Human Appropriation of the Products of Photosynthesis. BioScience, v. 36, n. 6, p. 368-373, 1986. 23

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