Blog do Buckeridge

Árvores versus paredes verdes

28 de janeiro de 2018
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Marcos Buckeridge e Giuliano Locosseli & Ricardo Cardim

email: msbuck@usp.br

A empresa Tishman Speyer  desmatou para um empreendimento residencial em 2013, 856 árvores de um terreno no Morumbi, na Zona Sul. Entre elas, espécies nativas, como cambuí, canela e pau-jacaré. Para poder derrubá-las, a construtora fechou, em 2009, durante a gestão Gilberto Kassab (PSD), um plano de compensação ambiental. Termo de Compensação Ambiental (TCA) do condomínio no Morumbi foi assinado em 2012, ainda na gestão do ex-prefeito Gilberto Kassab (PSD), e previa como contrapartida pelo corte de quase 900 árvores a conversão de 26.281 mudas de árvores compensatórias, equivalentes a cerca de R$ 13 milhões, em obras para instalação de quatro parques lineares na zona sul: Horto do Ipê, Paraisópolis, Morumbi Sul e Itapaiuna. Na Gestão Haddad, esse passivo foi trocado por jardins verticais no Minhocão e em 23 de maio de 2017, tudo com um mesmo prestador de serviços, uma empresa chamada “Movimento 90°”.

Uma ação da prefeitura de São Paulo no sentido de usar paredes verdes para esta compensação, ao invés de plantar árvores, suscitou uma série de questões da comunidade sobre se as paredes verdes valem mais ou menos do que as árvores urbanas. Não há como negar que paredes verdes são estruturas de grande apelo estético e que também produzem serviços ambientais. Portanto, são bem-vindas nas cidades. A questão é se podem substituir árvores cortadas.

A reposta a esta questão é complexa, pois os serviços de uma parede verde e de um conjunto de árvores pode depender da combinação de espécies que são plantadas em um jardim vertical, enquanto as árvores são plantadas em terra firme.

Para poder comparar jardins verticais e árvores urbanas, podemos considerar dois elementos importantes, o acúmulo de carbono –tema significativo em tempos de mudanças climáticas globais – e nos serviços ambientais, os benefícios que a vegetação proporciona para a qualidade vida e saúde da população. Estes serviços incluem diminuição de temperatura, aumento de umidade no ar, redução de material particulado no ar, recarga de lençóis freáticos, entre outros.

Uma das grandes árvores comuns na arborização urbana em São Paulo, a tipuana, presente em locais como a Alameda Santos, por exemplo, pode pesar até 20 toneladas. Se assumirmos que em média há 30% de água na sua madeira, teríamos 14 toneladas de biomassa no tronco. Geralmente as folhas representam muito pouco (cerca de 5%) e as raízes cerca de 30% do todo da planta. Portanto, o principal armazenamento de carbono em uma árvore está no tronco.

A composição da madeira é principalmente de celulose que, como lembramos da escola, é composta de açúcares, cuja fórmula é C6H12O6. Se usarmos o conhecimento sobre os pesos atômicos que aprendemos na escola (e achávamos que nunca iríamos usar), podemos dizer que as glicoses da celulose teriam 12×6 carbonos (=72), 1×12 hidrogênios (=12) 6×16 oxigênios (=96). Com estes números, podemos calcular a proporção aproximada de carbono em um tronco de árvore, o que dá 40%.

Assim, um tronco de uma tipuana de 20 toneladas teria 5,6 toneladas de carbono.  Tudo isto armazenado em cerca de 60 anos de vida, o que mostra que uma árvore destas armazena em média 93 Kg de carbono para cada ano de vida. Como temos cerca de 650 mil árvores nas ruas da cidade de São Paulo, tivemos nos últimos 60 anos um armazenamento médio de 36 milhões de toneladas de carbono.

É possível calcular o serviço ambiental, em termos de carbono armazenado, também por habitante. Cada um de nós vale aproximadamente 4 toneladas de carbono neste cálculo.

No quesito água, se assumirmos que cada árvore libera 400 litros de água em forma de vapor para a atmosfera por dia, em um ano serão 146 mil litros. Assim, as nossas 650 mil árvores produzem 95 trilhões de litros por ano, o que dá 7.900 litros por habitante por ano.

Há outros serviços ambientais que as árvores trazem, como diminuição da temperatura, interferência na poluição (tanto por absorver como por reter na superfície das folhas), bloqueio do som, ajuda na formação de nuvens, atração de pássaros e de uma série de outras espécies de animais e microorganismos.

Os cálculos acima são aproximados, pois há árvores de diferentes tamanhos e diferentes espécies na cidade. Mas eles dão uma ideia geral do que temos e do potencial para o futuro se plantarmos mais árvores.

Outro dado importante sobre as árvores: uma muda dentro dos padrões exigidos pela prefeitura custa em média R$ 150 (em 2017) e apesar de termos que cuidar da muda nos primeiros meses, assim que a muda se estabelece, ela passará a vida usando água da chuva e exigindo pouca manutenção (p.ex. poda no caso de ter sido plantada em conflito com a fiação elétrica ou edificações).

Outro dado importante é a área ocupada. A copa de uma árvore adulta de tipuana pode ocupar até 36 m2 de área de superfície. Temos que lembrar, porém, que este espaço ocupado no chão corresponde a um grande volume com um enorme número de folhas, sem falar do tronco dos galhos, alguns deles com diâmetro que se assemelha a uma árvore mais jovem.

Agora vamos examinar as paredes verdes.

A primeira coisa a saber é que as espécies utilizadas são principalmente de plantas pequenas como samambaias, manjericão, alecrim, orégano e outras.

Em relação ao carbono, as paredes verdes perdem de longe para as árvores, pois as primeiras são predominantemente folhas, que são partes das plantas que possuem bem mais água (98% em média) e por isto relativamente pouco carbono.

A biomassa de folhas de um trecho de parede verde de 36m2 pode chegar no máximo a alguns quilos. Assim, em qualquer situação a parede verde perfaz uma fração ínfima do carbono que seria armazenado em uma árvore, que é de 5,6 toneladas. Para se ter uma ideia melhor, é importante lembrar que a copa de uma árvore tem um enorme número de folhas. Na copa de uma tipuana grande, que encontramos praticamente em todo bairro arborizado da cidade de São Paulo, pode haver cerca de 22 mil folhas. Cada folha tem cerca de 140cm2, de forma que uma árvore teria uma área de folhas de 300 m2. A explicação para uma área tão grande em uma única copa é que as folhas da copa preenchem uma grande esfera.

Para comparar com a parede verde, pensemos em uma área similar a área basal (área de sombra projetada no chão com sol á pino) que uma copa preenche (36m2).  Neste trecho de parede com plantas pequenas com cerca de 4 camadas de folhas, a área foliar seria de cerca de 150 m2.

Uma árvore, portanto, teria cerca de 2 vezes mais folhas que uma parede de herbáceas. Há certamente um serviço ambiental fornecido pelas folhas de uma parede verde, produzindo vapor de água e contribuindo esteticamente para a cidade. Porém, se analisarmos somente as folhas, em uma árvore teríamos um benefício cerca de 2 vezes maior.  Mas é importante lembrar que a parede verde não tem tronco, mas praticamente só folhas. Uma única árvore adulta, portanto, tem 5,6 toneladas de carbono a mais que uma parede verde com a uma superfície de ocupação semelhante (36m2).  No quesito carbono, portanto, o benefício de árvores é incomensuravelmente maior do que uma área equivalente em folhas, de uma parede verde.

Samambaias e herbáceas das paredes verdes são grupos de plantas que demandam grande quantidade de água para crescer de forma que, no caso das paredes verdes, é necessário fornecer água todo o tempo para manter a parede viva. Ainda que parte desta água possa vir da chuva, durante o inverno o sistema terá que ser irrigado, pois chove muito pouco. Já as árvores têm mecanismos que as permitem sobreviver na estação seca e não precisam de irrigação, a não ser quando muito jovens.

Considerando um custo de cerca de R$ 800 por m2 para paredes verdes (em 2017), o uso de árvores tem um custo bem menor. Representam um investimento de R$ 4 por m2 para uma muda de R$ 150. Mas também devemos lembrar que ao passo que a parede verde passará a fornecer serviços ambientais em alguns meses, a árvore levará 10-15 anos para começar a prestar serviços significativos em termos de armazenamento de carbono, produção de vapor de água e interferência efetiva na poluição. Não sabemos ainda qual a vida útil de uma parede verde, mas certamente será menor do que o das árvores, pois as plantas usadas nas paredes verdes têm vida bem mais curta do que as árvores.

Jardins verticais são sistemas dependentes de tecnologias de suporte, nutrição e irrigação, portanto, de cuidadosa manutenção. A comparação com “um paciente na UTI” faz bastante sentido, bastando uma falha nos sistemas para o jardim vertical perecer. Mesmo com o plano estendido de manutenção apregoado pela prefeitura em 2017, não será fácil a vida dos jardins verticais nos médio e longo prazos. Se sequer as árvores são cuidadas historicamente na metrópole paulistana, gerando acidentes todo o verão, como será a vida útil destes jardins verticais em 5, 10 anos? Em comparação, uma árvore com essa idade está em pleno vigor, indo em direção à maturidade e normalmente sem necessidade de manutenções constantes e onerosas.

 

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Série Inteligência em Plantas – 6

25 de julho de 2016
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Neste artigo discuto como a inteligência nas plantas funciona na forma de redes complexas.

REDES VEGETAIS DE INTELIGÊNCIA ?

Marcos Buckeridge

O funcionamento das redes de internet é um bom parâmetro para comparar com o processamento de informação e a inteligência das plantas. A internet é uma rede hierárquica, ou seja, há hubs mais importantes do que outros. Estes pesos diferentes conferem a hierarquia ao sistema da internet. A hierarquia é importante pelos seguintes motivos: o primeiro é o fato de haver hubs que, de uma certa forma, coordenam outros hubs menos importantes e fazem com que a rede seja mais vulnerável. Isto porque, se um hub de alta patente na hierarquia for afetado (desligado, por exemplo), uma grande parte da rede pode ser desligada e prejudicar seriamente o sistema como um todo. Uma outra característica importante de uma rede hierárquica é que a informação processada por um hub de alta patente também pode funcionar como uma rede eficiente para o processamento de informações. Já temos evidências que as redes nas plantas são hierárquicas, de forma que o processamento da informação poderia ser comparado com a rede da internet. Em outras palavras, as redes hierárquicas que integram a informação nas plantas provavelmente têm a mesma fragilidade (certa vulnerabilidade ao ataque), mas por outro lado a mesma eficiência em hierarquizar informações. Mas há diferenças. Por exemplo, no caso das plantas (dos seres vivos complexos em geral) as redes apresentam diversos mecanismos que lhes conferem robustez, o que quer dizer que processos hierárquicos muito importantes podem apresentar blindagem ou então redundância, de forma que um ataque não seria capaz de inviabilizar todo o organismo.

Só que há uma diferença importante entre as redes da internet e a das plantas. A internet é uma rede hierárquica, mas não toma decisões, enquanto a planta toma. Portanto, há algo mais nas redes vegetais. Um dos elementos é um programa basal (escrito no DNA) que determina o comportamento e evita que a resposta da planta seja aleatória e simplesmente siga toda e qualquer variação interna que ocorra. A internet não tem um programa interno tão complexo como os seres vivos e por isto pode evoluir e se adaptar muito mais rápido. Isto pode ser positivo, quando pensamos na internet, mas para um ser vivo se adaptar a toda condição que aparece muito rapidamente pode gerar vulnerabilidade, já que para isto, uma planta teria que ter capacidade de gerar uma mudança correspondente em seu programa interno. Pelo que sabemos, isto não acontece, pois a evolução ocorre por mutações ao acaso e qualquer mudança no programa interno exige muito mais tempo.

Nas plantas, o funcionamento em redes tem íntima relação com a propriedade de inteligência. Isto porque ao olhar as plantas através desta lente de processamento da informação em redes, podemos entender como os processos decisórios ocorrem nelas. Estivemos limitados para usar este tipo de abordagem até recentemente em ciência por falta de técnicas que permitissem obter e processar grandes quantidades de informação a partir das plantas. Mas agora, com o advento das técnicas que chamamos de “ômicas” (genômica, transcriptômica, proteômica, metabolômica, glicômica, fenômica) que incluem não só a capacidade de gerar os dados, mas de analisa-los computacionalmente (a bioinformática), temos como catalogar uma enorme quantidade de informação e usar as ferramentas da computação biológica para entender as redes que fazem os vegetais funcionarem. Em outras palavras, temos agora melhores condições de entender como funciona a inteligência das plantas. A importância desta área de pesquisas é enorme, pois a humanidade depende inteiramente das plantas para tudo: ambiente, comida, materiais, remédios etc. Se entendermos como as redes funcionam, nós poderíamos estabelecer melhor “comunicação” com elas e poderíamos manipulá-las através de modificações em seus genomas. Com isto, teríamos condições de evitar perdas na produção de alimentos por problemas climáticos, melhorar a qualidade dos nossos alimentos e ainda criar novas plantas que sejam capazes de se adaptar a regiões onde elas ainda não chegaram, como os polos, os desertos e até outros planetas.


Série Inteligência em Plantas – 5

25 de julho de 2016
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Neste artigo comento sobre como as plantas percebem o ambiente e se é possível haver alguma forma de sentirem algo parecido com dor.

AS PLANTAS SENTEM DOR?

Marcos Buckeridge

As plantas não sentem dor no senso mais estrito do que dor significa para os animais. Em animais, de forma bem geral, a dor funciona com um sinal quando ocorre quando um estímulo interno ou externo exacerba um certo limiar. Neste caso, uma mensagem é enviada ao cérebro e é interpretada como um status de dor, o que leva aquele organismo a reagir. As plantas possuem mecanismos análogos de resposta. Já foi demonstrado que ao ser estimulado o tecido vegetal pode emitir uma onda de despolarização similar ao que ocorrem em neurônios. Esta pequena onda ocorre na região viva do tecido vascular (o floema). No entanto, esta pequena onda, não tem como se espalhar rapidamente pela planta, pois não há uma rede de células (como as células nervosas em animais) que possa levar o processo de despolarização sistemicamente (por toda a planta). O problema é que para uma planta, isto seria muito caro. Estes processos exigem grande gasto de energia e a forma de gerenciamento energético das plantas, que depende da fotossíntese que é feita somente durante o dia e que as vezes nem ocorre com uma intensidade muito alta numa sequência de dias nublados e frios. Isto não suportaria energeticamente um sistema nervoso como o dos animais. Menos ainda um sistema muscular para poder se movimentar. O que já se descobriu é que aquela pequena onda de despolarização que ocorre em volta do tecido vascular pode gerar uma onda sistêmica hidrodinâmica, ou seja uma onda vibratória que se espalha pelos canais do xilema (que está cheio de água) e com isto o sinal pode se espalhar pelo corpo da planta. No entanto, a velocidade de processamento da informação é muito menor do que a nervosa. Assim, uma diferença fundamental entre plantas e animais está relacionada aos tempos de resposta. Se tivéssemos relógios internos para comparar, veríamos que as plantas vivem em um tempo bem mais lento do que os animais em termos do fluxo de eventos e transferência de informação. Como nós vivemos com um relógio bem mais rápido, temos dificuldade em acompanhar o tempo das plantas.

Sobre nos sentirmos culpados por ferir as plantas, isto irá depender dos parâmetros que usarmos. Em alguns casos, desbastar frutos, podar certos ramos pode ser análogo a cortarmos o nosso cabelo. Mas há ferimentos que são mortais ou muito drásticos. Por exemplo, alguns dos padrões de poda feitos em árvores urbanas em São Paulo funcionam mais como mutilação e podem ser extremamente deletérios para as plantas. Isto porque as árvores vão guardando reservas no tronco para poderem produzir novas folhas na próxima estação. Em árvores, as reservas armazenadas no tronco são suficientes para produzir novas folhas por no máximo 4 vezes e o acúmulo contínuo destas reservas deve ocorrer todo ano. Se fizermos podas muito drásticas e contínuas, vamos forçando a planta a usar estas reservas em maior quantidade e mais rápido. Isto pode ir até um ponto em que a planta entra em inanição (fica sem reservas), pois não tem mais de onde tirar carbono para regenerar a sua capacidade de fotossíntese e poder guardar mais reservas para o futuro.

Em alguns casos, quando uma planta é estimulada de alguma forma (pode ser um corte) o estimulo pode se espalhar por parte ou por toda a planta e disparar mecanismos de reparo local, alterando o metabolismo. Se isto funciona com uma memória naquele local, não sabemos.

Se há dor? Não no sentido que animais têm dor. Mas há sim respostas de estresse, análogas às dos animais. Eu me sinto culpado se cortar uma planta, pois ao causar um ferimento sei que estou gerando uma série de respostas de estresse. Mas às vezes é para o bem da planta, é para ela crescer mais e melhor. É preciso, portanto conhecer melhor as plantas e saber que tipo de estímulo estamos provocando.


Série Inteligência em Plantas – 4

21 de março de 2016
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Neste artigo explico os processos de armazenamento e fluxo da informação nas plantas. Uso um experimento feito com pau-brasil em meu laboratório.

COMO AS PLANTAS “GUARDAM” MEMÓRIAS?

Marcos Buckeridge

Existem dois tipos de memória em organismos vivos. Um deles está no DNA e se refere ao resultado do processo evolutivo. O DNA das plantas contém toda a programação, não somente para construir a planta, mas também para coordenar a base de seu funcionamento. Isto é um tipo de memória da espécie que passa de geração para geração. Os programas genéticos mais eficientes são aqueles que permanecem até hoje, pois tenderam a deixar maior número de descendentes durante todo o processo de mudanças nas condições ambientais durante milhões de anos. Em alguns casos, modificações epigenéticas, que são alterações no conjunto de genes que deverá ser utilizado para executar um programa genético, podem alterar o padrão de comportamento de uma planta pelo resto de sua vida. Não sabemos ao certo, mas é possível que algumas destas modificações possam passar de geração para geração. Desta forma, uma alteração efetuada no genoma (metilações, acetilações) podem gerar novos padrões de comportamento. Esta é uma forma reversível de guardar informação que vem sendo pesquisada intensamente neste momento.

O segundo tipo de memória é quando a informação é interpretada internamente por um indivíduo e esta memória dura um certo tempo que, até onde sabemos, não passa de geração para geração. Pode ser uma memória que dure segundos, dias, meses ou até anos. Já a memória de curto prazo também pode ocorrer em certas condições. No caso das folhas do pau-brasil, o que vimos é que existe um processo de aprendizado de uma folha individual que se dá através de mecanismos relacionados ao processo de fotossíntese. Quando uma folha de uma plantinha jovem está à sombra da floresta, bem próxima ao chão, a fotossíntese só pode ocorrer em baixa intensidade luminosa ou então quando um facho de luz mais forte, capaz de atravessar a massa de folhas e ramos acima, passa sobre a folha. Vimos que estes fachos, que em inglês são chamados de “sunflex”, podem permanecer focalizados sobre certas partes das folhas por alguns segundos ou até minutos. A luz bruxuleante faz com que a intensidade luminosa varie dentro de uma faixa que pode ser 10 a 100 vezes mais do que a luz difusa que há debaixo do dossel da floresta. O que vimos é que quando um destes fachos de luz atinge pela primeira vez uma certa região da folha, não há resposta de fotossíntese, ou seja, o sistema fotossintético não reage capturando a luz e transportando os elétrons da água para gerar energia. Vimos que a mesma região da mesma folha, quando estimulada novamente após alguns segundos, passa a transportar os elétrons e se uma terceira estimulação ocorrer mais alguns segundos à frente, o sistema de captura de elétrons da folha acaba sincronizando com os fachos de luz e passa a responder prontamente ao estímulo luminoso. Isto caracteriza um sistema de adaptação eficiente a variações muito rápidas na intensidade luminosa na floresta. É um processo que denota a inteligência – senso Stenhouse – que se dá através de um ajuste que permite à planta a usar uma espécie de memória de eventos anteriores. Não sabemos quanto tempo isto dura, ou seja, não sabemos ainda se a mesma folha irá responder da mesma forma no outro dia ou se terá que iniciar o processo de novo. Mas este experimento mostra que a memória neste caso está diretamente relacionada aos mecanismos bioquímicos e celulares da fotossíntese. A pergunta que surge a partir deste experimento é: como podemos comparar este tipo de memória com a memória em animais? No caso dos animais a memória também é um resultado de processos bioquímicos e celulares que ocorrem nos neurônios. Mas isto não quer dizer que os cloroplastos das plantas sejam de fato neurônios. Mas quer dizer sim que eles podem, em certas condições, funcionar como neurônios artificiais no sentido matemático e computacional.

Agora, se ampliarmos ainda mais este conceito de que processos bioquímicos e celulares possam se comportar como neurônios artificiais, poderíamos supor que todo o metabolismo vegetal tenha um potencial parecido com o que descobrimos nas folhas do pau-brasil.

Assim, é possível pensar que o metabolismo secundário, que é extremamente complexo nas plantas e mais intenso do que em animais, funcione também como uma espécie de memória vegetal no sentido de espalhar mensagens internas (hormônios por exemplo) e externas (compostos voláteis liberados para a atmosfera, que comunicam a outros indivíduos informações). Assim, a produção de um certo padrão de compostos secundários na planta não só comunica um status interno, que pode durar algum tempo, por exemplo, quando um certo estímulo (mudança ambiental, infecção ou infestação por predadores) é dado, como também propicia a planta com a capacidade de comunicação com o mundo externo.


Série Inteligência em Plantas – 3

12 de março de 2016
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Neste artigo faço um analogia do funcionamento das plantas com as redes de informações que levam ao processo decisório com base em vários elementos ao mesmo tempo

AS PLANTAS PENSAM ?

Marcos Buckeridge

Pensar significa ser capaz de raciocinar, ou seja processar a informações de tal forma a produzir conclusões que levam a outras cadeias de raciocínio a partir das conclusões a respeito da cadeia de processamento anterior. Esta é a forma de um processo funcionar em rede.

Um bom exemplo do funcionamento em rede para levar à conclusões através de raciocínio é o mecanismo de leitura feito em nosso cérebro. Para ler, é preciso que o nosso cérebro reconheça as letras, sílabas e palavras e isto está diretamente associado ao reconhecimento de uma série de pequenos detalhes relacionados às formas destes como símbolos que são juntados dando sentido ao que lemos. O mecanismo envolve o reconhecimento de diferentes porções das letras e processam uma integração em rede que faz com que geremos associações entre os símbolos escritos em algum lugar e o que aquilo significa em geral e o que significa  para o nosso universo de símbolos. Sem funcionamento em rede, onde diversas informações são integradas, não é possível ler.

Mas há diferentes tipos de redes. Há redes ao acaso, por exemplo. Estas são redes em que a informação processada leva à conclusões que se integram sem qualquer hierarquia. Em outras palavras, em uma rede deste tipo, por não haver hierarquia e não haver integração da informação, não há como tirar conclusões. Ou seja, o resultado da interação de informação pode levar à qualquer conclusão, ao acaso. Já em uma rede hierárquica, algumas conclusões são mais importantes do que outras. Portanto,  para que ocorra uma segunda onda de processamento de um determinado conjunto de  informações após uma primeira onda de raciocínio a partir do qual em que conclusões tenham sido tiradas, há um nexo e as conclusões de diferentes ondas de raciocínio passam a ser encadeadas. Quando se processa a informação desta forma, o sistema acaba de certa forma equalizando as conclusões e assim conduzindo todo o processo em uma certa direção.  O ponto mais importante é que, esta hierarquia é sempre a mesma na planta e com isto o encadeamento do “raciocínio” tende a se repetir quando o conjunto de condições de estímulo são os mesmos. Esta capacidade de responder desta forma é certamente um comportamento inteligente.

Esta é uma forma de apreciar como as plantas processam a informação desta maneira. Por exemplo, suponhamos que artificialmente alteremos a umidade ao redor de uma planta, mas por um longo tempo mantenhamos o vaso com água normalmente. As folhas poderão detectar a diminuição da umidade e responder com alterações bioquímicas e moleculares. No entanto, as raízes continuarão funcionando normalmente, pois tudo continua como antes. Neste caso, para que a planta como um todo responda à alteração no ambiente, a informação vinda da folha irá comunicar ao restante da planta o que está ocorrendo. Isto ocorre através de vários sinais bioquímicos, como hormônios e açúcares que circulam por toda a planta. Nestas condições, as raízes irão comunicar ao resto da planta que está tudo normal. A informação passada é do tipo: aqui há nutrientes e a água está presente em quantidade não limitante.  Num caso como este, a resposta deve ser totalmente diferente do que a resposta de uma planta que esteja de fato em condição de seca. Neste caso, primeiro diminui a umidade na atmosfera e depois de um tempo o solo começa a secar também. A planta então poderá dar respostas bem mais claras. Um exemplo prático são as nossas árvores da Mata Atlântica. A diminuição na umidade no outono, combinada com uma falta d´água no solo no inverno faz com que as árvores joguem fora muitas ou todas as suas folhas. Isto acontece também com várias árvores amazônicas. Este é um processo decisório (eliminar folhas ou não?  quantas delas eliminar?) que ocorre na forma de uma integração da informação em rede por toda a planta. Um indivíduo precisa de vários sinais ao mesmo tempo que atinjam certos limiares. Uma vez que a informação é integrada a decisão é tomada. O que ainda não sabemos é como isto acontece. Não sabemos quais os processos envolvidos e ainda não conhecemos como a informação é integrada para a tomada de decisão ao nível do indivíduo.


Série Inteligência em plantas – 2

3 de março de 2016
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Neste artigo uso um exemplo sobre as repostas das plantas à água para mostrar como elas decidem como reagir

PROCESSO DECISÓRIO NAS PLANTAS

Marcos Buckeridge

Pensando que um processo decisório seria uma escolha de um determinado caminho para responder a uma variação no ambiente, as plantas têm sim como tomar decisões. Isto é feito através da integração das informações sobre o ambiente em determinados momentos. Como esta informação se integra é o que estamos tentando descobrir. Temos muitas informações sobre as folhas de plantas que são cultivadas para a produção de alimentos (p.ex. milho, trigo, arroz, soja), mas há pouco conhecimento sobre como a informação é processada em outros órgãos e menos ainda sobre como a informação integrada de diferentes órgãos é processada. Sabemos que não há um órgão central, como no caso dos animais (o cérebro). No caso das plantas a informação está espalhada por todo o corpo do indivíduo. Uma planta em uma condição de seca por exemplo parece ter capacidade de integrar as informações processadas nas folhas com o que as raízes estão processando e com isto decidir por exemplo se vai ou não eliminar folhas.

Por exemplo, em uma situação de seca, a umidade do ar diminui e com isto o teor de vapor de água na atmosfera cai. Esta queda aumenta o chamado déficit de pressão de vapor.  Os fisiologistas vegetais classificam a resposta (ou o tipo de decisão tomada) como isohídrica ou anisohídrica. Uma planta que responde de forma isohídrica, irá fechar rapidamente seus estômatos (poros nas folhas que controlam a entrada de CO2 e perda de água da planta) e “não irá se arriscar” esperando para tomar uma decisão mais para a frente. Mas há uma perda com isto. Ao entrar num modo de resposta isohídrico, a planta irá rapidamente alterar diversos processos em várias partes do corpo. Isto tem um custo energético tanto para processar a adaptação quando para voltar ao normal e começar a “trabalhar” novamente, fazendo fotossíntese e crescendo. Portanto é uma decisão de alto custo.

Já as plantas que respondem de forma anisohídrica irão continuar trabalhando e se arriscam a morrer se a seca permanecer por muito tempo. Mas com isto têm um custo menor de resposta. Nós sabemos que há plantas que são intermediárias em relação a estas respostas, mas ainda não conhecemos os limiares de processamento interno de informação que fazem com que a planta responda de uma forma ou de outra, ou seja “tome a decisão”. A nossa tendência em biologia tem sido explicar estes processos através de mecanismos evolutivos. Ou seja, dizer que o comportamento da planta isohídrica, por exemplo, seria um produto da seleção natural e por isto a planta se comporta assim. Porém, isto não explica de fato o comportamento da planta, mas sim o da espécie. Não conseguimos explicar, através do uso de um argumento evolutivo, como um indivíduo específico integra as informações em seu corpo para seguir um comportamento ou outro. Este é um dos grandes desafios da fisiologia vegetal moderna. Não se trata de descobrir se as plantas apresentam inteligência, se têm algum tipo de consciência ou se decidem. Isto é óbvio se usarmos os parâmetros teóricos que expliquei acima. O problema é sabermos “como” isto é feito.


Série Inteligência em Plantas – 1

24 de fevereiro de 2016
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A partir desta semana, publicarei uma série de 6 posts sobre aspectos da Inteligência das plantas.

HÁ INTELIGÊNCIA EM PLANTAS? COMO COMPARÁ-LAS COM ANIMAIS?

Marcos Buckeridge

A definição que uso para inteligência é a de Stenhouse (1974) que a define como a capacidade adaptativa de um organismo. Esta definição é bastante ampla e inclusiva. Ela permite encaixar todos os seres vivos existentes. Isto porque se estes seres não tivessem capacidade adaptativa eles não existiriam!

Mas há algumas outras características da inteligência que acho importante considerar, as quais permitem uma apreciação melhor das plantas num ranking de inteligência entre os seres vivos. Estas são algumas das características básicas, ou propriedades, que permitem os seres se adaptarem às mudanças no ambiente.

Elas são: 1) capacidade de processar informação; 2) capacidade de armazenar informação (ou memória); 3) capacidade de efetuar um processo decisório e 4) capacidade de atuar como um indivíduo. Uma decorrência lógica desta minha caracterização é que estas quatro propriedades também ocorrem em todos os seres vivos.

O processamento de informação ocorre nos seres vivos mais simples. Um vírus, por exemplo, apresenta em sua estrutura informação armazenada que lhe permite interagir com o ambiente em seu entorno. Nestes seres há mecanismos internos cujo programa quando executado lhes permitem interferir com o funcionamento de uma outra célula (do hospedeiro que este vírus infecta). Esta informação que mencionei está armazenada e pode ser replicada em outros indivíduos. Há, portanto, uma espécie de memória que permanece e caracteriza o ser.

A capacidade de efetuar um processo decisório está também no vírus. Há uma programação interna que irá ativar determinados processos dependendo das condições encontradas. Esta propriedade pode ser pensada na forma de que um processo só irá ocorrer “se” determinadas condições se apresentarem. O mais simples processo decisório é o sim–ou-não. Este pode ser um processo muito simples de ativação (ou desativação) de um determinado caminho de eventos no organismo.

A capacidade de atuar como um indivíduo está no fato de que unidades de seres (no nosso exemplo uma cápsula de vírus em particular) possam atuar diferentemente de outras unidades, dependendo das condições que encontram.

A questão da existência ou não de consciência nos seres vivos pode ser tratada de forma similar ao que tratei acima sobre a inteligência. Neste caso, o tratamento dado ao assunto pelo neurofisiologista Antonio Damásio é bastante útil. Ele define consciência de uma forma que permite pensar que há uma consciência basal que mesmo os organismos mais simples têm.

No caso das plantas, portanto, poderíamos concluir que elas apresentam sim inteligência, pelo menos dentro dos parâmetros que descrevi acima. Quando pensamos em plantas devemos lembrar que há vários tipos (espécies) e que algumas podem ser mais complexas do que outras. Mas todas apresentam inteligência, pois processam informações, armazenam estas informações e apresentam capacidade de realizar processos decisórios. Também apresentam um comportamento individual de tal forma que os processos decisórios são ativados dependendo do indivíduo.

Um grande problema em examinar tudo isto em relação às plantas é que elas são um tipo de organismo bastante diferente dos animais. Compara-los forçosamente nos leva a querer explicar o comportamento vegetal por meio do que conhecemos sobre o comportamento animal. Isto é possível em certos casos, mas tem que ser feito com cuidado.

As plantas, quando processam a informação para responder ao ambiente, utilizam informação armazenada em seu “hardware”, ou seja, nos processos que irão ativar ou desativar genes no seu DNA (programa formado durante o processo evolutivo) gerando comportamentos individuais. Como os programas permitem um grande número de opções de comportamento frente às variáveis ambientais, o processo decisório é a ferramenta usada para responder e se adaptar ao entorno. Em outras palavras, se quisermos podemos usar isto para comparar com os animais e dizer que ao lançar mão de mecanismos de reconhecimento das alterações no ambiente ao redor, um indivíduo específico pode tomar certas decisões em um determinado sentido que o levam a reagir de forma a evitar perdas. Com isto, este indivíduo, de uma certa forma, tem a capacidade de “se reconhecer” como aquele indivíduo específico naquela condição específica. Isto não deixa de ser uma espécie de consciência.


Árvores urbanas em São Paulo: planejamento, economia e água

1 de fevereiro de 2016
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Abaixo o resumo de meu último artigo sobre as árvores de São Paulo e a sua influência sobre os seres humanos.

O link para a versão completa, com pdf em português, encontra-se em:

http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-40142015000200085&lng=pt&nrm=iso

RESUMO

As árvores urbanas têm grande importância em vários aspectos da vida das cidades, influenciando no conforto térmico e psicológico, filtrando a poluição e ajudando a umidificar a atmosfera urbana pela formação de “rios aéreos”. Neste artigo, utilizamos a cidade de São Paulo como modelo para discutir questões relacionadas ao potencial de influência que as árvores urbanas podem ter em todos os aspectos mencionados e também o potencial de inclusão da arborização em ganhos econômicos pela cidade. Tudo isso só pode ocorrer caso a arborização urbana seja planejada com base científica e usando uma abordagem sistêmica que integre as árvores aos processos da cidade. Utilizando dados da prefeitura sobre a porcentagem de verde por habitante, mostramos o déficit arborização que existe principalmente nas zonas leste e central e merecem atenção para planejamentos futuros. Apontamos a importância que as árvores podem ter em produzir vapor de água em dimensões comparáveis às vazões dos rios Tietê e Pinheiros. Finalmente, alguns pontos que devem fazer parte de um plano de arborização que integre as florestas do entorno da cidade com a vida urbana, tendo como pano de fundo a necessidade de uma visão sistêmica que leve em consideração a arborização urbana nas cidades paulistas.


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O VERDE EM SÃO PAULO III

31 de janeiro de 2014
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A cidade deve revitalizar suas áreas de várzea, como ocorreu em grandes capitais do mundo, ou é algo caro e inviável tecnicamente?

Se já foi feito em outras grandes capitais do mundo (Londres e Paris por exemplo), não há qualquer dúvida de que seja tecnicamente viável. São Paulo tem grande vocação para negócios e as pessoas que vêm para cá recebem uma lavagem cerebral dos próprios paulistanos de que esta é uma cidade feia, cinza, cheia de trânsito, violenta etc etc. Sabemos que é não é inteiramente verdade, mas quando uma ideia é contada repetidamente acaba sendo vista como verdade. Ter uma cidade organizada, arborizada e com projetos impressionantes de integração das áreas de várzea com a população pode atrair ainda mais negócios e fazer com que o turismo de negócios deixe ainda mais dinheiro na nossa cidade. O turista pode decidir trazer a família para visitar a cidade e com isto gastar mais aqui. Os próprios paulistanos ficarão mais na cidade a aproveitarão melhor São Paulo. Se prevê que até 2050, 90% da população da América Latina viverá em ambiente urbano. Por isto temos que fazer com que a cidade seja um lugar agradável de se viver. Elas não podem ser apenas dormitórios e um conjunto de ruas para transitarmos para ir e vir do trabalho. Têm que ser mais do que isto e é nossa responsabilidade fazer com que as mudanças ocorram nas próximas décadas. Do ponto de vista da população, os benefícios da recuperação das várzeas são enormes. Esta cidade é uma rede impressionante de rios e apesar de São Paulo ter sido fundada nesta região por causa dos rios, com o desenvolvimento nós viramos as costas para eles, os cobrimos e os poluímos. Escolhemos um caminho que levou ao realinhamento dos rios para fazer a água fluir mais rápido e evitar epidemias de doenças infecciosas no passado. Mas hoje temos tecnologias que poderiam fazer com que voltássemos em parte ao que tínhamos no passado. Veja uma reportagem da revista FAPESP sobre os rios em São Paulo. Milhões de paulistanos saem nos feriados em busca de proximidade a um ambiente aquático. Temos parte disto aqui mesmo, bem debaixo nos nossos pés. Por quê não usar? Pode ser caro, eu sei, mas por quê não vivermos bem? em um lugar lindo, com lazer pleno e uma população mais feliz? Ainda, será que tudo isto não poderia ser transformado em negócios lucrativos? Em inovação? Essencialmente, São Paulo é uma espécie de grande várzea. Será que São Paulo não poderia recuperar a parte boa da várzea? Será que não poderíamos fazer isto de uma forma original, que mostrasse que é sim possível fazer melhor ainda do que Londres e Paris fizeram?


O VERDE EM SÃO PAULO II

30 de janeiro de 2014
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Devemos enterrar os cabos elétricos e de informação? Isto seria uma necessidade pública?

Sem dúvida é uma necessidade pública. Talvez não seja economicamente viável tirar os fios de toda a cidade, mas podemos ampliar o máximo possível o pouco que já temos. Enterrar os fios tornará não somente mais fácil a manutenção, provavelmente diminuindo a taxa de roubo de cabos e certamente diminuindo os diversos problemas que temos tido com a arborização urbana, que tem que ser literalmente mutilada para dar passagem aos fios. Ao se mutilar uma árvore, se desequilibra muitas vezes a distribuição de pesos na copa e com isto se aumenta probabilidade de queda. Acelera-se o envelhecimento das árvores, gerando custos altos relacionados à substituição de árvores com maior frequência. Além disso, transforma-se algo belo em algo feio, na realidade grotesco! Sem os fios, as copas de árvores crescem de acordo com as suas características genéticas e se tornam copas bem mais estáveis e também exuberantes. Basta olhar ao redor, há vários exemplos na cidade. Um outro ponto que acho fundamental é a poluição visual. Por quê, nós paulistanos precisamos conviver com algo tão feio? Por quê a nossa cidade não pode ser bonita e agradável? Uma paisagem agradável tem enorme vantagens de vários pontos de vista como diminuição de depressão e violência, diminuição da agressividade e também convida o cidadão a usar menos o automóvel para caminhar por seu bairro. Os ciclistas poderiam aproveitar ainda mais as rotas sem o calor escaldante de avenidas sem árvores. Por isto acho que o efeito do embelezamento é, sim, uma necessidade pública. Como política pública, o embelezamento é também uma ação nos setores de saúde, segurança e educação. O poder público deve investir em tudo o que aumente o bem estar da população. É para isto que pagamos impostos.


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