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.

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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


ETANOL CELULÓSICO: ONDE ESTAMOS E PARA ONDE VAMOS?

11 de junho de 2009
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Marcos S. Buckeridge (msbuck@usp.br)

Hoje saiu na Folha de São Paulo (Ciência na pgA17) uma reportagem do reporter Eduardo Geraque sobre uma das estratégias que o Brasil tem para atingir o etanol celulósico (no manual da Folha usam álcool de celulose, que é a mesma coisa), o Centro de Ciência e Tecnologia do Bioetanol (CTBE), que fica no Campus do Laboratório Nacional Luz Sincrotron (LNLS), em Campinas. O CTBE já está funcionando desde 2008 e o diretor presidente é o Marco Aurélio Pinheiro Lima. Eu serei, em breve, o Diretor Científico do CTBE e fui convidado pelo Marco Aurélio para montar o plano de ciência do CTBE. No meu plano de ciência pretendo enfocar a ciência transdisciplinar, que já vem sendo chamada de “ciência do modo 2”. Que eu saiba, este será o único centro do gênero no Brasil.

A transdiciplinaridade consiste em aplicar a ciência de forma interdisciplinar (ou seja onde as disciplinas interagem), mas com o objetivo de resolver uma grande questão colocada pela sociedade. A busca do etanol celulósico é uma delas e as mudanças climáticas globais é outra. Para entender melhor as vantagens da transdisciplinaridade eu postei um artigo sobre isto neste blog.

Outras inciativas são o BioEn-FAPESP, programa pioneiro que também ajudei a montar e ajudo a coordenar,  INCT to Bioetanol, do qual eu sou o coordenador e congrega 29 laboratórios em 6 estados brasileiros e a Embrapa Agroenergia, que fica em Brasília.

Há outras iniciativas em andamento. O Estado de São Paulo vai investir cerca de 100 milhões nas três universidades (USP, UNESP e UNICAMP) especificamente para a montagem de centros de bioenergia.

Pelas minhas contas, já estamos acima de 1 bilhão de reais (1/2 milhão de dólares) em bioenergia, pelo menos. Os EUA estão investindo bem mais. Por exemplo, só o investimento no Energy Biosciences Institute (EBI), do Department of Energy e da British Petroleum, foi de 500 milhões de dólares e os times já estão trabalhando nas melhores universidade americanas. Apesar de haver competição, haverá mercado para Brasil e EUA e nós estamos cooperando com o EBI, por exemplo, aprendendo com eles algumas coisas que não sabemos e ensinando algumas que eles não sabem.

Nós estamos na frente por vários motivos. Um deles é que já usamos a cana desde a época do descobrimento para produzir açúcar e já em 1920 nós havíamos começado a produção de etanol. Leia a história no meu artigo na Netrópicas

As iniciativas no Brasil para chegar ao etanol são muitas. Publiquei um artigo nesta semana onde descrevo as iniciativas. O artigo está na minha coluna no site da Revista Pesquisa FAPESP, a Neotrópicas. O artigo chama-se “A bioenergia que nos aproxima”.

Apesar de toda essa “sede” tenológica, é preciso lembrar  tanto no caso do CTBE, quando no BioEn, estamos tomando o cuidado de desenvolver tecnologias que sejam ambientalmente e socialmente sustentáveis. Nos dois programas, há pesquisas sendo desenvolvidas sobre os impactos. É preciso que a produção de biocombustíveis seja feita com responsabilidade. Veja a entrevista que dei isso para a Revista New Scientist em 23 de maio de 2009. Lá eu defendo uma idéia que chamo de caminho do meio. Também tenho um artigo publicado na revisa do LabJor da UNICAMP, onde as explicações são mais profundas.


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 são distintas.

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 consideradas 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.


SÓ COM INVESTIMENTOS EM CIÊNCIA E TECNOLOGIA SAIREMOS FORTALECIDOS DESSA CRISE

29 de janeiro de 2009
2 Comentários

Abaixo segue uma carta elaborada por vários coordenadores de Institutos Nacionais de Ciência e Tecnologia, sobre os cortes sugeridos para a ciência no orçamento Brasileiro. Depois do texto há uma lisa dos autores.

A possibilidade de corte de recursos do Ministério de Ciência e Tecnologia, se consumado, irá interromper o ciclo virtuoso de progresso científico, iniciado há mais de duas décadas. Um sólido desenvolvimento científico e tecnológico é, nos dias de hoje, o caminho mais consistente para a riqueza e a soberania das nações. Os países que apresentaram maior desenvolvimento social e econômico no período que se seguiu à Segunda Grande Guerra foram aqueles que, independentemente do seu modelo político, implementaram uma política consistente e de longo prazo para o aprimoramento de suas pesquisas. O Brasil nas últimas três décadas vem exercendo uma política consistente na área de Ciência, cujo resultado é hoje medido pelos índices expressivos de sua produtividade científica. Mais importante, o aumento da qualificação do parque brasileiro de pesquisa e a inovação tecnológica dela decorrente vêm gerando riquezas ao país. Temas estratégicos para o desenvolvimento nacional, tais como o aumento da produtividade agrícola, a descoberta de novos campos de petróleo e gás, o desenvolvimento de fontes alternativas de energia, o aprimoramento da tecnologia aeronáutica, as estratégias inteligentes de conservação ambiental, as pesquisas em genética e os novos procedimentos de tratamento de moléstias de nosso povo (incluindo a utilização de células-tronco, a produção de novos medicamentos e a instrumentação médica) possuem, todos eles, a “impressão digital” dos pesquisadores brasileiros. Nesse cenário, vemos com grande preocupação a possibilidade de corte de recursos do Ministério de Ciência e Tecnologia, que, se consumado, irá interromper o ciclo virtuoso de progresso científico, iniciado há mais de duas décadas. Um retrocesso nesse momento resultará em conseqüências negativas em médio e longo prazo. Oportunidades de pesquisa serão perdidas, pesquisadores jovens e experientes migrarão para países que lhes ofereçam melhores oportunidades, e um grande número de estudantes perderá a oportunidade de ingressar em atividades de pesquisa. O atual governo dos Estados Unidos da América do Norte isentou de cortes a área de Ciência e Tecnologia, mesmo estando no centro da grave crise econômica. Com isso, os EUA elegem o desenvolvimento da Ciência e da Tecnologia como um instrumento poderoso para vencer as vicissitudes da atual conjuntura e promover o bem estar social. Temos convicção de que o Congresso Nacional, fórum maior das decisões dos destinos da Nação, será sensível a esta questão e assegurará as condições para o contínuo progresso científico e tecnológico de nosso País, recompondo as previsões orçamentárias para o ano de 2009, que foram elaboradas com sobriedade e alinhadas com as metas do Plano de Ação de Ciência, Tecnologia e Inovação para o Desenvolvimento Nacional. Somente com investimentos em ciência e tecnologia sairemos fortalecidos dessa crise.

Prof. Dr. Colombo Celso Gaeta Tassinari Coordenador do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Técnicas Analíticas para Exploração de Petróleo e Gás

Prof. Dr. Euripedes Constantino Miguel Coordenador do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Psiquiatria do Desenvolvimento para crianças e adolescentes

Prof. Dr. Glaucius Oliva Coordenador do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Biotecnologia Estrutural e Química Medicinal em Doenças Infecciosas

Prof. Dr. João Evangelista Steiner Coordenador do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Astrofísica

Prof. Dr. Jorge Elias Kalil Filho Coordenador do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Investigação em Imunologia

Prof. Dr. José Antonio Frizzone Coordenador do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Pesquisa e Inovação em Engenharia da Irrigação

Prof. Dr. José Carlos Maldonado Coordenador do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Sistemas Embarcados Críticos

Prof. Dr. José Roberto Postali Parra Coordenador do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Semioquímicos na Agricultura

Prof. Dr. Marcos Silveira Buckeridge Coordenador do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia do Bioetanol

Profa. Dra. Mayana Zatz Coordenadora do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Células-Tronco em Doenças Genéticas Humanas

Profa. Dra. Nadya Araújo Guimarães Coordenadora do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia para Estudos da Metrópole

Profa. Dra. Ohara Augusto Coordenadora do Instituto Nacional de Ciência Tecnologia de Processos Redox em Biomedicina-Redoxoma

Prof. Dr. Paulo Hilário Nascimento Saldiva Coordenador do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Análise Integrada do Risco Ambiental

Prof. Dr. Roberto Mendonça Faria Coordenador do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Eletrônica Orgânica

Prof. Dr. Roberto Passetto Falcão Coordenador do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Células-Tronco e Terapia Celular

Prof. Dr. Sérgio França Adorno de Abreu Coordenador do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia Violência, Democracia e Segurança Cidadã

Prof. Dr. Vanderlei Salvador Bagnato Coordenador do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Óptica e Fotônica


EMERGÊNCIA E CONSTRIÇÃO EVOLUTIVA – UMA RÉPLICA

11 de janeiro de 2009
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Wanderley Dantas dos Santos (wds@usp.br)

 O texto abaixo é uma réplica e síntese ao artigo CONSTRIÇÃO DO DESENVOLVIMENTO…, que postei em 5 de janeiro

 Embora eu esteja prestes a oferecer uma visão alternativa a alguns de seus argumentos quero, antes, firmar meu entusiasmo diante do tema central proposto, como ficará claro no final. Nosso interesse comum pela Mecânica da Emergência, ou seja, pelos processos responsáveis pelo surgimento de diversidade na natureza, bem como sua relação com a criatividade humana, é especificamente o ponto que nos une e move nossas mais profundas indagações.

 Vejo nossos processos criativos em si como providencialmente complementares. O seu mais abdutivo e o meu mais analítico. Vou exercitar esta minha vocação detalhista, esmiuçando ipsis literis suas proposições generalistas em busca do modus operandi da emergência.

 Para facilitar a recapitulação retomarei suas afirmações (teses) na forma de subtítulos das minhas réplicas (ou antíteses) para, no final arrematar com minhas conclusões (síntese). Então mãos à obra.

 Réplica um. Logo no início de sua proposição você afirma que:

 Temos discutido a idéia de que a vida apareceu quando a capacidade de auto-organização se tornou possível, correto? (Digressão um, parágrafo primeiro).

 Não exatamente. Segundo a teoria autopoiética, os seres (ou sistemas) vivos se caracterizam pela autoconstrução. Ou seja, o sistema tem uma composição química tal que é capaz de transformar seu alimento nos componentes necessários para o funcionamento do sistema. Ou seja, transformar as moléculas do alimento em moléculas iguais àquelas já existentes no sistema. Esse processo resulta num ciclo virtuoso: como todo o alimento é convertido em novas peças do sistema, ele está constantemente substituindo as peças velhas e se reconstruindo. Desse modo o processo se mantém estável, desde que haja disponibilidade de alimento.

 De fato, a capacidade de manter um estado estacionário utilizando os componentes e a energia das partículas que entram no sistema é justamente a definição de auto-organização. Mas o processo específico que caracteriza a auto-organização autopoiética é apenas um dos vários mecanismos de auto-organização possível. Um vórtice como o formado pela água que escoa pelo ralo da pia é, por exemplo, um outro tipo de auto-organização não autopoiética, entre vários outros, em geral envolvendo apenas processos cinéticos.

 Portanto, desde que houve partículas (matéria) dotadas de energia cinética (movimento) já era possível haver algumas formas de auto-organização, mas não a autopoiética. Portanto, seria mais correto dizer que o que temos discutido é a idéia de que a vida surgiu quando um tipo de auto-organização se tornou possível, a autopoiese.

 Réplica dois. Na seqüência você afirma admitir que:

 “A capacidade de construção de réplicas (…) seja talvez o próprio processo de auto-organização.”

 Também não estamos de acordo nisso. Tenho defendido a tese de que um sistema auto-organizado caracteriza-se por estabilizar a si mesmo através de algum mecanismo de retro-alimentação. No caso da autopoiese, Maturana e Varela perceberam que o sistema vivo se estabiliza devido à sua capacidade de reconstruir continuamente seus componentes utilizando as estruturas e a energia das moléculas que tomam como alimento.

 Isto significa que a reprodução (uma propriedade dos seres vivos que é fundamental para a evolução) é acessória e não “definitória” do ser vivo. Podemos constatar esse fato analisando que um organismo estéril (uma mula, por exemplo) ainda assim deve ser considerado vivo. Assim, a capacidade de produção de réplicas é prescindível na definição de vida e menos ainda se confunde com auto-organização. Representa apenas uma forma de retro-alimentação, nominalmente, a ecológica (que é uma forma de auto-organização supra-biológica).

 Réplica três. Ainda na digressão um você menciona que:

 “(…) o processo de auto-organização exige fluxo de informação. (…) o nível de comunicação dos átomos em uma pedra não forma redes hierárquicas (…).”

 Aqui devo concordar (afinal, bebemos na mesma fonte). Entretanto, acho essencial definir inambiguamente conceitos como informação e comunicação, já que são termos emprestados de outra área, para esclarecer o que estes termos significam fora do seu contexto original, i.e., o que eles significam do ponto de vista físico, químico e biológico.

 Sucintamente, proponho definir informação física como a formação interna i.e. a disposição dos componentes de um sistema sólido (átomo, molécula, minério, etc.) conforme sugere a termodinâmica probabilística de Boltzmann, ou a organização funcional (célula, vórtice, convecção, etc.) no caso de sistemas dissipativos de Prigojine. Já a comunicação pode ser tentativamente definida como a interação entre dois corpos que provoca uma alteração na informação de um corpo (receptor), causada pela influência de outro (transmissor). Assim, dois sistemas que apenas se aproximassem ou se afastassem por influência mútua não estariam propriamente se comunicando. Haveria comunicação apenas quando um corpo alterasse o estado ordenado de outro.

 Desse modo, a comunicação é um fenômeno característico dos sistemas dissipativos, uma vez que eles dependem do influxo de energia e matéria que, necessariamente, alteram o conteúdo informacional (organização) do sistema. É por isso que a formação de redes hierárquicas só é possível em processos dinâmicos (dissipativos) que exige fluxo de informação i.e., comunicação.

 Réplica quatro. Você então conclui então que haja uma continuidade no processo de desenvolvimento (ou evolução do universo) e que a vida não teria começado com a autopoiese, mas com o surgimento das regras do universo em si que você chama de leis matemáticas.

 Ainda apelando para a necessidade imprescindível de definirmos os conceitos de forma clara para evitar ambigüidades, eu discordo também desse ponto de vista, mas desta vez protesto por um princípio de caráter pragmático. Concordo que haja uma continuidade no processo de organização que se inicia com a instituição das regras, seja no big bang ou em algo que o valha. Mas discordo de que isso signifique que a vida em si, ou qualquer outro tipo de sistema emergente possível tenha começado naquele instante.

 O que as regras iniciais definiram foi apenas a possibilidade da vida. Admito até que dados a quantidade de matéria e tempo disponível, que as leis primordiais já determinavam o surgimento da vida, assim como determinavam o aparecimento de átomos e sistemas planetários, necessários à vida. Minha discordância é que mesmo se admitirmos que a existência de todos os sistemas estivesse, digamos, probabilisticamente determinada, isto não implica que devamos assumir que tais sistemas “já existiam”. Porém do ponto de vista filosófico, sua posição pode ser defendida, no sentido em que, embora elas não existissem em ato elas existiam em potência.

 Este ponto de vista pode ser bastante profícuo no âmbito da teoria da emergência que é o tema do nosso debate. Por outro lado, essa admissão não é muito construtiva do ponto de vista do estudo da origem da vida em si. O papel da ciência, neste caso é justamente descobrir qual foi a história do surgimento dos sistemas vivos (ontogênese) o que passa pela definição de qual é a essência desses sistemas (sua ontologia).

 Neste sentido, a definição de um sistema vivo como um sistema autopoiético é um passo muito importante, embora ela provavelmente mereça retoques na medida em que aprofundarmos a questão.

 [Para citar um exemplo, Pier Luisi Luige em Emergence of Life demonstra um tipo especial lipossomas que ele desenvolveu que  preenchem os requisitos da escola de Santiago para serem considerados autopoiéticos. E vão até mesmo além, pois se reproduzem! No entanto, tais lipossomas são incapazes de evoluir, pois não possuem um mecanismo específico de reconhecimento da informação que possa variar e gerar uma progênie diversificada sujeita ao mecanismo de adaptação por seleção natural. A catálise que converte o alimento em componentes do sistema é promovida pelo ambiente lipofílico no interior do lipossoma. Em função disso, Luisi sugere que a vida deva ser definida como autopoiese cognitiva].

 Em conclusão, acho pertinente discutir e estudar o que é e como a vida se inicia em ato e não apenas em potência com você propõe.

 Réplica cinco. Estou quase pronto para sintetizar algo novo a partir nossas teses e antíteses. Mas antes preciso fazer mais uma digressão a respeito de sua proposta de que as regras primeiras do universo sejam matemáticas.  Essa discordância é essencial para a formulação de uma resposta a questão em que a inseriu.

 Podemos dizer a priori que uma lei matemática seja inviolável. Por exemplo, 1 + 1 = 2. Entretanto, esta regra só é de fato válida quando delimitamos sua aplicação a um campo específico e muito bem definido. Como contra-exemplo tome um átomo de hidrogênio (H). Ele é uma estrutura bem definida de matéria com suas propriedades características. Sabemos que se um átomo livre de H interagir com outro ele estabelecerá um associação (ligação covalente) uma vez que essa estrutura é mais estável que a do átomo livre. Neste caso, temos matematicamente que H + H = 2H. No entanto, a estrutura que se forma de fato é H2, isto é, uma molécula de hidrogênio e em termos químicos H2 é diferente de 2H. A molécula de H2 tem propriedades físico-químicas absolutamente diferentes das propriedades que apresentam dois átomos de H. Até mesmo sua massa é levemente menor que a de dois átomos de H.

 Este fenômeno jaz no cerne do princípio da emergência e o considero uma evidência da relatividade das leis matemáticas. Mas existem outros exemplos como o da quebra da lei geométrica que afirma que a soma dos ângulos de um triângulo é 180°, que deixa de valer em um espaço curvo einsteniano. Diante dessa constatação, as leis matemáticas podem ser reajustadas e definir melhor as condições em que ela se aplica. Mas isto só prova que a matemática é um construto humano, uma ferramenta útil para o homem e não a essência última das coisas.

 Síntese

 Isto posto, vou reestruturar a questão proposta por você: as leis da física são fechadas ou podem evoluir?

 O princípio da emergência pode ser compreendido na expressão 1 + 1 ≠ 2 ou H + H ≠ 2H. Na medida em que as leis físicas são determinadas pela matéria existente no universo e que a matéria se associa dando origem novos tipos de matéria com novas propriedades físicas, as leis que imperam naquele nível de interação dão origem a novas leis. Isto significa que de um ponto de vista bem concreto, as leis da física de fato evoluem! Embora as novas leis não eliminem aquelas válidas no nível mais fundamental, novas leis podem emergir no nível mais complexo de interação da matéria, fazendo com que os sistemas de maior complexidade se comportem de modos que não são possíveis no nível inferior.

 [A meu ver, é por isso que as leis da mecânica quântica nos parecem tão estranhas. Nosso cérebro evoluiu pelo benefício que nos concedia ao processar informações em situações típicas da escala em que estão os seres vivos, e têm dificuldade para processar as leis que imperam em níveis tão diferentes do nosso cotidiano como as da escala subatômica e cosmológica].

 Isto não significa que qualquer conjunto de regras seja possível. As possibilidades de emergência nas escalas de complexidade superiores são restringidas pelas possibilidades definidas nas escalas imediatamente inferiores que lhes dão origem. Por outro lado, este processo de constrição não impede que o espectro de possibilidades de emergirem novas leis aumente na medida em que se formam sistemas mais e mais complexos que se tornam componentes de sistemas progressivamente complexos.

Por exemplo: não falamos em habilidades de átomos em moléculas, dizemos que eles têm propriedades interativas. Já uma célula tem habilidades como a de converter CO2 e H2O em carboidratos utilizando a energia solar, ou de se reproduzir, ou ainda sintetizar esta ou aquela substância, etc. Tais habilidades dependem fundamentalmente das propriedades interativas dos átomos que constituem as células o que de fato restringe o número de processos que a célula pode efetuar.

No entanto, as células podem formar organismos pluricelulares e estes formarem sociedades e assim sucessivamente numa escalada infinita de novas habilidades cada vez mais abrangentes. Cada nova habilidade gera novas regras com as quais os seres daquela escala deverão lidar e respeitar para continuarem existindo. Os físicos provavelmente não concordarão que essas sejam novas leis físicas, visto que se aplicam a um grupo limitado de seres e não ao universo todo, mas eu gostaria de dar um outro exemplo em minha defesa.

 Podemos supor que venhamos a descobrir que na escala quântica ou subquântica não haja certas leis como a atração gravitacional entre os corpos e que essa lei só passou a existir em um dado nível de associação entre as partículas mais fundamentais da natureza que ainda não conhecemos. Poderíamos ainda supor que houvesse regiões, no limite do universo, em essas associações nunca ocorreram. Nestes casos, as leis sob as quais a física atua seriam também, ou no espaço ou no tempo, casos particulares das leis mais fundamentais. De fato, é o que as evidências desses primórdios da física quântica nos sugere: as leis que conhecemos são emergentes e há leis completamente diferentes “lá embaixo”. Sendo assim, as leis da economia ou da sociologia, uma vez constatadas, são tão legitimamente leis da física quanto quaisquer outras leis mais fundamentais.

 De qualquer modo, a questão da constrição que você provocou é definitivamente brilhante, pois, este horizonte progressivamente maior de habilidades emergentes é, a meu ver, o fenômeno mais excitante da natureza (no que poderá resultar?), mas continua inextrincavelmente adstrito à segunda lei da termodinâmica e a todas as demais leis da física fundamental e da química e da biologia e da sociologia e ecologia, ad infinitum

Leia o artigo CONSTRIÇÃO DO DESENVOLVIMENTO…, que deu origem à discussão.


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.


O QUE É EFEITO ESTUFA?

11 de janeiro de 2009
2 Comentários
Marcos Buckeridge (msbuck@usp.br)      

Este texto pode ser lido antes ou depois de assistir a duas animações feitas para explicar o efeito estufa e seu principal efeito sobre a biodiversidade

Normalmente o termo efeito estufa é utilizado com uma conotação negativa, indicando que algo de errado está acontecendo com a atmosfera. No entanto, a vida na terra só é possível por causa desse efeito. Para se ter uma idéia da importância do efeito estufa, pode-se comparar a Terra e a Lua. Enquanto a camada de ar que envolve a Terra se mantém entre extremos aproximados de -10ºC e 50ºC, a Lua, que até onde sabemos não possui seres vivos, apresenta extremos de -150ºC a noite e 100ºC na superfície exposta ao Sol. Estas diferenças existem a despeito do fato de que ambos os corpos celestes se encontrarem à mesma distância do sol. Estas diferenças existem porque a terra possui uma camada de gases capazes de absorver parte da radiação emitida pelo Sol. De toda a radiação que chega à Terra, apenas a luz visível e parte das ondas de rádio atingem a superfície da terra sem interferência, enquanto a luz ultravioleta é absorvida na estratosfera, provocando seu aquecimento. A energia absorvida faz com que as moléculas de certos gases vibrem, promovendo produção de calor o qual em parte acaba sendo reemitido para o espaço e em parte é responsável pela manutenção dos sistemas vivos na superfície terrestre. Este é o efeito estufa benéfico, sem o qual a vida na Terra seria impossível.
Por outro lado, quando se fala do lado mau do efeito estufa quer-se dizer que o aumento artificial, e desproporcionalmente rápido na concentração de certos gases que provocam este efeito (como o CFC, óxido nítrico, ozônio e o CO2, por exemplo) vem provocando um aumento de temperatura da atmosfera. Isto pode provocar mudanças climáticas significativas para a manutenção da vida como a conhecemos. De acordo com simulações de computador, alterações de temperatura que para nós são relativamente pequenas (p.ex. 1 ou 2 graus centígrados a mais na média mundial) poderão produzir alterações climáticas drásticas, devido principalmente à possibilidade de descongelamento de parte da água que se encontra em forma de gelo nos pólos. A presença de maior proporção de água líquida na atmosfera não somente aumentaria os níveis de água nos oceanos, mas também faria com que os regimes de chuvas de várias regiões se alterassem. Paralelamente, os próprios efeitos do aumento de temperatura fariam com que os movimentos de massas de ar também se alterassem e inclusive influenciassem os regimes de chuvas.
Este cenário de mudanças climáticas já ocorreu diversas vezes em nosso planeta e dados obtidos a partir de registros fósseis, indicam que houve grandes mudanças no conjunto de seres vivos do planeta (ou seja, na biodiversidade). 
Os maiores focos de diversidade biológica em nosso planeta encontram-se nas regiões costeiras e nas regiões que abrigam florestas tropicais. Se quiser ler mais sobre isto veja meu artigo “Esqueceram nossas florestas marinhas” na coluna Neotrópicas.
A biodiversidade marinha e costeira forma um conjunto mais amplo de biomas do planeta, cobrindo cerca de 71% da superfície terrestre. As regiões costeiras estão entre os ecossistemas naturais mais produtivos (estuários, lagunas, recifes de coral etc). A diversidade biológica marinha é comparável às florestas tropicais terrestres. Alguns autores inclusive comparam os biomas marinhos com o terrestre dizendo que o primeiro é equivalente a uma floresta tropical submersa.
Em um cenário onde o aumento nos gases do efeito estufa provoquem de mudanças ambientais muito rápidas, o aquecimento das águas degradaria os ecossistemas marinhos, afetando diversas espécies de diferentes formas. As alterações nos níveis do mar com uma freqüência mais rápida do que muitos dos biomas poderiam suportar, provocariam estresse em muitos dos organismos sensíveis à temperatura, tais como os corais, causando a morte e favorecendo o estabelecimento de doenças. Com a perda dos corais por exemplo, várias comunidades que vivem a eles associadas e/ou deles dependem e incluem um grande número de espécies animais e vegetais, correriam o risco de desaparecer, Isto porque não teriam tempo para se adaptar às novas condições climáticas. O efeito estufa gerado por atividade humana pode levar à perda de espécies e portanto à diminuição da biodiversidade.
No caso das florestas tropicais, e efeito seria muito similar, mas por vias distintas. No ambiente terrestre, uma das alterações mais importantes seria na distribuição da água na superfície, determinada pelos movimentos de massa de ar. Há previsões que indicam aumentos de temperatura na Região Amazônica da ordem de 3 a 8ºC associadas com uma diminuição significativa na precipitação. Essas previsões sugerem que algumas regiões da Amazônia poderiam apresentar clima similar ao de um deserto. Como nos ecossitemas marinhos, se no ambiente terrestre as mudanças forem excessivamente rápidas, várias espécies não conseguiriam migrar com rapidez suficiente para encontrar um ambiente adequado para sua adaptação (veja animação). Essas espécies correm, portanto, o risco de desaparecer, o que novamente significa perda de diversidade biológica. Alguns autores acreditam que os efeitos mais drásticos nas florestas seriam sobre as árvores, pois muitas apresentam ciclo de vida longo e estão muito bem adaptadas. Espécies com essas características, não teriam tempo de encontrar um novo habitat. 
Assim, o principal mecanismo de perda de diversidade biológica seria a perda de habitats gerada pelo desaparecimento de certas espécies e consequentemente de várias das espécies associadas à primeira.
Considerando a biodiversidade como um conjunto de genomas que gera designes distintos, a perda de espécies significa a perda irrecuperável de designes não somente de espécies, mas também de associações de espécies em níveis de complexidade mais altos, como ecossistemas e comunidades.
Com a perda das árvores, que são os principais organismos captadores de carbono no planeta, mais CO2 ficaria livre na atmosfera, aumentando ainda mais a temperatura e piorando o problema. 
Como o mesmo raciocínio é válido para o ambiente marinho, bem como para biomas em regiões temperadas do planeta, a perda de organismos fotossintetizantes levaria à sobra de CO2. Isso o que levaria a mais mudanças climáticas e a partir de certo ponto, o sistema pode entrar em um ciclo irreversível de perda de diversidade biológica. Assim, somente algumas espécies mais flexíveis com relação à adaptação, permaneceriam no sistema.
Vale lembrar que tudo isso ainda é bastante especulativo, pois ainda não conhecemos o suficiente sobre os mecanismos de adaptação de mais de 95% das espécies de nosso planeta. O que sabemos hoje é muito pouco perto do que há para saber sobre a biodiversidade e por isso as previsões correntes poderiam estar erradas tanto para o lado positivo quanto para o negativo. Se as previsões estiverem certas, não haverá tempo hábil para conhecermos o necessário sobre a biodiversidade até cerca de 2050, quando a concentração de CO2 será o dobro da de hoje. Assim, não parece sábio arriscar e continuar produzindo gases do efeito estufa.

Após ler este texto você pode estar curioso sobre como a mudança climática ocorre na terra. Colocarei um post sobre isto depois, mas por enquanto, se quiser, pode assistir a uma animação interativa sobre os ciclos de milankovitch, que mostram como os movimentos da terra alteram o clima. Para maior aprofundamento ainda, veja o livro “Biologia e Mudanças Climáticas no Brasil“.


AQUECIMENTO GLOBAL E CONSUMO

9 de janeiro de 2009
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Marcos S. Buckeridge (msbuck@usp.br)

Durante os últimos anos, a especulação sobre a relação entre o aumento desproporcional na concentração de gás carbônico na atmosfera terrestre, que é conseqüência da queima de combustíveis fósseis, e os efeitos climáticos globais, se tornou um fato. Como conseqüência, um novo ramo da ciência surgiu. Em inglês se chama Global Change Biology e apesar de não estarmos usando oficialmente estes termos em revistas científicas em português por enquanto, poderíamos chamar este ramo de Biologia das Mudanças Climáticas.

Antes de entrarmos na Biologia das Mudanças Climáticas propriamente dita, temos que compreender melhor alguns conceitos sobre o funcionamento da atmosfera de nosso planeta. Em primeiro lugar é preciso entender o que é o efeito estufa e para isso, sugiro ao leitor assistir a uma animação que criamos para explicar este fenômeno. Se quiser se aprofundar mais no assunto, editei um livro sobre isto que foi lançado em dezembro.

Um fato de que temos que nos conscientizar é que o gás carbônico em excesso na atmosfera, produzido pelo nosso estilo de vida, está mesmo relacionado com as mudanças climáticas e que este não é, de forma alguma, um problema trivial. Nossa geração terá que enfrentar (e resolver) problemas muito sérios que podem até mesmo se tornar catastróficos, caso não façamos algo rapidamente.

Uma das formas de adotar uma atitude pró-ativa em relação a este problema é simplesmente passarmos a compreender melhor os diversos sistemas de produção de energia que estão por trás dos produtos que consumimos.  Parece fácil, mas após um exame mais acurado percebemos que estamos atolados até o pescoço em nosso sistema de produção e praticamente tudo o que consumimos implica em emissão de carbono sujo. Carbono sujo se refere à parcela de carbono emitido em forma de gás carbônico a partir de um processo que envolva a degradação de petróleo ou de seus derivados. O carbono produzido dessa forma é acrescentado à atmosfera e aumenta artificialmente a concentração de gás carbônico enquanto o carbono limpo é o carbono que já estava na atmosfera e foi reciclado. Pode-se alegar, por exemplo, que quando se usa um automóvel a álcool, a energia utilizada é toda limpa. Porém, há uma parcela que não, pois a cana para ser plantada e cortada envolveu o uso de pessoas (que são consumidores e produtores de carbono sujo de alguma forma) e/ou máquinas que utilizam derivados de petróleo para funcionar. O mesmo ocorre para cortar a cana e depois para distribuir o álcool produzido. O próprio processo de produção do álcool na usina não é completamente limpo.

Teremos que utilizar diversas estratégias diferentes para evitar a emissão de CO2 se quisermos obter um efeito significativo de maior escala.

Atualmente, o Ministério de Meio Ambiente financia projetos de rotulagem de produtos fabricados de forma eficiente e ecologicamente corretos. Isto denota o fato de que a atividade de consumo deixou realmente de ser uma ação automática relacionada apenas ao desejo e mais recentemente à saúde do consumidor. Consumir se tornou bem mais complexo, pois os rótulos logo irão trazer diversos elementos que terão que ser balanceados pelo consumidor antes da decisão de comprar.

O consumidor tem hoje que fazer uma série de perguntas antes de consumir. Após as perguntas óbvias como se tenho dinheiro para comprar, se o design me agrada etc, algumas perguntas a mais seriam: 1) este produto faz bem à minha saúde? 2) dá empregos localmente? 3) o produto faz parte de um programa geral que possibilita o desenvolvimento sustentável? 4) a matéria prima provém de alguma atividade prejudicial à sociedade organizada?

Tais perguntas surgiram recentemente e estão diretamente relacionadas com o esgotamento dos recursos naturais e o aumento desgovernado da população humana no planeta.  Por trás destas perguntas está o fato de que se não equilibrarmos o uso dos recursos naturais no planeta, a civilização como a conhecemos simplesmente não sobreviverá. A pergunta 4 tem  uma relação direta com a questão do CO2 e as mudanças climáticas.  As questões relacionadas à eficiência de produção são importantes para o Brasil, na medida em que este país vem se tornando um dos pólos industriais mais importantes da América Latina. Mas o Brasil tem ainda uma outra grande responsabilidade: a manutenção dos biomas tropicais. Pensando apenas no contexto do problema do gás carbônico, as florestas Amazônica e Atlântica são de importância especial, pois constituem um dos maiores sumidouros de CO2 no Planeta Terra.

A situação atual poderia ser descrita da seguinte forma: 1) ainda temos grande parte da Floresta Amazônica em pé, mas a invasão humana é iminente. Queimadas da floresta nativa trocam as paisagens por pastagens ou cidades; 2) Já destruímos grande parte da Mata Atlântica estamos destruindo rapidamente o cerrado. As soluções imediatas para os dois problemas seriam: 1) parar as queimadas na Amazônia e intensificar os programas de conservação e uso sustentável; 2) regenerar pelo menos parte das florestas e cerrado perdidos. Estas duas atitudes já seriam passos enormes no auxílio ao problema do CO2 e as mudanças climáticas, pois deixaríamos de perder capacidade de seqüestrar carbono; 3) desenvonver completamente as novas tecnologias de produção de combustíveis renováveis como o bioetanol.

Comentário Post Scriptum – vejam que interessantes as animações sobre consumo, poluição e aquecimento global


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