1) O documento discute os fluxos de energia na biosfera e como eles estão relacionados à evolução da cultura humana.
2) É apresentado um diagrama mostrando a transformação da energia potencial em matéria e como a matéria gera novas formas com energia potencial.
3) Discutem-se os fluxos de energia e matéria na biosfera ao longo do tempo, desde as civilizações pré-industriais até a civilização atual, mostrando como os padrões de consumo humano afetam os estoques
1. Os fluxos energéticos da Biosfera
e a evolução da cultura humana.
Rio Claro, SP,
Setembro 28, 2005
FEA, Unicamp
Enrique Ortega
Laboratório de Engenharia Ecológica
Encontro Estudantes
de Ecologia da UNESP
R
N
2. ○ 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:
3. 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
4. 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
5. 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
6. 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)
7. 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 e
complexa
com novos
potenciais
Info.
Info.
Info.
Info.
8. A Energia e Matéria geram Informação.
A Informação se transforma em conhecimento.
A cultura humana controla a biosfera.
Interação
Potencial
energético
externo
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.
10. 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.
11. 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
Depreciação
Energia e
Materiais
Energia e
Materiais
12. 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
13. 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
14. 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 global
Área de outras
eras geológicas
15. 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
Emergia,sej
Recursos dos acumuladores
Recursos dos consumidores
A B
C
D
Energia
100 000
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
16. 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
Fluxos
Estoques
não- renováveis
Fluxos de energia e
materiais na Biosfera
Minerais
17. 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
Consumidor
não- sustentável
Fluxos
Estoques
Fluxos de energia e
materiais na Biosfera
18. 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
Consumidor
não- sustentável
Fluxos
Estoques
Fluxos de energia e
materiais na Biosfera
19. 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
Consumidor
não- sustentável
Fluxos
Estoques
decrescentes
Fluxos de energia e
materiais na Biosfera
Transferência de
pessoas e recursos
20. 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
ecossistemas
naturais
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
21. 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
22. Em todos os sistemas ocorre um balanço entre
Ordem e Desordem…
Fontes
de
Energia
Dispersão de materiais / Reciclagem
Depreciação da OrdemProdução de Ordem
Estruturas
organizadas
Fragmentos
dispersos
23. 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
24. 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
++
+
+
+
+
+
+
+ +
+
+
+
+
+
+
+
++
+
+ +
FluxosdeEnergia
++
+
+
+
+
+
+
+ +
+
+
+
+
+
+
+
++
+
+ +
Tempo
FluxosdeEnergia
Homem
Pulso
Fenômenos
geológicos
25. O pulso de energia que desordena é considerado
um desastre…
FuracãoInundaçãoTornadoTerremotoIncêndio florestal
Energia degradada
Fontes
de
Energia
Ordem
Produção de Ordem
Pulso de desordem
Desordem
Materiais
Intervenção humana
26. 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.
27. 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-
organizador
Energia
Ordem
Mat eriais
28. O Cosmos
Matéria
dispersa
Radiação
de fundo
2.7 Kelvin
Agregados
Planetas
Centros
galácticos
Estrelas
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
Fluxo
de Energia
Energia radiante
Ciclagem de materiais
Gravidade, pulsos, controle de retro-alimentação
Mini-
Bangs!
29. Subsistemas que
podem interagir
O homem como unidade aberta.
Água
Eco-
sistemas
Comida
Interação
Sistema
nervoso
Memória
Corpo Interação com a
natureza local
Interação social
externa
Experiência
Sistema auto-
catalítico
Modelos
Conhecimento Capacidade
interpretativa
Vontade
30. Redes de intercâmbio na humanidade.
Água
Eco-
sistemas
Comida
Interação
Conhecimento
e modelos
Sistema
nervoso
Memória
Corpo
Sistema de
trocas
materiais e
simbólicas
simples
Sistema de trocas
materiais e simbólicas
complexas
31. Sociabilização
Estudo básico
Aplicação
Reprodução
Inovação
Intercâmbio
Maturidade
Autodeterminação
Defesa e ataque
Autonomia
Prestigio
Motivos das trocas na humanidade.
Água
Ar
Eco-
sistemas
Comida
Interação
básica
Saber
fazerSistema
nervoso
Memória
Corpo
Trabalhos
Novas
habili-
dades
Sociabilização,
Aprimoramento, Especialização,
Inovação, Intercâmbio, Maturidade,
Serviços de maior qualidade,
Defesa e ataque,
Autonomia,
Prestigio
Descanso
32. Sociabilização,
Estudo básico, Aplicação
Reprodução
Inovação
Intercâmbio
Maturidade
Autodeterminação
Defesa e ataque
Autonomia
Prestigio
Valores para o
homem e a
humanidade.
Sociabilização,
Aprimoramento,
Especialização,
Inovação,
Intercâmbio,
Maturidade,
Serviços de maior qualidade,
Defesa e ataque,
Autonomia,
Prestigio
Benevolência
Tradição,
Conformismo
Segurança,
Poder
Realização,
Hedonismo
Estimulação
Autodeterminação
Universalismo
33. 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
34. Áreas de suporte para a informação
-> Hierarquia espacial
Cadeia tróficaProdutores
Resíduos
Reciclagem
Nutrientes
Informação e controle
em via dupla
Consumidores
Decompositores
-> Informações hierarquizadas
35. 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 ruídoÁrea de suporte maior, existente em outras eras.Área de suporte maior, existente em outras eras.
38. Universidade
Estado de São
Paulo, Brasil,
América Latina
Recursos
econômicos
Ensino, Pesquisa
Extensão
Administração
Crise dos
critérios
de valor
Prioridades
mundiais
questionáveis
Pessoas com
estruturas
mentais
especializadas e
critérios de valor
Conhecimento
básico e aplicado
Propostas
Resíduos
Emissões
Efluentes
Alunos
AlunosInfra-estrutura
Professores
Funcionários
Energias, recursos materiais
e informações
do meio abiótico e biótico.
Planejamento
do longo prazo
Crosta terrestre
Oceanos e atmosfera
População humana
Energia solar
Submissão cultural
Economia estreita e falsa
Moralidade excludente
Arte e técnica alienadas
Ignorância dos limites
Crise da
Biosfera e
Agenda 21
Visões e
projetos
locais
Nova cultura global:
Economia Biofísica
Ética da inclusão,
Arte e técnica com
compromisso social
39. Ecossistema alterado
Alunos com
motivações
limitadas*
Indústria
limitadaProcessos
educacionais
com motivações
limitadas
Profissionais
limitados
Sociedade
limitada
Maturidade
Estética do drama
Amor a verdade
Perseverança
Criatividade
Coragem
Governo
limitado
Motivação
pessoal e
coletiva
Política
Ética e
Poética
Alunos com
formação
limitada
Professores
com 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!
40. 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
41. Álvaro Tamayo e Juliana Barretos (Orgs.)
Valores e comportamento nas organizações.
Editora Vozes, RJ, 2005
ABERTURA A
MUDANÇA
AUTO-
TRASCENDÊNCIA
AUTO-
PROMOÇÃO
CONSERVAÇÃO
43. Idéias para o futuro
1. Repor (restaurar)
2. Retribuir (ressarcir)
3. Reconhecer (resgatar)
6. Diagramar sistemas
7. Equacionar sistemas
8. Modelar sistemas
9. Comparar sistemas
10. Diagnosticar sistemas
4. Elaborar imagens reais e virtuais (imaginar)
5. Interpretar imagens
petróleo
Biodiversidade
e qualidade da
atmosfera
população
11. Impulsionar os novos sistemas adequados
12. Refutar os sistemas inconvenientes
44. 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!
45. Sistema de produção e consumo de soja
Unidade de produção de soja
Atm.
local
Soja
R
Bd.
local
Entradas
Bd.
Infra
estrutura
SR
SN
$
SR
$
Consumo
Sistema Rural
SR: Forças sociais renováveis
SN: Forças sociais não sustentáveis
Atm: Atmosfera
Bd: Biodiversidade
EMN: Empresas Multinacionais
FMI: Fundo Monetário Internacional
$: Fluxos e estoques de dinheiro
SN
Atmosfera
Biodiversidade
46. Sistema global de tomada de decisões na produção de soja
Fonte: Ortega et al., 2005
Produção de soja - Brasil
Atm.
local
Soja
R
Bd.
local
Entradas
Bd.
Infra
estrutura
SR
SN
$
Atm.
Regional
Bd.
Regional
SR
$
SR
$SN
Lobbies
Governo
Dívida
Atm.
Regional
Bd.
Regional
SR
SN $
SR
SN $
Governo
EMN FMI
Atmosfera
Global
Biodiversidade
Global
Recursos não
renováveis
Recursos da Biosfera
União Européia
Brasil
Sistema Rural
SR: Forças sociais em favor da sustentabilidade
SN: Forças sociais contra a sustentabilidade
Atm: Atmosfera
Bd: Biodiversidade
EMN: Empresas Multinacionais
FMI: Fundo Monetário Internacional
$: Fluxos e estoques de dinheiro
SN
Sociedade,
Indústria,
Comércio
Sociedade,
Indústria,
Comércio
Controle
47. 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.
48. Sub-sistemas
O futuro!
NR
R
O presente!
Agenda 21
Fórum Social Mundial
Inteligência Coletiva
Países produtores de petróleo
Países industrializados
Produtores de matérias primas
Sistema
Global
Sistema
Mundial
R
49. A informação e as conexões entre a cidade e o espaço rural
Espaços
Verdes
Área de suporte
Cidade
Combus-
tíveis
Bens Serviços
Pessoas
Energias
renováveis
Comercio
& Industria Pessoas
Gov.
Univ.
Infra-
Estrutura
Resíduos
$Agricultura
Ecossistemas
Naturais
50. Até aqui minhas idéias...
Questões, dúvidas, sugestões?
Retroalimentação?
A palavra está com vocês ...
Maiores informações
www.unicamp.br/fea/ortega/
ortega@fea.unicamp.br
Hinweis der Redaktion
A produção mundial de soja deve atingir na safra 2001/02 175,54 milhões de toneladas. Os principais países Produtores são os Estados Unidos, com 75 milhões, seguido pelo Brasil, com 31 milhões e a Argentina, com mais 18.5 milhões de toneladas
A produção mundial de soja deve atingir na safra 2001/02 175,54 milhões de toneladas. Os principais países Produtores são os Estados Unidos, com 75 milhões, seguido pelo Brasil, com 31 milhões e a Argentina, com mais 18.5 milhões de toneladas