Sistemas Vivos e Teoria de Gaia

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Sistemas Vivos 
Universidade Federal do Paraná 
Setor de Ciências Agrárias 
Departamento de Solos e Engenharia Agrícola 
AL321 – ECOLOGIA AGRÍCOLA 
Profa. Fabiane Machado Vezzani 
Teoria de Gaia 
Imagem: Imagens Google 
interação muito alta 
2 O2 + CH4 CO2 + 2 H2O 
 TERRA 
O2 alta 
CO2 baixa 
CH4 alta 
 MARTE 
O2 baixa 
CO2 alta 
CH4 baixa 
Análise gases da atmosfera 
- Lovelock - 
 TERRA 
O2 alta 
CO2 baixa 
CH4 alta 
 MARTE 
O2 baixa 
CO2 alta 
CH4 baixa 
Análise gases da atmosfera 
- Lovelock - 
VIDA !!!!!!! 
plantas 
animais 
James Lovelock - químico + Lynn Margulis - bióloga 
Foto: arquivo pessoal. 
Teoria de Gaia = autorregulação da Terra 
sistemas vivos e não-vivos interagem e coevoluem 
James Lovelock & Lynn Margulis 
Fonte: Lovelock, 2006. 
Evolução dos organismos intimamente articulada 
com a evolução do ambiente físico e químico: 
único processo evolutivo – AUTORREGULADOR. 
Gaia: deusa grega da Terra 
“Ao mesmo tempo gentil, 
feminina e nutriz, mas também 
impiedosamente cruel 
com quem não viver 
em harmonia com o planeta.” 
 
Lovelock, 2006. 
Imagem: Imagens Google 
A Terra é um sistema vivo. 
Imagem: Imagens Google 
Sistemas Vivos 
• Fechados no que diz respeito à sua 
organização; figura 
• Abertos do ponto de vista material e 
energético, fazendo uso de um fluxo 
constante de energia e matéria para produzir, 
reparar e perpetuar a si mesmos; 
• Operam num estado distante do equilíbrio 
termodinâmico, um estado em que novas 
estruturas e novas formas de ordem podem 
surgir espontaneamente, o que conduz ao 
desenvolvimento e à evolução. 
Capra, 2002. 
Fonte: Lovelock, 2006. 
Organismos vivos: limite físico. 
Fechados no que diz respeito à sua organização. 
Organização da Vida: padrão de rede 
Fonte: Lovelock, 2006. 
redes de moléculas = 
CÉLULAS 
redes de células = 
ORGANISMOS 
padrão de rede: 
Fonte: Lovelock, 2006. 
redes de organismos = 
ECOSSISTEMAS 
(teia alimentar) 
redes de moléculas = 
CÉLULAS 
redes de células = 
ORGANISMOS 
- Teoria Geral dos Sistemas - 
Padrão em rede é comum a todas as formas de vida. 
Bertalanffy, 1950 
 
padrão de rede: 
Fonte: Lovelock, 2006. 
redes de organismos = 
ECOSSISTEMAS 
(teia alimentar) 
Teia Cósmica 
Fonte: http://news.ucsc.edu/2014/01/cosmic-web.html 
Cantalupo et al. 2014 
Nature, 506: 63-66. 
Detecção do brilho fluorescente de gás hidrogênio resultante da 
sua iluminação por intensa radiação do quasar (luz no formato de 
um feixe = “lanterna”). 
Fonte: http://news.ucsc.edu/2014/01/cosmic-web.html 
Rede de filamentos conecta galáxias em uma teia cósmica !!! 
Sistemas Vivos 
• Fechados no que diz respeito à sua 
organização; 
• Abertos do ponto de vista material e 
energético, fazendo uso de um fluxo 
constante de energia e matéria para produzir, 
reparar e perpetuar a si mesmos; figura 
• Operam num estado distante do equilíbrio 
termodinâmico, um estado em que novas 
estruturas e novas formas de ordem podem 
surgir espontaneamente, o que conduz ao 
desenvolvimento e à evolução. 
Capra, 2002. 
Imagens Google 
Sistemas vivos: energia e matéria assimiladas do ambiente. 
Imagens Google 
O que cada um PRECISA e LIBERA 
define o seu lugar na teia alimentar. 
Sistemas Vivos 
• Fechados no que diz respeito à sua 
organização; 
• Abertos do ponto de vista material e 
energético, fazendo uso de um fluxo 
constante de energia e matéria para produzir, 
reparar e perpetuar a si mesmos; 
• Operam num estado distante do equilíbrio 
termodinâmico, um estado em que novas 
estruturas e novas formas de ordem podem 
surgir espontaneamente, o que conduz ao 
desenvolvimento e à evolução. figura 
Capra, 2002. 
afastado 
do equilíbrio 
Termodinâmica do Não-Equilíbrio: 
Sistema Aberto 
Atividade de um Sistema Aberto 
partículas 
energia e matéria 
partículas 
Atividade de um Sistema Aberto 
T1 
T2 
energia e matéria 
partículas 
Atividade de um Sistema Aberto 
T1 
T2 
T1’ 
T2’ 
reversível?... Não! 
energia e matéria 
partículas 
Ressonâncias = 
partículas interagem com o campo energético 
Atividade de um Sistema Aberto 
T1 
T2 
T1’ 
T2’ 
energia e matéria 
partículas 
Atividade de um Sistema Aberto 
Ressonâncias = 
partículas interagem com o campo energético 
Ressonâncias = campo energético 
Corrente de correlações: 
ALTA ATIVIDADE 
energia e matéria 
partículas 
Atividade de um Sistema Aberto 
Correlações de Longo 
Alcance 
Mensagem recebida 
Alcança distâncias macroscópicas: 
dimensão centímetros 
“CORRELAÇÕES DE LONGO ALCANCE” 
afastado 
do equilíbrio 
Termodinâmica do Não-Equilíbrio: 
Sistema Aberto 
Configuração Sistemas Abertos: 
 rede de relações não-lineares 
“redes dentro de redes” 
Capra, 1996 
elementos 
relações 
Correlações de longo alcance: 
vínculo de causa - laços de realimentação 
 
Adaptada de Capra, 1996 
energia e matéria 
energia e matéria 
Um determinado fluxo: um estado de ordem!!! 
energia e matéria 
energia e matéria 
Fluxo alterado: mensagem percorrida pelo sistema... 
Correlações de Longo 
Alcance 
Mensagem recebida 
Alcança distâncias macroscópicas: 
dimensão centímetros 
“CORRELAÇÕES DE LONGO ALCANCE” 
energia e matéria 
energia e matéria 
... NOVO estado de ordem. 
EVOLUÇÃO 
fluxo 
AUMENTA 
complexidade 
DECOMPOSIÇÃO 
fluxo 
DIMINUI 
simplicidade 
Caminho percorrido pelo sistema 
Adaptada de Prigogine, 1996 
N
ív
e
l 
d
e
 C
o
m
p
le
x
id
a
d
e
 
Andamento Fluxo de Energia e Matéria 
Propriedades Emergentes: 
expressão das relações não-lineares 
Adaptada de Prigogine, 1996 
N
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e
l 
d
e
 C
o
m
p
le
x
id
a
d
e
 
Andamento Fluxo de Energia e Matéria 
Complexidade 
• Caracterizada pela quantidade de 
energia e matéria retida e pelo número 
de elementos e relações não-lineares 
que compõem o sistema. 
Vezzani & Mielniczuk, 2011. 
Sistemas Vivos 
• Fechados no que diz respeito à sua 
organização; 
• Abertos do ponto de vista material e 
energético, fazendo uso de um fluxo 
constante de energia e matéria para produzir, 
reparar e perpetuar a si mesmos; 
• Operam num estado distante do equilíbrio 
termodinâmico, um estado em que novas 
estruturas e novas formas de ordem podem 
surgir espontaneamente, o que conduz ao 
desenvolvimento e à evolução. 
Capra, 2002. 
Definição SISTÊMICA da Vida 
• As redes vivas criam ou recriam a si mesmas 
continuamente mediante a transformação ou 
a substituição dos seus componentes. ** 
– fluxo contínuo de energia para recompor e restaurar as estruturas 
• Dessa maneira, sofrem mudanças estruturais 
contínuas ao mesmo tempo que preservam 
seus padrões de organização, que sempre se 
assemelham a teias. 
 ( autogeração – autopoiese – “autocriação”) 
• O fenômeno da vida tem de ser 
compreendido como uma propriedade do 
sistema como um todo. 
Capra, 2002. 
Fazemos parte de uma Ordem Maior 
Vida = resultado da rede de relações não-lineares. 
 
Não estamos em meio ao caos e à nossa “exclusiva” vontade. 
Foto: arquivo pessoal. 
A rede viva responde às perturbações 
externas com mudanças estruturais. 
Foto: arquivo pessoal. 
Como vai responder 
a cada uma das perturbações? 
Foto: arquivo pessoal. 
Respostas diferentes? 
Estado atual– história. 
Foto: arquivo pessoal. 
História de um Sistema Aberto 
Adaptado de Prigogine, 1996 
Estados 
de Ordem 
c4 
b1 
c1 
d1 
d2 
c2 
c3 
b2 
Andamento do fluxo de energia e matéria 
N
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e
l 
d
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 C
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m
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x
id
a
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Propriedades Emergentes: 
expressão das relações não-lineares 
Adaptada de Prigogine, 1996 
N
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Andamento Fluxo de Energia e Matéria 
• O que são as relações? 
• Qual o reflexo nos sistemas? 
• Como analisar / avaliar sistemas? 
Reflexão... 
Ecologia 
• Palavra derivada do grego: 
– oikos = casa 
– logos = estudo 
• É o estudo da “vida em casa”. 
Totalidade ou padrão de relações entre 
organismos e seu ambiente. 
Ecologia Agrícola 
 
• Estudo das relações entre os 
organismos que compõem os 
sistemas agrícolas e seu ambiente. 
Ecologia Agrícola 
• Sistemas agrícolas = sistemas abertos. 
• Existe fluxo contínuo de energia e matéria. 
• Condição de não-equilíbrio. 
• Auto-organização, em função das características 
do fluxo. 
• Possuem uma história. 
• Propriedades emergentes em cada estado de 
ordem. 
Foto: arquivo pessoal. 
Visão sistêmica da propriedade agrícola. 
Bibliografia Complementar: 
• Livros: 
– CAPRA, F. A teia da vida: uma nova compreensão científica dos 
sistemas vivos. São Paulo: Ed. Cultrix, 1996. 
– CAPRA, F. As conexões ocultas: ciência para uma vida sustentável. 
São Paulo: Ed. Cultrix, 2002. 
– VEZZANI, F.M. & MIELNICZUK, J. O solo como sistema. Curitiba: 
edição dos autores, 2011. 
• Capítulos de livros: 
– LOVELOCK, J. Gaia: cura para um planeta doente. São Paulo: 
Cultrix, 2006. Capítulo UM. Reconhecendo Gaia. 
– ODUM, E.P.; BARRET, G.W. Fundamentos de Ecologia. São Paulo: 
Thomson Learning, 2007. Capítulo 1. O Escopo da Ecologia; 
Capítulo 2. O Ecossistema, item 1. 
– WISNIEWSKI, C. A propriedade agrícola como um sistema. In: 
LIMA, M.R. et al. Diagnóstico e recomendações de manejo do solo: 
aspectos teóricos e metodológicos. Curitiba: UFPR/Setor de 
Ciências Agrárias, 2006. (Capítulo I, 1-7p.)