Os fluxos energéticos da Biosfera e a evolução da cultura humana. Rio Claro, SP, Setembro 28, 2005 FEA, Unicamp Enrique Ortega Laboratório de Engenharia

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 e matéria

complexa e diversa, com

potencial

Energia com pouco potencial

e dispersa

Energia potencial


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 dispersa

Energia potencial


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


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


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


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


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



Sistema da Biosfera

Civilização urbana não industrial

Produtores






Minerais

Materiais de fora

Saída de materiais


Consumidornão- sustentável

FluxosEstoques




Sistema da Biosfera

Civilização atual

Produtores






Minerais

Materiais de fora

Emissões e Resíduos

Saída de materiais



FluxosEstoques




Sistema da Biosfera

Situação inicial do reajuste

Produtores



Energias fósseis



Minerais

Materiais de fora

Emissões e Resíduos

Saída de materiais

Não Renováveis


Fluxos

Estoques decrescentes


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


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


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


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/

[email protected]

Documents

Os fluxos energéticos da Biosfera e a evolução da cultura humana. Rio Claro, SP, Setembro 28, 2005 FEA, Unicamp Enrique Ortega Laboratório de Engenharia