Diversidade ou monotonia

1. Pedro Aguiar Pinto (ISA/ULisboa)
papinto@isa.ulisboa.pt
Curso Livre de Ciência, Tecnologia e
Cidadania
27 de Janeiro de 2015
Diversidade ou monotonia?

2. Sumário
• Ponto prévio
– O mundo que nos rodeia.
• O ambiente
– Escala
» Local vs. global
• O que mudou?
– Mudança global (Globalização)
» Agricultura
» Transportes
» População
» Energia
» Água

3. Mudança Global
Mudança Global | 3

4. Think global. Act local
Duas escalas | 4

5. Razão
Consciência da realidade
segundo a totalidade dos
factores
Razão total | 5

6. Globo | 6

7. Mundo conhecido | 7

8. Os horizontes alargam-se | 8

9. Os nossos antepasados foram protagonistas | 9

10. Glob cover 2009 | 10

11. NASA | 11

12. Alteração
O que mudou?

13. Local - global
Passado - presente

21. Terra incógnita

22. Introdução em cultura de novas áreas | 22

23. Reutilizar / Reciclar | 23

24. Nitrato do Chile| 24

25. Petróleo | 25

26. Cereais | 26

27. Fluxos comerciais mundiais (2001, 109 US$)

28. Tóquio | 28

29. Cidades mais populosas
Cidade População
1. Xangai (China 29 000 000
2. Karachi (Paquistão) 23 500 000
3. Pequim (China) 21 500 000
4. Nova Deli (Índia) 18 000 000
5. Lagos (Nigéria) 17 000 000
23. Londres 8 500 000
Concentração metropolitana | 29

30. Concentração litoral | 30

31. Fluxos de água no comércio de produtos agrícolas| 31

32. Uso de água à escala global
Água à escala global | 32

33. Consumo doméstico de água
Água à escala local | 33

34. Disponibilidade de água doce
Distribuição global de água doce | 34

35. O Brasil vive a pior crise hídrica em mais de 80 anos
Observador, 2015.01.26
Getty Images

36. População da Terra
Population Clocks
World 7,220,589,900
14:36 UTC (+1) Jan 27, 2015
http://www.census.gov/main/
www/popclock.html
população mundial |36

37. Iluminação nocturna |37

38. Fluxos de tráfego aéreo |38

39. Silent Spring – Rachel Carson
(1962) |39

40. Caixotes do lixo |40

41. Poluição de plástico nos oceanos

42. Sumário
• Necessidades vs. disponibilidades alimentares
– Dominância de um número reduzido de espécies
• O ecossistema agrícola
– Conceitos
– Particularidades
• Estabilidade
• Diversidade

43. Requisitos alimentares (RDA’s)
• Diários
– Energia: 10,5 MJ
(2500 kcal)
energia digestível
– Proteína:
50 g prot. dig.
(8g N = 50/6,25)
• Anuais
– Energia:
• 3,8 GJ.ano-1
– Proteína:
• 18,2 kg.ano-1
(2,9 kg N)
O arroz - o cereal mais pobre em proteína - tem 8% de
proteína.
224 kg de matéria seca digestível de arroz cobrem as necessidades
energéticas e têm aproximadamente 17,9 kg de proteína, ligeiramente
menos que o requisito anual per capita.

44. Cereais
48%
Raízes e tubérculos
4%
Leguminosas
8%
Oleaginosas
6%
Outras
34%
Cultura Área Produção Produtividade
Energia
bruta
Capacidade
sustentação
População
potencial
(x1000 ha) (*1 000 t) (kg/ha) MJ/ha (pessoas/ha) (x 1 000 000)
Trigo 214886 585145 2723 69534 18 3 932
Arroz 155736 602266 3867 87768 23 3 597
Milho 139173 604572 4344 75905 20 2 780
Cevada 55570 129408 2329 59274 16 867
Sorgo 42373 60274 1422 22370 6 249
Milho painço 36113 26952 746 13041 3 124
Aveia 14381 24480 1702 38995 10 148
Batata 19150 305147 15935 102080 27 514
Mandioca 16638 168339 10118 58335 15 255
Produção de alimentos

45. Composição da dieta alimentar
humana à escala mundial
Arroz
21%
Trigo
20%
Milho
5%Outros cereais
10%
Mandioca
2%
Açúcar
7%
Gorduras e óleos
9%
Frutos e hortícolas
10%
Carne e peixe
11%
Batatas e inhame
5%

46. Evolução Tecnológica
A “Revolução Verde”
Irrigação de alto rendimento
Agroquímicos
Mecanização

47. Modelo de um
ecossistema Produtores
Consumidores
Decompositores
Reserva
de
nutrientes
Espaço físico
Calor
Para outros
ecossistemas
De outros
ecossistemas
Radiação
solar
Energia
Nutrientes

48. Leis da Termodinâmica
• 1.ª lei
– Na natureza nada se cria, tudo se transforma
• Princípio de conservação da massa e da energia
(Lavoisier)
• 2.ª lei
– Maximização da entropia
• Não há almoços grátis

49. Balanços, fluxos e eficiência
Balanços
Entradas + Saídas + Δ armazenamento = 0
Fluxos
Fluxo = Condutividade * Gradiente ( )
Eficiência
E = O / I ou E = Saídas /Entradas
[ ]
zΔ
Δ

50. Fluxo de energia num ecossistema natural
Solo
Ambiente aéreo
Animais
Senescência
Produtos
vegetais
Produtos
animais
Plantas
Dejecções
Radiação
solar
Reflexão
Metano

51. Fluxo de energia num ecossistema agrícola
Combustível
Solo
Ambiente aéreo
Animais
Senescência, doenças e pragas
Produtos
vegetais
Produtos
animais
Cultura
Dejecções
Radiação
solar
Reflexão
Metano
Processamento
Conservação
Colheita
Máquinas
Pesticidas
Irrigação
Fertilização
Subsídio de energia
Exportação

52. Cadeias tróficas básicas em Agricultura
Adaptado de Loomis e Connor (1992)
Cultura Cultura Pastagem Cultura Pastagem
Homem
Animal Animal Animal
Homem Homem Homem
18
(trigo)
4
(milho-porco)
7
(leite)
Capacidade de sustentação (pessoas/ha)

53. Cultura
Homem
Sistemas do tipo 1

54. Sistemas do tipo 3
Pastagem
Animal
Homem

55. Exportação de nutrientes
Grão Palha Total
Produção total (kg MS /ha) 10000 10000 20000
C 12 40% 3800 3800 7600
H2 2 7% 633 633 1267
O 16 53% 5067 5067 10133
30 95%
N 2% 200 100 1% 300
P 1,5% 150 75 0,75% 225
K 2% 200 100 1% 300
Cu 0,001% 0,125 0,125
Exemplo hipotético para um cultura de milho

56. Tipos de dispersão
casual regular agrupada

57. Orientação do trabalho no campo

61. Solo
nu
Estádios
pioneiros
Ambiente
mais
estável
Menor quantidade
de energia
requerida para
regulação e
adptação a um
ambiente instável
Mais energia
disponível para
suporte da
biomassa;
eficiência de
transferência de
energia
Mais espécies;
cadeias
tróficas mais
compridas;
comunidades
mais
complexas;
melhor
regulação
interna.
Aumento da
especialização
das espécies
Extinção de
populações
sobregeneralizadas
dos estádios iniciais
Sobreespecialização de
espécies; estabelecimento de
populações demasiado
pequenas na comunidade
Diminuição da eficiência de
mecanismos de auto-regulação
Extinção de populações
sobrespecializadas
Maior capacidade de auto-regulação
Autoregulação

62. Floresta natural
Centros de
origem
Pastagem natural
Exploração
florestal
Pastagem
semeada
Agricultura de
sequeiro
Agricultura de
regadio
Áreas urbanas
Vida
selvagem
Intensidade de gestão- +
-
+Diversidade
Intensidade da gestão humana

63. Agricultura
Transportes Comércio grossista e
retalhista
Uso doméstico
Alimentos
Processamento de alimentos
1.46
17.9%
32.7%
2.67
(1.16)
(3.83)
(0.30)
(4.13) (4.36) (5.67) (2.49)
30.6%
0.23 2.8% 16.0%1.31
8.16 x 106 kcal per capita / ano
34 GJ per capita / ano
≈10 vezes 3,8 GJ
Consumo de energia na fileira
alimentar
Adaptado de Hirst (1974)

64. Sumário
• Diversidade
– Diferentes escalas espaciais
• Diversidade alfa
• Diversidade beta
• Diversidade gama
• Monotonia
– O modelo de cultura
• Particularidades
• Estabilidade
• Diversidade

65. Factos e considerandos
Considerando que a cauda é uma pata, quantas patas
tem um cão?
Tem quatro, dado que, o facto de considerarmos que
a cauda é uma pata não transforma a cauda em
pata.
Abraham Lincoln

66. Diversidade e monotonia
1. Diversidade e monotonia
• Diversidade
• Variedade
– Variável vs. Constante
• Uniformidade
– Uniforme vs. multiforme
• Homogeneidade
– Homogéneo vs. heterogéneo
• Dominância
• Produtividade
• Estabilidade
• Risco
• Sustentabilidade
Valor
(subliminar?)
+
Variedade
Variável vs. Constante
Uniformidade
Uniforme vs. multiforme
Homogeneidade
Homogéneo vs. heterogéneo
-
-
+
-
+

67. Espécie
• do latim: species, tipo ou aparência; abreviado:
spec. ou sp. singular, ou spp. plural), é um
conceito fundamental da Biologia que designa a
unidade básica do sistema taxonómico utilizado na
classificação científica dos seres vivos.
• Embora existam múltiplas definições, nenhuma delas é
consensual, o conceito estrutura-se em torno
– da constituição de agrupamentos de indivíduos (os espécimes) com
profundas semelhanças estruturais e funcionais recíprocas
– resultantes da partilha de um cariótipo idêntico, expresso numa estrutura
cromossómica das células diplóides similar, que lhes confere acentuada
uniformidade bioquímica e a capacidade de reprodução entre si
– originando descendentes férteis e com o mesmo quadro geral de caracteres,
num processo que, quando envolva um organismo sexuado, deve permitir
descendentes férteis de ambos os sexos.

68. O que é a diversidade
Diferentes escalas espaciais
• Alpha Diversity = richness and evenness of individuals within a habitat unit.
– For example in the figure below, Alpha Diversity of Site A = 7 species, Site B = 5 species, Site C = 7
species.
• Beta Diversity = expression of diversity between habitats.
– In the example below, the greatest Beta Diversity is observed between Site A and C with 10 species
that differ between them and only 2 species in common.
• Gamma Diversity = landscape diversity or diversity of habitats within a landscape
or region.
– In this example, the gamma diversity is 3 habitats with 12 species total diversity.

69. 8.74 Million Species on Earth
Census Results for the Five Kingdoms of Eukaryotes (approximate)
ANIMALS – 7.77 million species (of which 953,434 have been described and
cataloged)
PLANTS – 298,000 species (of which 215,644 have been described and
cataloged)
FUNGI – 611,000 species (of which 43,271 have been described and cataloged)
PROTOZOA – 36,400 species (single-cell organisms with animal-like behavior,
such as movement, of which 8,118 have been described and cataloged)
CHROMISTS – 27,500 species (including, brown algae, diatoms, water molds, of
which 13,033 have been described and cataloged)
http://news.discovery.com/earth/plants/874-million-species-on-
earth-110823.htm Agosto 2011

70. Agricultura é monótona
2. A Agricultura é monótona (pouco diversa)
2.1. O modelo de cultura
(que surge como conceito a partir da observação de
herbáceas anuais determinadas)
Conjunto de indivíduos idênticos
- de uma única população
- da mesma idade
e, portanto, com grande uniformidade,
suportando um elevado grau de
competição / interferência intraespecífica

72. Texto
Texto
A competição é adaptada aos recursos disponíveis

73. Texto
Texto
…mas a dominância é sempre assegurada

74. Dominância assegurada pelo homem
Produtores
primários
Consumidores
secundários
Consumidores
primários
A situação torna-se mais
complexa quando outras
populações são
consideradas na
comunidade LUZERNA:
LUZERNA INFESTANTES
AFÍDEOS GAFANHOTOS COELHOS
LEITE
FAISÕES
RAPOSAS
DECOMPOSITORES
HOMEMPARDAIS
CARNE
VACAS
LUZERNA VACA HOMEM
Produtor primário Consumidor primário
Produtor secundário
Uma cadeia trófica num
sistema agrícola
simples:

75. Ideótipo
• Comparação entre um
trigo corrente (a) e o
ideótipo de trigo de C.
M. Donald (1968) (b)
para cultura com
povoamentos densos e
recursos do solo não
limitantes:
• - palha baixa e
resistente, um número
reduzido de folhas
erectas e uma espiga
longa
• - comportamento não
competitivo, alto índice
de colheita e máximo
desempenho em
comunidade.

76. Irregularidade
Texto
Texto
A irregularidae é notada

77. Variabilidade espacial
Texto
Texto

78. O trabalho
O trabalho do campo
acentua a natureza monótona e
lenta associada à agricultura
que, contudo, não deixa de
ser harmoniosa.
Bucólico – foi o adjectivo
encontrado para traduzir a
harmonia que poetas e
pintores descreveram

79. Harmonia
Texto
Texto

80. Economias de escala

81. Diversidade em Agricultura
3. A diversidade em Agricultura
• Pastagens biodiversas
• Conssociações

82. Conssociações

83. AGRICULTURA: monótona e diversa 18 de Maio 2010 | Pedro Aguiar Pinto
Texto
Texto

84. AGRICULTURA: monótona e diversa
Tema
Texto

85. Repartição do espaço

86. AGRICULTURA: monótona e diversa
Texto
Texto

87. AGRICULTURA: monótona e diversa
Texto
Texto
Diversidade de paisagem

88. Diversidade em Agricultura
3. A diversidade em Agricultura
• Pastagens biodiversas
• Conssociações
• Rotações

89. S-C-L-C
S-C-L-C
1.º ano 2.º ano 3.º ano 4.º ano
Folha 1 Milho Trigo Fava Cevada
Folha 2 Trigo Fava Cevada Milho
Folha 3 Fava Cevada Milho Trigo
Folha 4 Cevada Milho Trigo Fava

90. 3. Diversidade em Agricultura 18 de Maio 2010 | Pedro Aguiar Pinto
3. A diversidade em Agricultura
• Conssociações
• Pastagens biodiversas
• Rotações
• Cultura em faixas

91. Strip cropping

92. 3. Diversidade em Agricultura
3. A diversidade em Agricultura
• Conssociações
• Pastagens biodiversas
• Rotações
• Cultura em faixas
• Sistemas agroflorestais
• Bordaduras (edgerows)

93. Sistema agro-florestal

94. Agroforestry

95. Agroforestry