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Os fluxos energéticos da Biosfera e a evolução da cultura humana.
Rio Claro, SP, Setembro 28, 2005
FEA, Unicamp
Enrique OrtegaLaboratório de Engenharia Ecológica
Encontro Estudantes de Ecologia da UNESP
R
N
○ A transformação da energia potencial ○ A informação como produto do ecossistema
○ Conhecimento para a Sustentabilidade.
Apresentação de diagramas de fluxos de energia para estudar as seguintes questões:
Fluxos de Energia
Produtor
Fonte de energia externa ilimitada
Deposito ou estoque interno (limitado)
Transação preço
Sumidouro de Energia
Fonte de energia externa limitada
Consumidor
Interação
Sistema ou subsistema
Interruptor
Símbolos da linguagem de fluxos de energia em sistemas (H.T. Odum, 1973).
Cultura humana
A Energia Potencial se transforma e se dispersa.
Interação
Energia potencial intensa e simples Energia menos
intensa e mais complexa, com
potencial de trabalho
Energia com pouco potencial, desorganizada e
dispersa
Energia potencial como matéria prima
Energia potencial como energia auxiliar
No cosmos, parte da energia potencial se transformou em matéria
A Energia gera Matéria.A Matéria se transforma e se dispersa.
Interação
Energia potencial intensa e simples
Energia com pouco potencial, desorganizada e
dispersa
Energia potencial
Matéria como recurso usado ciclicamente
Matéria com pouco potencial, desorganizada e
dispersa
Evolução:energia e matéria com
novos atributos e novas capacidades
Energia e matéria diversificada,
complexa, com novos atributos
Energia e matéria transformadas, mais complexas,
com novos potenciais de
trabalho
A matéria se transforma em novos recursos com energia potencial. Os novos recursos geram novas interações para seu aproveitamento.
Energia potencial intensa e simples
Energia e matéria
complexa e diversa, com
potencial
Energia com pouco potencial
e dispersa
Energia potencial
Matéria como recurso usado ciclicamente
Retro alimentação
Consumidor(uso e reciclo)
Energia e matéria mais
complexas com novos
potenciais
Matéria com pouco potencial
e dispersa
Energia e matéria cada vez mais complexa e
mais diversa, com potencial
Reciclagem de materiais
Produtor(fixação)
Evolução da energia e da matéria que se transformam em novos recursos com nova energia potencial e novas interações.
Interação(fixação)
Energia potencial intensa e simples
Energia dispersa
Energia potencial
Matéria como recurso usado ciclicamente
Retro alimentação
Interação (consumo)
Matéria dispersa
Reciclagem
Matéria
Matéria mais organizada
Biomassa vegetal diversa
complexa com novos potenciais
Biomassa animal
diversa ecomplexa com novos potenciais
Info.
Info.
Info.
Info.
A Energia e Matéria geram Informação.A Informação se transforma em conhecimento.A cultura humana controla a biosfera.
Interação
Potencial energéticoexterno
Biomassa, diversidade,
complexidade
Energia dispersa
Energia potencial
Matéria usada ciclicamente
Interação
Informação com potencial organizativo
Matéria dispersa
Recursos da biosfera não
utilizados
Informação dispersada
A cultura humana controla a biosfera.
x
Energias renováveis
Energia dispersada
x
Informação científica e tecnológica
Matéria dispersada
Recursos fósseis e minerais
Informação dispersada
Biomassa
Humanidade moderna
Ordem natural
Ordem antrópica
A competição excludente leva a extinção!
Há um conflito entre a natureza e a cultura, a qual está sendo vencedora .
Biodiver-sidade
Informação: reflexões iniciais Se a informação é um certo tipo de energia
existente na própria energia e na matéria, que pode ser interpretada e usada por uma entidade com uma certa estrutura mínima; então no universo, quando as partes dele se transformam ou se organizam, a informação existe e também é transformada.
O objetivo da informação é organizar as entidades ou subsistemas para aumentar os benefícios que podem conseguir de seu entorno.
O insumo ou entrada de energia (alimento, sensações) é informação para um organismo o qual desenvolve mecanismos de manejo da informação para seu processamento interno e comunicação com o exterior.
A informação se perde quando sua base material se degrada, a manutenção da qualidade da informação exige um trabalho de cópia e recuperação a partir dos sistemas gerados pelas cópias.
Trabalho de copia
Matrizes de informação
Informação original
Matrizes defeituosas
DepreciaçãoEnergia e Materiais
Energia e Materiais
Ciclo que garante a qualidade da informação (H.T. Odum, 2001)
Copias
Matrizes de informação
Depreciação
Energia
Controle
ControleInformação em operação
ReproduçãoSeleção Extração
Dispersão
Inovação
Reforço
A informação exige energia potencial nas etapas de transformação para ampliar sua área de influência
Processamento e transferência da informação em etapas seqüenciais
Energias renováveis
A aumento dos consumidores humanos implica a redução do espaço da flora e fauna nativas!
Consumidor
Ecossistemas
Qualidade (energia agregada) da informação
Área de influência
Etapas da cadeia trófica
Matrizes de informação
Há uma hierarquia ou intensidade energética na informação que exige uma área de suporte diferente.
Qualidade ou intensidade da informação
Área da biosfera atual
Etapas da cadeia trófica ou energética.
informação individual
informação familiar
informação regional
informação internacional
informação do entretenimento global
informação cientifica e tecnológica
informação cultural e religiosa global
informação política e militar globalÁrea de outras
eras geológicas
Produção lenta de recursos e pulso de consumo
Etapa Produtores Consumidores autocatalíticos
A Acumulação lenta Espera
B Clímax e maturação Retorno
C Utilização Consumo intenso
D Recomposição Retirada ou hibernação
0
4
8
12
16
20
0 400 800 1200 1600 2000 2400 2800 3200
Tempo
Em
erg
ia, s
ej
Recursos dos acumuladoresRecursos dos consumidores
A B
C
DEnergia100 000
100 000
10 000
100 000
1 000
1 000100 000
100 000
100 000
Materiais reciclados
Acumulação de recursos
Consumo de recursos
Recursos fósseis
Sumidouro de Energia
Sistema da Biosfera
Fontes externas de energia (limitadas)
Etapa inicial de desenvolvimento humano
Produtores
Estoques da biosfera:atmosfera, minerais, sedimentos
Estoques biológicos
Estoques energéticos fósseis
Consumidor sustentável
Renováveis anualmente
Minerais
Materiais de fora
Saída de materiais
Renováveis em centenas ou milhares de anos
FluxosEstoquesnão- renováveis
Fluxos de energia e materiais na Biosfera
Minerais
Fontes externas de energia (limitadas)
Sumidouro de Energia
Sistema da Biosfera
Civilização urbana não industrial
Produtores
Estoques da biosfera:atmosfera, minerais, sedimentos
Estoques biológicos
Estoques energéticos fósseis
Consumidor sustentável
Renováveis anualmente
Minerais
Materiais de fora
Saída de materiais
Renováveis em centenas ou milhares de anos
Consumidornão- sustentável
FluxosEstoques
Fluxos de energia e materiais na Biosfera
Fontes externas de energia (limitadas)
Sumidouro de Energia
Sistema da Biosfera
Civilização atual
Produtores
Estoques da biosfera:atmosfera, minerais, sedimentos
Estoques biológicos
Estoques energéticos fósseis
Consumidor sustentável
Renováveis anualmente
Minerais
Materiais de fora
Emissões e Resíduos
Saída de materiais
Renováveis em centenas ou milhares de anos
Consumidornão- sustentável
FluxosEstoques
Fluxos de energia e materiais na Biosfera
Fontes externas de energia (limitadas)
Sumidouro de Energia
Sistema da Biosfera
Situação inicial do reajuste
Produtores
Estoques da biosfera:atmosfera, minerais, sedimentos
Estoques biológicos
Energias fósseis
Consumidor sustentável
Renováveis anualmente
Minerais
Materiais de fora
Emissões e Resíduos
Saída de materiais
Não Renováveis
Consumidornão- sustentável
Fluxos
Estoques decrescentes
Fluxos de energia e materiais na Biosfera
Transferência de pessoas e recursos
Tempo
De seres anaeróbicos à aeróbicos, atmosfera termo-regulada com O2
- 10 000
Desenvolvimento Sustentável
De 0 até 4 bilhões de anos da Terra
Mudanças nos estoques da Biosfera
Biodiversidade, imobilização de Carbono
1500
2000 2100
Transição
Recuperação dos ecossistemasnaturais
O crescimento humano desloca outras espécies mesmo sem o uso de energia fóssil
Crescimento industrial
Ajuste da população e mudança dos sistemas de produção e consumo
opções
Onde se encaixa a desordem dentro de um Universo supostamente
ordenado?
Empréstimo de 6 slides da apresentação:Pesquisas sobre a natureza dos sistemas.MT Brown (2005)http://www.emergysystems.org/lectures.php
Em todos os sistemas ocorre um balanço entreOrdem e Desordem…
Fontes de Energia
Dispersão de materiais / Reciclagem
Depreciação da OrdemProdução de Ordem
Estruturas organizada
s
Fragmentos dispersos
As fontes de energia utilizadas na produção de “ordem” podem ser designadas como “Energias Ordenadoras”
Energia Ordenadora
Fontes de
Energia
Interação produtiva
Recursos materiais
Estruturas ordenadas
As Energias Ordenadoras são, geralmente, um conjunto variado e variável de energias…
Chuva
Marés
Vento
Sol
Materiais dispersos
Estruturas que incorporam materiais
e energia
Se alguma Energia Ordenadora exceder o valor normal pode constituir um pulso de desordem do sistema.
Tempo
++
+
+
+
+
++
++
+
++
++ +
+
++
+
++
Flu
xos
de
En
erg
ia
++
+
+
+
+
++
+ +
+
++
++ +
+++
+
+ +
Tempo
Flu
xos
de E
nerg
ia
HomemPulso
Fenômenos geológicos
O pulso de energia que desordena é considerado um desastre…
FuracãoInundaçãoTornadoTerremotoIncêndio florestal
Energia degradada
Fontes de
EnergiaOrdem
Produção de Ordem
Pulso de desordemDesordem
Materiais
Intervenção humana
Pode-se definir como Pulso de Energia Desagregadora todo aquele fluxo de energia cuja freqüência e magnitude excede o valor ao qual o sistema está adaptado.
Fogo Guerra
“Consumo frenético”
Energia Ordem
Desordem
Energia Ordem
Desordem
Energia Ordem
Desordem
“Consumo frenético”
Fogo
Atualmente a cultura humana trava uma guerra contra a natureza, seu suporte vital. Essa guerra pode levar a extinção.
Adaptação à Desordem …
Após o pulso catastrófico a situação atrai forças externas que reparam e reorganizam a vida.
Em realidade …um pulso de desordem em uma certa escala pode ser normal na seguinte escala de grandeza.
Pulso organizador
Pulso des-organizado
r
Energia
Ordem
Materiais
O Cosmos
Matéria dispersa
Radiação de fundo 2.7 Kelvin
Agregados
Planetas
Centros galáctico
sEstrelas intensas
Estrelas
Modelo de sistema energético para o universo, sugerido por H.T. Odum (2002), que mostra os elementos e os processos que ocorrem na estrutura hierárquica de transformação
Buracos negros
Quasars
Fluxo de matéria
Fluxode Energia
Energia radiante
Ciclagem de materiais
Gravidade, pulsos, controle de retro-alimentação
Mini-Bangs!
Subsistemas que podem interagir
O homem como unidade aberta.
Água
Eco-sistemas
Comida
Interação
Sistema nervoso
MemóriaCorpo
Interação com a natureza local
Interação social externa
Experiência
Sistema auto-catalítico
Modelos Conhecime
nto
Capacidade interpretativa
Vontade
Redes de intercâmbio na humanidade.
Água
Eco-sistemas
Comida
Interação
Conhecimento e modelosSistema nervoso
MemóriaCorpo
Sistema de trocas materiais e simbólicassimples
Sistema de trocas materiais e simbólicascomplexas
Sociabilização Estudo básicoAplicaçãoReproduçãoInovaçãoIntercâmbioMaturidadeAutodeterminaçãoDefesa e ataqueAutonomiaPrestigio
Motivos das trocas na humanidade.
Água Ar
Eco-sistemas
Comida
Interação básica
Saber fazerSistem
a nervoso
Memória
Corpo
Trabalhos
Novashabili-dades
Sociabilização, Aprimoramento, Especialização, Inovação, Intercâmbio, Maturidade, Serviços de maior qualidade, Defesa e ataque, Autonomia, Prestigio
Descanso
Sociabilização,Estudo básico, AplicaçãoReproduçãoInovaçãoIntercâmbioMaturidadeAutodeterminaçãoDefesa e ataqueAutonomiaPrestigio
Valores para o homem e a humanidade.
Sociabilização, Aprimoramento, Especialização, Inovação, Intercâmbio, Maturidade, Serviços de maior qualidade, Defesa e ataque, Autonomia, Prestigio
BenevolênciaTradição, ConformismoSegurança, PoderRealização, HedonismoEstimulaçãoAutodeterminaçãoUniversalismo
Aproveitamento da energia disponível em uma
área
Cadeia trófica
Energia dispersada
Fontes renováveis externas
Produtores
Resíduos
Reciclagem
Nutrientes
->Informação<- em via dupla
Consumidores
Decompositores
-> Hierarquia espacial
Áreas de suporte para a
informação-> Hierarquia espacial
Cadeia tróficaProdutores
Resíduos
Reciclagem
Nutrientes
Informação e controle
em via dupla
Consumidores
Decompositores
-> Informações hierarquizadas
Áreas de suporte
Produtores
Resíduos
Reciclagem
Nutrientes
Retro-alimentação
Consumidores
-> Hierarquia espacial
Decom-positores
Combustíveis fósseis
Fluxos de energia, materiais, seres, informações, resíduos, dinheiro
Dispersão de calor, resíduos e
ruído
Dispersão de calor, resíduos
e ruído Área de suporte maior, existente em outras eras.Área de suporte maior, existente em outras eras.
Áreas de suporte
Produtores
Resíduos
Reciclagem
Nutrientes
Retro-alimentação
Consumidores
-> Hierarquia espacial
Decom-positor
es
Fluxos de energia, materiais, seres, informações, resíduos, dinheiro
Dispersão de resíduos.
-> Redução da cadeia de energia e informação no futuro próximo
Redução daInformaçãoEncolhimento da
base energética e da cadeia trófica
Ar e Oceano
Terrasemersas
Mate-riais
Petróleo
Biomassa Biodiversidade Solo, Água
GasesÓxidosÁcidos
Indústria
Estoquesatmosféricos
Chuva
Animaissuperiores
Homem urbano
petróleo
biodiversidade
população
Ecossistema alterado
Biosfera
Universidade
Estado de São Paulo, Brasil, América Latina
Recursoseconômicos
Ensino, Pesquisa Extensão Administração
Crise dos critérios de valor
Prioridadesmundiais
questionáveis
Pessoas com estruturas mentais especializadas e critérios de valor Conhecimentobásico e aplicadoPropostas ResíduosEmissõesEfluentes
Alunos
AlunosInfra-estruturaProfessoresFuncionários
Energias, recursos materiais e informações do meio abiótico e biótico.
Planejamentodo longo prazo
Crosta terrestre
Oceanos e atmosfera
População humana
Energia solar
Submissão culturalEconomia estreita e falsaMoralidade excludente Arte e técnica alienadasIgnorância dos limitesCrise da
Biosfera eAgenda 21
Visões e
projetos
locaisNova cultura global:
Economia BiofísicaÉtica da inclusão,
Arte e técnica com compromisso social
Ecossistema alterado
Alunos com motivaçõeslimitadas*
IndústrialimitadaProcessos
educacionais com motivações limitadas
Profissionais limitados
Sociedadelimitada
MaturidadeEstética do dramaAmor a verdade
PerseverançaCriatividade
Coragem
Governolimitado
Motivaçãopessoal e coletiva
Política
Ética ePoétic
aAlunos com
formaçãolimitada
Professorescom
motivações limitadas
Ações de Qualidade* Motivações sociais e ambientais
limitadas, porém com euforia econômica (decrescente)
Reconhecimento das limitações e autocrítica
Valores!!!
Informações de melhor qualidade e mais amplas
Reconhecimento de novos potencias!
Álvaro Tamayo e Juliana Barretos (Orgs.) Valores e comportamento nas organizações.
Editora Vozes, RJ, 2005
ABERTURA A MUDANÇA
AUTO-TRASCENDÊNCIA
AUTO-PROMOÇÃO
CONSERVAÇÃO
Benevolência
Tradição
Conformismo
Segurança
Poder
Realização
Hedonismo
Estimulação
Autodeterminação
Universalismo
Álvaro Tamayo e Juliana Barretos (Orgs.) Valores e comportamento nas organizações.
Editora Vozes, RJ, 2005
Segurança
Benevolência
Universalismo
Auto-determinação
Estimulação
Hedonismo
Realização
Poder
Conformidade
Tradição
ABERTURA A MUDANÇA
AUTO-TRASCENDÊNCIA
AUTO-PROMOÇÃO
CONSERVAÇÃO
Segurança
Benevolência
Universalismo
Auto-determinação
Estimulação
Hedonismo
Realização
Poder
Conformidade
Tradição
Transformação cultural
Fechamento e imobilismo
ABERTURA
(EROS)
AUTO-TRASCENDÊNCIA
(PATHOS)
AUTO-PROMOÇÃO
(LOGOS)
CONSERVAÇÃO
(THANATOS)
++
EstimulaçãoAutodeterminaçãoHedonismoRealização
BenevolênciaTradição
ConformismoSegurança
Idéias para o futuro
1. Repor (restaurar)2. Retribuir (ressarcir)3. Reconhecer (resgatar)
6. Diagramar sistemas
7. Equacionar sistemas
8. Modelar sistemas9. Comparar sistemas10. Diagnosticar sistemas
4. Elaborar imagens reais e virtuais (imaginar)
5. Interpretar imagens
petróleo
Biodiversidade e qualidade da atmosfera
população
11. Impulsionar os novos sistemas adequados12. Refutar os sistemas inconvenientes
Importância de estudo e da reflexão sobre a informação, a auto-organização e
os processos culturais
Fazer a analise correta dos sistemas de produção e consumo, no Brasil e no mundo, considerando a esfera humana e a esfera ecológica!
Sistema de produção e consumo de soja
Unidade de produção de soja
Atm.local
SojaR
Bd.local
Entradas
Bd.
Infraestrutura
SRSN
$
SR$
Consumo
Sistema Rural
SR: Forças sociais renováveis
SN: Forças sociais não sustentáveis
Atm: Atmosfera
Bd: Biodiversidade
EMN: Empresas MultinacionaisFMI: Fundo Monetário Internacional$: Fluxos e estoques de dinheiro
SN
Atmosfera
Biodiversidade
Sistema global de tomada de decisões na produção de soja
Fonte: Ortega et al., 2005Produção de soja - Brasil
Atm.local
SojaR
Bd.local
Entradas
Bd.
Infraestrutura
SR
SN
$
Atm.Regional
Bd.Regional
SR$
SR$
SN
Lobbies
Governo
Dívida
Atm.Regional
Bd.Regional
SRSN $
SRSN $
Governo
EMN FMI
Atmosfera
Global
BiodiversidadeGlobal
Recursos nãorenováveis
Recursos da Biosfera
União Européia
Brasil
Sistema Rural
SR: Forças sociais em favor da sustentabilidade
SN: Forças sociais contra a sustentabilidadeAtm: AtmosferaBd: Biodiversidade
EMN: Empresas MultinacionaisFMI: Fundo Monetário Internacional$: Fluxos e estoques de dinheiro
SN
Sociedade,
Indústria,
Comércio
Sociedade,
Indústria,Comércio
Controle
Considerações finais
É evidente a necessidade de uma nova cultura; Reconhece-se o valor da Auto-Organização nos
processos de mudança cultural; Porém a Auto-organização da sociedade
depende do fornecimento de uma retro-alimentação de boa qualidade;
Esta retro-alimentação deveria ser a tarefa prioritária da universidade orgânica e ecológica.
Sub-sistemas
O futuro!
NR
R
O presente!
Agenda 21 Fórum Social MundialInteligência Coletiva
Países produtores de petróleo
Países industrializados
Produtores de matérias primas
Sistema Global
Sistema Mundial
R
A informação e as conexões entre a cidade e o espaço rural
EspaçosVerdes
Área de suporte
Cidade
Combus-tíveis
Bens Serviços
Pessoas
Energias renováveis
Comercio& Industria Pessoas
Gov.Univ.
Infra-Estrutura
Resíduos
$Agricultura
EcossistemasNaturais
Até aqui minhas idéias...
Questões, dúvidas, sugestões? Retroalimentação? A palavra está com vocês ...
Maiores informações
www.unicamp.br/fea/ortega/