A produção primária da biosfera

As discussões sobre o aquecimento global e sobre o que se pode fazer para o mitigar, envolvem sempre aquilo que se chama recurso a energia limpa, muitas vezes com a estampa ecológica lá gravada. O que me incomoda nessas coisas é que em geral não se avança números, referem-se sempre uns estudos quaisquer mas sem muita substância. Encontrei no entanto um artigo recente que fornece alguns números interessantes que merecem alguma reflexão. Tem tudo a ver com um modelo de utilização de etanol tal como existe neste momento no Brasil. No fundo é uma pequena provocação da minha parte aos participantes brasileiros da Roda de Ciência. Vamos então aos números. [... ler mais]

Trata-se de um artigo de F.I. Woodward na revista Current Biology. O autor introduz o aspecto do etanol numa parte já avançada do artigo. Depois de referir que o etanol é usado apenas como 20 a 25% da fracção do combustível e que há custos escondidos no uso de combustíveis para o plantio, recolha e processamento da cana do açucar, o autor dá um número que me parece assombroso. Numa tradução livre desse excerto:

Cultivar plantas para bio-combustíveis faz uma utilização intensiva do terreno enquanto a recolha de combustíveis fósseis bastante menos. Quase 4% do Brasil é utilizado para cultivar cana do açucar para produzir etanol.

Isto é 3.7 vezes a área de Portugal. O autor faz uma extrapolação para o Reino Unido:

No Reino Unido, o trigo seria a fonte provável de etanol, mas com metade da produtividade da cana do açucar. Há 26 milhões de proprietários de carros registados no Reino Unido, que em média, conduzem 15,000 km por ano. Petróleo com 22% de etanol tem uma economia média de combustível de 9 km por litro. O trigo produz 0.43 toneladas de etanol por hectare. Este dados implicam que um condutor conduzindo a distância média anual necessitaria por ano todo o etanol produzido por 0.67 hectares de uma cultura de trigo. Adicionando todos os condutores no Reino Unido isto significa dedicar cerca de 75% da área de terreno para cultivo de trigo para produzir etanol.

Em Portugal, entre veículos ligeiros pessoais e comerciais há cerca de 5 milhões de automóveis. Não faço ideia da quilometragem média no país, mas admitindo os mesmos 0.67 hectares por veículo isso dá 32,500 quilómetros quadrados, ou seja, "apenas" 35% do território. Isto para juntar apenas 22% de etanol à gasolina, que descontando os custos de produção e tratamento do trigo significam uma redução irrisória na quantidade de dióxido de carbono lançada na atmosfera. Os bio-combustíveis poderão funcionar como um paliativo mas muito reduzido, em particular face ao tremendo impacto ecológico.

Na verdade, não tive em consideração a qualidade dos terrenos e o clima, que definem a produtividade primária de uma dada região. No início do artigo os autores lançam números quanto a mim esclarecedores do potencial biológico do planeta. A figura que usam é esta, proveniente de medições pelo satélite MODIS da produção vegetal primária:

As unidades são quilograma de carbono por metro quadrado de área por ano. Estas são as quantidades de carbono fixadas pela fotossíntese. Para ter uma ideia do que este gráfico significa, nada melhor que os números dados no artigo:

A queima de combustíveis fósseis e a deflorestação em conjunto emitem cerca de 9 PgC por ano na atmosfera.

Um Pg representa uma quantidade de gramas igual a 1 seguido de 15 zeros. Mas não se preocupem em contar os zeros, o que interessa aqui são os números relativos e o P dá jeito:

Esta quantidade parece pequena relativa aos125 PgC por ano de produção primária da biosfera. Contudo, tendo em conta a respiração heterotrófica, reduz a produção primária da biosfera consideravelmente, com uma produção líquida de biosfera de 11 PgC por ano para os oceanos e 5 PgC por ano para a terra firme — quantidade semelhantes às das emissões devidas aos seres humanos. Em terra, ocorrem perdas adicionais de carbono em consequência de perturbações como incêndios e erosão dos solos, reduzindo o carbono realmente retirado da atmosfera, a produção líquida do bioma, a cerca de 2-3 PgC por ano. Isto corresponde a cerca de 20 a 30% das emissões pelos seres humanos, variando de ano para ano devido às flutuações climáticas.

A respiração heterotrófica representa os valores devidos a herbívoros, predadores, organismos decompositores, isto é, o que mantém um ecossistema saudável e viável. É impressionante verificar que queimamos neste momento 3 a 5 vezes mais carbono do que aquele que as plantas de terra firme conseguem produzir como excesso de massa todos os anos. Se retirarmos mais do que isso estaremos a sacrificar as cadeias alimentares, incluindo a dos seres humanos, que além de gasolina precisam de comida. Do meu ponto de vista, estes números arrumam a questão dos bio-combustíveis. Poderão servir como paliativo, mas não são a solução para os problemas da humanidade nem vão resolver o problema do aquecimento global. Poderão até ter um efeito perverso, na destruição ainda mais acelerada dos ecossistemas naturais.

Referências
(ref1) F.I. Woodward (2007). Global primary production. Current Biology, Vol 17, R269-R273. Versão em linha.

COMENTÁRIOS via Roda de ciência.

O frio que veio da Holanda

A roda de ciência decidiu focar este mês o problema do aquecimento global. Confesso que se a política por trás da coisa me interessa pouco, os estudos das evoluções do clima, e dos factores que entram em jogo, são no entanto fascinantes. Enquanto procurava algo sobre o tema encontrei um artigo curioso, em que o autor colocava a questão: qual a razão que levou os holandeses às costas da América do Norte 400 anos atrás? A resposta está no roedor de ar receoso que se mostra na imagem: o castor americano, de seu nome científico Castor canadensis. O autor explica também qual o motivo: o frio que se na época se fazia sentir na Europa. O início do século XVII corresponde à parte mais fria daquilo que se conhece como a Pequena Idade do Gelo. Não espanta assim que existisse uma procura muito grande por casacos de peles (em especial castor) por parte das classes altas e médias da Europa. O resultado foi um extermínio generalizado dos castores à escala planetária, e em particular na América do Norte. Os castores esgotaram-se, os holandeses partiram, mas os efeitos dramáticos na paisagem permaneceram. O que eu ignorava é que até talvez o clima tenha sido afectado. [... ler mais]

Os castores são criaturas capazes de modificar efectivamente a paisagem onde vivem, a partir das estruturas que constroem, as famosas barragens.

Estas barragens têm um impacto ecológico tremendo. O efeito mais óbvio é a capacidade de retenção de água, funcionando as barragens como uma espécie de atenuador de acontecimentos meterológicos extremos, em particular secas. Estas estruturas retêm também sedimentos e material orgânico e assim limitam o fluxo de carbono a ser transportado pelos rios e depositado nos fundos oceânicos. As zonas húmidas criadas pelos castores são na verdade uma fonte de carbono atmosférico, pois libertam quantidade significativas de dióxido de carbono e metano para a atmosfera. Como todos sabemos, pois os meios de comunicação têm-nos martelado a cabeça constantemente com estas coisas, estes são gases associados ao efeito estufa. É aqui que entra o artigo de J. C.Varekamp na revista Eos (ref1) de que falei no início da contribuição. Eis aqui uma das figuras do artigo, mostrando a variação de temperatura nos últimos 1000 anos no norte da Europa.

Vemos que houve um período "quente" por volta do ano 1000, altura em que os Viquingues ocuparam a Gronelândia e se estabeleceram mesmo no que é hoje o Canadá, na Terra Nova. Esse é o chamado período quente medieval (PQM na figura), a que se sucedeu um período de arrefecimento, a Pequena Idade do Gelo (PIG na figura). A barra cinzenta marca a chegada dos impiedosos e metódicos exterminadores de castores holandeses. Deve notar-se no entanto que os holandeses tiveram companhia nessa tarefa, que tinha começado muito antes, e levado à erradicação dos castores um pouco por todo o planeta. Um pouco a partir de 1900 começou o tal aquecimento global moderno (AGM), que faz as manchetes dos jornais. O AGM "disparou" nos últimos 20 a 30 anos, mas essa parte está fora do período representado neste gráfico. A questão dos castores é abordada pelos autores nesta passagem no final do artigo:

A redução ao nível do planeta nas barragens dos castores, que começou muito antes, pode mesmo ter afectado a severidade da Pequena Idade do Gelo como resultado da menor produção de dióxido de carbono e metano das região alagadas devidas aos castores. A erradicação global dos castores (possivelmente 50 milhões mortos apenas na América do Norte) pode ter baixado significativamente o fluxo de metano e dióxido de carbono das barragens, o que, juntamente com as possivelmente já reduzidas concetrações atmosféricas da época, pode ter conduzido a um efeito de estufa reduzido. A sociedade industrial é muitas vezes criticada por causar danos ambientais severos, mas as ideias apresentadas aqui sugerem que mesmo durante os períodos coloniais as acções humanas podem ter afectado fortemente os ambientes locais e possivelmente mesmo o clima global.

Não deixa de ser curioso que os holandeses, ao procurarem resguardar-se do frio, estavam a contribuir para perpetuar esse mesmo frio.

Talvez seja o meu carácter pessimista, mas quando li isto pensei que este estudo pode servir de argumento contra a reintrodução dos castores. Afinal estes simpáticos animais irão contribuir para o aquecimento global, são maus da fita.

Ficha técnica
Imagem de castor no Carburn Park em Calgary, Alberta no Canadá, no início da contribuição cortesia Chuck Szmurlo, obtida através da Wikimedia Commons.
Imagem da barragem de castor cortesia de Walter Siegmund, obtida através da Wikimedia Commons.
Imagem de Castor mostrando a cauda cortesia de Tom Smylie, obtida através da páginas do U.S. Fish and Wildlifer Service.

Referências
(ref1) J. C.Varekamp (2006). The Historic Fur Trade and Climate Change. Eos, Vol. 87, No. 52, 26.

COMENTÁRIOS via roda de ciência.

A religião do Rapaz de Turkana

"Eu não evoluí do Rapaz de Turkana nem de nada semelhante a ele," diz o Bispo Boniface Adoyo, que comanda 35 denominações evangélicas, que ele diz possuirem 10 milhões de seguidores. "Esse tipo de opiniões idiotas estão a matar a nossa fé."

O tema do mês na roda de ciência é Ciência e Religião, e eu não resisti a incluir esta citação de um artigo da AP relativamente a movimentações que se fazem no Quénia contra uma exposição de vestígios fósseis de antepassados humanos. A posição do Bispo Adoyo ilustra bem o que está em jogo, qualquer tipo de religião com componentes naturalistas, isto é de explicação de como o mundo veio a ser e funciona, tem o potencial de entrar em colisão com as explicações científicas. No caso das correntes cristãs que interpretam literalmente a Bíblia o pomo da discórdia é o Génesis que afirma que o homem foi criado tal como é, e que estabelece um intervalo temporal para a existência do mundo de uns poucos milhares de anos. Nas religiões da antiguidade este aspecto naturalista da religião era ainda mais patente, com deuses para cada um dos fenómenos da natureza: trovões, chuva, Sol, rios, colheitas. Este tipo de preocupações acompanham os seres humanos há muito tempo. [... ler mais]


As pinturas rupestres são mais que um reviver de caçadas passadas, são provavelmente também um invocar dos animais e uma tentativa de controlar o seu comportamento. As figurinhas das "Vénus" indicam provavelmente uma tentativa de influenciar a fecundidade humana. Para além destas preocupações com o mundo natural os seres humanos dessa época enterravam também os seus mortos de uma forma que mostra preocupações com a existência além túmulo. Evidência deste tipo não existe, ou é controversa, para os humanos arcaicos, como os nandertais ou as várias populações de erectus que foram substuídas pelos humanos anatomicamente modernos. Ausência de evidência nem sempre é evidência de ausência, pois as formas de representação utilizadas pelos humanos arcaicos poderiam utilizar materiais perecíveis. Além disso, muitos grupos humanos modernos não deixaram esse tipo de evidências apesar de possuirem esse tipo de sistemas de valores. É claro que podemos indagar sempre se os seres humanos arcaicos possuiriam o tipo de capacidades mentais que permitem o tipo de pensamento abstracto que nos leva a querer influenciar a natureza. O mais óbvio é a linguagem. Quando é que os seres humanos começaram a falar? Como é que se responde a essa questão quando tudo o que se tem são alguns ossos e uns quantos utensílios de pedra?

Essa não é uma questão fácil de responder, e é aqui que vou voltar ao Rapaz de Turkana que tanta angústia causa ao Bispo Adoyo. A imagem ao lado mostra o esqueleto catalogado com a referência KNM-WT 15000, Foi descoberto em 1984 por Kamoya Kimeu em Nariokotome, próximo ao Lago Turkana no Quénia. Trata-se de um esqueleto fabulosamente completo de um Homo erectus, que terá vivido há mais de 1 milhão e meio de anos atrás. Faltam apenas os ossos das mãos e pés para ficarmos a saber como o esqueleto completo seria. O indivíduo a que pertencia este esqueleto, do sexo masculino, teria cerca de 1 metro e 60 centímetros em vida, e ainda estava a crescer. A análise das suturas dos ossos do crânio revelou que se trata do esqueleto de uma criança, que teria cerca de 11 a 12 anos admitindo um padrão de desenvolvimento semelhante ao nosso, talvez apenas 9 anos se o erectus amadurecesse mais depressa. Estima-se que se tivesse chegado a adulto atingiria uma altura por volta de 1 metro e 85 centímetros. O esqueleto é moderno na aparência e as diferenças abaixo do crânio são relativamente pequenas. O crânio é no entanto bastante menor que o dos seres humanos actuais, cerca de 880 centímetros cúbicos, estimando-se que em adulto teria cerca de 910 centímetros cúbicos. Este valor é bastante inferior ao dos seres humanos modernos, que em média possuem uma capacidade craniana de 1350 centímetros cúbicos.

Um dos livros que discute aprofundadamente este esqueleto é o "The Wisdom of Bones" de Walker e Shipman (ref1). Há dois aspectos relativos ao esqueleto que os autores discutem em relação com as capacidades vocais do Rapaz de Turkana. O primeiro é a área de Broca, que deixa uma protuberância que existe no crânio dos seres humanos modernos que pode ser detectada nos fósseis. Os grandes símios e os australopitecos não mostram esta marca da área de Broca. Os fósseis humanos a começar com o Homo habilis 1.9 milhões de anos atrás mostram essa marca. Como discutem Walker e Shipman, a área de Broca só por si não é no entanto indicadora de linguagem, a marca no crânio provém duma região que controla algumas capacidades motoras da fala, mas as regiões que controlam de facto o discurso estendem-se muito para além.

O aspecto mais revelador do fóssil, no que se refere ao discurso, do Rapaz de Turkana parecem ser no entanto as suas vértebras. Estas são muito diferentes das vértebras dos seres humanos modernos numa característica: têm apenas metade da secção que as vértebras de humanos modernos com tamanho semelhante apresentam. No "The Wisdom of Bones" Walker e Shipman discutem o significado dessa característica com base no trabalho de Ann Maclarnon:

A Ann tinha também descobrido que a diferença principal entre os humanos e os outros primatas era um alargamento da corda espinal na região que controla a base do pescoço, os braços, e o tórax, que, fortuitamente, era a região mais bem conservada nos restos do rapaz. Ann confirmou que a corda espinal do rapaz era genuinamente pequena na região toráxica, tal como eu tinha suspeitado. A questão que pairava era então o porquê, porque é que os humanos desenvolveram esta expansão única e o que implicava acerca do comportamento do rapaz o facto de ele não possuir uma expansão de tipo humano.

Ann Maclarnon, com base em trabalho cuidadosa de dissecação de cadáveres de primatas humanos e não humanos, descobriu o motivo do alargamento existente nos humanos modernos. Não se destina a controlar os braços, mas sim a assegurar o controlo nervoso da caixa toráxica e do abdómen. Ora e para que necessitam os seres humanos de um tal controle? Ainda segundo Walker e Shipman:

A Ann ofereceu também uma explicação alternativa. Ela escreveu, "Eu dei um seminário no meu departamento cobrindo bastantes coisas dos meus trabalhos sobre a corda espinal, e as análises que tinha feito até então no WT 15000 so far' . 'Uma colega, Gwen Hewitt, sugeriu que o aumento na inervação nos humanos modernos poderia resultar do maior controlo associado com a evolução da fala." Noutras palavras, as células nervosas extra controlovam os músculos intercostais e abdominais do tórax.

A sugestão de Walker e Shipman é então que o Rapaz de Turkana não possuia capacidades vocais condizentes com um discurso falado semelhante ao nosso. É assim muito possível que não possuísse o tipo de pensamento abstracto que lhe permitisse discorrer sobre temas como a religião e o que haverá para lá da morte. Pelo menos não como o Bispo Boniface Adoyo. Ainda do comunicado da AP:

Ele está a incitar o seu rebanho a que boicotem a exibição e exigiu que o museu relegue a colecção de fósseis para uma sala nas traseiras -- juntamente com uma nota dizendo que a evolução não é um facto mas apenas uma entre várias teorias.

O que é realmente inquietante na história não é a sede de protagonismo do Bispo, é o desperdício de recursos a que obriga. A possibilidade, ainda que remota, que algum tipo de vandalismo obriga a gastos maiores em despesas de segurança e em seguros.

Ficha técnica
Walker, A. and P. Shipman (1996). The Wisdom of Bones: In Search of Human Origins. New York: Alfred Knopf, 1996

COMENTÁRIOS VIA RODA DE CIÊNCIA

Coimbra tem mais encanto... e criacionistas!

Continuo de férias, mas o choque foi tão grande que ainda me sinto apalermado e tinha que colocar isto aqui. O tema do mês na Roda de Ciência é "Internet na Academia e a divulgação da Ciência". Eu pensava não ter tempo para contribuir com algo de jeito, pelo que isto veio de certa forma a calhar. Uma das questões, que pelos vistos não ocorreu aos proponentes do tema, é que os meios académicos não incluem apenas ciência, e podem, por vezes, ser mesmo hostis a certos aspectos da ciência. Este caso veio mostrar isso de forma algo dolorosa. Um jornal português, da imprensa supostamente séria, sentiu a necessidade de publicar uma carta aberta de um indivíduo que defende as teses criacionistas. Nem me atrevo a contaminar este blog com o título desse pasquim, que não voltarei a comprar. O que me deixou realmente aparvalhado foi descobrir que há um feudo criacionista numa vetusta universidade portuguesa. [... ler mais]

Eis uma das pérolas desse texto:

Os criacionistas mostram que as mutações acumuladas, além de não criarem informação genética nova, destroem o genoma. As mutações e a selecção natural operam em informação genética preexistente, estando longe de explicar a origem da vida e a transformação de moléculas em pessoas.

Eis outra:

Os fósseis e as rochas não trazem inscrita a sua antiguidade. Os evolucionistas datam as rochas e os fósseis de acordo com as premissas naturalistas, evolucionistas e uniformitaristas de que partem, impossíveis de validar quanto ao passado distante. As quantidades de isótopos são medidas no presente por cientistas no presente.

Mais uma:

Se milhões de espécies animais tivessem evoluído ao longo de milhões de anos, deveríamos encontrar biliões de fósseis intermédios e não apenas a mão-cheia de exemplos altamente controversos (v.g. Archaeopteryx) com que nos deparamos.

O que eu realmente adoro é esta aqui:

Os criacionistas também estudam biologia, genética, astronomia, astrofísica, geologia, antropologia, paleontologia, etc. Apenas entendem que nessas disciplinas a evolução naturalista é a premissa de que se parte e não a conclusão a que necessariamente se chega depois de seriamente analisadas as evidências. As leis da causalidade, da termodinâmica, da biogénese, das probabilidades, etc., e o princípio antrópico corroboram a criação e não a evolução.

Ao pesquisar na internet encontrei um blog, A Memória Inventada, de Vasco Barreto, que discute aqui esse texto. O jornal em questão não é de consulta livre, mas Vasco Barreto faz uma citação completa do artigo. O autor do texto é Professor de Direito na Universidade de Coimbra, e pelos vistos não é caso único. Se no meio académico a ciência é considerada com um tal desprezo o que esperar do público em geral? Antes de considerar o aspecto da internet na Academia e divulgação da ciência, talvez seja preciso começar pela divulgação da ciência na própria Academia.

Adenda: comentários sobre o mesmo tema na Blogómica.
Adenda: com uma paciência que invejo, Vasco Barreto resolveu rebater algumas das distorções e falsidades dos criacionistas. Ver aqui, e no seu outro blog. Eu continuo a achar que a investida criacionista se trata de uma tentativa de conseguir algum reconhecimento mediático com a promessa de polémica como engodo para os jornais. Mas não vejo interesse na opinião pública, parece interessar menos as pessoas que aquelas iniciativas em que grupos de poucas dezenas de manifestantes se despem para atrair as atenções dos jornais.

Comentários (via Roda de Ciência).

Blogues e a dificuldade em divulgar temas de Biologia

Na Roda de Ciência, o tema do mês é a questão do jornalismo científico, divulgação científica, e o papel dos cientistas nessa divulgação. Embora a população leitora de blogues seja pequena, não é tão pequena como isso, e dá para retirar algumas conclusões sobre o real interesse da população pelos temas científicos. Notei que alguns são mais populares que outros. Os meus leitores parecem não se interessar muito por Biologia, o que me incomoda um pouco, pois cerca de 70% das minhas contribuições são sobre esse tema.
[... ler mais]

Antes de analisar os problemas de popularidade dos vários temas, é importante não escamotear as diferenças enormes que existem entre um blogue e os meios de divulgação tradicionais, como colunas em jornais, palestras, ou mesmo as páginas da Internet num formato mais tradicional. Num blogue fala-se sobretudo daquilo de que se gosta. Há, por exemplo, blogues de cientistas que começaram com a intenção de falar um pouco de ciência mas resvalaram completamente para temas políticos/artísticos. O caso mais óbvio, que apesar de tudo mantenho na lista de Ciência em Português, é o Linha dos Nodos. Por outro lado, num blog pode falar-se de tudo um pouco, incluindo aspectos da vida pessoal, e pode dizer-se de alguns blogs (Osame cadê você?) que têm mesmo um carácter intimista.

O Cais de Gaia, ao contrário da maioria dos blogues na roda de ciência, é um blogue de não especialista, de carácter jornalístico. A génese seguiu um trajecto um pouco ao contrário de outros blogues. Por estranho que possa parecer, na primeira versão era um blogue sobre futebol. A passagem à ciência foi apesar de tudo natural, pois se existe uma ampla escolha de blogues para satisfazer as minhas necessidades futebolísticas, não abundam na internet locais escritos em Português que se situem a um nível intermédio entre o blogue de especialista e o blogue de entusiasta. Como blogue é algo eclético, qualquer artigo que leia e ache interessante falo nele. Uma das coisas que mais me surpreendeu foi a dificuldade de captar público com os temas de Biologia, e mesmo Geologia, que não tenham que ver com Astronomia. É curioso mas páginas sobre as novas Luas de Plutão, o tal objecto alcunhado de Xena maior que plutão, o asteróide Apófis, géiseres em Encélado, Xanadu em Titã, ou mais recentemente a tal coisa de Marte ser visto com o tamanho aparente da Lua, receberam milhares de visitas em poucos dias. Nenhuma das minhas páginas sobre Biologia ou temas afins como Paleontologia recebeu muito para além da centena ou poucas centenas de visitantes. Estamos a falar de uma diferença de mais do que uma ordem de grandeza.

A explicação poderia ser algum defeito na minha escrita, mas a impressão que tenho é que os blogues de biologia em português têm mesmo pouca procura. Este desinteresse é algo paradoxal quando se pensa que o blog de ciência mais popular nos EUA é o pharyngula, exactamente sobre temas ligados à Biologia e evolução. Será que o sucesso que têm nos EUA se deve sobretudo ao problema do criacionismo, que não existe em Portugal e no Brasil? Será que tem a ver com diferentes níveis de exposição nos meios de comunicação tradicionais, e a blogosfera ainda se ressente disso?

COMENTÁRIOS (via roda de ciência)