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FACULDADE DOM ALBERTO BIOLOGIA GERAL OBRIGATÓRIA SANTA CRUZ DO SUL – RS SUMÁRIO 1 ZOOLOGIA APLICADA - OS INVERTEBRADOS I .............................................. 3 1.1 Zoologia Aplicada - os invertebrados II.................................................................. 4 2 ZOOLOGIA APLICADA - OS VERTEBRADOS I .................................................... 7 2.1 Zoologia Aplicada - Os Vertebrados II ................................................................... 8 3 BOTÂNICA E ALGUMAS DE SUAS APLICAÇÕES .............................................. 9 4 PLANTAS MEDICINAIS I .................................................................................... 11 4.1 Plantas Medicinais II ............................................................................................ 12 5 ECOLOGIA APLICADA AO CONTROLE DE PRAGAS ....................................... 14 6 ECOLOGIA APLICADA A CONSERVAÇÃO DAS ESPÉCIES ............................. 15 7 EVOLUÇÃO E O DNA MICROSATÉLITE ............................................................ 17 8 AQUICULTURA - EXEMPLO DE CULTIVO ......................................................... 18 8.1 Aquicultura - Cultivo de algas .............................................................................. 20 8.2 Aquicultura - cultivo x impacto ............................................................................. 21 9 EDUCAÇÃO AMBIENTAL - DESENVOLVIMENTO E PRESERVAÇÃO ............. 23 9.1 Educação Ambiental - material didático e divulgação.......................................... 26 9.2 Educação Ambiental – Exemplo .......................................................................... 28 10 LIMNOLOGIA - A FLORA ................................................................................... 30 10.1 Limnologia - O plâncton e a macrofauna ........................................................... 33 10.2 Limnologia - Poluição ambiental e ecotoxicologia ............................................. 35 11 APLICAÇÕES DA BIOLOGIA CELULAR – CITOPATOLOGIA ......................... 37 12 APLICAÇÕES DA HISTOLOGIA – BIÓPSIA ..................................................... 39 13 APLICAÇÕES DA HISTOLOGIA – NECROPSIA .............................................. 40 14 APLICAÇÕES DA MICROBIOLOGIA – COLORAÇÃO DE GRAM ................... 42 15 APLICAÇÃO DA MICROBIOLOGIA – ANTI - BIOGRAMA ................................ 43 16 APLICAÇÕES DA EMBRIOLOGIA – FERTILIZAÇÃO IN VITRO ...................... 46 17 APLICAÇÃO DA IMUNOLOGIA – CHOQUE ANAFILÁTICO .............................. 47 18 APLICAÇÕES DA IMUNOLOGIA – VACINAS .................................................... 50 19 TESTE DE PATERNIDADE ................................................................................ 50 20 O CARIÓTIPO ..................................................................................................... 52 21 CLONAGEM ........................................................................................................ 53 22 TRANSGÊNICOS ............................................................................................... 54 23 TERAPIA GÊNICA .............................................................................................. 56 24 REFERÊNCIAS ................................................................................................... 58 3 1 ZOOLOGIA APLICADA - OS INVERTEBRADOS I Desde o início da agricultura, que começou próxima aos Rios Nilo, Tigre, Eufrates, Amarelo e Azul, quando a civilização humana era diminuta em relação ao número atual, o ser humano vem desenvolvendo técnicas cada vez mais avançadas para elevar a produção agrícola e, ao mesmo tempo, todos os anos, pesticidas são lançados às toneladas nas lavouras para controlar as pragas que devastam as plantações. Na maioria dos casos, essas pragas que surgem nas lavouras são insetos, mas, do ponto de vista ecológico, os insetos não podem ser considerados como pragas, pois eles têm um importante papel na manutenção do equilíbrio ecológico (CROCOMO, 1990). Por outro lado, a forma com que o ser humano desenvolve a agricultura não permite que o ecossistema agrícola permaneça em equilíbrio, já que a manutenção deste equilíbrio depende da estabilização da vegetação, o que não ocorre devido à necessidade da retirada, ou seja, da colheita da lavora. O estudo dos animais, neste caso os insetos, pode trazer benefício para o manejo das lavouras, pois diminui o uso de agrotóxicos, contribuindo para a qualidade do produto colhido. Para exemplificar a importância do conhecimento zoológico, podemos citar a técnica baseada no controle biológico, que consiste no uso de inimigos naturais para o controle de pragas insetívoras. A aplicação deste método está intrinsecamente ligada ao conhecimento da ecologia trófica das espécies envolvidas. Por exemplo: Existe uma espécie de pulgão (Aphis gossypii Glover) que infesta as lavouras de algodão do Distrito Federal. Em um estudo realizado pelo EMBRAPA (2005), pôde se constatar que espécies de joaninhas podem ser utilizadas para controlar populações desta espécie de pulgão. A utilização do controle biológico traz muitas vantagens como diminuição do gasto pelo baixo consumo de inseticida e baixo custo de implementação, ausências de efeitos prejudiciais à saúde humana e o não desenvolvimento de resistência aos http://campus20162.unimesvirtual.com.br/mod/url/view.php?id=79790 4 inimigos naturais como ocorre com os produtos químicos. Uma limitação do uso da técnica de controle biológico é que os verdadeiros resultados gerados por este tipo de ação só poderão ser visualizados após um longo período. Algumas espécies animais, além de prejudicar as lavouras, podem trazer doenças aos seres humanos, é o caso de Achatina fulica (Bowdich, 1822), mais conhecido como caramujo africano. Esta espécie de molusco é uma praga introduzida no Continente Americano que já devastou lavouras em vários países (VASCONCELLOS & PILE, 2001). Segundo TELES et al. (1997), foi introduzido no Brasil para criação em cativeiro, com o objetivo de comercialização para restaurantes especializados, mas o produto não foi bem aceito no nosso país e os criadores abandonaram o negócio, com isso, a praga se alastrou por várias partes do país, chegando até as regiões entre marés (SANT’ANNA et al., 2005), servindo de recursos de concha para organismos marinhos como os ermitões. Esta espécie, além de destruir lavouras, pode transmitir doenças como a meningite eosinofílica ou angiostrongilíase meningoencefálica (VASCONCELOS & PILE, 2001). Apesar do perigo que esta espécie pode trazer para os seres humanos, até o momento não foi desenvolvida uma técnica eficaz para o controle desta praga, atualmente é feita por meio de recolhimento dos espécimes que são colocados em sacos plásticos com sal, sendo encaminhados “mortos” para os lixões. Este é apenas um exemplo de que são necessários mais estudos sobre esta espécie para que possamos desenvolver técnicas mais eficientes de combate a esta praga introduzida na fauna brasileira. Como você pôde observar no exemplo acima, estudos zoológicos são fundamentais para a manutenção do bem-estar humano. 1.1 Zoologia Aplicada - os invertebrados II O conhecimento biológico pode ser utilizado em favor das necessidades do ser humano. Além disso, muitas vezes para diminuir os prejuízos causados pelo homem, é preciso construir leis que protejam as espécies ameaçadas pelas atividades humanas. Na aula de hoje vamos constatar que estudos de Biologia básica podem fornecer dados para o manejo de espécies ameaçadas ou que estão sendo amplamente exploradas por atividades comerciais. http://campus20162.unimesvirtual.com.br/mod/url/view.php?id=797905 Para compreendermos como os estudos zoológicos podem ser empregados de forma a proteger espécies que estão sendo exploradas de forma indiscriminada, vamos utilizar exemplos ligados a espécies de interesse comercial. Na área de pesca, é muito comum se utilizar períodos de defeso, que consiste na proibição da captura de determinada espécie durante um certo espaço de tempo em que a espécie se encontra mais vulnerável, seja por estar relacionada a eventos reprodutivos, migrações ou outros motivos. Vamos tomar como exemplo inicial o caranguejo de manguezal Ucides cordatus (Linnaeus, 1763), figura 1. Ucides cordatus é conhecido popularmente como caranguejouçá ou caranguejo verdadeiro, dependendo da região de ocorrência. É a espécie de caranguejo mais explorada do Brasil, principalmente na Região Nordeste, onde têm ocorrido problemas de mortandade da espécie por fatores ainda não totalmente esclarecidos. (BOEGER et al. 2005) Figura 1 - Caranguejo de manguezal Ucides cordatus. Imagem cedida pelo Prof. Marcelo Antônio Amaro Pinheiro. Estudos de crescimento desta espécie evidenciaram que fêmeas atingem a maturidade sexual (HATTORI, 2002) com, aproximadamente, 43mm de largura da carapaça na Região de Iguape, sul do Estado de São Paulo. Com base no estudo de HATTORI (2002) e alguns outros trabalhos, o IBAMA formulou a portaria nº 52/2003 de defeso da espécie que proíbe a captura de animais com tamanho inferior a 60mm, o que possibilita a reprodução da espécie em pelo menos uma época reprodutiva. Da mesma forma, essa portaria proíbe a captura, manutenção em cativeiro e o transporte de animais durante os meses de outubro e novembro, época reprodutiva da espécie (SANT’ANNA, 2006), além de não ser permitida a captura de fêmeas com ovos durante todo o ano. 6 O grupo dos moluscos também desperta um grande interesse econômico, mexilhões, ostras e polvos são os animais mais apreciados deste grupo para alimentação humana. Semelhante ao procedimento adotado pelo IBAMA para o caranguejo U. cordatus, foi determinado o tamanho mínimo de captura de 11cm de comprimento do manto para as espécies de polvo do Brasil (Instrução normativa, nº3 – abril/2005), respeitando a reprodução da espécie. Além de determinar uma série de normas para as embarcações que atuam na pesca do polvo, e de proibir a coleta e embarque de ovas de polvo. Na figura 2, podemos observar um exemplar de polvo, cuja legislação acima incide. Figura 2 - Imagem de uma espécie de polvo, cedida pelo Prof. Acácio Ribeiro Tomás. Uma outra saída para diminuir a extração de espécimes do seu ambiente natural é desenvolver técnicas para criação em cativeiro, que mais uma vez depende de estudos relacionados à reprodução, como fertilidade, fecundidade, desenvolvimento embrionário e também sobre a sua ecologia trófica. Apesar da demanda crescente que o mercado apresenta com relação ao polvo, no Brasil ainda não se pratica a criação em cativeiro para produção em larga escala, o que já é feito na Espanha, mais precisamente nas águas da Galícia desde 1996. (CARVALHO- FILHO, 2004) Com os exemplos acima você pôde perceber que sem estudos básicos como os de reprodução e crescimento não seria possível desenvolver o manejo efetivo de espécies que necessitam de políticas de defeso ou novas técnicas de criação em cativeiro! 7 2 ZOOLOGIA APLICADA - OS VERTEBRADOS I Nas aulas anteriores observamos algumas aplicações do conhecimento zoológico dos invertebrados, hoje vamos estudar a zoologia dos vertebrados e suas aplicações. Os vertebrados são animais que possuem coluna vertebral ou “espinha dorsal” formada por vértebras que protegem a medula espinhal. O conhecimento sobre os vertebrados pode ser aplicado de várias formas, uma das aplicações mais conhecidas é a utilização de dados sobre a reprodução, crescimento, alimentação etc, para a criação de espécies de interesse econômico. A criação de espécies aquáticas (aquicultura) é uma área em amplo desenvolvimento que vamos estudar na unidade II. Espécies animais são largamente utilizadas pelos seres humanos para alimentação, as carnes animais mais consumidas no Brasil, são as de boi, porco e frango. Para aumentar a produção animal, os zootecnistas, todos os anos, desenvolvem novas técnicas para incrementar o peso, a reprodução e a adaptação das espécies ao cativeiro. O conhecimento zoológico é a base para a aplicação das técnicas de melhoramento, por exemplo, há muitos anos estudos confirmaram a relação da colocação de ovos pelos frangos, com o foto período. Utilizando o artifício de “ludibriar” as aves, durante o crepúsculo, os criadores acendem fortes lâmpadas, o que faz as aves pensarem que ainda é dia e continuarem colocando ovos, elevando a produção total de ovos. Até mesmo o conhecimento dos hábitos alimentares e da morfologia do bico destas aves são importantes para aplicabilidade de certas técnicas. A debicagem, técnica que consiste no corte de parte do bico das aves, é implementada para diminuir o desperdício de ração e a morte de aves feridas por brigas ocasionais entre frangos de corte que convivem juntos nos galpões. Com o uso desta técnica, diminui-se o risco de morte das aves e o custo da criação pelo baixo desperdício de ração. Através do conhecimento popular há muitos anos iniciou-se o estudo dos problemas causados por venenos animais, cujas espécies mais popularmente associadas a estes são as serpentes. Em São Paulo, podemos encontrar o Instituto Butantã, que produz cerca de 80% dos soros e vacinas consumidos no país; podemos nos considerar privilegiados por possuirmos um órgão competente nesta área que é reconhecido mundialmente. A zoologia e a pesquisa de venenos de serpentes 8 caminham juntas no desenvolvimento de novos medicamentos, pois entendendo-se os hábitos e até mesmo o desenvolvimento reprodutivo das espécies de serpentes e de suas presas, pode-se capturar o animal na natureza para a extração do veneno ou criar espécimes em cativeiro para a produção de veneno, como é feito em todo o mundo. 2.1 Zoologia Aplicada - Os Vertebrados II Na aula anterior aprendemos sobre algumas aplicações do conhecimento dos animais vertebrados, hoje vamos perceber que a economia ligada ao turismo ecológico vem crescendo a cada ano e quem é mais beneficiado com a conservação animal é a natureza. Em todo o Brasil muitas espécies animais vem sendo ameaçadas de extinção devido a diversos fatores como a caça, poluição, extração de recursos e pesca excessiva. A conservação de espécies de apelo popular, além de trazer benefícios para a conservação das espécies, tem subsidiado o turismo ecológico em muitas cidades. O Projeto TAMAR (tartarugas marinhas) foi criado em 1980 com o intuito de proteger as tartarugas marinhas que nesta época já faziam parte da lista de espécies ameaçadas de extinção. O projeto obteve tanto sucesso que atualmente são mais de 18 bases espalhadas por todo o Brasil, totalizando mais de 1100 Km de praias monitoradas durante a época da desova entre os meses de outubro a março. Em Ubatuba, litoral norte do Estado de São Paulo, está localizada uma das bases que recebe milhares de turistas e estudantes todos os anos, incluindo muitos alunos de graduação. A estratégia do projeto funcionou tão bem que atualmente a renda originada da venda de produtos associados à marca beneficia mais de 1300 famílias e financia as ações de conservação do projeto. A conservação do peixe-boi, grande mamífero de hábito aquático que habita os rios, estuários e o mar das regiões intertropicais, é outro bom exemplo de associação de conservação e turismo. Desenvolvido na região nordeste, o projeto conta com quatro bases, sendo uma em Pernambuco, Alagoas, Paraíba e Piauí. A base de Itamaracá (PE) conta com três oceanários para manutenção dos espécimes, nosquais é feita a recuperação de filhotes encalhados, estudos sobre a biologia da 9 espécie, comportamento, alimentação e fisiologia, além de estudos médico- veterinários, sanguíneos e genéticos. A experiência adquirida nesta base abriu portas para ampliação dos objetivos do projeto, criando o Centro de Mamíferos Aquáticos, que recebe mamíferos aquáticos como os pinípedes e cetáceos. O projeto é mantido de forma semelhante ao TAMAR, existem patrocínios como da Petrobrás, renda originada de visitação de turistas às bases e também pela venda de produtos associados ao peixe-boi. Os cetáceos, mais especificamente as baleias, sofreram muito e ainda sofrem pela prática da caça, atualmente o conhecimento dos locais e épocas reprodutivas de várias espécies deste grupo, auxilia na fiscalização desta prática, proibida na maior parte do mundo. Os estudos de migração reprodutiva e alimentar, também, são empregados no monitoramento das baleias próximas a costa, para que se evite o encalhe, para que se possam desenvolver análises populacionais e também para o crescimento turístico da região de ocorrência. Abrolhos é um bom exemplo de desenvolvimento turístico relacionado à ocorrência de baleias. 3 BOTÂNICA E ALGUMAS DE SUAS APLICAÇÕES Apesar de cada um de nós possuirmos preferências alimentares, todos nós dependemos direta ou indiretamente da agricultura. Na aula de hoje vamos perceber que o conhecimento da Botânica foi e é fundamental para a evolução da agricultura. A botânica aplicada é enfocada no desenvolvimento de técnicas que podem ser empregadas na resolução de problemas práticos atrelados aos vegetais. Podemos dividir as aplicações da botânica em várias áreas: agricultura, silvicultura, floricultura, as plantas medicinais, virologia e bacteriologia. Agricultura: a domesticação de plantas começou há cerca de 11.000 anos nas terras que atualmente compõem o Líbano, Turquia, Síria, Irã, Iraque, Jordânia e Israel. As primeiras plantas a serem cultivadas foram a cevada e o trigo, sendo seguidas pela ervilha e a lentilha (Raven et al., 2001). Com o crescimento da população humana foi necessário otimizar a agricultura, que se iniciou de forma rudimentar, sem nenhuma técnica específica. Além do desenvolvimento tecnológico, foi fundamental o aprofundamento do conhecimento da Biologia das plantas para se proceder um 10 manejo de forma eficiente. Investigando-se as necessidades nutricionais das plantas associadas ao tipo de solo e às épocas de melhor desenvolvimento das espécies vegetais, a agricultura pôde crescer de forma a suprir a enorme necessidade de alimento que a população humana requer. A agricultura pode ser dividida em vários seguimentos: pomicultura, que trata do cultivo de frutas comestíveis; horticultura, que se refere ao cultivo de hortas, dentre outros. Silvicultura: É o cultivo ou povoamento florestal, com intuito comercial. A silvicultura brasileira pode ser considerada uma das mais ricas em todo o planeta, devido a sua biodiversidade, as condições dos fatores edafoclimáticos e a boa adaptação das espécies introduzidas. Apesar das boas condições apresentadas pelo nosso país, o mais difícil é a escolha da espécie correta a ser cultivada em determinada região. Podemos citar como exemplo clássico, as árvores do gênero Eucalyptus, dependendo da região brasileira é indicado o plantio de determinada espécie que se adapta melhor ao clima frio ou quente. Na região sul é indicado o plantio de E. dunnii e E. nitensespécies de maior tolerância ao frio, já nas regiões leste e centro-oeste brasileiras, são cultivadas as espécies E. grandis, E. saligna e E. urophylla, ou híbridos destas espécies. Floricultura: é basicamente o cultivo de flores. Muitos agricultores pensam que esta área é muito fechada pela dificuldade na aquisição de tecnologia e pela escassez de literatura sobre o assunto. Apesar disso, a realidade é que a floricultura no Brasil é recente, sendo o Estado de São Paulo líder em tecnologia e produção de flores. Para o sucesso dos pequenos agricultores em todo o Brasil é fundamental a criação de núcleos que consigam atender o mercado regional e até mesmo exportar. Plantas Medicinais: devido à amplitude desta aplicação da botânica esta será abordada em uma aula à parte. Virologia e bacteriologia: a virologia e bacteriologia vegetal são áreas destinadas à identificação de pragas e ao desenvolvimento de técnicas e soluções aplicadas ao combate de pragas agrícolas na forma de bactérias e vírus. Como podemos observar, o conhecimento adquirido pelos cientistas botânicos é de fundamental importância para o desenvolvimento da agricultura e também das outras áreas ligadas à botânica. 11 4 PLANTAS MEDICINAIS I Vamos conhecer a aplicação das plantas na manutenção da saúde humana, desde os primórdios até os dias atuais. É importante ressaltar que o Brasil é o país que possui a maior biodiversidade do mundo, com aproximadamente 20% do número total de espécies animais e vegetais do planeta. A maior diversidade vegetal é representada por cerca de 55.000 espécies catalogadas de um total de aproximadamente 350.000 a 550.000 espécies existentes no mundo. Em virtude dessa diversidade vegetal, nosso país é alvo de muitos cientistas mal-intencionados, que fazem biopirataria atuando principalmente na região da Amazônia, local que abriga a maior floresta do mundo, a Floresta Amazônica. Estes cientistas se aproveitam da dificuldade financeira da população para adquirir, a preço de “banana”, exemplares da nossa flora que são enviados irregularmente para fora do país. A história da botânica se confunde com a história das plantas medicinais, inicialmente os primeiros trabalhos dedicados ao estudo das plantas tinham o intuito de nomear e categorizar as plantas de importância medicinal (LORENZI & MATOS, 2002). Muitas plantas foram nomeadas com base em suas propriedades medicinais, por exemplo, Justicia pectoralis (propriedade balsâmica) e Spigelia anthelmia (vermíuga). No Brasil, a utilização de plantas medicinais é anterior à chegada dos europeus, pois as comunidades indígenas já utilizavam um gama de ervas em seus rituais, e o conhecimento era transmitido de geração para geração. Os europeus também trouxeram a sabedoria popular das plantas medicinais utilizadas na Europa. Finalmente, o início do emprego das ervas medicinais no Brasil é fechado com a utilização destas em rituais religiosos que os escravos africanos trouxeram da África. Apesar da difusão dos produtos fitoterápicos no Brasil, a maioria destes não atende às normas vigentes de controle de qualidade, sendo vendidos sem rotulagem que deve conter a designação de produto fitoterápico, nomenclatura botânica oficial, parte da planta utilizada, data de fabricação e número de registro no Ministério da Saúde. Também deve trazer a concentração do princípio ativo, bem como o nome do responsável técnico. A embalagem do produto também tem que ser feita de maneira cuidadosa, pois esta não pode alterar as características do produto (STASI, 1996). 12 Para darmos sequência na próxima aula, é importante ressaltar que produto fitoterápico é todo medicamento tecnicamente obtido, empregando-se, exclusivamente matéria prima vegetal com finalidade profilática, curativa ou para fins diagnósticos, com benefícios para o usuário. É caracterizado pelo conhecimento dos seus riscos e eficácia, é o produto final acabado, rotulado e embalado. Não podem estar incluídas substâncias ativas de outras origens, não sendo de fitoterápicas, ainda que de origem vegetal isolada. A fitoterapia brasileira com base científica tem crescido a cada ano, já são centenas de substâncias extraídas de plantas brasileiras utilizadas em todo o mundo. Podemos citar como exemplos a digitalina (cardiotônico), a emetina (amebicida), a escopolamina(sedativo), a vimblastina e a vincristina (antitumorais). Pela biodiversidade e necessidade de substâncias médicas cada vez mais específicas, não podemos deixar de pesquisar novas substâncias fitoterápicas. Na aula de hoje tivemos uma introdução ao estudo das plantas medicinais conhecendo um pouco da fitoterapia. Na próxima aula vamos estudar os métodos utilizados para descobrir novas drogas e plantas medicinais. 4.1 Plantas Medicinais II Na aula de hoje vamos dar continuidade ao estudo das plantas medicinais aprendendo como estas são validadas como plantas medicinais e, também, as duas principais formas de uso destas plantas. A validação de novas drogas e plantas medicinais Uma planta só deve ser utilizada como medicamento após ter seu princípio ativo determinado, para isso, a análise do princípio ativo pode ser dividida em duas etapas. (LORENZI & MATOS, 2002) Na primeira etapa são desenvolvidos os estudos farmacológicos, pré-clínicos e toxicológicos, complementados por ensaios clínicos e estudos de toxicologia humana aguda. 13 Na segunda etapa promove-se o estudo químico, com objetivo de isolar o princípio ativo, ou seja, o principal componente químico da planta que vai agir de forma terapêutica e ou curativa. Uso de plantas recém colhidas O uso de plantas frescas, recém colhidas é a forma mais popular de utilização das plantas medicinais pelos brasileiros, principalmente das regiões norte e nordeste. Apesar disso, devemos tomar muito cuidado, averiguando a procedência das ervas e, da mesma forma, a qualidade de produção das mesmas, principalmente informando- se das formas mais corretas de se utilizar determinada erva. A adoção deste tipo de fitoterapia, cientificamente orientada para produção de plantas para uso imediato, é muito importante e pode contribuir para a melhoria do nível de saúde pública local. Principalmente devido à atual condição financeira da maioria da população que não tem recursos financeiros para adquirir medicamentos em drogarias especializadas. Uso de plantas secas A utilização de plantas secas é feita principalmente pela indústria que requer uma quantidade maior, não sendo viável a utilização de plantas recém colhidas. A forma de secagem e armazenamento do material é muito importante para manter as propriedades das plantas. O material a ser submetido à secagem pode ter várias origens como folhas, raízes, flores, frutos, tubérculos, sementes, dentre outras. A utilização das plantas medicinais é, conforme o caso, por ingestão na forma de infusão, cozimento ou maceração; ou pelo uso externo com aplicações na pele, nas mucosas e até mesmo no couro cabeludo. Como pudemos perceber nestas duas aulas, o Brasil é muito rico em diversidade vegetal, mas precisamos tomar cuidado quando utilizamos algum tipo de planta medicinal, principalmente na forma de aplicação destas. 14 5 ECOLOGIA APLICADA AO CONTROLE DE PRAGAS No primeiro semestre conhecemos a ecologia, que é a área da Biologia que estuda a relação entre os organismos e o ambiente, em conjunto com os fatores ambientais. Na aula de hoje vamos observar algumas das aplicações da Ecologia. É incontestável que nenhuma espécie vive isolada, de algum modo, esta se relacionará com outras espécies pertencentes ou não à mesma comunidade (FORATINI, 1992). Quando identificamos e interpretamos estas relações podemos intervir de forma a melhorar a qualidade de vida humana. Para compreender melhor a importância do conhecimento das interações entre os organismos, através de exemplos do nosso cotidiano, vamos tomar como exemplo os cupins, que são pragas que infestam nossas casas. No Brasil, são conhecidas cerca de 290 espécies de cupins, que vivem em sociedades com diferentes morfotipos adaptados ao trabalho que desempenham. Nas florestas estes insetos são importantes no processo de ciclagem de nutrientes, mas, nas cidades, são pragas e destroem objetos e construções. O aumento dos problemas entre o homem e os cupins vem crescendo a cada ano, provavelmente isso se deve a alta plasticidade biológica dos cupins e aos impactos ambientais causados pelo homem. O controle de cupins é um grande desafio técnico enfrentado pelos profissionais do ramo do mundo inteiro. O sucesso no controle de qualquer praga está associado ao conhecimento sobre a Biologia da espécie e a devida interpretação das alterações comportamentais sofridas pela espécie em diferentes condições, ou seja, uma análise ecológica da população em questão. Não existe uma receita para o combate deste tipo de praga, as interações das populações e o local onde elas agem podem ser muito complexos. Isto exige um profissional com experiência na área, conhecimento da biologia e do comportamento das espécies de cupim e também da construção civil. Uma outra praga urbana e agrícola que traz muitos prejuízos ao ser humano são os ratos. Estes diminuem o rendimento e a qualidade dos produtos agrícolas, além de danos a estruturas das instalações industriais e residenciais. Não podemos esquecer que são importantes portadores de uma série de enfermidades como a peste negra, peste bubônica, salmonelose, leptospirose, tifo, hantavirose, dentre outras. 15 O combate dessa praga é feito de forma semelhante aos cupins, é necessário em primeiro lugar a identificação da espécie, o conhecimento dos seus hábitos de vida, como os locais de formação de ninhos, alimentação etc, para posterior ação de combate. Como você pôde perceber o combate de pragas só é efetivamente realizado a partir do momento que você conhece um pouco da ecologia da espécie em questão. Com base na aula de hoje, reflita sobre a questão abaixo. Fernando trabalha no depósito de alimentos de um supermercado e encontra e mata um rato todos os dias que inspeciona as instalações. Após passar um mês, Fernando comenta com um amigo: - Pedro, faz três dias que não encontro nenhum rato no depósito, acho que acabei com todos eles. Você acha que a afirmação de Pedro está correta ou estes animais podem estar apenas mudando de hábito? 6 ECOLOGIA APLICADA A CONSERVAÇÃO DAS ESPÉCIES O estudo das interações entre as espécies e destas com o meio ambiente é fundamental para implementação de futuros planos de manejo e conservação de espécies animais que estão sob ameaça de extinção ou não. Atualmente, os meios de comunicação divulgam principalmente as pesquisas que tem foco em espécies de apelo popular como tubarões, golfinhos, baleias e tartarugas, ou aquelas que estudam espécies de importância econômica como ostras, crustáceos e peixes. Muitos outros trabalhos de igual importância ecológica são desenvolvidos todos os anos no território brasileiro e não chegam ao conhecimento da população. Espécies de fungos ou bactérias e pequenos invertebrados como os insetos e aranhas desempenham papel importantíssimo na manutenção do ecossistema de forma geral. A conservação de espécies ameaçadas ou mesmo a recolocação de 16 animais apreendidos pela fiscalização pública necessita de dados sobre a ecologia das espécies, para aumentar a chance de sobrevivência destas no ambiente ou mesmo espécies que não estão ameaçadas podem ser vítimas de acidentes ambientais e os dados ecológicos disponíveis podem auxiliar a resolver possíveis problemas. Para exemplificar podemos citar espécies que não são conhecidas pela população como os ermitões, que são caranguejos que protegem o seu corpo se escondendo dentro de uma concha de caracol e utilizando esta para se locomover. Ermitões da espécie Clibanarius vittatus (Bosc, 1802) são organismos marinhos que vivem na região entre marés de praias estuarinas ou costões rochosos e dependem de conchas de caracóis para sobreviver, quando desprotegidos pelas conchas estes animais ficam totalmente vulneráveisno ambiente, sendo predados por peixes e outros caranguejos facilmente. Suponha que houve um derramamento de petróleo no mar que não atingiu a região entre marés, ou seja, que os ermitões não foram afetados, e que o óleo derramado atingiu muitas espécies animais, dentre estas, a população de caracóis que foi totalmente dizimada. Diretamente os ermitões não foram afetados e em curto prazo não se pode diagnosticar nenhum efeito sobre estes animais, mas conhecendo um pouco da ecologia e do comportamento e vida destes animais sabemos que a médio e longo prazo estes animais serão afetados drasticamente, deixando de existir neste local por extinção ou por migração para outras áreas onde existam recursos de conchas disponíveis. Quando se trata de uma espécie que está sob forte ameaça de extinção, o conhecimento ecológico é mais importante ainda, pois, medidas de manejo e proteção, com demarcação de áreas de proteção ambiental podem ser subsidiadas por dados referentes à ecologia trófica, distribuição e ocorrência das espécies. Como pudemos observar na aula de hoje, o estudo da interação entre as espécies e destas com o ambiente é fundamental, independente da importância econômica desta. Em sua casa, observe as formigas carregando um pedaço de alimento quando estão subindo a parede e perceba que na sua casa estes organismos podem ser considerados como pragas, mas, na natureza elas estariam cumprindo um importante papel dentro do ecossistema. 17 7 EVOLUÇÃO E O DNA MICROSATÉLITE Na aula de hoje poderemos verificar a utilização da análise de DNA aliado a estudos evolutivos, como a identificação de microssatélite. O DNA microssatélite é um fragmento de DNA que normalmente não carrega informação, este é composto por unidades de 1 a 6 nucleotídeos repetidos em sequência dentro do genoma de vários organismos, principalmente os seres eucariontes. O microssatélite foi descoberto em 1960, através da separação do DNA em duas ou mais partes através do processo de centrifugação. Após a centrifugação era possível visualizar uma banda principal composta de genes e bandas secundárias compostas por sequências de DNA repetidos que receberam o nome de bandas satélites. A função dos microssatélites na evolução foi apresentada por BELKUN (1999). Em seu trabalho ele descreve que em bactérias patogênicas Haemophilus influenzae e Mycoplasma spp. as alterações no número de repetições de microssatélite, induzem a produção de proteínas com pequena diferença da proteína normal. Sob certas condições do ambiente essas proteínas modificadas são mais úteis para o patógeno, no caso das bactérias acima proporcionou uma melhor adaptação ao ambiente. A análise da composição do microsatélite também é utilizada para fazer exames de paternidade em cães. Para determinação da paternidade, são colhidas células dos cães suspeitos, por exemplo, células da mucosa bucal, aplicando-se posteriormente a técnica de PCR (Polymerase Chain Reaction, ou seja, reação em cadeia da polimerase) para se ampliar o DNA microsatélite e determina-se a paternidade. Podemos entender melhor a importância do estudo de microssatélites analisando a bactéria Haemophilus influenzae que é responsável por alguns tipos de meningite e pneumonia. Esta bactéria possui um microsatélite com as seguintes bases nitrogenadas: CAAT, a mudança no número de repetições desta sequência faz com que a bactéria perca a substância colina fosfato. As bactérias sem essa substância são menos eficientes na colonização das vias nasais e garganta, de outra forma, estas são mais eficientes ao sistema imune. Para que estudemos a evolução das espécies é importante entendermos como funcionam os mecanismos de interação genéticos e ecológicos das mudanças 18 evolutivas. Apesar disso, estudando estes aspectos conseguimos apenas propor teorias que expliquem como ocorreu o processo evolutivo de um certo organismo e isso é diferente de determinar como foi que realmente ocorreu a evolução. A história evolutiva pode ser melhor contada por dados paleontológicos e de sistemática biológica, aliados a estudos ecológicos e genéticos. Portanto, o estudo da evolução das espécies tem que ser feito de forma multidisciplinar envolvendo cientistas de várias áreas. Como pudemos verificar na aula de hoje, o estudo evolutivo, ou da evolução a nível microscópico é de extrema importância, contribuindo até mesmo para o entendimento de algumas doenças. 8 AQUICULTURA - EXEMPLO DE CULTIVO Na aula de “Aquicultura” falamos sobre este ramo da ciência que trata do cultivo de animais aquáticos e abordamos os aspectos positivos e negativos desta atividade. Hoje, vamos apresentar um exemplo prático de cultivo de um organismo marinho. Mexilhão é o termo utilizado na língua portuguesa para denominar as diversas espécies de moluscos bivalves da família Mytilidae, sendo os gêneros mais comuns o Perna, Mytilus e Mytella, popularmente conhecidos como mariscos (MORALES, 1983). Estes animais são marinhos e habitam a região entre marés dos costões rochosos, de onde, muitas vezes, são frequentemente extraídos pela população para a utilização na culinária. O cultivo de mexilhões é denominado de mitilicultura e, em diversos países, é uma atividade produtiva de importância econômica. De forma geral, os mexilhões liberam os gametas na água do mar, sendo que não há dimorfismo entre sexos, mas a coloração das gônadas das fêmeas tende a se tornar alaranjada em função do estágio sexual e o macho pode ter uma cor esbranquiçada. As larvas se desenvolvem na água e se alimentam por si mesmas por aproximadamente 21 dias. Na costa brasileira, após 6 ou 7 meses de cultivo se encontra pronto para a venda (MARENZI & BRANCO, 2005). A primeira etapa para o cultivo é a obtenção das sementes, ou mexilhões jovens, que ainda são, na maioria das vezes, extraídos dos costões rochosos, sendo esta uma prática que pode causar impacto nas populações deste molusco no 19 ambiente. Ainda hoje são poucos os mitilicultores que retiram sementes fixadas nas próprias estruturas de cultivo, sendo que muitos artefatos, tais como tubos de PVC, redes velhas enroladas, cordas de polietileno, podem ser utilizados para a obtenção da semente no ambiente natural, desta forma com menor impacto sobre as populações que se desenvolvem no costão rochoso. A segunda etapa do cultivo é chamada de engorda. Nesta etapa, as sementes são obtidas e fixadas a estruturas especiais as quais são colocadas no mar para que os animais possam se alimentar e se desenvolver. Os mexilhões podem ser cultivados em longas cordas suspensos em balsas ancoradas em áreas protegidas do mar. Cabos mestres são dispostos na superfície da água através de flutuadores e a fixação dos cabos é feita por intermédio de poitas de concreto. Ao longo do cabo são amarradas as cordas de produção, nas quais os mexilhões são presos e ficam imersos na água do mar. Inicialmente são colocadas 1,5 kg/m de corda de sementes. O tempo de cultivo é em torno de 6 a 8 meses, quando os mexilhões estarão atingindo o tamanho comercial, ou seja, 7 a 8 cm (MARENZI & BRANCO, 2005). Pode-se perceber que o manejo é restrito à limpeza e manutenção das cordas. A produção de mexilhões ocorre durante o ano inteiro, com algumas interrupções na colheita, por ocasião da desova. O ciclo reprodutivo do mexilhão apresenta uma certa variação temporal de um ano para outro, sendo que, em pelo menos três meses por ano, eles se encontram muito magros para serem comercializados. A comercialização se concentra no período de verão, época em que os moluscos estão com ótimo rendimento de carne e o fluxo dos turistas ao litoral é intenso. Quanto à forma de comercialização, ela geralmente ocorre na concha ou desconchado, principalmente por intermediários. No cultivo de mexilhões, as perdas podem decorrer demás condições do mar, ataques de predadores ou roubos. Para se ter uma ideia da viabilidade econômica do negócio, segundo dados do Ministério da Agricultura e do Abastecimento (2006), o investimento médio necessário para a instalação de uma unidade de cultivo no sistema de longline (espinhel) com 1.000 cordas de cultivo com 2 m de comprimento é de R$ 7.250,00. A produção proveniente deste sistema oscila entre 25 e 30 toneladas brutas de mexilhão. Se levarmos em conta que o preço do mexilhão com casca (bruto) é de R$ 0,80, o produtor terá uma receita bruta de até R$ 24.000,00 por ano (R$ 2.000/mês). 20 Após essa aula você pôde perceber como o homem pode obter recursos alimentares causando um baixo impacto no meio ambiente. 8.1 Aquicultura - Cultivo de algas A Aquicultura pode ser desenvolvida trazendo muitos benefícios sociais, tais como o aumento de renda das populações ribeirinhas. Muitos cultivos que geram menor lucro para grandes empreendedores, como o de algas, podem ser utilizados por cooperativas e populações tradicionais aumentando sua renda e diminuindo o impacto ambiental. As algas são empregadas comercialmente no mundo inteiro como recurso comestível para homens ou animais, e para a produção de ficocoloides (gels de macroalgas), que são polissacarídeos hidrossolúveis naturalmente encontrados em grande quantidade em algas pardas e vermelhas. As algas são usadas para extração de substâncias como o ágarágar usado na indústria alimentícia que funciona como espessante, gelificante e estabilizante para doces, iogurtes e sorvetes, por exemplo, e a carregena empregada em alimentos e também na indústria de cosméticos. Em regiões tropicais, o grupo mais importante é o das algas vermelhas, com 3 gêneros respondendo por mais de 90% da produção: Eucheuma, Hypnea e Gracilaria. O cultivo tem sido uma saída para incrementar a produção no mundo, sendo que a maricultura de macroalgas foi uma das que mais se expandiu na última década. Os cultivos de macroalgas em todo o mundo, diferentemente das demais mariculturas, são tradicionalmente conduzidos por famílias de pescadores, principalmente pelas mulheres, apresentando um significante impacto social (OLIVEIRA, 1998). Como exemplo, um projeto de cultivo de algas patrocinado pela Organização de Alimentação e Agricultura (FAO) da Organização das Nações Unidas (ONU) tem promovido um aumento da renda de comunidades litorâneas no nordeste brasileiro, evitando a extração indiscriminada de algas de seu ambiente natural. Além disso, esse projeto pode ajudar, ainda que modestamente, a balança comercial brasileira, uma vez que o Brasil apresenta duas indústrias de fabricação de ficocoloides, sendo a matéria prima comprada de cultivos estrangeiros e só uma pequena parte colhida nos bancos naturais da costa nordeste, provocando impacto 21 ambiental negativo. Segundo dados da FAO, em 2001, o Brasil importou mais de US$ 15 milhões em derivados de algas. As algas são normalmente cultivadas por meio de cordas nas quais são fixadas as mudas, e estas cordas colocadas próximas à costa. Depois de 3,5 meses a colheita é feita e, antes da venda, as plantas são limpas e secas, sendo que as algas perdem 80% de seu peso neste processo. Cada quilo de alga seca é vendido entre R$ 0,50 e R$ 1. O projeto realizado no nordeste brasileiro mostra que é possível produzir várias toneladas de algas e já se estuda a redução do tempo de colheita para um prazo de 45 dias. Com esta venda, tem sido possível dobrar a renda mensal das famílias locais, que era menos de um salário mínimo antes do projeto. Além do aumento da renda, o cultivo de algas gera benefícios paralelos, como a atração para a área de cultivo de peixes e crustáceos, que podem ser pescados e comercializados, ou mesmo servir como alimento para as comunidades. Paralelamente à pesca, as famílias ainda obtêm renda da agricultura e do artesanato. O cultivo de macroalgas também pode ser realizado integrado ao cultivo de camarões. Este processo é relativamente simples e pode aumentar o lucro do empreendimento bem como diminuir o impacto ambiental. De modo geral, no cultivo de algas associado aos tanques de camarões, as algas cresceriam utilizando os nutrientes disponíveis na água de cultivo, vindos das excretas e do resto de ração dos camarões e, sendo assim, estariam diminuindo a quantidade de nutrientes que seriam lançados nas águas dos estuários, servindo como um filtro biológico. Ao final do cultivo, tanto os camarões quanto as algas poderiam ser vendidos para obtenção do lucro final. Com este exemplo você notou como é possível realizar o desenvolvimento sustentável, ou seja, aliar desenvolvimento econômico, social, cultural e ainda preservar o meio ambiente. 8.2 Aquicultura - cultivo x impacto A Aquicultura tradicional se desenvolveu com base no cultivo dos organismos em tanques e viveiros escavados na terra. Atualmente, novas técnicas que visam cultivar os organismos no ambiente natural têm sido desenvolvidas. É neste contexto que vamos discutir nesta aula, com base no cultivo de camarões marinhos. 22 A carcinicultura, ou seja, o cultivo de crustáceos tem, como foco principal, a criação de camarões. Em todo o mundo, camarões de água doce e marinhos são cultivados e têm grande importância como fonte de alimento para as populações e também como fonte de renda. No Brasil, a atividade vem se desenvolvendo nas últimas décadas, sendo que o consumo interno de camarões de água doce ainda é baixo perto da procura por camarões marinhos pelo mercado consumidor. Tradicionalmente os cultivos de camarões marinhos ocorrem em viveiros escavados em áreas estuarinas internas ou próximas aos manguezais. Esta atividade é considerada impactante ao meio ambiente uma vez que os bosques de mangue são devastados para a construção dos viveiros e, desta forma, todo o fluxo de nutrientes é afetado. Além disso, a constante adição de ração e remédios aos tanques de cultivo e a liberação desta água para o ambiente faz com que estes produtos vindos da ração e dos remédios sejam levados ao ambiente alterando desta forma a dinâmica natural das regiões costeiras. Assim, além do impacto causado ao meio ambiente, a falta de áreas continentais para o aumento de viveiros, aliada à elevação dos custos da terra contribuiu com o desenvolvimento de novas técnicas de produção. Neste contexto, surgiu a proposta de criação de camarões marinhos em estruturas flutuantes, conhecidas como tanques-rede. A utilização de estruturas e metodologias alternativas para o cultivo de camarões tem sido buscada por pesquisadores de diversas partes do mundo. Isso se deve, principalmente, à diminuição da disponibilidade de áreas continentais, à elevação do custo da terra, à redução dos custos operacionais, à necessidade de desenvolvimento de sistemas geradores de renda para as populações menos favorecidas das zonas litorâneas e à necessidade de minimização dos impactos da carcinicultura sobre o meio ambiente. Os cultivos em tanques-rede aparecem como uma alternativa para o ingresso de pequenos produtores na carcinicultura, já que tais sistemas de produção possibilitam a redução dos investimentos necessários para a implantação de unidades de cultivo, aproveitam bem os recursos naturais dos ecossistemas costeiros, não implicam em movimentação de terra, desmatamento ou abertura de canais, permitem a economia de energia com a renovação de água e podem possibilitar a obtenção de margens compensadoras de lucro. 23 No Brasil, o cultivo de camarões em tanques-rede se iniciou na década de 1980 e, desde então, a tecnologia de cultivo vem sendo continuamente aperfeiçoada com o empenho de instituições de pesquisa e da iniciativa privada. Este tipo de cultivo tem-se revelado uma opção bastante apropriada para regiões litorâneasabrigadas, tais como baías, enseadas e estuários, em que haja restrições para a construção de viveiros tradicionais, seja por questões topográficas ou ambientais. A produção de camarões em tanque-rede é uma alternativa mais barata, equilibrada, mais sustentável e também rentável, para regiões onde existem restrições para a construção de viveiros tradicionais, tanto por questões topográficas como ambientais. O cultivo de camarões marinhos está em constante desenvolvimento no Brasil e no mundo, pois é uma alternativa para a estagnação da produção pesqueira, que se encontra próxima ao seu rendimento máximo sustentável. A necessidade de produzir alimentos para o consumo humano proporciona um incentivo para o desenvolvimento e aprimoramento de técnicas de cultivo aquícola, visando não só expandir a quantidade produzida, mas também o aproveitamento dos recursos naturais e minimizando o impacto ao ambiente. Atualmente tem crescido a necessidade de produzir organismos cultivados de maneira sustentável, evitando-se maiores impactos ao meio ambiente. Você pôde perceber que o papel do biólogo é mais do que cuidar dos aspectos básicos do cultivo, ele deve também se preocupar com o impacto causado ao ambiente e desenvolver novas técnicas que aliem o bom desenvolvimento dos animais ao menor impacto ao ambiente e ao lucro obtido. 9 EDUCAÇÃO AMBIENTAL - DESENVOLVIMENTO E PRESERVAÇÃO Nos dias atuais, o grande desenvolvimento científico-tecnológico tem sido aliado ao desenvolvimento e à preservação ambiental. Apesar disso, no aspecto prático, ainda temos muito a discutir e a realizar para que a sociedade possa se desenvolver preservando os recursos naturais. Assim, falaremos um pouco sobre estes aspectos de desenvolvimento e conservação. 24 Atualmente, grande parte da população brasileira vive concentrada nas cidades e, aliada ao grande desenvolvimento tecnológico das últimas décadas, ocorre uma grande crise ambiental. Neste contexto torna-se de grande importância uma série de reflexões e discussões sobre Educação Ambiental. LEFF (2001) fala sobre a impossibilidade de resolver os crescentes e complexos problemas ambientais e reverter suas causas sem que ocorra uma mudança radical nos sistemas de conhecimento, dos valores e dos comportamentos gerados pela dinâmica de racionalidade existente, fundada no aspecto econômico do desenvolvimento. A partir da Conferência Intergovernamental sobre Educação Ambiental realizada em Tbilisi (URSS), em 1977, iniciou-se um amplo processo com objetivo de criar condições que formem uma nova consciência sobre o valor da natureza e para reorientar a produção de conhecimento baseada nos métodos da interdisciplinaridade e nos princípios da complexidade. Esta nova área educacional tem se fortalecido e possibilitado a realização de experiências concretas de educação ambiental de forma criativa e inovadora por diversos segmentos da população e em diversos níveis de formação. Atualmente, diversas conferências e especialistas na área chamam a atenção para a necessidade de se articularem ações de educação ambiental baseadas nos conceitos de ética e sustentabilidade, identidade cultural e diversidade, mobilização e participação e práticas interdisciplinares. (SORRENTINO, 1998) A necessidade de abordar o tema da complexidade ambiental decorre da percepção sobre a baixa reflexão existente sobre as práticas de conservação e de destruição dos dias atuais e das múltiplas possibilidades de pensar a realidade de modo complexo, defini-la como uma nova racionalidade e um espaço onde se articulam natureza, técnica e cultura. Refletir sobre a complexidade ambiental abre uma oportunidade para compreender a formação de novos atores sociais que se mobilizam para a apropriação da natureza, para um processo educativo articulado e compromissado com a sustentabilidade e a participação, apoiado numa lógica que privilegia o diálogo e a interdependência de diferentes áreas de saber. Mas também questiona valores e premissas que norteiam as práticas sociais prevalecentes, implicando mudança na forma de pensar e transformação no conhecimento e nas práticas educativas. (JACOBBI, 2003) 25 Neste contexto, voltamos novamente a falar em desenvolvimento sustentável, o que representa a possibilidade de garantir mudanças sociopolíticas que não comprometam os sistemas ecológicos e sociais que sustentam as comunidades. Nestes tempos em que a informação assume um papel cada vez mais relevante, ciberespaço, multimídia, Internet, a educação para a cidadania representa a possibilidade de motivar e sensibilizar as pessoas para transformar as diversas formas de participação na defesa da qualidade de vida. Nesse sentido cabe destacar que a educação ambiental assume cada vez mais uma função transformadora, na qual a corresponsabilização dos indivíduos torna-se um objetivo essencial para promover um novo tipo de desenvolvimento - o desenvolvimento sustentável. Sendo assim, podemos afirmar que a educação ambiental é condição necessária para modificar um quadro de crescente degradação socioambiental, mas ela ainda é insuficiente, sendo mais uma ferramenta de mediação necessária entre culturas, comportamentos diferenciados e interesses de grupos sociais para a construção das transformações desejadas. O desenvolvimento sustentável somente pode ser entendido como um processo no qual, de um lado, estão as restrições mais relevantes relacionadas com a exploração dos recursos, a orientação do desenvolvimento tecnológico e o marco institucional; de outro, o crescimento deve enfatizar os aspectos qualitativos, notadamente os relacionados com a equidade, o uso de recursos - em particular da energia - e a geração de resíduos e contaminantes. Além disso, a ênfase no desenvolvimento deve se fixar na superação dos déficits sociais, nas necessidades básicas e na alteração de padrões de consumo, principalmente nos países desenvolvidos, para poder manter e aumentar os recursos base, sobretudo os agrícolas, energéticos, bióticos, minerais, ar e água. (JACOBBI, 2003) A educação ambiental deveria ser vista como um processo de permanente aprendizado que valoriza as diversas formas de conhecimento e forma cidadãos com consciência local e planetária, de forma a promover o desenvolvimento sócio, político, cultural, econômico e ambiental em conjunto. E o que tem sido feito em termos de educação ambiental? A grande maioria das atividades são feitas dentro de uma modalidade formal. Os temas predominantes são lixo, proteção do verde, uso e degradação dos mananciais, ações para conscientizar a população em relação à poluição do ar. A educação ambiental que tem sido desenvolvida no país é muito 26 diversa, e a presença dos órgãos governamentais como articuladores, coordenadores e promotores de ações é ainda muito restrita. Desta forma, você pôde notar que ainda existe muito a ser discutido e realizado, sendo que a participação dos biólogos conscientes dos processos e aspectos importantes de serem realizados é fundamental. 9.1 Educação Ambiental - material didático e divulgação A Educação Ambiental é uma área cada vez mais importante nos dias atuais e encontra um grande problema relacionado à falta de produção de materiais didáticos e de divulgação, seja científica ou para a população leiga. Vamos discutir sobre a importância destes materiais e seu efeito no desenvolvimento da Educação Ambiental. Um objetivo fundamental da Educação Ambiental é lograr que os indivíduos e a coletividade compreendam a natureza complexa do meio ambiente natural e do meio ambiente criado pelo homem, resultante da integração de seus aspectos biológicos, físicos, sociais, econômicos e culturais, e adquiram os conhecimentos, os valores, os comportamentos e as habilidades práticas para participar responsável e eficazmente da prevençãoe solução dos problemas ambientais, e da gestão da questão da qualidade do meio ambiente. De acordo com a Conferência de Tbilisi, o desenvolvimento eficaz da Educação Ambiental exige o pleno aproveitamento de todos os meios públicos e privados que a sociedade dispõe para a educação da população: sistema de educação formal, diferentes modalidades de educação extraescolar e os meios de comunicação de massa. Esta utilização dos meios de comunicação públicos e privados possui uma defasagem no que diz respeito à Educação Ambiental, assumindo conteúdos reducionistas, generalizando questões ecológicas a todo contexto sócioambiental. Assim, torna-se importante toda a fonte de informação e sensibilização relativa ao assunto, que possa proporcionar, a todas as pessoas, a possibilidade de adquirir os conhecimentos, o sentido dos valores, o interesse ativo e as atitudes necessárias para proteger e melhorar o meio ambiente, bem como incentivar novas formas de conduta nos indivíduos, nos grupos sociais e na sociedade em seu conjunto, a respeito do meio ambiente. Além disso, outro aspecto relevante é a conscientização a respeito da generalidade do meio ambiente, ou seja, a Educação Ambiental não se aplica 27 somente a questões ecológicas, mas abrange também relações socioeconômicas, culturais e éticas e atitudes políticas. A informação ambiental através dos meios de comunicação de massa deve fomentar a difusão, por meio da imprensa, dos conhecimentos sobre a proteção e melhoria do meio ambiente. Nos dias atuais existe uma grande falta de material especializado que relate as experiências e que permita um melhor desenvolvimento dos programas de Educação Ambiental. Sendo assim, o desenvolvimento da Educação Ambiental informal, que é de grande importância para a sensibilização e conscientização da população, encontra- se ainda incipiente no Brasil, fato que dificulta um maior desenvolvimento da atividade. Além de retardar os processos de preservação ambiental e de desenvolvimento sustentável, a falta de material didático e de divulgação dificulta o desenvolvimento científico relacionado à Educação Ambiental, uma vez que a troca de experiências entre os grupos de pesquisa fica falha e desta forma, limita o desenvolvimento do processo. Portanto a elaboração de material didático, tais como vídeos, cartilhas, panfletos, cartazes, e a publicação dos artigos científicos resultantes dos projetos desenvolvidos com práticas de Educação Ambiental, tornam-se de extrema importância para dar suporte ao desenvolvimento desta área, e a atuação de profissionais dispostos a produzir tais materiais deve ser incentivada pelos órgãos governamentais e não governamentais relacionados à área. Como exemplo, o conhecimento de aspectos básicos da ecologia de ecossistemas costeiros e a conscientização da população local e dos turistas sobre a importância da conservação marinha poderão despertar ações de modo a minimizar o impacto sobre as comunidades costeiras (por predação, captura, lixo e poluição) e sobre o meio ambiente de modo geral (construções, marinas, derramamento de óleos, desmatamento) através de atividades de educação ambiental e explanações sobre desenvolvimento sustentável. Agora percebeu a importância de que todas as atividades desenvolvidas tenham um bom embasamento metodológico para que, por consequência, possam propiciar que os resultados sejam divulgados para toda a população e para os demais profissionais interessados na área e assim ajudar no desenvolvimento da Educação Ambiental. 28 9.2 Educação Ambiental – Exemplo Nesta aula observaremos um exemplo prático de Educação Ambiental para ver como uma iniciativa pode modificar a realidade das comunidades. A educação ambiental se destaca como base para o desenvolvimento de diversas ações, onde o respeito e o cuidado com a vida e a natureza são fundamentais, sendo todas as pessoas os sujeitos transformadores da realidade. A natureza predatória do modo de produção capitalista intensificado nas últimas décadas pela necessidade de desenvolver outras fontes de energia causa, por um lado, o esgotamento dos recursos naturais e, por outro, o agravamento da pobreza, fome e doenças. Assim, normalmente, impõe-se como exigência à humanidade a proteção dos recursos ambientais que em muitas regiões encontra-se com sua capacidade limite esgotada. Os Parâmetros Curriculares Nacionais (PCN) refletem a visão de que a aprendizagem de valores e atitudes é pouco explorada do ponto de vista pedagógico. Alguns estudos apontam a importância da informação como fator de transformação de valores e atitudes. Conhecer os problemas ambientais e saber de suas consequências desastrosas para a vida humana é importante para promover uma atitude de cuidado e atenção a essas questões, valorizar ações preservacionistas e aquelas que proponham a sustentabilidade como princípio para a construção de normas que regulamentem as intervenções econômicas (MEC, 1997). A partir destes conceitos, muitos projetos são desenvolvidos com as populações e comunidades no intuito de promover a Educação Ambiental e conscientizar estas pessoas da importância de preservar o meio ambiente para que o seu próprio desenvolvimento seja melhor. Neste contexto, podemos dar exemplos relacionados ao uso da água, à liberação de poluentes, ao desmatamento e no caso que vamos descrever a seguir, a reciclagem de lixo. Em muitos locais, desenvolvem-se cooperativas formadas por moradores da região de estudo e é montada a Usina de Reciclagem de Lixo, na qual os próprios moradores são responsáveis por todas as etapas, inclusive administrativas. Como exemplo, a coleta de lixo pode ser realizada de porta em porta, nos bairros participantes do projeto, sendo que para tanto, seria desejável que a cooperativa tivesse veículos para a coleta do lixo. Neste caso, o incentivo do governo para tais atividades torna-se fundamental, como a formação de convênios com a prefeitura, a qual poderia pagar à cooperativa pelo serviço de coleta, sendo realizadas ainda 29 captações de lixo em outros pontos da cidade, tais como shoppings, empresas, Universidades. Para que o trabalho de coleta tenha resultado, são realizadas, previamente, visitas domiciliares com o objetivo de orientar os moradores na separação do lixo, informando sobre a coleta seletiva e a preservação dos recursos naturais, necessidade de preservação do meio ambiente. Folhetos explicativos são utilizados como recurso didático nas visitas com informações sobre a separação do lixo, exemplos de lixo seco, molhado e perigoso, vantagens e desvantagens da separação do lixo, dias de coleta e convite aos moradores para visita à usina de reciclagem. Para um melhor funcionamento e incentivo, também é realizado o cadastramento dos moradores possibilitando o levantamento de informações e verificação do índice de adesão à coleta seletiva. Desta forma, é possível que seja realizado um acompanhamento e avaliação do projeto. A equipe da Usina também deve estar disposta para realizar visitas monitoradas nas quais as entidades e escolas que apresentarem interesse em conhecer o projeto possam ser assistidas e incentivadas a aderir. Assim, a usina de reciclagem torna-se um espaço de pesquisa e troca de experiências, estimulando o pensamento crítico sobre a conduta individual e coletiva na geração de lixo. O trabalho consiste na sensibilização para uma mudança de hábitos, valorizando os recursos naturais e incentivando a redução de resíduos lançados no ambiente. Atividades tais como palestras, dinâmicas, passeios, construção de brinquedos de material reciclado para as crianças, dentre outros, são de extrema importância para sensibilizar e alcançar os objetivos. Os resíduos, depois de coletados pela cooperativa devem ser levados até a usina para processamento. As usinasde reciclagem e compostagem geram emprego e renda e podem reduzir a quantidade de resíduos que deverão ser dispostos no solo, em aterros sanitários. A economia da energia que seria gasta na transformação da matéria prima, já contida no reciclado, e a transformação do material orgânico do lixo em composto orgânico adequado para nutrir o solo destinado à agricultura representam vantagens ambientais e econômicas importantes proporcionadas pelas usinas de reciclagem e compostagem. Na usina os resíduos passam primeiramente pela triagem, onde é separado em papel, plástico, material orgânico e rejeito. Educação ambiental, preservação da natureza, tratamento do lixo, consumo responsável, são temas que aparecem na agenda da sociedade brasileira e mundial 30 com a urgência de um planeta que não suporta mais o ritmo de exploração que o homem impôs a ele. Assim, não se trata mais de uma mera vontade de ambientalistas ou de naturalistas, mas uma necessidade de todas as pessoas. A inserção deste tipo de trabalho dentro da realidade da extensão universitária, articulada com as unidades acadêmicas tanto no que diz respeito aos campos de estágio quanto à própria dinâmica das aulas, orienta para uma formação universitária que privilegia as necessidades proeminentes da sociedade, e é neste sentido que a pesquisa universitária torna-se o caminho para melhorar os processos dentro da usina e no próprio tratamento dos resíduos. A vinculação por outro lado, da necessidade de reciclar o resíduo que não pode ser reutilizado com a necessidade de geração de renda, atinge dois aspectos de estrangulamento social, quais sejam, a questão do lixo urbano e do desemprego. Este breve exemplo mostra como uma iniciativa de Educação Ambiental bem planejada é certamente uma proposta eficiente para os mais diversos problemas do mundo atual. Agora você notou como os projetos de Educação Ambiental são importantes, não só para a preservação ambiental, mas para o desenvolvimento sustentável como um todo e para a resolução de muitos problemas sociais, tais como o desemprego. 10 LIMNOLOGIA - A FLORA Nesta aula vamos falar sobre a importância da vegetação para a água doce, principalmente enfocando rios e riachos. A flora e a fauna são extremamente diversas nos ambientes de riachos litorâneos. A flora é constituída por diferentes grupos de organismos autótrofos responsáveis pela produtividade primária deste ambiente e é composta principalmente pela mata ciliar, pelo perifíton e pelo fitoplâncton. Já a fauna inclui todos os organismos heterotróficos, os quais são responsáveis por dar continuidade aos elos da cadeia trófica e compreende principalmente o zooplâncton e a macrofauna. A Mata Atlântica no Estado de São Paulo está representada por três formações florestais diferentes, as matas da planície litorânea, as matas de encosta e as matas de altitude (JOLY et al, 1992). Apesar de diversos estudos realizados no levantamento da mata ciliar, a sua composição ainda permanece pouco conhecida (SANCHEZ, 1999). A distinção de uma floresta ripária (ou mata ciliar) em domínio florestal pode 31 ser feita através da análise de sua composição florística, a qual está frequentemente relacionada com a influência de cheias periódicas e com a flutuação do lençol freático. O teor de água no solo é o maior condicionante da vegetação ripária e está relacionada com o regime pluviométrico, com a topografia local, com o traçado do rio e os tipos de solo, que podem variar com a dinâmica de deposição e retirada de sedimentos junto às margens, nas curvas internas e externas dos rios. Estes distúrbios podem ser responsáveis pelo aumento da heterogeneidade local favorecendo processos de sucessão e alteração florística no tempo e no espaço. O novo Código Florestal (Lei n.°4777/65) desde 1965 inclui as matas ciliares na categoria de áreas de preservação permanente. Assim toda a vegetação natural (arbórea ou não) presente ao longo das margens dos rios e ao redor de nascentes e de reservatórios deve ser preservada. De acordo com o artigo 2° desta lei, a largura da faixa de mata ciliar a ser preservada está relacionada com a largura do curso d’água. Tabela 1: Dimensões das faixas de mata ciliar em relação à largura dos rios 32 Apesar desta regulamentação, muitas vezes a mata ciliar vem sendo fragmentada, dando espaço a áreas agrícolas, pastagens e cidades. Além do processo de urbanização, as matas ciliares sofrem pressão antrópica por uma série de fatores: são áreas diretamente afetadas na construção de hidrelétricas; nas regiões com topografia acidentada, são as áreas preferenciais para a abertura de estradas, para a implantação de culturas agrícolas e de pastagens; para os pecuaristas, representam obstáculos de acesso do gado ao curso d’água, dentre outros. Este processo de degradação das formações ciliares, além de desrespeitar a legislação, resulta em vários problemas ambientais. As matas ciliares funcionam como filtros, retendo defensivos agrícolas, poluentes e sedimentos que seriam transportados para os cursos d’água, afetando diretamente a quantidade e a qualidade da água e consequentemente a fauna aquática e a população humana. São importantes também como corredores ecológicos, ligando fragmentos florestais e, portanto, facilitando o deslocamento da fauna e o fluxo gênico entre as populações de espécies animais e vegetais. Em regiões com topografia acidentada, exercem a proteção do solo contra os processos erosivos. (SIMÕES, 2003) O perifíton é um componente biótico que representa um elo físico entre o substrato e a água circundante e, por esse motivo, se destaca nos ambientes de água doce (SLÁDECKOVÁ, 1962, WETZEL, 1983). O perifíton pode ser categorizado como epipélon, o qual se encontra sobre substratos não consolidados, como epifíton, sobre plantas, e como epilíton, sobre rochas (ALLAN, 1995). Segundo GOLDSBOROUGH & ROBINSON (1996), certos fatores são determinantes na dominância de espécies em dada área incluindo a natureza do grupo. Outras considerações importantes são a localização geográfica, as estações do ano, a profundidade da coluna d’água, o hidroperíodo, os tipos de macrófitas presentes e a concentração de nutrientes. No perifíton, as diatomáceas compõem a maioria de espécies, embora algas verdes e cianobactérias também sejam importantes. A comunidade perifítica vem sendo ultimamente utilizada para o monitoramento ambiental, pois, devido ao seu modo de vida séssil e grande riqueza de espécies, apresentam diferentes preferências e tolerâncias ambientais (RODRIGUES, et al. 2003). Apesar do grande número de espécies registradas em águas ácidas (BROOK 1981, HUSZAR 1994), muitas espécies são relativamente abundantes em águas alcalinas (BROOK 1981) e algumas espécies podem sobreviver em condições de dessecação durante longos períodos 33 (BROOK & WILLIAMSON, 1988). Ainda, mudanças nas características físicas e químicas da água, como também o desaparecimento de habitats de macrófitas, podem afetar diretamente a diversidade e a composição das espécies. (BROOK, 1981; COESEL, 1982) A vegetação tem grande importância em todos os estudos ecológicos e pôde influenciar muito na qualidade da água. Assim, você pode observar a necessidade de estudar todos os fatores associados à água. 10.1 Limnologia - O plâncton e a macrofauna Nesta aula vamos falar sobre os organismos da fauna e do plâncton que vive na água doce e a importância de todos estes organismos. A palavra plâncton é originária do grego plagktón, significando errante ao sabor das ondas e foi pela primeira vez utilizada por Victor Hensen em 1887. O plâncton é constituído pelo fitoplâncton e pelo zooplâncton, organismos que não possuem movimentos próprios suficientemente fortes para vencer as correntes, que porventura, se façam sentir na massade água onde vivem. Esses organismos estão na base da cadeia alimentar e, graças a seu elevado metabolismo, são capazes de influenciar processos ecológicos fundamentais como ciclagem de nutrientes e magnitude da produção biológica. O fitoplâncton é formado por organismos autótrofos, principalmente por dinoflagelados e diatomáceas, cuja presença e concentração nos ambientes aquáticos está fortemente associada ao estado trófico do manancial. As diatomáceas constituem as formas dominantes do fitoplâncton e são predominantes na primavera e no verão. Muitos dos seus gêneros são unicelulares (e.g. Coscinodiscus), embora formas coloniais em cadeia (e.g. Chaetocerus) ou padrões distintos (e.g. Asterionella) também existam. As formas coloniais constituem adaptações à vida pelágica com o consequente aumento da flutuabilidade. Seu crescimento pode ser limitado por fatores como a luminosidade, a temperatura e a concentração de nutrientes no meio, além da influência de correntes, descargas, turbidez e profundidade nos riachos, as quais podem afetar a ontogenia destes organismos. (ALLAN, 1995) O zooplâncton é constituído por consumidores primários, os herbívoros, e por predadores de diferentes níveis tróficos. Ao contrário dos ambientes marinhos, o 34 zooplâncton dos ambientes de água doce é composto por poucos grupos de invertebrados aquáticos, e dentre os principais estão os protozoários, crustáceos, moluscos, larvas de insetos e larvas de peixes. Sua distribuição é limitada por fatores como disponibilidade de hábitat, alimento, velocidade das correntes e predação (HARRISON et al, 2005). A ecologia do zooplâncton foi mais focada nos crustáceos, principalmente cladóceros, que são os herbívoros predominantes de ambientes lóticos. Como consequência, este grupo foi visto por muito tempo como o principal elo entre a produção primária e os predadores maiores, como peixes (SOMMER & SOMMER, 2006). Atualmente sabe-se a importância dos outros grupos na da cadeia trófica. A macrofauna representa uma comunidade diversificada de invertebrados e vertebrados, que apresenta o comprimento do corpo entre 4 e 80 mm, como exemplo moluscos, crustáceos, insetos e peixes. Influência nos processos do solo através da escavação e/ou ingestão e transporte de material inorgânico e orgânico do solo (LAVELLE et al, 1997), e são influenciadas pela ação antrópica que pode modificar consideravelmente a abundância e a diversidade da comunidade, principalmente pela perturbação do ambiente físico e pela modificação da quantidade e qualidade de matéria orgânica (LAVELLE et al, 1993). Apesar da relação entre diversidade e estabilidade ser objetivo de muita discussão, entende-se que a interação entre as espécies é muito importante, na medida em que a falta de variabilidade genética leva a uma diminuição da habilidade de sobrevivência das populações frente às condições adversas do ambiente. Portanto, analisar a diversidade, a riqueza e a importância de determinados grupos poderá ser a abordagem que mais contribua para a compreensão da capacidade reguladora da fauna nos ecossistemas aquáticos. A diversidade de espécies envolve o número de espécies (riqueza de espécies) e a distribuição do número de indivíduos entre as espécies (equitabilidade). Esta definição está explicitada nos índices de diversidade, que conjugam estes dois parâmetros (ODUM, 1988; COLINVAUX, 1986). Uma vantagem do uso da riqueza de espécies é que ela fornece uma ampla medida da complexidade das comunidades e talvez da sua resiliência. As desvantagens estão associadas à identificação das espécies e de que pouco é revelado sobre as interações entre espécies (STORK & EGGLETON, 1992). 35 Agora você pôde ter um bom entendimento da diversidade de organismos que habitam a água doce e, além de aprofundar seus conhecimentos, estimular a conservação da água e tudo que a ela está associado. 10.2 Limnologia - Poluição ambiental e ecotoxicologia Após conhecer a importância dos estudos limnológicos e a composição da flora e da fauna, vamos aprender que estes organismos podem ser utilizados como indicadores da qualidade da água doce no ambiente natural. A industrialização foi a base da produção mundial nos últimos dois séculos. Como consequência da produção industrial, a disponibilidade de uma gama de produtos químicos potencialmente tóxicos e a geração de resíduos em grande volume se tornaram significativamente prejudiciais ao ambiente. As atividades industriais e agrícolas distribuem-se principalmente em locais próximos a rios e regiões litorâneas e trazem consigo um considerável aumento na densidade populacional. Juntos, os efluentes e resíduos urbanos, agrícolas e industriais, vêm causando grande poluição e riscos para os cursos d’água. O ambiente aquático, entretanto, não é um compartimento de diluição infinita da poluição que nele é despejada e como outros ambientes apresenta grande diversidade biológica, além da importância para a própria população humana. (ZAGATTO, 2006) Muitos dos efluentes lançados aos ambientes aquáticos são altamente complexos físico quimicamente e geram uma variedade de agentes químicos e efeitos biológicos. As análises tradicionais dos contaminantes não são eficientes na caracterização de seus efeitos na biota e avaliação dos riscos ambientais, sendo que a estratégia mais adequada é o uso integrado de análises físicas, químicas e ecotoxicológicas. (MOZETO & ZAGATTO, 2006) Os primeiros testes de toxicidade foram realizados ainda no século XIX, mas somente no decorrer do século seguinte foram utilizados organismos aquáticos para este fim. Vários dos estudos mencionam o uso de peixes como indicadores de contaminação de ambientes aquáticos, com especial destaque para as espécies mais sensíveis e de importância econômica. (ZAGATTO, 2006) 36 Atualmente, a toxicidade de agentes químicos no meio hídrico é avaliada por meio de ensaios ecotoxicológicos com organismos representativos da coluna d’água e dos sedimentos do ambiente aquático. O uso de parâmetros biológicos para estimar a qualidade da água se baseia na resposta dos organismos em relação às condições deste meio. (BUSS et al., 2003) Estes procedimentos permitem o estabelecimento de limites permissíveis de várias substâncias químicas, além de avaliar o impacto momentâneo que os poluentes causam à biota dos corpos hídricos. Os ensaios desenvolvidos em laboratório podem ser de toxicidade aguda ou crônica, sendo possível assim a avaliação de efeitos severos e rápidos sobre os organismos expostos, levando-os à morte, ou de efeitos mais sutis sobre estes organismos, gerando distúrbios fisiológicos e comportamentais. (ARAGÃO & ARAÚJO, 2006) Alguns fatores podem afetar os resultados dos ensaios ecotoxicológicos com organismos aquáticos. Esses fatores podem ser bióticos, relacionados a estágio de vida, tamanho, idade e estado nutricional dos organismos, ou abióticos, que incluem pH, oxigênio dissolvido, temperatura e dureza da água. Estes fatores devem ser, portanto, monitorados ao longo da execução destes testes. (ARAGÃO & ARAÚJO, 2006) A Ecotoxicologia é a ciência que tem como base o estudo dos efeitos dos agentes físicos, químicos e biológicos sobre os organismos vivos, particularmente sobre populações e comunidades em seus ecossistemas, incluindo as formas de transporte, distribuição, transformação, interações e destino final desses agentes nos diferentes compartimentos do ambiente. As alterações na biodiversidade são, portanto, consequências de dois fatores principais: Maior disponibilidade de nitrogênio e carbono Mudança do ambiente natural dos rios de aeróbios para anaeróbios, ou seja, menor disponibilidade de oxigênio. Em estudos limnológicos de Ecotoxicologia, importantes como indicadores da qualidade da água de rios, riachos, lagos e lagoas,
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