i.1 – a crise ambiental
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Parte I Fundamentos TÓPICOS ABORDADOS NA PARTE I 1.CONCEITOS BÁSICOS - A CRISE AMBIENTAL 2. LEIS DE CONSERVAÇÃO DE MASSA E ENERGIA 3. ECOSSISTEMAS 4.CICLOS BIOGEOQUÍMICOS 5. DINÂMICA DAS POPULAÇÕES 6. DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL 2 I.1 – A CRISE AMBIENTAL Energia solar processamento de recursos naturais finitos Poluição Relação entre os principais componentes da crise ambiental: 3 I.1 – A CRISE AMBIENTAL População População mundial: 2,5 bilhões em 1950 para 6 bilhões em 2000 15% - países “desenvolvidos” 85% - países subdesenvolvidos ou em desenvolvimento Questões: Até quando os recursos naturais serão suficientes para sustentar a população do planeta? O problema está na insuficiência de recursos naturais ou na má-distribuição de renda e na má-orientação da produção agrícola? 4 I.1 – A CRISE AMBIENTAL Recursos Naturais Recursos naturais Insumos necessários para manutenção dos organismos, populações e ecossistemas. Recursos naturais Tecnologia Economia Meio Ambiente 5 I.1 – A CRISE AMBIENTAL Questão: Um recurso renovável pode passar a ser não-renovável? 6 I.1 – A CRISE AMBIENTAL Poluição Resultado do uso de recursos naturais pela população. Discussão: Construção do conceito de poluição. Fontes poluidoras Pontuais Difusas Efeito da poluição localizado, regional e global. 7 I.1 – A CRISE AMBIENTAL Questões: Citar poluentes do ar, água e solo. Identificar fontes pontuais e difusas. Identificar efeitos localizados, regionais e globais da poluição. 8 I.2 – LEIS DA CONSERVAÇÃO Matéria Algo que ocupa lugar no espaço Energia capacidade de realização de trabalho Em qualquer sistema natural Matéria e energia são conservadas Lei da Conservação da Massa Lei da Conservação da Energia - Primeira Lei da Termodinâmica Segunda Lei da Termodinâmica 9 I.2 – LEIS DA CONSERVAÇÃO Em qualquer sistema, físico ou químico, nunca se cria nem se elimina matéria, apenas é possível transformá-la de uma forma em outra. Discussão: Relacione a lei de conservação da massa com poluição. Primeira Lei da Termodinâmica A energia pode se transformar de uma fonte em outra, mas não pode ser criada ou destruída. Discussão: Como os organismos obtêm energia para a vida? 10 I.2 – LEIS DA CONSERVAÇÃO Segunda Lei da Termodinâmica Definições qualitativas: Todo o processo de transformação de energia se dá a partir de uma maneira mais nobre para uma menos nobre, ou de menor qualidade. SLT Sentido das transformações que ocorrem na natureza. Processo espontâneo Favorável do ponto de vista termodinâmico. Questão: Cite processos espontâneos observados na natureza. 11 I.2 – LEIS DA CONSERVAÇÃO Segunda Lei da Termodinâmica Definição matemática: Em sistemas isolados, havendo transformações, a função de estado, denominada entropia (grau de desordem de um sistema), sempre tende a crescer. Metáforas populares que indicam direção de espontaneidade: “Para baixo todo santo ajuda” “A água sempre corre para o mar” “Tudo que sobre tem que cair” “Não há bem que sempre dure e nem mal que nunca se acabe” “Águas passadas não movem moinhos” 12 I.2 – LEIS DA CONSERVAÇÃO Discussão: Discuta sobre as conseqüências ambientais da SLT. Texto para leitura: “Tempo, vida e entropia” de Marcelo Gleiser. FSP (Caderno Mais!), 19 de maio de 2002. 13 I.3 – ECOSSISTEMAS Definição e Estrutura Ecossistema Unidade básica do estudo da ecologia. Ecossistema Sistemas estáveis, equilibrados e auto-suficientes, com características invariáveis. Homeostase Estado de equilíbrio dinâmico com mecanismos de autocontrole e auto-regulação que entram em ação quando ocorre alguma alteração. 14 I.3 – ECOSSISTEMAS Sistema de auto-regulação Função de manter o equilíbrio do ecossistema. No caso da ação extensiva do homem o mecanismo não consegue absorver essas mudanças e ocorre o impacto ecológico no meio. Quantidade de matéria viva no ecossistema BIOMASSA Discussão: Discuta sobre os impactos ecológicos que podem ser causados pelo homem no meio. 15 I.3 – ECOSSISTEMAS Reciclagem da Matéria e Fluxo de Energia Autótrofos quimiossintetizantes Seres Vivos Heterótrofos fotossintetizantes Fluxo energético: Energia solar compostos químicos utilização por processo respiratório Segue as leis da termodinâmica. Fonte de energia na Terra Radiações recebidas do sol (luz solar) 16 I.3 – ECOSSISTEMAS Cadeias Alimentares Questão: Por que haverá maior eficiência na cadeia produtor-homem do que na cadeia 17 produtor-boi-homem? Qual a implicação disso na prática? I.3 – ECOSSISTEMAS Produtividade Primária Produtividade primária líquida (PPL) Parte utilizável do material produzido pela fotossíntese. Controle da produtividade primária: Disponibilidade de água Intensidade luminosa Quantidade de sais minerais Questão: Como aumentar a produtividade primária? Qual a implicação ambiental desse aumento? 18 I.3 – ECOSSISTEMAS Aumento da produtividade com fluxo suplementar de energia: -Ampliação da área agrícola -Trabalho humano ou animal e combustíveis fósseis -Irrigação -Fertilização -Seleção genética e controle de pragas EUA 1 HP por hectare Ásia e África 0,1 HP por hectare _____________________________________________ Produção por hectare EUA 3 x maior que Ásia e África 19 I.4 – CICLOS BIOGEOQUÍMICOS Síntese de matéria Orgânica Organismos autótrofos Decomposição e retorno ao meio Organismos heterótrofos Processo de reciclagem da matéria Elementos essenciais à vida Nutrientes (forma molecular ou iônica) cerca de 40 Principais Macronutrientes C, H, O, N, P, S Principais Micronutrientes Al, Bo, Cr, Zn, Mo, V, Co 20 I.4 – CICLOS BIOGEOQUÍMICOS Elementos Essenciais Ciclos Biogeoquímicos Organismos vivos interagem no processo de síntese orgânica e decomposição Meio terrestre é fonte dos elementos Ciclos de elementos químicos Ciclos sedimentares reservatório que supre os elementos e os recebe de volta é a litosfera (P, S, Ca, Mg) Ciclos gasosos reservatório que supre os elementos e os recebe de volta é a atmosfera (C, N, O) Ciclo hidrológico ciclo do composto vital: água 21 I.4 – CICLOS BIOGEOQUÍMICOS Ciclo do Carbono Reservatório Atmosfera (CO2) Ciclo perfeito C devolvido ao meio na mesma taxa em que é sintetizado. Ciclo principal (rápido): Fotossíntese: 6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2 Respiração: C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + 640 kcal/mol de glicose Ciclo secundário (lento) organismos transformados em combustíveis fósseis 22 I.4 – CICLOS BIOGEOQUÍMICOS Ciclo do Carbono Questão: Como o Ser Humano interfere no ciclo do carbono? 23 I.4 – CICLOS BIOGEOQUÍMICOS Ciclo do Nitrogênio Questão: Como o Ser Humano interfere no ciclo do nitrogênio? 24 I.4 – CICLOS BIOGEOQUÍMICOS Ciclo do Fósforo Ciclo lento – da litosfera para hidrosfera Questão: Como o Ser Humano interfere no ciclo do fósforo? 25 I.4 – CICLOS BIOGEOQUÍMICOS Ciclo do Enxofre Questão: Como o Ser Humano interfere no ciclo do enxofre? 26 I.4 – CICLOS BIOGEOQUÍMICOS Ciclo Hidrológico Fenômenos básicos Evaporação e precipitação. Resumo dos processos no ciclo hidrológico: -Detenção (em vegetações, depressões de terreno...) -Escoamento superficial -Infiltração -Escoamento subterrâneo -Evapotranspiração (Ex.: 0,5 ha de milho tranpira 2 milhões de litros de água em um ciclo vegetativo) -Evaporação -Precipitação 27 I.4 – CICLOS BIOGEOQUÍMICOS Ciclo Hidrológico 28 I.4 – CICLOS BIOGEOQUÍMICOS Ciclo Hidrológico Questão: Como o Ser Humano interfere no ciclo hidrológico? 29 I.5 – DINÂMICA DAS POPULAÇÕES Populações Entidades estruturadas Comunidadeconjunto de populações agrupadas em uma certa área Fator limitante Fator ecológico (biótico ou abiótico) que condiciona as possibilidades de sucesso de um organismo no ambiente. Fatores limitantes: Meio terrestre: fósforo, luz, temperatura e água Meio aquático: oxigênio, fósforo, luz, temperatura, salinidade Biodiversidade: Número total de espécies na Terra Ainda desconhecido Atualmente 1,4 milhão de espécies catalogadas 750 mil insetos 265 mil plantas 41 mil vertebrados 30 I.6 – DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL 31 I.6 – DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL 32 ESTUDO Braga, B., Hespanhol, I.; Conejo, J.G.L.; Spencer, M.; Porto, M.; Nucci, N.; Juliano, N.; Eiger, S. Introdução à Engenharia Ambiental. Prentice Hall, 2002. pp. 2 - 49 33
