Biosfera e Clima

Perspectiva evolutivaQuestões atuais

escalas de conhecimento

2

Universo : curvo e limitado, espaço em expansão 4% materia ordinaria (gases,poeira,estrelas,planetas) 26% matéria escura; 70% energia escura

Vida complexa 600 m.a.Vida humana 2 m.a. “Antropoceno” atual

Formação do Universo, Terra e vida

Universo observável all-sky microwave survey (Planck Lab/ESA) 2010 14 b.a. cosmogenese universal ~ 500 bilhões galáxias em aglomerados

Galáxia Via Lactea 13 b.a. : 200 bilhões estrelas e buraco negro central

Sistema Solar 4,6 b.a. rotação 220 km/s : periodo 250 m.a. ou 20 rotações feitas4 planetas gasosos, 4 sólidos

1 milhão asteroidesc/ 70 m.a. cruza plano da galáxia

3

Bactéria filamentosa: mais antigo

fóssil (Austrália 3,8 b.a.)

Variabilidade do clima: origem da Terra ( 4 bilhões a)

Luminosidade solarGás carbônico CO2Metano CH4Oxigênio O2

Kasting (Sci Am, 2004)

1 bi a Rodinia 550 ma Gondwana,Laurentia... 225 ma Pangaea

Escala de tempo geológica e evolução da Terra

Hadeano (4,6 – 3,9 b.a.) meteoritos e CO2

Deriva continental (A. Wegener)

Arqueano 3,9 b.a. massas continentais, CH4

Proterozóico 2,5 b.a. Oxigenação, algas

Era Proterozóica Pré-Cambriano e vida complexa primordial

Era Paleozoica (palaios = antigo, zoe =vida)Épocas : Cambriano, Ordoviciano, .... , Permianoinvertebrados, vertebrados, plantas terrestres e florestas (coníferas)Plantas primitivas líquens, musgos, pteridófitas (samambaia)

Era Mesozoica, 250-65 maÉpocas : Triassico, Jurassico, Cretáceo Período quente, gde aquecimento fim do Carbonífero Clima seco com baixo nível do mar Formação dos Andes (Jurássico - Cretáceo) Reptéis (aquáticos), Primeiros mamíferos e aves ,Dinossauros Final: meteorito (Peninsula de Yucatan, México) 65 ma

Era Cenozoica Épocas 65 ma Paleoceno, Eoceno, ....., Pleistoceno (1,8 ma), Holoceno (11.500 a – presente)Continentes próximos da sua atual posiçãoresfriamento de longo-prazo: era das savanas e gramíneas, diversificação mamíferos

Ciclos de Croll-Milankovitch: controle do clima na escala de 100ka

6

Paleo-antropo-climatologia: Holoceno (11.500 a)

Cronologia do clima, sociedades e inovações humanas (Alley, Science 2000)

Pré historia (até ~ 3500 a)Homem CroMagnon 30 k aaté 10000 a (Neolítico ) : caçador / coletor

Inovações comportamentais (Mc Brearty & Brooks 2000)

Caverna de Jean Chauvet 1994, França: cultura do paleolítico (32ka

Biomas 18ka

Questões comumente levantadas

escalas menores: indivíduos, fragmentos; meso escala

escala regional

escala continental

escala global

Quais os impacto das mudanças de uso da terra (desmatamento…)

no ciclo hidrológico

no clima

nos serviços ambientais

na economia e políticas públicas

Quais os impacto das mudanças do clima

no ciclo hidrológico

nos ecossistemas e nos serviços ambientais

na economia e políticas públicas

The Biosphere (1926), Vladimir I. Vernadsky (geoquímico russo)

Desenvolvimento da Terra ocorre em 3 estágios 1º Geosfera (inanimado) 2º Biosfera (vida biológica – transformou a geosfera) 3º Noosfera (Vida e cognição são controles evolutivos)

The concept of the "biosphere," "the domain of life," was introduced in biology by Lamarck and in geology by Edward Suess (1831-1914). Mankind taken as a whole is becoming a mighty geological force. There arises the problem of the reconstruction of the biosphere in the interests of freely thinking humanity as a single totality. This new state of the biosphere, which we approach without our noticing, is the nöosphere. Thought is not a form of energy. How then can it change material processes? That question has not as yet been solvedThe Biosphere and the Noösphere by V. Vernadsky: December 1943, American Scientist, January 1945.

A Biosfera: livres pensadores na perspectiva evolutiva

A hipótese Gaia (1967) J. Lovelock (químico inglês)

O clima e a composição da atmosfera são ativamente controladas pela vida do planeta (1965)

Oceanos Rios e lagos

Criosfera

O sistema climático terrestre

Atmosfera

Litosfera

Biosfera

Fluxos de energia e água

Biosfera : definições Porção da Terra que pode suportar a vida.Todos organismos do planeta e seu ambiente, como um sistema de componentes interativos. Sistema ecológico integrado de todos seres vivos e suas inter-relações com a litosfera, hidrosfera e atmosfera.

Organismos

Indivíduo

População

Comunidade

Ecossistema

Paisagem

Bioma

Biosfera

• mesma espécie• ex: arvore (+ interceptação de água e luz, min-hora• ex: folha (transpiração, fotossíntese, segundos)

Relações Biosfera-Atmosferaescalas de tempo e espaço, e níveis de organização ecológica

• padrão de tamanho, forma e funções biofísicas• estado dos ecossistemas e fluxos de matéria e energia

• meio abiótico e biótico com interação dos seres, grande/pequeno, natural/agroecossistema

• coexistem várias Populações• Interação planta-planta; animal-animal• distribução geográfica de espécies por clima, solo etc• Ex: produtividade kg/m2/dia, evapotranspiração e defluvio

(mm/dia ...) (dia-ano)

Interação com atmosfera

paleoclimas

precipitação, calor

circulações secundárias;nuvens rasas

Ar e solo em equilíbrio: aquecer/resfriar ; umidecer/secar

• conjunto ecossistemas planetários, controlado pelo clima de grande escala

• vegetação e clima regional homogêneos: Florestas tropical, temperada, boreal, Savana, Tundra, Aquaticos

• Environmental thermal regulation

• Influence on local precipitation

• Atenuate water scarcity

• Flood mitigation

• Increase water quality

• Increase polination and plant productivity

• Soil conservation and sediment flux reduction

• Carbon sequestration

ClimateEcosystem services

F

Dimensão social e ambiental

serviços ambientais: bens e serviços prestados pelos ecossistemas naturais, direta ou indiretamente, na sustentação das condições de vida humana

(Millennium Ecosystem Assessment, 2003; Daily, G.C. 1997. Nature’s Services: Societal Dependence on Natural Ecosystems. Island Press, Washington. 392pp.

QUANTIFICAÇÃOVALORAÇÃO

Valoração dos Serviços Ambientais

Valor de Uso Valor de não-Uso

Direto Indireto Opcional Existência

Madeira, farmácos, alimentos, turismo

Hídricos

Biodiversidade

Climáticos

Explorar recursos naturais existentes (+ desconhecidos no futuro)

respeito à conservação (culturais), aos indígenas

valores de bem estar (!)