aula 1 recursos naturais 10 fev 2014

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Introdução ao meio ambiente e ao 
desenvolvimento sustentável.
Processos Interativos Homem-Meio Ambiente
Disciplina: Recursos Naturais
Curso de Engenharia Ambiental
Energia
HIDROSFERA ATMOSFERA
GEOSFERA
Energia
Energia
Energia
BIOSFERA
SISTEMA TERRA
BIOSFERA
Energia
HIDROSFERA ATMOSFERA
GEOSFERA
Energia
Energia
Energia
Antroposfera
Energia
SISTEMA TERRA
Serviços dos ecossistemas do ponto de vista ecológico
Ativida
de
Serviço do 
Ecossistema
Função do Ecossistema Exemplos
01 regulação de gás regulação da composição química 
atmosférica
balanço CO2/O2, O3 para proteção da 
radiação ultravioleta e nível de SOx
02 regulação climática regulação da temperatura global, 
precipitação e outros processos 
climáticos biologicamente mediados 
em nível local ou global
regulação de gases estufa,
03 regulação de distúrbios capacitância. mantendo a 
integridade de ecossistema 
responsáveis por flutuações 
ambientais
proteção a tempestades, controle de 
enchentes, recuperação de secas e 
outros aspectos do habitat responsáveis 
por variabilidade ambiental, 
principalmente controlada pela estrutura 
da vegetação
04 regulação da água regulação dos fluxos hidrológicos provisão de água para os processos 
agrícolas (tal como irrigação) ou 
industrial ou para transporte
05 suprimento de água retenção do solo dentro do 
ecossistema
provisão de água por açudes, 
reservatórios ou aqüíferos
continua
06 controle de erosão e 
retenção de 
sedimentos
Retenção do solo em um ecossistema prevenção de perdas de solo por erosão 
eólica, corrente d'água e outros processos 
de remoção, conservação de leito em lagos 
e alagadiços
07 formação do solo processos de formação de solo intempéries de rochas e acumulação de 
matéria orgânica 
08 ciclo de nutrientes Conservação, reciclagem interna, 
processamento e aquisição de 
nutrientes
fixação de nitrogênio, fósforo e outros 
nutrientes ou ciclos de nutrientes
09 tratamento de resíduos recuperação de nutrientes móveis e 
remoção de excessos de nutrientes e 
compostos separados
tratamento de resíduos, controle de 
poluição e destoxificação
10 polinização movimentar gametas de flores proporcionar polinização para a reprodução 
de populações de plantas
11 controle biológico regulação trófica-dinâmica de 
populações
base de controle de espécies prestadoras 
de rapina, redução de herbívoros por 
predadores de topo
continua
12 refúgio habitat para residência e para 
populações viajantes
berçários, habitat para espécies 
migratórias, habitat regional para espécies 
coletadas regionalmente 
13 produção de alimentos aquela parcela da produção primária 
bruta extraível como alimento
produção de pescado, colheita, noz. frutas 
extraídas, coletas etc.
14 matérias primas aquela porção da produção primária 
bruta extraída como matéria bruta
produção de metais, de combustíveis etc.
15 recursos genéticos fonte única de materiais e recursos 
biológicos
medicinais, produtos para materiais 
científicos, genes para resistências de 
plantas a patógenos e pestes de colheita, 
espécies ornamentais 
16 recreação proporcionar oportunidades para 
atividades de recreação
ecoturismo, esportes aquáticos e outros 
esportes e atividades da natureza
17 cultural proporcionar oportunidades para uso 
não comercial
estético, artístico, educacional, espiritual, 
e/ou valores científicos do ecossistema
FONTE: Costanza et al. (1998).apud de Souza, R.S.
Sistemas e Realimentação
Sistemas abertos e fechados
Sistema Terra
aberto do ponto de vista energético,
fechado em relação à matéria.
Realimentação (Feedback)
• Positiva
• Negativa
Feedback positivo desestabilizador 
(circulo vicioso)
Exemplo : EROSÃO
Todos os seres vivos necessitam de matéria-
prima para seu crescimento, reprodução, desenvol-
vimento e reparação de perdas de energia para a 
realização de seus processos vitais.
Como na transferência de energia entre os 
seres vivos não há reaproveitamento da energia 
liberada, diz-se que essa transferência é 
unidirecional e se dá como um fluxo de energia. A 
matéria, no entanto, pode ser reciclada; fala-se, 
então, em ciclo da matéria ou ciclo biogeoquímico.
Ciclo da Matéria: a matéria circula através dos 
ciclos biogeoquímicos, em plantas e animais, 
através dos ecossistemas. Estes ciclos são 
movidos pela energia solar e pela energia 
despendida pelos organismos. Ex: Ciclo 
hidrológico.
Os ciclos biogeoquímicos são ciclos que 
envolvem elementos (nutrientes), tais como: C, O, 
N, S e P.
Ciclo de Energia: os ciclos biogeoquímicos e 
os processos na Terra são guiados pela energia 
solar (radiação eletromagnética).
Energia é transformada (trabalho) ou 
transferida (calor) pelos organismos, mas não é 
perdida.
O fluxo de energia deve ser vista como 
unidirecional: Ex: Fotossíntese (energia convertida 
em calor e trabalho pelas reações metabólicas. 
Parte do calor é re-irradiado de volta da Terra por 
radiação infravermelha).
Os elementos químicos tendem a circular na 
biosfera em vias características, ocorrendo dessa 
forma uma interação entre o sistema biótico e abiótico.
AMBAMB ORGORG
AR
330.000-550.000 m³ para respiração
2.000.000 m³ em razão do consumo energético
Energia
ca. 3 milhões de kWh
(~ 225 t de equivalentes
de petróleo)
Alimentos
ca. 70 t
(12 t matéria seca)
Emissão CO2
ca. 20 t
Resíduos
Domésticos 21 t
Total 225 t
Água
ca. 4 milhões de
litros;
até 12 milhões de
litros incluindo
comércio e
indústria
Ocupação do solo
4.300 m² / pessoa (~ ½ ha) para agricultura, estradas,
áreas urbanizadas , etc.
Consumo de recursos naturais de um ser humano, com
expectativa de vida de 75 anos, para os níveis de consumo da
Europa Ocidental
Recursos naturais 
(1) Denominação que se dá à totalidade das riquezas 
materiais que se encontram em estado natural, 
como florestas e reservas minerais. 
(2) São os mais variados meios de subsistência que as 
pessoas obtêm diretamente na natureza. 
(3) O patrimônio nacional nas suas várias partes, tanto 
os recursos não renováveis, como jazidas minerais, 
e os renováveis, como florestas e meio de 
produção.
Capital natural: compreende todos os recursos 
conhecidos utilizados pela humanidade. 
Água, minérios, petróleo, árvores, peixes, solos, 
ar, mas também abrange os sistemas vivos, os 
quais incluem os pastos, as savanas, os mangues, 
os estuários, os oceanos, os recifes de coral, as 
áreas ribeirinhas, as tundras e as florestas 
tropicais.
Herança de 4 bilhões de anos de capital natural
Uma floresta não apenas a madeira, mas também 
os serviços de armazenagem de água. 
Recursos renováveis. Recursos que podem ser utilizados 
pelo homem e que podem ser recolocados na natureza (ex.: 
árvores, animais) ou já existem à disposição sem que seja 
necessária a reposição (ex.: energia solar, ventos, água).
Recursos não renováveis. Recursos que possuem uma 
quantidade finita e que em algum momento vai se esgotar 
devido a uma contínua exploração. Ex.: petróleo, carvão, gás 
natural. 
Uma economia requer quatro tipos de capital para 
funcionar adequadamente:
1. Capital natural, constituído de recursos, sistemas vivos e 
os serviços do ecossistema
2. Capital humano, na forma de trabalho e inteligência, cultura 
e organização
3. Capital financeiro, que consiste em dinheiro, 
investimentose instrumentos monetários
4. Capital manufaturado, inclusive a infra-estrutura , as 
máquinas, as ferramentas e as fábricas
O sistema industrial utiliza as três últimas formas de capital 
para transformar o capital natural no material de nossa vida 
cotidiana
A ação Antrópica
Aceleramos tantoo movimento de 
muitos materiais que, ou os ciclos tendem 
a se tornar imperfeitos, ou o processo se 
torna acíclico, resultando numa situação 
paradoxal de haver carências em um lugar 
e excessos em outros.
Sistemas e Realimentação
Sistemas abertos e fechados
Sistema Terra 
aberto do ponto de vista energético,
fechado em relação à matéria.
Realimentação (Feedback)
• Positiva
• Negativa
Feedback positivo desestabilizador 
(circulo vicioso)
Exemplo : EROSÃO
Fatores Ambientais
Relevo
Solos
Climas
Vegetação
Minerais
Água
Fatores Humanos
Demografia
Economia
Cultura
(História Social,
Pessoal, etc.)
Tecnologia
Uso do RecursoMudanças no uso do recurso
Realimentações
Uma das maneiras 
que as ações ou 
mudanças ficam 
impressas no 
ambiente é através 
de “feedbacks”
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Tempo
estado inicial do sistema
equilíbrio dinâmico
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restauração
limiar de 
recuperação
esforço 
continuado
esforço
aplicado
esforço 
eliminado
novo nível de equilíbrio dinâmico
esforço 
eliminado
tensão (pisoteio)
tensão continuada
(mais pisoteio)
e solo artificial)
esforço continuo
(pisoteamento e
erosão do solo)
e com vegetação
sazonal e parcial)
Estado final do sistema
(rio efêmero, sem solo superficial
Menos vegetação
Mais erosão
Menos vegetação
Erosão do solo
menos solo fértil
(mais compactação, erosão 
Sistema inicial
(prado virgem)
Cobertura parcial, da vegetação,
Vegetação esparsa, pobre
(solo compacto, menos infiltração,
plantas rentes ao chão)
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A QUESTÃO AMBIENTAL.
Degradação dos recursos naturais renováveis
1. Biodiversidade: Considera-se biodiversidade a 
combinação entre a multiplicidade de informações 
genéticas, espécies da flora e fauna e ecossistemas. 
Número total de espécies conhecidas no mundo 
atualmente é próximo a 1,7 milhão, mas os especialistas 
internacionais estimam haver cerca de 14 milhões de
espécies ao todo, estimativas que variam grandemente.
Importância direta e indireta
direta - fonte de materiais biológicos para a 
pesquisa e constituição de medicamentos, para o 
aperfeiçoamento de espécies cultivadas 
indiretas - manutenção do próprio equilíbrio dos 
ecossistemas, evitando a proliferação de pragas;
outra e mais importante contribuição da diversidade 
biológica para a vida na Terra - fonte de resistência 
dos ecossistemas contra adversidades
Os principais responsáveis pela perda de 
biodiversidade são o desmatamento, o uso 
insustentável da terra e a pressão populacional 
sobre determinados habitais sensíveis.
Alguns estudos apresentam uma perda de 
espécies de animais invertebrados, por exemplo, da 
ordem de 50.000 por ano.
Atualmente, espécies de plantas e animais têm 
tornado-se extintas de 50 a 100 vezes mais rápido 
do que seria a taxa média natural.
2. Destruição de florestas: a perda de massa 
florestal implica:
• danos diretos - a perda dos recursos naturais 
florestais, como madeira e materiais diversos para uso 
farmacêutico, industrial.
• danos indiretos - perda de biodiversidade e das 
funções de regulação climática e hídrica das florestas. 
Acarreta problemas locais, regionais e nacionais -> 
perda de produtividade, perda de solo e de sua 
fertilidade, assoreamento de rios e poluição de águas.
3. Solos: um outro importante problema ambiental 
classificado nesta categoria é a degradação do solo e a 
perda de fertilidade. 
Os principais problemas que compõem a 
degradação do solo são:
• a desertificação. 
• a erosão e 
• a salinização ou saturação por excesso de água na 
superfície. 
As estimativas de perdas de solo no mundo vão de 
moderadas a catastróficas – PNUMA (Programa das 
Nações Unidas para o Meio Ambiente).
Nos últimos 45 anos, a atividade humana degradou 
de forma moderada ou grave cerca de 1.2 bilhão de 
hectares de terra (cerca de 12% da superfície terrestre 
coberta por vegetação).
4. Água.
Distribuição global:
Em termos globais, a água doce é um recurso 
abundante. A cada ano cerca de 7.000 m3 per capita 
entram nos rios e lençóis freáticos. 
Recurso mal distribuído:
- 1992 - Banco Mundial
- 22 era o número de países nível de grave escassez,
outros 18 têm disponibilidade perigosamente baixa. 
Muitos lugares - escassez está afetando não só o 
abastecimento doméstico mas também as atividades 
econômicas.
O ciclo hidrológico é o fenômeno global de 
circulação fechada da água entre a superfície 
terrestre e a atmosfera, impulsionado 
fundamentalmente pela energia solar associada à 
gravidade e à rotação terrestre.
O ciclo da água só é fechado em nível 
global.
Atmosfera 0,013 x 10 15 m3
Continente
Geleiras 25 x 10 15 m3
Subterrânea8,4 x 10 15 m3
Superficial 0,2 x 10 15 m3
Biosfera 0,0006 x 10 15 m3
Oceanos
1.350 x 10 15 m3
62 x 10 12 
m3 /ano
324 x 10 12
m3/ano
99 x 10 12
m3/ano
361 x 10 12
m3/ano
37 x 10 12
m3/ano
Utilização de água nos países em desenvolvimento:
� a demanda tem crescido dramaticamente nas 
últimas décadas em razão do crescimento populacional 
e do crescimento das atividades econômicas. 
� 1940 até 1990 - retirada de água de lagos, 
reservatórios, rios e outras fontes, mais do que 
quadruplicou no mundo.
� Maiores responsáveis: incremento da irrigação e da 
utilização industrial
Incremento também no despejo de contaminantes 
e poluentes.
� Assim como a poluição gera a escassez, a 
utilização da água poluída para o consumo 
doméstico provoca inúmeras doenças.
� A água pode ser reutilizada muitas vezes, o 
suprimento irá depender da forma de administrar o 
uso da água. 
� O problema da degradação e a poluição dos 
recursos hídricos, bem como a escassez de água, são 
normalmente problemas locais e regionais, razão pela 
qual o gerenciamento por bacias hidrográficas é um 
imperativo importante.
5. Esgotamento dos recursos naturais não 
renováveis
São considerados recursos naturais não-renováveis 
todos os recursos provenientes do meio ambiente que 
não possuem capacidade de recomposição ou 
renovação no curto e médio prazos. 
Minérios e combustíveis fósseis, elaborados 
durante milhares ou milhões de anos pelo meio 
am-biente. 
O seu esgotamento, portanto, é irreversível.
Esgotamento dos recursos naturais não renováveis 
foram bastante dramatizados durante a década de 70.
A maior importância desses recursos é a sua 
utilização como insumo nos processos produtivos. 
Eles compõem a maioria dos materiais duráveis e da 
energia que movimenta indústrias, meios de transporte 
e unidades consumidoras.
Últimas três décadas:
• Aumento na expectativa de vida de muitos dos recursos 
naturais não-renováveis.
• Descoberta constante de novas reservas; 
• Melhoria na eficiência no uso de energia e materiais, que
reduz a sua quantidade por unidade de produto.
• A substituição de muitos destes recursos mais escassos por 
outros. 
Em tese, qualquer nível de utilização de recursos 
naturais não- renováveis é insustentável a longo prazo.
A questão do esgotamento dos recursos naturais 
não-renováveis tem ficado em segundo plano dentreas 
prioridades de preservação ambiental, ao contrário da 
década de 70.
Hoje, questões relativas à poluição e à depredação 
dos recursos naturais renováveis são bem mais 
relevantes.
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1
9
8
3
Fonte: 
Schmidt-Bleek, MIPS, 1994
O campo mais escuro 
representa a produção 
mundial de diferentes 
commodities. Os cam-
pos claros significam 
“mochilas ecológicas”. 
As mochilas são valores 
médios que dependem 
das relações geológicas 
e da tecnologia dispo-
nível
6. Recursos energéticos
Histórico da Crise Energética:
� Humanos primitivos: 2000 kilocalorias/dia
� Após o controle do fogo: 5000 kcal/dia
� Usando o fogo para cozimento e tração animal no plantio: 
12.000 kcal/dia 
� Durante a Revolução Industrial em países como a Inglaterra, 
este valor subiu para 60.000 kcal/dia
� 1869 - primeiro poço de petróleo é perfurado.
� Atualmente o consumo per capita mundial é de 125.000 
kcal/dia.
Nos últimos 50 anos o PIB mundial quintuplicou, a 
população triplicou e o consumo de energia triplicou. 
O modelo de consumo de energia também é
altamente concentrado mundialmente. 
Acentuou-se, dessa forma, o distanciamento entre os 
países ricos e os países em desenvolvimento.
Exemplo:
USA: 4% da população mundial consomem 25% da energia 
comercial mundial.
Índia: 16% da população mundial consomem 1,5% da 
energia mundial.
258 milhões de cidadãos americanos usam mais energia 
em aparelhos de ar condicionado do que os 1,2 bilhões de 
chineses para todos os fins necessários.
Fonte: Miller (1985) apud Braga, Introdução à Engenharia 
Ambiental
Caso A - cenário alto: 
ano 2030 - consumo de 35TW
significaria produzir 1,6 vez mais petróleo, 3,4 vezes mais gás 
natural e quase 5 vezes mais carvão que em 1980.
• um novo oleoduto do Alasca a cada um ou dois anos
• capacidade nuclear aumentada 30 vezes em relação a 1980 
(uma nova usina nuclear que gerasse 1GW de eletricidade a 
cada dois ou quatro dias)
Este cenário de 35TW ainda está bem abaixo da 
perspectiva de 55TW, que pressupõe que todos os 
países tenham chegado aos níveis de consumo de 
energia per capita apresentados hoje pelos países 
industrializados.
Caso B - cenário baixo: 
ano 2020 - 11,2 TW
países industrializados e em desenvolvimento é fixada, 
respectivamente, em 3,9TW e 7,3TW, em comparação com os 7TW 
e 3,3TW de 1980.
o almejado crescimento médio de cerca de 30% per 
capita no consumo primário nos países em 
desenvolvimento ainda exigirá quantidades 
consideráveis de suprimento de energia primária
mesmo que se adotem sistemas de uso de energia de 
extremo rendimento.
MModelo do mundo em crescimento 
X 
MModelo de crescimento sustentável
Modelo do mundo em crescimento: para atender a 
demanda até o ano 2025 seria necessária a 
construção de grandes usinas a base de fontes não 
renováveis.
Modelo de crescimento sustentável : o caminho 
mais rápido, eficiente e barato para prover a energia 
necessária para o futuro é uma combinação de 
medidas:
1. Aumentar a eficiência no uso de energia
2. Diminuir o emprego de fontes não renováveis
3. Eliminar as usinas nucleares pois estas seriam 
antieconômicas, inseguras e desnecessárias
4. Aumentar o emprego de recursos energéticos 
solares diretos e indiretos
O maior problema da utilização dos recursos 
naturais não-renováveis - sobretudo quando se fala 
no aumento no uso de energia, da qual os 
combustíveis fósseis são a principal fonte - é a 
contaminação provocada pelo uso desses recursos 
com relação às emissões de CO2, que dele 
decorrem e do enxofre contido em suas emissões e 
que causa chuvas ácidas.
Os principais problemas do aumento no uso de 
energia são, portanto:
a) incremento nas chuvas ácidas, prejudiciais à saúde, às 
lavouras, às florestas, ao solo, às águas, e às edificações 
etc.; 
b) elevação dos índices de poluição do ar com a queima 
destes combustíveis; 
c) aumento na emissão de gases estufas, com risco de 
mudança climática e aquecimento global; e 
d) aumento nos riscos (óbvios) decorrentes da utilização 
de combustíveis nucleares. 
A questão atual do uso dos recursos naturais não 
renováveis, portanto, está vinculada diretamente à
questão da poluição, sobretudo no que diz respeito a 
estes recursos como fontes de energia.
Por fim. uma série de outros problemas são 
considerados importantes dentro da situação 
ambiental local. 
São exemplos:
• a disposição de resíduos tóxicos e 
embalagens
• o lixo urbano
• a poluição sonora
• os desastres ambientais eventuais (como 
derramamentos de petróleo no mar)
O objetivo da conservação dos recursos naturais, no 
sentido mais amplo é o de se tornarem mais cíclicos 
os processos antrópicos acíclicos. O conceito de 
reciclagem deve se projetar como uma meta prioritária 
da sociedade.
O uso sustentável dos recursos naturais 
reconhece a interdepedência fundamental 
entre a produção e o uso do capital 
produzido pelo homem, por um lado, e a 
conservação e o fornecimento do capital 
natural por outro lado.