Parte I Fundamentos

Parte IFundamentos

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TÓPICOS ABORDADOS NA PARTE I

1.CONCEITOS BÁSICOS - A CRISE AMBIENTAL

2. LEIS DE CONSERVAÇÃO DE MASSA E ENERGIA

3. ECOSSISTEMAS

4.CICLOS BIOGEOQUÍMICOS

5. DINÂMICA DAS POPULAÇÕES

6. DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL

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I.1 – A CRISE AMBIENTAL

Energia solar processamento de recursos naturais finitos

Poluição

Relação entre os principais componentes da crise ambiental:

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População

População mundial: 2,5 bilhões em 1950 para 6 bilhões em 2000

15% - países “desenvolvidos”

85% - países subdesenvolvidos ou em desenvolvimento

Questões: Até quando os recursos naturais serão suficientes para sustentar a população do planeta? O problema está na insuficiência de recursos naturais ou na má-distribuição de renda e na má-orientação da produção agrícola?

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Recursos Naturais

Recursos naturais Insumos necessários para manutenção dos organismos, populações e ecossistemas.

Recursos naturais

Tecnologia Economia Meio Ambiente

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Questão: Um recurso renovável pode passar a ser não-renovável?

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Poluição Resultado do uso de recursos naturais pela população.

Discussão: Construção do conceito de poluição.

Fontes poluidoras

Pontuais Difusas

Efeito da poluição localizado, regional e global.

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Questões: Citar poluentes do ar, água e solo. Identificar fontes pontuais e difusas. Identificar efeitos localizados, regionais e globais da poluição.

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I.2 – LEIS DA CONSERVAÇÃO

Matéria Algo que ocupa lugar no espaço Energia capacidade de realização de trabalho

Em qualquer sistema natural

Matéria e energia são conservadas

Lei da Conservação da Massa

Lei da Conservação da Energia - Primeira Lei da Termodinâmica

Segunda Lei da Termodinâmica

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Em qualquer sistema, físico ou químico, nunca se cria nem se elimina matéria, apenas é possível transformá-la de uma forma em outra.

Discussão: Relacione a lei de conservação da massa com poluição.

Primeira Lei da Termodinâmica

A energia pode se transformar de uma fonte em outra, mas não pode ser criada ou destruída.

Discussão: Como os organismos obtêm energia para a vida?

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Segunda Lei da Termodinâmica Definições qualitativas:

Todo o processo de transformação de energia se dá a partir de uma maneira mais nobre para uma menos nobre, ou de menor qualidade.

SLT Sentido das transformações que ocorrem na natureza. Processo espontâneo Favorável do ponto de vista termodinâmico.

Questão: Cite processos espontâneos observados na natureza.

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Segunda Lei da Termodinâmica

Definição matemática: Em sistemas isolados, havendo transformações, a função de estado, denominada entropia (grau de desordem de um sistema), sempre tende a crescer.Metáforas populares que indicam direção de espontaneidade: “Para baixo todo santo ajuda”“A água sempre corre para o mar”“Tudo que sobre tem que cair”“Não há bem que sempre dure e nem mal que nunca se acabe”“Águas passadas não movem moinhos”

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Discussão: Discuta sobre as conseqüências ambientais da SLT.

Texto para leitura: “Tempo, vida e entropia” de Marcelo Gleiser. FSP (Caderno Mais!), 19 de maio de 2002.

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I.3 – ECOSSISTEMAS

Definição e Estrutura Ecossistema Unidade básica do estudo da ecologia. Ecossistema Sistemas estáveis, equilibrados e auto-suficientes, com características invariáveis.

Homeostase Estado de equilíbrio dinâmico com mecanismos de autocontrole e auto-regulação que entram em ação quando ocorre alguma alteração.

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Sistema de auto-regulação Função de manter o equilíbrio do ecossistema. No caso da ação extensiva do homem o mecanismo não consegue absorver essas mudanças e ocorre o impacto ecológico no meio. Quantidade de matéria viva no ecossistema BIOMASSA

Discussão: Discuta sobre os impactos ecológicos que podem ser causados pelo homem no meio.

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Reciclagem da Matéria e Fluxo de Energia

Seres Vivos

Autótrofos Heterótrofosquimiossintetizantes fotossintetizantes Fluxo energético: Energia solar compostos químicos utilização por processo respiratório Segue as leis da termodinâmica. Fonte de energia na Terra Radiações recebidas do sol (luz solar)

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Cadeias Alimentares

Questão: Por que haverá maior eficiência na cadeia produtor-homem do que na cadeia produtor-boi-homem? Qual a implicação disso na prática?

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Produtividade Primária Produtividade primária líquida (PPL) Parte utilizável do material produzido pela fotossíntese.

Controle da produtividade primária: Disponibilidade de águaIntensidade luminosaQuantidade de sais minerais

Questão: Como aumentar a produtividade primária? Qual a implicação ambiental desse aumento?

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Aumento da produtividade com fluxo suplementar de energia: -Ampliação da área agrícola-Trabalho humano ou animal e combustíveis fósseis-Irrigação-Fertilização-Seleção genética e controle de pragas EUA 1 HP por hectareÁsia e África 0,1 HP por hectare_____________________________________________Produção por hectare Produção por hectare EUA 3 x maior que Ásia e África EUA 3 x maior que Ásia e África

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I.4 – CICLOS BIOGEOQUÍMICOS

Síntese de matéria Orgânica Organismos autótrofosDecomposição e retorno ao meio Organismos heterótrofos

Processo de reciclagem da matéria

Elementos essenciais à vida Nutrientes (forma molecular ou iônica) - cerca de 40 Principais Macronutrientes C, H, O, N, P, S Principais Micronutrientes Al, Bo, Cr, Zn, Mo, V, Co

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Organismos vivos interagem no processo de síntese orgânica e decomposição

Meio terrestre é fonte dos elementos

Ciclos de elementos químicos

Elementos Essenciais

Ciclos Biogeoquímicos

Ciclos sedimentares reservatório que supre os elementos e os recebe de volta é a litosfera (P, S, Ca, Mg)

Ciclos gasosos reservatório que supre os elementos e os recebe de volta é a atmosfera (C, N, O)

Ciclo hidrológico ciclo do composto vital: água

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Ciclo do Carbono Reservatório Atmosfera (CO2)

Ciclo perfeito C devolvido ao meio na mesma taxa em que é sintetizado.

Ciclo principal (rápido):

Fotossíntese: 6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2

Respiração: C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + 640 kcal/mol de glicose

Ciclo secundário (lento) organismos transformados em combustíveis fósseis

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Ciclo do Carbono

Questão: Como o Ser Humano interfere no ciclo do carbono?

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Ciclo do Nitrogênio

Questão: Como o Ser Humano interfere no ciclo do nitrogênio?

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Ciclo do Fósforo

Questão: Como o Ser Humano interfere no ciclo do fósforo?

Ciclo lento – da litosfera para hidrosfera

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Ciclo do Enxofre

Questão: Como o Ser Humano interfere no ciclo do enxofre?

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Ciclo Hidrológico

Fenômenos básicos Evaporação e precipitação. Resumo dos processos no ciclo hidrológico: -Detenção (em vegetações, depressões de terreno...)-Escoamento superficial-Infiltração-Escoamento subterrâneo-Evapotranspiração (Ex.: 0,5 ha de milho tranpira 2 milhões de litros de água em um ciclo vegetativo)-Evaporação-Precipitação

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Ciclo Hidrológico

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Ciclo Hidrológico

Questão: Como o Ser Humano interfere no ciclo hidrológico?

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I.5 – DINÂMICA DAS POPULAÇÕES

Populações Entidades estruturadas Comunidadeconjunto de populações agrupadas em uma certa área Fator limitante Fator ecológico (biótico ou abiótico) que condiciona as possibilidades de sucesso de um organismo no ambiente. Fatores limitantes:

Meio terrestre: fósforo, luz, temperatura e águaMeio aquático: oxigênio, fósforo, luz, temperatura, salinidade

Biodiversidade: Número total de espécies na Terra Ainda desconhecido Atualmente 1,4 milhão de espécies catalogadas

750 mil insetos265 mil plantas41 mil vertebrados

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I.6 – DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL

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I.6 – DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL

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ESTUDO

Braga, B., Hespanhol, I.; Conejo, J.G.L.; Spencer, M.; Porto, M.; Nucci, N.; Juliano, N.; Eiger, S. Introdução à Engenharia Ambiental. Prentice Hall, 2002.

pp. 2 - 49

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