Blog do Buckeridge

Vantagens de ter árvores na cidade

3 de setembro de 2013
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Temperaturas mais amenas

Árvores diminuem a incidência da luz em mais de 90%, diminuindo a temperatura e a incidência de luz direta sobre quem caminha ou se exercita debaixo delas. Áreas com mais árvores, em São Paulo, por exemplo, podem ter a temperatura até 10oC abaixo de áreas não arborizadas no mesmo horário.

Umidificadores gigantes

Pare entender este efeito, lembremos o que acontece se colocarmos um ramo de qualquer planta em um saco plástico fechado. Em pouco tempo veremos água sendo condensada. Se deixarmos para olhar no outro dia praticamente nem veremos mais o ramo, de tanta condensação dentro do saco plástico. Este é um fenômeno chamado de evapotranspiração.  Sabe-se que uma única árvore de carvalho pode transpirar 150 mil litros em um ano, ou seja, uma média de 0,5 litro de água por dia.

Os estoques de água na atmosfera são tremendamente desiguais. Os oceanos, geleiras e outros corpos d´água em terra correspondem a 90% da água enquanto a evapotranspiração lida com apenas 10% da água do planeta. Em cidades como São Paulo, a maioria da superfície encontra-se impermeabilizada (com asfalto e edificações), de forma que as árvores funcionam como uma forma de reter vapor de água na atmosfera. Isto e especialmente importante no inverno seco no sudeste do Brasil.

As árvores que vemos todos os dias ao circularmos pelas cidades funcionam como umidificadores gigantes porque abrem diariamente trilhões de poros (os estômatos) em suas folhas e é através deles que água sai para a atmosfera em forma de vapor. Se o solo estivesse limpo ou todo asfaltado, o índice de evaporação seria máximo, diminuindo o tempo de residência de uma molécula de água na superfície para a ordem de minutos. Por outro lado, uma molécula de água absorvida por uma árvore  terá que seguir um caminho extremamente longo por entre as células e tecidos do vegetal até chegar à atmosfera.  O resultado é que, uma molécula de água poderá então levar dias ou até semanas antes de conseguir sair para a atmosfera.

Saúde

O aumento esperado na temperatura esperado com as mudanças climáticas globais poderá causar vários tipos de enfermidades, incluindo infecções se a temperatura estiver combinada com alta umidade e passar de um determinado limiar. Gastaremos uma verdadeira fortuna para equipar e manter hospitais e serviços médicos para a proporção maior de idosos que deveremos ter em maior proporção no Brasil por volta de 2050. Com o plantio de árvores agora e de forma estratégica, podemos garantir  a minimização dos impactos negativos causados pelo aumento de temperatura nos próximos 20-30 anos.

Pessoas que vivem em cidades arborizadas têm menor tendência ao estresse e à depressão, o que equivale a dizer que uma cidade arborizada seria mais tranquila e mais feliz. Se considerarmos os gastos que não teremos para tratar de enfermidades resultantes do estresse, temperatura e depressão, seríamos também coletivamente mais ricos e mais saudáveis.

 Plantando árvores na cidade

O plantio de uma árvore deve ser algo planejado. É preciso pensar bem e, principalmente, aprender mais sobre árvores. Em primeiro lugar é preciso conhecer o máximo sobre a espécie que se quer plantar. É uma planta de sombra ou de sol? Cresce rápido ou lentamente? Qual o tamanho final? Como tem que ser podada enquanto cresce? Como se comportam as raízes e ramos? Qual a densidade da madeira? Perde total ou parcialmente as folhas? Quando dá flores? Os frutos são muito pesados? Quais os tipos de doenças que elas apresentam?

Tudo isto é importante para que se acompanhe o desenvolvimento da árvore desde a germinação até a morte. E isto quer dizer que não adianta sair por aí jogando sementes e plantando árvores de qualquer tipo em qualquer lugar.

É preciso, portanto, planejar antes de plantar uma árvore. Tão importante quanto a ação de plantar é a de adquirir a responsabilidade sobre ela, o que significa acompanhar o desenvolvimento, podar, adubar etc. Na cidade de São Paulo, esta responsabilidade é da prefeitura e ela irá investir nisto dependendo da demanda que a população fizer. Para isto é preciso prestar mais atenção às árvores, conhece-las melhor e acompanha-las. Deve-se informar a prefeitura sobre isto e exigir que um planejamento completo seja feito, divulgado e executado.  Deve-se exigir do poder público seriedade no tratamento da arborização urbana, pois ela interfere na saúde, bem estar e nos negócios da cidade.

Opinião dos habitantes de cidades americanas sobre as árvores

Uma pesquisa americana em que 5 mil habitantes foram consultados sobre as razões pelas quais cidades devem ter árvores, mostro que os sete pontos principais em 112 aglomerados urbanos são:

1)   sombra e rebaixamento da temperatura

2)   manter as pessoas mais calmas

3)   ser capaz de diminuir a poluição em áreas com algo tráfego

4)   reduzir o ruído

5)   plantadas em áreas de comércio fazem pensar que os donos se preocupam com o ambiente

6)   fazem um barulho interessante quando se pisam nas folhas

7)   atraem a fauna silvestre

Sobre os problemas que a presença de árvores na cidade pode causar há uma lista abaixo com repostas (minhas) entre parênteses:

1)   podem causar alergias (é só aumentar a diversidade de espécies)

2)   bloqueiam anúncios de negócios (use a árvore para valorizar seu negócio)

3)   as raízes danificam as calçadas (já se conhecem espécies que não têm este problema)

4)   caem sobre fios (enterremos os fios – a cidade ficará muito mais bonita)

5)   dificultam a detecção de condutas criminosas (use boa iluminação pública)

6)   gotejam açúcar (gutação) sobre os carros estacionados na rua (lave o carro de vez em quando, precisamos de menos carros nas ruas de qualquer forma)

7)   ficam horríveis quando não são bem cuidadas (é para isto que serve poda e manutenção – cobre a sua subprefeitura)

8)   custam muito para a cidade (os problemas de saúde, feiura e diminuição nos negócios causados pela falta de árvores custam muito mais)

Imagem

Proteção de árvore jovem na cidade de Tóquio, Japão

Há vários bons exemplos a seguir. Um deles é o da cidade de Washington, capital dos Estados unidos. Em Washington, a cidade mantém um mapa das árvores  e se pode obter informações a respeito delas (veja em http://caseytrees.org/resources/maps/dc-street-trees/).  Outro é a cidade de Nova York, onde há inúmeros serviços relacionados às árvores, incluindo plantio, cuidados, informações sobre as espécies e muito mais (http://www.nycgovparks.org/trees).  Em Paris, as árvores fazem parte da história da cidade. Para ler a respeito, pode-se começar pelo artigo em (http://www.deeproot.com/blog/blog-entries/history-of-street-trees-in-pariscity-making-and-the-golden-age-of-the-boulevard). Depois pode-se seguir pelos demais artigos e entender cada vez mais como as árvores se encaixam na história da França e da Cidade Luz.  Mas se preferir buscar as posições e nomas das árvores em Paris, visite o site da prefeitura da cidade em http://www.govdata.eu/samples/paris/parisarbreseu.html

Reclamações das podas em Tóquio (http://s-araki.com/HP-E.htm),

Em São Paulo, um programa de contagem de árvores foi lançado em 2010 pela prefeitura, mas precisa ser continuado e ampliado de uma forma mais enfática para que a população entenda que este é um ponto importante para o futuro da nossa cidade.

Mas mesmo que as prefeituras assumam uma parte desta responsabilidade no futuro, os habitantes no entorno têm que compreender que cada árvore é um ser vivo e que merece carinho e cuidados similares aos de um animal de estimação.


Biologia cada vez mais importante no IPCC

31 de maio de 2010
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Na sexta-feira (29) recebi uma mensagem dizendo que fui indicado como um dos Lead Authors para escrever o capítulo 27 (Central and South America) do (IPCC) Intergovernmental Panel of Climatic Change. A indicação é feita pelos governos de todo o mundo e meu curriculum foi escolhido com mais 311 pesquisadores a partir da análises de 1208 curriculuns de cientistas de todo o mundo que foram indicados por seus governos. Esta é uma indicação muito possivelmente relacionada aos trabalhos que venho realizando desde que entrei na USP em 2006 com as respostas de plantas às Mudanças Climáticas.  Desde que entrei no IB eu trouxe verba do Ministério da Ciência e Tecnologia e da Eletronorte e com estas eu e meu grupo montamos o LAFIECO (Laboratório de Fisiologia Ecológica de Plantas), o primeiro laboratório de biologia exclusivamente dedicado a observar os efeitos biológicos de mudanças climáticas no Brasil, que eu saiba. Em 2008 editei o livro “Biologia e Mudanças Climáticas no Brasil”, escrevi com colegas e alunos vários trabalhos e capítulos sobre o assunto. O LAFIECO abrigou os principais experimentos que meus alunos de pós-graduação realizaram e que estão gerando as principais teses sob a minha orientação que sairão em 2010 e 2011. Estas teses trarão dados pioneiros sobre as respostas de plantas amazônicas ao aumento de CO2, de árvores da Mata Atlântica em alto CO2 junto com alta temperatura e também de plantas importantes para a agricultura brasileira, como cana-de-açúcar, feijão e soja. Motivei a montagem de pelo menos dois laboratórios iguais em Minas Gerais, um dos quais já está funcionando e colaborando com o LAFIECO.

Em 2009, um dos trabalhos do LAFIECO com a planta amazônica mata-pasto (Senna reticulata) que é tema de tese de minha aluna Adriana Grandis e tem a colaboração da aluna Bruna Arenque, ganhou o prêmio de melhor trabalho de fotossíntese no Congresso Nacional de Fisiologia Vegetal.

Agora, com a indicação para participar como redator de um dos capítulos do IPCC, o LAFIECO e o IB ganham repercussão mundial na área de impactos das mudanças climáticas sobre a biologia em nossa região.

Três artigos de revisão recentes exemplificam o trabalho que temos feito, que têm a colaboração de meus alunos de pós-graduação e uma pós-doutoranda do IB. Eles podem ser encontrados nos seguintes links:

Respostas fisiológicas de plantas amazônicas de regiões alagadas às mudanças climáticas globais

A Dinâmica da Floresta Neotropical e as Mudanças Climáticas Globais

Impacts of climate changes on crop physiology and food quality

Escrevi também um ensaio para o Volume 1 da Revista da Biologia do IB chamado:

A insustentável leveza da complexidade

Me parece que esta indicação é interessante, uma vez que são poucos os pesquisadores que podem opinar em um órgão tão importante e influente em nível mundial.

O IPCC foi fundado por meteorologistas e a entrada da opinião de biólogos de nossa região é um ótimo sinal de que a biologia tem grande importância nesta questão.

Marcos Buckeridge


FIBRAS ALIMENTARES: O QUE SÃO, DE ONDE VÊM E QUAIS SEUS EFEITOS EM NOSSA ALIMENTAÇÃO

31 de janeiro de 2009
27 Comentários

 

Marcos S. Buckeridge (msbuck@usp.br)

 O que são e de onde vêm?

Todas as células vegetais são envolvidas por uma matriz de polímeros de açúcares que exercem, na planta, diversas funções. Tais polímeros são ingeridos a partir de todos os alimentos naturais de origem vegetal e também a partir de alguns alimentos processados, aos quais polissacarídeos são adicionados com fim específico de alterar sua textura. Na alimentação humana, estes polissacarídeos são genericamente chamados de fibras ou gomas, de acordo com a sua solubilidade em água e da quantidade utilizada. Embora não se tenha uma definição precisa de fibras, considera-se como tal os carboidratos complexos de origem vegetal que não são digeridos no intestino humano. 

Tipos de fibras.

De modo geral, as fibras alimentares podem ser divididas em dois grupos: fibras solúveis e fibras insolúveis. As insolúveis constituem polissacarídeos como a celulose e as hemiceluloses, que por interagirem fortemente entre si não dissolvem em água facilmente. As pectinas, ao contrário, se dissolvem com relativa facilidade, mesmo em água fria, e são portanto parte das fibras solúveis. As funções desses dois tipos de fibras na alimentação é distinta.

As insolúveis têm uma função mecânica mais acentuada e servem assim para dar maior consistência ao bolo alimentar. Sem esse tipo de fibra nós provavelmente conseguiríamos digerir muito pouco do que comemos, pois ficaríamos em um estado de diarréia constante. O outro extremo, isto é, um excesso de fibras insolúveis, causaria constipação, pois o bolo alimentar ficaria cada vez mais sólido. Portanto, nós, humanos, somos adaptados a ingerir um certo balanço de fibras solúveis tal que mantenha a consistência do bolo alimentar dentro de certos limites. Há um efeito interessante desse tipo de fibra que é pouco comentado na literatura. Em experimentos em nosso laboratório (em tubos de ensaio), verificamos que em baixos pHs, uma porcentagem razoável de proteínas (25-50%) interage com a celulose. No estômago e intestino as condições são, obviamente, diferentes daquelas que usamos nos tubos, mas se pelo menos parte disso for verdade, durante a digestão uma quantidade apreciável de proteínas é perdida por interagir com a celulose e consequentemente essas proteínas acabam não sendo absorvidas. Novamente, isso pode ser bom ou ruim, dependendo do balanço entre carnes (ou feijão por exemplo) e fibras insolúveis ingeridas.

As fibras solúveis participam ativamente nessa função mecânica, mas além disso, por apresentarem solubilidade mais alta em água e alta viscosidade, dificultam  o transito de moléculas dentro do bolo alimentar. Por esse motivo, essas fibras “capturam” açúcares simples, gorduras, vitaminas entre outras substâncias, por um tempo longo e evitam que elas sejam absorvidas. Acredita-se que quando nos alimentamos de fibras solúveis, forma-se uma camada viscosa na superfície interna do intestino, denominada camada e água não-agitável, que exerce a função de “filtrar” o que é absorvido naquele local. Se esse efeito é bom ou ruim para quem ingere tal tipo de fibra depende de quanto e de qual o tipo de fibra solúvel. Dependendo da proporção de fibra solúvel na alimentação, uma menor quantidade de açúcares e gorduras será absorvida pelo organismo. Isso pode ser bom por um lado, pois previne ou ameniza os efeitos daquelas substâncias sobre o diabetes (açúcares) e tende a diminuir a incidência de doenças cardiovasculares (gorduras). Também podem contribuir para uma diminuição na incidência de certos tipos de câncer tais como o câncer de cólon (intestino grosso), estômago e câncer de mama. Por outro lado, é importante lembrar que se houver consumo muito alto de fibras na alimentação, haverá uma tendência de aumento na fermentação destas pelas bactérias da flora intestinal, resultando em produção de gases em excesso.

É ainda importante salientar que não existe um efeito mágico sobre esses tipos de câncer do tipo “é só comer que evita o câncer”, mas um efeito estatístico, ou seja, diminuição na probabilidade de adquirir tais tipos de câncer. Na literatura há grande controvérsia quanto a esse aspecto, mas como não há efeitos negativos das fibras, talvez valha a pena manter uma dieta com um bom balanço delas.

 As fibras nos alimentos que comemos

            Se considerarmos a capacidade de dissolução em água das fibras,há diferenças consideráveis se comermos alimentos crus ou cozidos. O cozimento é sempre feito em água (mesmo que seja a água do próprio alimento) e tem o efeito de aumentar a proporção de fibras solúveis nos alimentos. Por exemplo, há diferença se comemos uma salada de tomates ou um molho vermelho e um macarrão. No caso da salada, há mais efeito de fibra insolúvel enquanto em um bom molho de tomates (bem apurado) as fibras solúveis tornam-se mais diponíveis  para exercerem suas funções. O mesmo ocorre quando cozinhamos feijão, cenoura, batata etc.

Assim, ao invés de longas tabelas de alimentos com os tipos de fibras que contêm, em um pequeno espaço como este fica mais instrutivo se fizermos uma divisão mais geral.

            É preciso levar em consideração o que vimos até agora:

1)    fibras estão na parede celular das células vegetais e têm composição química e propriedades diversas

2)    fibras podem ser divididas em dois grandes grupos: solúveis e insolúveis

3)    as insolúveis se correlacionam mais com função mecânica e as solúveis conferem a formação de camadas viscosas nas paredes intestinais (a camada de água não-agitável)

4)    o cozimento pode alterar a proporção de fibras solúveis e insolúveis em um dado alimento

Se agora dividirmos os tipos de alimentos vegetais que comemos em cinco tipos: folhas, raízes, sementes, frutos e alimentos processados  podemos construir a seguinte tabela:

Tipo de fibra

Alimento

folhas

(alface, couve, agrião)

raízes

(batata, batata doce, mandioca)

sementes (cereais, feijão, lentilha, ervilha)

frutos

(maçã, tomate, mamão, abacaxi)

alimentos processados (sorvetes, sopas, pudins)

insolúvel

+++

+++

++++

++

+

solúveis

++

++

++++

++++

++

Esta tabela mostra uma estimativa bem geral da divisão fibra solúvel/insolúvel distribuídas por diferentes órgãos das plantas e também em alimentos processados. Estes últimos levam em sua composição algumas gomas que têm a função de alterar a textura do alimento. No entanto, esses compostos acabam servindo também como fibras.

Quanto aos órgãos das plantas, note que frutos contêm mais fibras solúveis enquanto folhas e raízes contem mais fibras insolúveis. As sementes apresentam em geral um equilíbrio entre os dois tipos de fibra.

Entre os alimentos processados, encontram-se vários que são originários de plantas e que mesmo após processamento extensivo ainda apresentam fibras (muitas vezes modificadas) que também exercem seu papel fisiológico. Entre eles está o café. Por tratar-se de uma semente que contém grandes quantidades de fibras solúveis, após o processamento ainda mantêm muitas das características daquelas e são portanto fontes de fibras. Se desejar ler algo mais técnico sobre as fibras do café comparando sois modos de preparação, clique aqui para ter acesso ao artigo que escrevemos em 2005.

A literatura nesse aspecto é tremendamente controvertida, pois alguns compostos do café são “malvistos” (cafeína por exemplo) enquanto as fibras nele presentes poderiam ser considerados compostos benéficos à saúde. De fato, há relatos de experimentos científicos indicando que as fibras de café podem diminuir a incidência de câncer de cólon.

Finalmente, saliento ao leitor que este artigo tem o objetivo de possibilitar a utilização de seu senso crítico ao escolher o que come e não de orientá-lo especificamente a escolher qualquer dieta alimentar. Grosso modo, cada um pode facilmente perceber os efeitos que cada tipo de alimento tem em seu organismo (se há produção excessiva de gases ou se o transito intestinal é muito lento). As informações aqui veiculadas não são de forma alguma finais e o leitor tem que ficar atento a cada nova descoberta nessa área.  Porém, usando o bom senso, é possível melhorar o balanço entre os diferentes alimentos que normalmente ingerimos, evitando o consumo exagerado de amidos (pães, massas, biscoitos etc) e balanceando melhor a alimentação com uma boa mescla de fibras solúveis e insolúveis de modo a melhorar o trânsito intestinal sem evitar a absorção de vitaminas, proteínas e outras substâncias importantes para a manutenção bioquímica de nosso organismo, mas mantendo um nível de fibras tal que ajude a prevenir contra o câncer, diabetes e doenças cardiovasculares.

Se quiser se aprofundar veja o capítulo que escrevemos em 2001 sobre fibras.

BUCKERIDGE, M.S. & TINÉ, M.A.S. COMPOSIÇÃO POLISSACARÍDICA: ESTRUTURA DA PAREDE CELULAR E FIBRA ALIMENTAR (2001) In: Lajolo FM, Saura-Calixto F, Wittig de Penna E, Menezes EW (Eds.) Fibra dietética em Iberoamérica: Tecnologia y Salud. Obtención, caracterización, efecto fisiológico y aplicación en alimentos. Projeto CYTED XI.6. Varela, São Paulo, pp 43-60.

Este post é dedicado ao Enersto Quiles, um argentino brilhante que, com sua vivacidade e entusiasmo pela comida, me estimulou a postar este texto hoje.


PLATAR ÁRVORES OU NÃO, EIS A QUESTÃO

11 de janeiro de 2009
1 comentário

Marcos S. Buckeridge (msbuck@usp.br)

Será que este é um bom conselho? Algumas pessoas, jornais, revistas, programas de rádio e de televisão estão “pregando” isto como a cura do aquecimento global.

Em princípio é verdade, pois as árvores realmente seqüestram carbono com grande eficiência, mas como isto tem que ser feito? Plantando a esmo? Em qualquer lugar? Qualquer tipo de árvore?

Há sites na Internet que calculam quantas árvores se deve plantar para “neutralizar” a sua emissão. Você acredita nisso? Acredita que os cálculos estejam corretos? Como isto é possível se ainda não sabemos a taxa de seqüestro de carbono por árvores tropicais?

Mais perguntas? Plantar onde? Árvores com qual arquitetura? Que taxa de crescimento?

São muitas perguntas não?

Não haveria problema em simplesmente desprezar estas perguntas se as conseqüências de um plantio de árvores sem qualquer critério não tivessem qualquer efeito adverso.

De fato, em alguns casos isto é perfeitamente válido e pode gerar não só o desejado seqüestro de carbono, mas também condições extremamente favoráveis à população urbana. Em março de 2007 o programa Repórter Eco da TV Cultura de São Paulo mostrou um exemplo de sucesso no plantio desenfreado. Sr. Antônio e Sr. João começaram a plantar árvores, e o fazem até hoje, no canteiro central da Av. Brás Leme na Zona Norte de São Paulo. Veja a reportagem, meu grupo estava lá. Hoje o resultado de 25 anos de plantio e cuidado com as plantas gerou um trecho extremamente agradável e bonito para se caminhar. E o hábito de caminhar evoluiu junto com o crescimento das árvores, o que mostra que nossos dois heróis urbanos não pensaram nos benefícios que as árvores teriam hoje.

Ter árvores no meio urbano tem prós e contras. Elas às vezes sombreiam demais o ambiente e, a noite, criam nichos para esconder ações condenáveis, como o tráfico e o consumo de drogas e prostituição nas ruas. Árvores podem cair sobre carros sem aviso e machucar pessoas. Elas jogam folhas e galhos na calçada, que são carregadas pelas enxurradas e adentram aos bueiros. Suas flores podem cair e fazer com que pessoas mais velhas escorreguem e se machuquem. Pior ainda, elas atraem insetos e lagartas que podem invadir as nossas casas e ainda por cima funcionam como suportes para muitas aranhas construírem as suas teias.

Tudo isto quer dizer que árvores são ruins para as cidades? Vamos ver o que há de bom em ter árvores no ambiente urbano:

Árvores diminuem a incidência da luz em mais de 90%, diminuindo a temperatura e a incidência de luz direta sobre quem caminha ou se exercita debaixo delas. Áreas com mais árvores, em São Paulo, por exemplo, podem ter a temperatura até 10oC abaixo de áreas não arborizadas no mesmo horário. Mas este efeito não é só direto sobre os humanos. Há uma cadeia de eventos que leva a benefícios coletivos inimagináveis.

Comecemos por lembrar o que acontece se colocarmos um ramo de qualquer planta em um saco plástico. Em pouco tempo se verá água sendo condensada. Se deixarmos para olhar no outro dia praticamente nem veremos mais o ramo, de tanta condensação dentro do saco plástico. Este é um fenômeno chamado de evapotranspiração. Uma única árvore de carvalho pode transpirar 150 mil litros em um ano, ou seja, uma média de 0,5 litro de água por dia por dia. Isto é pouco ou é muito?

Comparemos:  a primeira coisa a saber é que os estoques de água na atmosfera são tremendamente desiguais. Os oceanos, geleiras e outros corpos d´água em terra correspondem a 90% da água enquanto a evapotranspiração lida com apenas 10% da água. Sobrando uma fração assim tão pequena para as plantas manipularem, será que elas teriam alguma importância nas cidades?

As árvores que vemos todos os dias ao circularmos pelas cidades abrem bilhões de poros (os estômatos) em suas folhas e através deles, enquanto o CO2 entra, a água sai. Temos que lembrar que se o solo estivesse limpo ou todo asfaltado, o índice de evaporação seria máximo, diminuindo o tempo de residência de uma molécula de água para a ordem de minutos. No entanto, se a água penetrar no solo à sombra de uma árvore, a menor temperatura fará com o tempo de residência aumente consideravelmente. E não é só isso, se uma molécula de água for absorvida pela raiz da nossa árvore, ela terá que seguir um caminho extremamente longo por entre as células e tecidos do vegetal até chegar a um estômato e voltar para a atmosfera.  Nossa molécula de água poderá ficar então dias ou até semanas antes de conseguir sair.

É fácil de ver, portanto, que as árvores ajudam a reter a água.

Mas e as enchentes? Será que por ter mais água se aumentam as enchentes? Ao contrário! As raízes das árvores tornam o solo menos compacto e mais permeável. Com isto há mais espaço para a água. Se considerarmos que 70% da água que cai com as chuvas volta para a atmosfera se tivermos árvores, num raciocínio simplista, talvez isto signifique que, nas cidades, tenhamos 30% a menos de probabilidade de ter enchentes somente devido à presença de árvores? Obviamente não, pois não há como tomarmos todos os espaços da cidade com árvores, mas se considerarmos que as enchentes são aumentos nos níveis de água em lugares mais baixos antes que haja drenagem para os rios, a existência de árvores ao longo do percurso que a água (Matas Ciliares) faz para escorrer e chegar às bacias de drenagem devem ajudar consideravelmente!

No quesito saúde humana, as árvores podem ser mais prós do que contras. É certo que o plantio de poucas espécies leva a uma inundação da cidade com pólen de um único tipo e os alérgicos podem sofrer com isto. Mas isto talvez possa ser minimizado com o plantio de maior diversidade de árvores.

Um ponto que será crucial com as mudanças climáticas por vir é que o aumento esperado na temperatura poderá causar vários tipos de enfermidades, incluindo infecções se a temperatura passar de um determinado limiar. Além dos problemas de saúde, gastaremos uma verdadeira fortuna para equipar e manter hospitais e serviços médicos para a proporção maior de idosos que deveremos ter por volta de 2050. Com o plantio de árvores agora e de forma estratégica, estaríamos garantindo  a minimização dos impactos negativos causados pelo aumento de temperatura nos próximos 20-30 anos.

Além dos efeitos diretos, tem sido mencionado constantemente que pessoas que vivem em cidades arborizadas têm menor tendência ao estresse e à depressão, o que equivale a dizer que uma cidade arborizada seria mais tranqüila e mais feliz. Se considerarmos os gastos que não teremos para tratar de enfermidades resultantes do estresse, temperatura e depressão, seríamos também coletivamente mais ricos!

Mas calma, não saia já plantando árvores por aí. O plantio de uma árvore é algo que deve ser planejado. Você pode estar comprando um cão da raça São Bernardo para viver com você e sua família em um apartamento de 50 metros quadrados. É preciso pensar bem e, principalmente, aprender mais sobre o assunto. Em primeiro lugar é preciso conhecer ao máximo sobre a espécie que se quer plantar. É uma planta de sombra ou de sol? Cresce rápido ou lentamente? Qual o tamanho final? Como tem que ser podada enquanto cresce? Como se comportam as raízes e ramos? Qual a densidade da madeira? Perde total ou parcialmente as folhas? Quando dá flores? Os frutos são muito pesados?

Tudo isto é importante para que se acompanhe o desenvolvimento da árvore. E isto quer dizer que não adianta sair por aí jogando sementes e plantando árvores de qualquer tipo em qualquer lugar. Você pode estar plantando em seu jardim (ou no do vizinho) uma espécie de árvore que irá desenvolver as raízes até atingirem sua tubulação de esgoto. A mesma árvore poderá atingir os fios que lhe fornecem energia e produzir frutos tão pesados que ao caírem amassarão o teto de seu carro. O resultados aí serão desastrosos, pois daqui a alguns anos seu carro viverá amassado, você ficará sem banheiro em algum momento (e terá que reformá-lo) e sob risco de ficar sem energia elétrica após tempestades. Nesse caso, sua decisão de matar a árvore será pautada pela defesa de seus bens e os riscos aos seus familiares.

É preciso, portanto, planejar antes de plantar uma árvore. Tão importante quanto a ação de plantar é a de adquirir a responsabilidade sobre ela, o que significa acompanhar o desenvolvimento, podar, adubar etc. É provável que as prefeituras assumam uma parte desta responsabilidade no futuro, mas ainda assim, os habitantes no entorno têm que compreender que se trata de um ser vivo e que merece carinho e cuidados similares aos de um animal de estimação. 

Post Scriptum - se quiser ler outro artigo (Abrindo o guardachuva verde) ao qual este deu origem, veja na minha coluna Neotropias no site da Revista FAPESP. Veja também algumas informações interessantes sobre design consciente e o site da A3SP


A INFINITA BELEZA DA FOTOSSÍNTESE

11 de janeiro de 2009
2 Comentários

Marcos Buckeridge (msbuck@usp.br)

Apesar de complexa e muitas vezes difícil de compreender, a fotossíntese, às vezes, é cantada em versos, como na canção de Caetano Veloso Luz do sol, que inicia com a frase…..

Luz do sol,  que a folha traga e traduz

Além de ser a forma mais eficiente de “empacotar” carbono, seqüestrando-o da atmosfera e armazenando este átomo por um longo tempo nos corpos de animais plantas e microorganismos, a fotossíntese é o processo por traz não somente de toda a produção de alimentos para nós e todos os organismos vivos em nosso planeta. Até mesmo o petróleo, para ser formado, necessitou do processo fotossintético para ocorrer!

Em verde novo, em folha, em graça, em vida, em força, em luz.

Para que o verde das folhas seja traduzido em força, ao entrar nos cloroplastos (organelas que têm clorofila e dão a cor verde às plantas) o  C, ou seja, carbono do CO2, é bioquimicamente ligado a compostos de carbono (ácidos) já existentes nas folhas, de forma que a cadeia de carbono vai aumentando até formar moléculas de 6 carbonos (a glicose e a frutose). Estes açúcares podem ser ligados entre si, formando sacarose e serem transportados para o resto da planta usar para crescer. Alternativamente, as glicoses podem ser encadeadas entre si e formam grânulos de amido que serão guardados para uso durante a noite ou no outro dia. A energia para fazer tudo isso vem da luz. A energia da luz é inicialmente guardada em ligações que envolvem átomos de fósforo que é um componente tão importante quanto o carbono para que a planta consiga realizar a fotossíntese.

Céu azul, que vem até onde os pés,

Tocam a terra e a terra inspira e exala os seus azuis

O papel da terra é armazenar a água, que tem uma função extremamente interessante na fotossíntese. Para que a energia da luz seja processada, os elétrons vêm da água. A primeira reação que ocorre é a quebra de uma molécula de água formando duas moléculas de hidrogênio (2 x H2) e uma de oxigênio (1x O2).  Portanto, sem água, não pode haver fotossíntese. Uma conseqüência importante desse processo de “quebra da água” é que o oxigênio produzido volta para a atmosfera. Portanto, plantas realizando fotossíntese, além de retirarem o gás carbônico do ar, devolvem o oxigênio. De um ponto de vista humano, melhoram a qualidade do ar que respiramos. É daí que vem a idéia de que as florestas funcionam como pulmões do mundo.

Reza, reza o rio, córrego pro rio, rio pro mar

Reza a correnteza, roça, beira, doura a areia

As reações da fotossíntese realmente são como uma correnteza que empurra as moléculas e as transforma. Como a fotossíntese de uma planta inteira tem que “dar lucro”, isto é, o processo tem que produzir mais açúcares do que consome (senão a planta não cresce), a liberação de oxigênio no transporte de elétrons acaba sendo maior do que o consumo de oxigênio consumido na respiração das plantas. Fazer a fotossíntese dar lucro não é nada fácil e é por isto que as plantas respiram tão pouco e se movimentam tão lentamente. Elas não poderiam ter músculos e se movimentarem rápido, pois como o gasto de energia para a movimentação de músculos nos animais é enorme e com todo este gasto nenhuma planta conseguiria crescer e se reproduzir.

Marcha o homem sobre o chão, leva no coração uma ferida acesa

A marcha da humanidade abriu uma ferida sem precedentes, que vem gerando o aquecimento global. Desse ponto de vista, o papel da fotossíntese em produzir oxigênio e consumir gás carbônico é ótimo, pois as plantas trocam um gás que provoca o efeito estufa (o CO2) por um gás que não provoca este efeito (o O2). A conseqüência é de apenas amenizar o aumento do aquecimento, pois nós emitimos uma grande quantidade de CO2 devido à queima de combustíveis fósseis.

A água vem lá debaixo, ou seja, da raiz e é transportada para as folhas. A planta é um sistema aberto, ou seja, enquanto parte da água é usada na fotossíntese, uma grande parte é perdida através dos estômatos que têm que ficar abertos para deixar entrar o CO2. Portanto, para poder obter energia, a planta tem que perder água. Transportar água constantemente das raízes para o topo da planta é super importante porque os nutrientes (cálcio, potássio, fósforo etc) vão para cima com ela.

Assim, os estômatos abertos e a própria fotossíntese funcionam como bombas que puxam água e nutrientes para cima.  As plantas podem ser comparadas a ares condicionados, que borrifam vapor de água na atmosfera durante o dia.

Mas o que é mais interessante ainda é que a produção e o transporte dos açúcares e seu bombeamento para baixo levam a sacarose a todas as partes da planta. Este transporte funciona como uma bomba no sentido inverso. Quando a planta cresce ela consome os açúcares para suprir os processos com a energia que ficou guardada nas ligações entre os carbonos que a fotossíntese fez. É isto que chamamos de respiração, um processo que libera CO2 de volta para a atmosfera.

Dono do sim e do não  diante da visão da infinita beleza

As duas bombas (para cima e para baixo) estão interligadas na planta e formam uma circulação que liga o solo à atmosfera. Isto é o que possibilita a vida no planeta. Daí a profundidade ainda maior da frase do Caetano, pois a força a que ele se refere não é só a da fotossíntese, mas a de toda a biodiversidade.

Veja que uma parte do carbono assimilado como CO2 fica na planta como sacarose outra parte vira amido e outra vira celulose. Quando um átomo de C vira sacarose e é transportado e respirado rapidamente, podemos dizer que o C deu um “passeio rápido” pela planta e voltou à atmosfera. Nesse caso, o seqüestro de carbono de curtíssimo prazo. Quando o C fica armazenado alguns dias ou até alguns meses (no caso das plantas que perdem as folhas durante o inverno) como amido o seqüestro de carbono é mais longo. Mas quando o C vai parar na celulose fica guardado no tronco da árvore pelo resto da vida da planta. Este é um tipo de seqüestro de carbono que é característico das árvores e é por isso que elas são tão importantes no contexto das mudanças climáticas globais. 

A fotossíntese acontece de dia, somente enquanto há luz acima de um determinado nível. O uso do amido que foi guardado geralmente ocorre à noite, de forma que quando amanhece a planta já degradou parcial ou totalmente o amido, transformou-o em sacarose e transportou-o para outras partes.

Para que a planta se mantenha viva, seu balanço “econômico” tem que ser mantido “no lucro” ou com “perdas mínimas”. O que ocorre com várias espécies de árvores da Mata Atlântica e do cerrado é que durante o inverno chove muito pouco e com isto o transporte de água cai drasticamente. Como sem água não dá para fazer fotossíntese, mesmo que haja luz, muitas espécies jogam fora as folhas total ou parcialmente. Isto faz com que o metabolismo desacelere consideravelmente. Porém, antes mesmo da água voltar a fluir, a produção de novas folhas exigirá carbono e energia. Como não há folhas, para fazê-las a planta lança mão das reservas de amido guardadas “na poupança” (geralmente nos ramos) no fim último período favorável.

Finda por ferir com a mão essa delicadeza

Em tempos de aquecimento global induzido pelas mãos do homem, a vida pode estar ameaçada e por isto, a fotossíntese se tornou crucial para a sobrevivência da civilização, pois ela é o único meio de manter a biodiversidade e a vida no planeta. Mesmo assim, apesar de ser um dos processos bioquímicos mais estudados da história da civilização, é ainda um mistério para muitas pessoas, que por não a conhecerem não podem apreciar sua infinita beleza, que reside no fato de que só existimos por causa dela.

A coisa mais querida, a glória da vida

 

Post Scriptum – Se quiser ler um texto bem legal sobre a fotossíntese visitem o blog do Herton Escobar, reporter de ciência do Estadão. Uma nota que tenho que fazer sobre isto é que vemos, com um texto assim, porque a corbertura do Estadão na parte de ciência tem sido tão boa e tão séria. É a paixão que faz as coisas serem bem feitas e o artigo no blog do Herton é um exemplo de quem realmente gosta do que faz.


INTELIGÊNCIA EM PLANTAS, SERÁ QUE É POSSÍVEL?

4 de janeiro de 2009
1 comentário

Marcos Buckeridge (msbuck@usp.br)

O termo inteligência é geralmente atribuído à centralização de processamento da informação em uma estrutura composta de neurônios que a processa de forma centralizada e que pode ser natural ou artificial. Biologicamente, está ligado ao funcionamento do cérebro, principalmente em humanos. No entanto, quando se pensa em evolução da inteligência ou do comportamento inteligente, é plausível a idéia de que, para ter surgido em organismos vivos durante a evolução, o comportamento inteligente tenha aparecido muito antes do Homo sapiens. Nesse contexto pode-se perguntar: será que as plantas apresentam comportamento inteligente?

De acordo com Stenhouse6 a inteligência poderia ser definida como o comportamento adaptativo variável durante a vida de um indivíduo. Esta definição exclui uma propriedade importante dos animais que é geralmente associada à inteligência: o movimento. Uma conseqüência desta definição é que, quanto mais inteligente o organismo, maior seria a sua capacidade adaptativa. Com base nesses conceitos, Trewavas8 apresenta uma definição de que a inteligência em plantas, utilizando o senso Stenhouse6, seria a capacidade de adaptação relacionada ao crescimento e desenvolvimento durante a vida de um indivíduo.

Pesquisas na área da inteligência artificial e da neurofisiologia vêm elucidando diversos mecanismos que parecem ser chave para explicar a inteligência3. O desenvolvimento de algoritmos para serem utilizados no desenvolvimento de jogos em computador (caso de um dos primeiros programas capazes de jogar damas contra seres humanos) levou a descobertas importantes sobre como certos sistemas relativamente simples podem apresentar memória e capacidade de previsão. Tais algoritmos acabaram sendo intensamente utilizados em inteligência artificial para conferir essas propriedades aos softwares que hoje utilizamos rotineiramente.

Em inteligência artificial, usada em computação, uma das regras básicas utilizadas é a lei de Hebb que diz: quanto mais estimulado, o neurônio se torna mais facilitado, até que entra em fadiga3. Aplicando esta lei a neurônios artificiais em computador, podem-se gerar propriedades peculiares. Se, por exemplo, ao invés de um só neurônio, um conjunto deles estiver interligado e o sinal resultante da interação realimentar a entrada de sinal do sistema, este último adquirirá a capacidade de apresentar memória. Assim, não é necessário ter grande complexidade para que haja o aparecimento de memória em sistemas.

Em plantas, as redes que compõem o metabolismo e o funcionamento fisiológico funcionam em blocos distintos interligados que podem ser considerados como neurônios artificiais1. Neste trabalho apresento a hipótese de que o sistema integrado da planta, constituído por redes de expressão gênica, metabólicas e fisiológicas têm o potencial de apresentar memória. Em experimentos com plântulas de pau-brasil, demonstrei que a percepção de luz pelas folhas apresenta sincronismo adaptativo a ritmos não lineares de flashes de luz que poderiam ser interpretados como um tipo de memória, pois a folha nitidamente se ajusta à condição de luz existente sob o dossel da floresta. Portanto, pode-se considerar que sistemas como este apresentam características compatíveis com inteligência no sentido mais amplo adotado por Stenhouse6 e Trewawas8. Algoritmos de inteligência artificial  chamaram a atenção de biólogos que, com eles, passaram a tentar modelar o funcionamento de organismos. Apesar das plantas apresentarem comportamento compatível com o que poderíamos chamar de comportamento inteligente em vários níveis de emergência, há poucas compilações e/ou experimentos feitos especificamente para avaliar esta hipótese. O funcionamento das plantas em nível metabólico, fisiológico e ecofisiológico pode ser modelado usando estas ferramentas, pois apresentam-se como sistemas adaptativos complexos com mesclas de comportamentos lineares, não lineares e  caóticos5. Pode-se, por exemplo, modelar o comportamento fotossintético utilizando redes neurais artificiais. Fizemos isto com plântulas de jatobá e obtivemos um alto grau de previsibilidade (mais de 95%). Assim, é provável que grande parte dos dados existentes na literatura possam ser examinados deste ponto de vista, como fez Trewavas8.

Padrões complexos surgem a cada nível de emergência. Podemos admitir que cada mecanismo existente nas plantas se apresente como um conjunto de blocos funcionais com três elementos principais: 1) forma; 2) função e 3) flutuação. Os dois primeiros são diretamente compreensíveis e o último se refere às variações de forma e função do mesmo fenômeno no tempo7.

O nível de interação entre estes três elementos irá determinar um certo grau de dissolvência que se refere ao conjunto de propriedades emergentes oriundas das interações entre forma, função e flutuação1,7. Quanto maior for o nível de dissolvência, menor será o universo de propriedades emergentes específicas de um sistema, definido por Testa e Kier7 como espaço de propriedade.  Isto quer dizer que as interações entre forma em função constringem as possibilidades de interação, gerando as características de um sistema que pode ser tanto uma célula, um organismo ou uma comunidade.

Será que podemos utilizar tais conceitos para as plantas? Creio que sim e, mais ainda, creio que esta é uma propriedade de qualquer sistema inteligente, mesmo os artificiais. Um outro aspecto importante a considerar é que os mecanismos dentro de uma planta funcionam como redes, com propriedades de organização modular e hierárquica1,2. As redes requerem elementos importantes como mecanismos de comunicação dos diversos blocos funcionais que modulam as interações entre eles5. A grande quantidade de dados produzida sobre o metabolismo e o funcionamento de organismos vivos já permite vislumbrar parte destas redes, principalmente em organismos modelo. Já está claro, pelo menos para leveduras, que as redes transcriptômicas, metabolômicas e proteômicas são todas do tipo hierárquico. Tal característica é importante, pois redes deste tipo são mais vulneráveis ao ataque e podem ser alteradas se forem estimuladas no ponto certo2. Sem isto, o organismo não teria flexibilidade de resposta a estímulos e não poderia gerar variação e memória.

Nesse sentido, proponho uma visão da inteligência que aqui chamo de inteligência expandida. Nesse sistema, há memória, conexão em forma de redes em vários níveis de emergência, e dissolvência. Com estas características, um sistema conectado apresenta condições de responder ao ambiente e por meio deste se comunicar com outros1. O sistema seria análogo ao processamento cerebral, mas desmembrado de tal forma que permita a irradiação de informação sem centralização e entre os diferentes níveis de emergência.

Assim, a comunicação se torna possível da molécula à biosfera e vice e versa. As plantas são bons exemplos para se estudar a inteligência expandida, pois não apresentam neurônios naturais e mesmo assim parecem possuir características que permitem definí-las como seres inteligentes.

 

Referências bibliográficas

1. Buckeridge, M. S. (2007) Mudanças climáticas, biodiversidade e sociedade: como a teoria de redes pode ajudar a compreender o presente e planejar o futuro? Multiciência UNICAMP (on line)  v. 8, p. 88-107. 

2. Buckeridge, M. S.; Mortari, L. C. ; Machado, M. R. (2007) Respostas fisiológicas de plantas às mudanças climáticas: alterações no balanço de carbono nas plantas podem afetar o ecossistema?. IN: Rego, G. M.; Negrelle. R. R. B; Morellato, L. P. C. Fenologia – Ferramenta para conservação e manejo de recursos vegetais arbóreos. – Colombo, PR: Embrapa Florestas. Cap 12: 213-230.

3. Holland, J.H. 1995. Hidden order: how adaptation builds complexity, Reading, Mass: Addison-Wesley, London.

4. Ravasz, E. Somonera, A.L., Mongru, D.A., Oltvai, Z.N., Barabasi, A.L. (2002). Hierarquical organisation of modularity in metabolic networks. Science 297:1551-1555.

5. Souza, G.M. & Buckeridge, M.S. (2004). Sistemas complexos: novas formas de ver a Botânica. Revista Brasileira de Botânica. 27(3): 407-419.

6. Stenhouse, D. (1974). The evolution of Intelligence – a general theory and some implications. London: George Allen and Unwin.

7. Testa B. & Kier, L.B., Entropy, 2000, 2:1-25

8. Trewavas, A. (2003). Aspects of Plant Intelligence. Annals of Botany, 92:1-20.


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