Matemática

Matemática

Matemática


A Matemática (do grego máthēma (μάθημα): ciência, conhecimento, aprendizagem; mathēmatikós (μαθηματικός): apreciador do conhecimento) é a ciência do raciocínio lógico e abstrato. Ela envolve uma permanente procura da verdade. É rigorosa e precisa. Embora muitas teorias descobertas há longos anos ainda hoje se mantenham válidas e úteis, a Matemática continua permanentemente a modificar-se e a desenvolver-se.

Há muito tempo busca-se um consenso quanto à definição do que é a Matemática. No entanto, nas últimas décadas do século XX tomou forma uma definição que tem ampla aceitação entre os matemáticos: matemática é a ciência das regularidades (padrões). Segundo esta definição, o trabalho do matemático consiste em examinar padrões abstratos, tanto reais como imaginários, visuais ou mentais. Ou seja, os matemáticos procuram regularidades nos números, no espaço, na ciência e na imaginação e as teorias matemáticas tentam explicar as relações entre elas.

Uma outra definição seria que é a investigação de estruturas abstratas definidas axiomaticamente, usando a lógica formal como estrutura comum. As estruturas específicas geralmente têm sua origem nas ciências naturais, mais comumente na Física, mas os matemáticos também definem e investigam estruturas por razões puramente internas à matemática (matemática pura), por exemplo, ao perceberem que as estruturas fornecem uma generalização unificante de vários subcampos ou uma ferramenta útil em cálculos comuns.

História

O primeiro objeto conhecido que atesta a habilidade de cálculo é o osso de Ishango (uma fíbula de babuíno com riscos que indicam uma contagem), e data de 20.000 anos atrás. O desenvolvimento da matemática permeou as primeiras civilizações, e tornou possível o desenvolvimento de aplicações concretas: o comércio, o manejo de plantações, a medição de terra, a previsão de eventos astronômicos, e por vezes, a realização de rituais religiosos.

O estudo de estruturas matemáticas começa com a aritmética dos números naturais e segue com a extração de raízes quadradas e cúbicas, a resolução de algumas equações polinomiais de grau 2, a trigonometria e o cálculo das frações, entre outros tópicos.

Tais desenvolvimentos são creditados às civilizações acadiana, babilônica, egípcia, chinesa, ou ainda, àquelas do vale dos hindus. Na civilização grega, a matemática, influenciada pelos trabalhos anteriores, e pelas especulações filosóficas, tornaram-se mais abstratas. Dois ramos se distinguiram, a aritmética e a geometria. Além disto, formalizou-se as noções de demonstração e a definição axiomática dos objetos de estudo. Os Elementos de Euclides relatam uma parte dos conhecimentos geométricos na Grécia do século III a.d.

A civilização islâmica permitiu que a herança grega fosse conservada, e propiciou seu confronto com as descobertas chinesas e hindus, notadamente na questão da representação numérica. Os trabalhos matemáticos se desenvolveram consideravelmente tanto na trigonometria (introdução das funções trigonométricas), quanto na aritmética. Desenvolveu-se ainda a análise combinatória, a análise numérica e a álgebra de polinômios.

Durante o Renascentismo, uma parte dos textos árabes foram estudados e traduzidos para o latim. A pesquisa matemática, se concentrou então, na Europa. O cálculo algébrico se desenvolveu rapidamente com os trabalhos dos franceses Viète e René Descartes. Em seguida, Newton e Leibiniz descobriram a noção de cálculo infinitesimal e introduziram a noção de fluxor (vocábulo abandonado posteriormente). Ao longo dos séculos XVIII e XIX, a matemática se desenvolveu fortemente com a introdução de novas estruturas abstratas, notadamente os grupos (graças aos trabalhos de Évariste Galois) sobre a resolubilidade de equações polinomiais, e os anéis definidos nos trabalhos de Richard Dedekind

Áreas e metodologia

As regras que governam as operações aritméticas são as da Álgebra elementar e as propriedades mais profundas dos números inteiros são estudadas na teoria dos números. A investigação de métodos para resolver equações leva ao campo da Álgebra abstrata, que, entre outras coisas, estuda anéis e corpos – estruturas que generalizam as propriedades possuídas pelos números. O conceito de vetor, importante para a física, é generalizado no espaço vetorial e estudado na Álgebra linear, pertencendo aos dois ramos da estrutura e do espaço.

O estudo do espaço se originou com a Geometria, primeiro com a Geometria euclidiana e a Trigonometria; mais tarde foram generalizadas nas geometrias não-Euclidianas, as quais cumprem importante papel na formulação da teoria da relatividade. A teoria de Galois permitiu resolverem-se várias questões sobre construções geométricas com régua e compasso. A Geometria diferencial e a Geometria algébrica generalizam a geometria em diferentes direções: a Geometria diferencial enfatiza o conceito de sistemas de coordenadas, equilíbrio e direção, enquanto na Geometria algébrica os objetos geométricos são descritos como conjuntos de solução de equações polinomiais. A teoria dos grupos investiga o conceito de simetria de forma abstrata e fornece uma ligação entre os estudos do espaço e da estrutura. A topologia conecta o estudo do espaço e o estudo das transformações, focando-se no conceito de continuidade.

Entender e descrever as alterações em quantidades mensuráveis é o tema comum das ciências naturais e o cálculo foi desenvolvido como a ferramenta mais útil para fazer isto. A descrição da variação de valor de uma grandeza é obtida por meio do conceito de função. O campo das equações diferenciais fornece métodos para resolver problemas que envolvem relações entre uma grandeza e suas variações. Os números reais são usados para representar as quantidades contínuas e o estudo detalhado das suas propriedades e das propriedades de suas funções consiste na análise real, a qual foi generalizada para análise complexa, abrangendo os números complexos. A análise funcional trata de funções definidas em espaços de dimensões tipicamente infinitas, constituindo a base para a formulação da mecânica quântica, entre muitas outras coisas.

Para esclarecer e investigar os fundamentos da matemática, foram desenvolvidos os campos da teoria dos conjuntos, lógica matemática e teoria dos modelos.

Quando os computadores foram concebidos, várias questões teóricas levaram à elaboração das teorias da computabilidade, complexidade computacional, informação e informação algorítmica, as quais são investigadas na ciência da computação

Uma teoria importante desenvolvida pelo ganhador do Prêmio Nobel, John Nash, é a Teoria dos jogos, que possui atualmente aplicações nos mais diversos campos, como no estudo de disputas comerciais.

Os computadores também contribuíram para o desenvolvimento da teoria do caos, que trata com o fato que muitos sistemas dinâmicos desobedecem a leis dinámias para obedecerem a leis lineares que, na prática, tornam seu comportamento imprevisível. A teoria do caos tem relações estreitas com a geometria dos fractais, como o conjunto de Mandelbrot e de Mary, descoberto por Lorenz, conhecido pelo Lorenz Attractor.

Um importante campo na matemática aplicada é a Estatística, que permite a descrição, análise e previsão de fenômenos aleatórios e é usada em todas as ciências. A análise numérica investiga os métodos para resolver numericamente e de forma eficiente vários problemas usando computadores e levando em conta os erros de arredondamento. A matemática discreta é o nome comum para estes campos da matemática úteis na ciência computacional.

Notação, linguagem e rigor

O símbolo do infinito ∞ em várias formas.

A maior parte da notação matemática em uso atualmente não havia sido inventada até o século XVI. Antes disso, os matemáticos escreviam tudo em palavras, um processo trabalhoso que limitava as descobertas matemáticas. No século XVIII, Euler foi responsável por muitas das notações em uso atualmente. A notação moderna deixou a matemática muito mais fácil para os profissionais, mas os iniciantes normalmente acham isso desencorajador. Isso é extremamente compreensivo : alguns poucos símbolos contém uma grande quantidade de informação. Assim como a notação musical, a notação matemática moderna tem uma sintaxe estrita e encode informações que seriam difíceis de escrever de outro modo.

A língua matemática pode também ser difícil para os iniciantes. Palavras como ou e apenas têm significados muito mais precisos do que a fala do dia-a-dia. Além disso, palavras como aberto e campo têm recebido um significado matemático específico. O jargão matemático inclui termos técnicos como homeomorfismo e integral. Mas há uma razão para a notação especial e o jargão técnico : matemática requer mais precisão do que a fala do dia-a-dia. Matemáticos se referem a essa precisão da linguagem e lógica como "rigor".

Matemática como ciência

Conceitos e tópicos

Quantidades

O estudo de quantidades começa com os números, primeiro os familiares números naturais, depois os inteiros, e as operações aritmética com eles, que é chamada de aritmética. As propriedades dos números inteiros são estudadas na teoria dos números, dentre eles o popular Último Teorema de Fermat. A teoria dos números também inclui dois grandes problemas que ainda não foram resolvidos : Conjectura dos primos gêmeos e Conjectura de Goldbach.

Conforme o sistema de números foi sendo desenvolvido, os números inteiros foram considerados como um subconjunto dos números racionais (frações). Esses, por sua vez, estão contidos dentro dos números reais, que são usados para representar quantidades contínuas. Números reais são parte dos números complexos. Esses são os primeiros passos da hierarquia dos números que segue incluindo quaterniões e octoniões.

Considerações sobre os números naturais levaram aos números transfinitos, que formalizam o conceito de contar até o infinito. Outra área de estudo é o tamanho, que levou aos números cardinais e então a outro conceito de infinito : os números Aleph, que permitem uma comparação entre o tamanho de conjuntos infinitamente largos.

Estrutura

Muitos objetos matemáticos, tais como conjuntos de números e funções matemáticas, exibem uma estrutura interna. As propriedades estruturais desses objetos são investigadas através do estudo de grupos, anéis, corpos e outros sistemas abstratos, que são eles mesmos tais objetos. Este é o campo da álgebra abstrata. Um conceito importante é a noção de vetor, que se generaliza quando são estudados os espaços vetoriais em álgebra linear. O estudo de vetores combina três das áreas fundamentais da matemática: quantidade, estrutura e espaço.

Espaço

O estudo do espaço se originou com a geometria^[3] - em particular, com a geometria euclidiana. Trigonometria combina o espaço e os números, e contém o famoso teorema de pitágoras. O estudo moderno do espaço generaliza essas idéias para incluir geometria de dimensões maiores, geometria não-euclidiana (que tem papel central na relatividade geral) e topologia. Quantidade e espaço juntos fazem a geometria analítica, geometria diferencial, e geometria algébrica.

Transformações

Entender e descrever uma transformação é um tema comum na ciência natural e cálculo foi desenvolvido como uma poderosa ferramenta para investigar isso. Então as funções foram criadas, como um conceito central para descrever uma quantidade que muda com o passar do tempo. O rigoroso estudo dos números reais e funções reais são conhecidos como análise real, e a análise complexa a equivalente para os números complexos.

A hipótese de Riemann, uma das mais fundamentais perguntas não respondidas da matemática, é baseada na análise complexa. Análise funcional se foca no espaço das funções. Uma das muitas aplicações da análise funcional é a mecânica quantica. Muitos problemas levaram naturalmente a relações entre a quantidade e sua taxa de mudança, e esses problemas são estudados nas equações diferenciais. Muitos fenômenos da natureza podem ser descritos pelos sistemas dinâmicos; a teoria do caos descreve com precisão os modos com que muitos sistemas exibem um padrão imprevisível, porém ainda assim determinístico.

Fundações e Métodos

Para clarificar as fundações da matemática, campos como a matemática lógica e a teoria dos conjuntos foram desenvolvidos, assim como a teoria das categorias que ainda está em desenvolvimento.

Matemática Discreta

Matemática discreta é o nome comum para o campo da matemática mais geralmente usado na teoria da computação. Isso inclui a computabilidade, complexidade computacional e teoria da informação. Computabilidade examina as limitações dos vários modelos teóricos do computador, incluindo o mais poderoso modelo conhecido - a máquina de Turing.

Matemática Aplicada

Matemática aplicada considera o uso de ferramentas abstratas de matemática para solver problemas concretos na ciência, negócios e outras áreas. Um importante campo na matemática aplicada é a estatística, que usa a teoria da probabilidade como uma ferramenta e permite a descrição, análise e predição de fenômenos onde as chances tem um papel fundamental. Muitos estudos de experimentação, acompanhamento e observação requerem um uso de estatísticas.

Análise numérica investiga métodos computacionais para resolver eficientemente uma grande variedade de problemas matemáticos que são tipicamente muito grandes para a capacidade numérica humana; isso inclui estudos de erro de arredondamento ou outras fontes de error na computação.

Read more »

Biologia

Biologia

Biologia

A biologia é o ramo da Ciência que estuda os seres vivos (do grego βιος - bios = vida e λογος - logos = estudo, ou seja o estudo da vida). Debruça-se sobre o funcionamento dinâmico dos organismos desde uma escala molecular subcelular até o nível populacional e interacional, tanto intraespecíficamente quanto interespecíficamente, bem como a interação da vida com seu ambiente físico-químico. O estudo destas dinâmicas ao longo do tempo é chamado, de forma geral, de biologia evolutiva e contempla o estudo da origem das espécies e populações, bem como das unidades hereditárias mendelianas, os genes. A biologia abrange um espectro amplo de áreas acadêmicas frequentemente consideradas disciplinas independentes, mas que, no seu conjunto, estudam a vida nas mais variadas escalas.

A vida não é estudada à escala atômica e molecular pela biologia molecular, pela bioquímica e pela genética molecular, no que se refere à célula pela biologia celular e à escala multicelular pela fisiologia, pela anatomia e pela histologia. A biologia do desenvolvimento estuda a vida ao nível do desenvolvimento ou ontogenia do organismo individual.

Subindo na escala para grupos de mais que um organismo, a genética estuda as bases da hereditariedade e da variação entre indivíduos. A etologia estuda o comportamento dos indivíduos. A genética populacional estuda a dinâmica dos alelos nas população, enquanto que a sistemática trabalha com linhagens de muitas espécies. As ligações de indivíduos, populações e espécies entre si e com os seus habitats são estudadas pela ecologia e as origens de tais interações pela biologia evolutiva. Uma nova área, altamente especulativa, a astrobiologia (ou xenobiologia) estuda a possibilidade de vida para lá do nosso planeta. A biologia clínica constitui a área especializada da biologia profissional, para Diagnose em saúde e qualidade de vida, dos processos orgânicos eticamente consagrados.

Princípios da biologia

Apesar de, ao contrário da física, a biologia não descrever os sistemas biológicos em termos de objectos que obedecem a leis imutáveis descritas de forma matemática, não deixa de ser caracterizada por um certo número de princípios e conceitos nucleares: universalidade, evolução, diversidade, continuidade, homeostase e interacção.

Universalidade: bioquímica, células e o código genético

Existem muitas unidades universais e processos comuns que são fundamentais para todas as formas de vida. Por exemplo, quase todas as formas de vida são constituídas por células que, por sua vez, funcionam segundo uma bioquímica comum baseada no carbono. A exceção a essa regra são os vírus e os príons, que não são compostos por células. Os primeiros assumem uma forma cristalizada inativa e só se reproduzem com o aparelho nuclear das células alvo. Os príons por sua vez, são proteínas auto replicantes-infectantes, que causam, por exemplo, a encefalopatia bovina espongiforme (ou "mal da vaca louca" ).

Todos os organismos transmitem a sua hereditariedade através de material genético baseado em ácidos nucleicos, podendo ser ou DNA (Ácido desoxirribonucléico) ou RNA (Ácido ribonucléico), usando um código genético universal. Durante o desenvolvimento o tema dos processos universais está também presente: por exemplo, na maioria dos organismos metazoários, os passos básicos do desenvolvimento inicial do embrião partilham estágios morfológicos semelhantes e envolvem genes similares.

Evolução: o princípio central da biologia

Um dos conceitos nucleares e estruturantes em biologia é que toda a vida descende de um ancestral comum mediante um processo de evolução. De fato, é uma das razões pelas quais os organismos biológicos exibem a notável similaridade de unidades e processos discutida na seção anterior. Charles Darwin estabeleceu a evolução como uma teoria viável ao enunciar a sua força motriz: a seleção natural. (Alfred Russel Wallace é comumente reconhecido como co-autor deste conceito). A deriva genética foi admitida como um mecanismo adicional na chamada síntese moderna. A história evolutiva duma espécie, que descreve as várias espécies de que aquela descende e as características destas, juntamente com a sua relação com outras espécies vivas, constituem a sua filogenia. A elaboração duma filogenia recorre às mais variadas abordagens, desde a comparação de genes no âmbito da biologia molecular ou da genómica até comparação de fósseis e outros vestígios de organismos antigos pela paleontologia. As relações evolutivas são analisadas e organizadas mediante vários métodos, nomeadamente a filogenia, a fenética e a cladística. Os principais eventos na evolução da vida, tal como os biólogos os vêem, podem ser resumidos nesta cronologia evolutiva.

Diversidade: a variedade dos organismos vivos

Apesar da unidade subjacente, a vida exibe uma diversidade surpreendente em termos de morfologia, comportamento e ciclos de vida. A classificação de todos os seres vivos é uma tentativa de lidar com toda esta diversidade, e o objecto de estudo da sistemática e da taxonomia. A taxonomia separa os organismos em grupos chamados taxa, enquanto que a sistemática procura estabelecer relações entre estes. Uma classificação científica deve reflectir as árvores filogenéticas, também chamadas árvores evolutivas, dos vários organismos.

Tradicionalmente, os seres vivos são divididos em cinco reinos:

Monera -- Protista -- Fungi -- Plantae -- Animalia

Contudo, vários autores consideram este sistema desactualizado. Abordagens mais modernas começam geralmente com o sistema dos três domínios:

Archaea (originalmente Archaebacteria) -- Bacteria (originalmente Eubacteria) -- Eukaryota

Estes domínios são definidos com base em diferenças a nível celular, como a presença ou ausência de núcleo e a estrutura da membrana exterior. Existe ainda toda uma série de parasitas intracelulares considerados progressivamente menos “vivos” em termos da sua actividade metabólica:

Homeostase: adaptação à mudança

A homeostase é a propriedade de um sistema aberto de regular o seu ambiente interno de modo a manter uma condição estável mediante múltiplos ajustes de um equilíbrio dinâmico controlados pela interação de mecanismos de regulação. Todos os organismos, unicelulares e multicelulares, exibem homeostase. A homeostase pode-se manifestar ao nível da célula, na manutenção duma acidez (pH) interna estável, do organismo, na temperatura interna constante dos animais de sangue quente, e mesmo do ecossistema, no maior consumo de dióxido de carbono atmosférico devido a um maior crescimento da vegetação provocado pelo aumento do teor de dióxido de carbono na atmosfera. Tecidos e órgãos também mantêm homeostase.

Interacção: grupos e ambientes

Todo o ser vivo interage com outros organismos e com o seu ambiente. Uma das razões pelas quais os sistemas biológicos são tão difíceis de estudar é precisamente a possibilidade de tantas interacções diferentes com outros organismos e com o ambiente. Uma bactéria microscópica reagindo a um gradiente local de açúcar está a reagir ao seu ambiente exactamente da mesma forma que um leão está a reagir ao seu quando procura alimento na savana africana. Dentro duma mesma espécie ou entre espécies, os comportamentos podem ser cooperativos, agressivos, parasíticos ou simbióticos. A questão torna-se mais complexa à medida que um número crescente de espécies interage num ecossistema. Este é o principal objecto de estudo da ecologia.

Âmbito da biologia

A biologia tornou-se um campo de investigação tão vasto que geralmente não é estudada como uma única disciplina, mas antes dividida em várias disciplinas subordinadas. Considerámos aqui quatro grandes agrupamentos. O primeiro consiste nas disciplinas que estudam as estruturas básicas dos sistemas vivos: células, genes, etc.; um segundo agrupamento aborda o funcionamento destas estruturas ao nível dos tecidos, órgãos e corpos; um terceiro incide sobre os organismos e o seu ciclo de vida; um último agrupamento de disciplinas foca-se nas interacções. Note-se, contudo, que estas descrições, estes agrupamentos e as fronteiras entre estes são apenas uma descrição simplificada do todo que é a investigação biológica. Na realidade, as fronteiras entre disciplinas são muito fluidas e a maioria das disciplinas recorre frequentemente a técnica doutras disciplinas. Por exemplo, a biologia evolutiva apoia-se fortemente em técnicas da biologia molecular para determinar sequências de DNA que ajudam a perceber a variação genética dentro duma população; e a fisiologia recorre com frequência à biologia celular na descrição do funcionamento dos sistemas de órgãos.

Estrutura da vida

A biologia molecular é o estudo da biologia ao nível molecular, sobrepondo-se em grande parte com outras áreas da biologia, nomeadamente a genética e a bioquímica. Ocupa-se essencialmente das interacções entre os vários sistemas celulares, incluindo a correlação entre DNA, RNA e a síntese proteica, e de como estas interacções são reguladas.

A biologia celular estuda as propriedades fisiológicas das células, bem como o seu comportamento, interacções e ambiente, tanto ao nível microscópico como molecular. Ocupa-se tanto de organismos unicelulares como as bactérias, como de células especializadas em organismos multicelulares como as dos humanos.

Compreender a composição e o funcionamento das células é essencial para todas as ciências biológicas. Avaliar as semelhanças e as diferenças entre os diferentes tipos de células é particularmente importante para estas duas disciplinas, e é a partir destas semelhanças e diferenças fundamentais que emerge um padrão unificador que permite que os princípios deduzidos a partir dum tipo de célula sejam extrapolados e generalizados para outros tipos de célula.

A genética é a ciência dos genes, da hereditariedade e da variação entre organismos. Na investigação moderna, providencia ferramentas importantes para o estudo da função dum gene particular e para a análise de interacções genéticas. Nos organismos, a informação genética normalmente está nos cromossomas, mais concretamente, na estrutura química de cada uma das moléculas de DNA.

Os genes codificam a informação necessária para a síntese de proteínas que, por sua vez, desempenham um papel essencial, se bem que longe de absoluto, na determinação do fenótipo do organismo.

A biologia do desenvolvimento estuda o processo pelo qual os organismos crescem e se desenvolvem. Confinada originalmente à embriologia, nos nossos dias estuda o controle genético do crescimento e diferenciação celular e da morfogénese, o processo que dá origem aos tecidos, órgãos e à anatomia em geral. Entre as espécies privilegiadas nestes estudos encontram-se o nemátode Caenorhabditis elegans, a mosca-do-azeite Drosophila melanogaster, o peixe-zebra Brachydanio rerio ou Danio rerio, o camundongo Mus musculus, e a erva Arabidopsis thaliana.

Fisiologia dos organismos

A fisiologia estuda os processos mecânicos, físicos e bioquímicos dos organismos vivos, tentando compreender como as várias estruturas funcionam como um todo. É tradicionalmente dividida em fisiologia vegetal e fisiologia animal, mas os princípios da fisiologia são universais, independentemente do organismo estudado. Por exemplo, informação acerca da fisiologia duma célula de levedura também se aplica a células humanas, e o mesmo conjunto de técnicas e métodos é aplicado à fisiologia humana ou à de outras espécies, animais e vegetais.

A anatomia é uma parte importante da fisiologia e estuda a forma como funcionam e interagem os vários sistemas dum organismo, como, por exemplo, os sistemas nervoso, imunitário, endócrino, respiratório e circulatório. O estudo destes sistemas é partilhado com disciplinas da medicina como a neurologia, a imunologia e afins.

Diversidade e evolução dos organismos

A biologia evolutiva ocupa-se da origem e descendência de entidades biológicas (espécies, populações ou mesmo genes), bem como da sua modificação ao longo do tempo, ou seja, da sua evolução. É uma área heterogénea onde trabalham investigadores oriundos das mais variadas disciplinas taxonómicas, tais como a mamalogia, a ornitologia e a herpetologia, que usam o seu conhecimento sobre esses organismos para responder a questões gerais de evolução. Inclui ainda os paleontólogos que estudam fósseis para responder a questões acerca do modo e do tempo da evolução, e teóricos de áreas como a genética populacional e a teoria evolutiva. Na década de 1990, a biologia do desenvolvimento recuperou o seu papel na biologia evolutiva após a sua exclusão inicial da síntese moderna. Áreas como a filogenia, a sistemática e a taxonomia estão relacionadas com a biologia evolutiva e são por vezes consideradas parte desta.

As duas grandes disciplinas da taxonomia são a botânica e a zoologia. A botânica ocupa-se do estudo das plantas e abrange um vasto leque de disciplinas que estudam o seu crescimento, reprodução, metabolismo, desenvolvimento, doenças e evolução. A zoologia ocupa-se do estudo dos animais, incluindo aspectos como a sua fisiologia, anatomia e embriologia. Tanto a botânica como a zoologia se dividem em disciplinas menores especializadas em grupos particulares de animais e plantas. A taxonomia inclui outras disciplinas que se ocupam doutros organismos além das plantas e dos animais, como, por exemplo, a micologia, que estuda os fungos. Os mecanismos genéticos e de desenvolvimento partilhados por todos os organismos são estudados pela biologia molecular, pela genética molecular e pela biologia do desenvolvimento.

Classificação da vida

O sistema de classificação dominante é conhecido como taxonomia lineana, que inclui conceitos como a estruturação em níveis e a nomenclatura binomial. A atribuição de nomes científicos a organismos é regulada por acordos internacionais como o Código Internacional de Nomenclatura Botânica (ICBN), o Código Internacional de Nomenclatura Zoológica (ICZN), e o Código Internacional de Nomenclatura Bacteriana (ICNB). Um esboço dum código único foi publicado em 1997 numa tentativa de uniformizar a nomenclatura nas três áreas, mas que parece não ter sido ainda adoptado formalmente. O Código Internacional de Classificação e Nomenclatura de Vírus (ICVCN) não foi incluído neste esforço de uniformização.

Interacções entre organismos

A ecologia estuda a distribuição e a abundância dos organismos vivos, e as interações dos organismos entre si e com o seu ambiente. O ambiente de um organismo inclui não só o seu habitat, que pode ser descrito como a soma dos fatores abióticos locais tais como o clima e a geologia, mas também pelos outros organismos com quem partilha o seu habitat. Os sistemas ecológicos são estudados a diferentes níveis, do individual e populacional ao do ecossistema e da biosfera. A ecologia é uma ciência multidisciplinar, recorrendo a vários outros domínios científicos.

A etologia estuda o comportamento animal (com particular ênfase nos animais sociais como os primatas e os canídeos) e é por vezes considerada um ramo da zoologia. Uma preocupação particular dos etólogos prende-se com a evolução do comportamento e a sua compreensão em termos da teoria da seleção natural. De certo modo, o primeiro etólogo moderno foi Charles Darwin, cujo livro The expression of the emotions in animals and men influenciou muitos etólogos.

História da Biologia

Formado por combinação do grego βίος (bios), que significa vida, e λόγος (logos), que significa palavra, ideia, a palavra biologia no seu sentido moderno parece ter sido introduzida independentemente por Gottfried Reinhold Treviranus (Biologie oder Philosophie der lebenden Natur, 1802) e por Jean-Baptiste Lamarck (Hydrogéologie, 1802). A palavra propriamente dita pode ter sido cunhada em 1800 por Karl Friedrich Burdach, mas aparece no título do Volume 3 da obra de Michael Christoph Hanov Philosophiae naturalis sive physicae dogmaticae: Geologia, biologia, phytologia generalis et dendrologia, publicada em 1766.

Read more »

Física

Física

Física

Física é a ciência que estuda os fenômenos naturais, ou seja, tudo o que ocorre ao nosso redor. Trata dos componentes fundamentais do Universo, as forças que eles exercem e os resultados destas forças. O termo vem do grego φύσις (physis), que significa natureza, pois nos seus primórdios ela estudava, indistintamente, muitos aspectos do mundo natural. A Física difere da Química, ao lidar menos com substâncias específicas e mais com a matéria exata em geral, embora existam áreas que se cruzem, como a Físico-química (intimidade da matéria). Dessa forma, os físicos estudam uma vasta gama de fenômenos físicos, em diversas escalas de comprimento: das partículas subatômicas, das quais toda a matéria é originada, até o comportamento do universo material como um todo (Cosmologia).

A Física é uma das mais antigas disciplinas académicas, talvez a mais velha de todas através da sua inclusão na astronomia. Ao longo dos dois últimos milénios, a física foi considerada sinónimo de filosofia, química e certos ramos da matemática e biologia mas durante a Revolução Científica no século XVI, ela tornou-se uma ciência única e moderna por mérito próprio. Contudo, em algumas áreas como a física matemática e a química quântica, as fronteiras da física mantêm-se difícil de distinguir.

A Física é tanto significante como influente, em parte porque os avanços na sua compreensão foram muitas vezes traduzidos em novas tecnologias, mas também porque as novas ideias na física muitas vezes ressoam com as outras ciências, matemáticas e filosóficas. Por exemplo, avanços na compreensão do electromagnetismo influenciaram directamente o desenvolvimento de novos produtos que transformaram dramaticamente a sociedade moderna. (ex: televisão, computadores e electrodomésticos); avanços na termodinâmica influenciaram o desenvolvimento do transporte motorizado; e avanços na mecânica inspiraram o desenvolvimento do cálculo.

Como ciência, a Física faz uso do método científico. Baseia-se na Matemática e na Lógica para a formulação de seus conceitos.

Divisões

Um sistema de divisão da Física pode ser feito, levando-se em conta a magnitude do objeto em análise. A física quântica trata do universo do muito pequeno, dos átomos e das partículas que compõem os átomos; a física clássica trata dos objetos que encontramos no nosso dia-a-dia; e a física relativística trata de situações que envolvem grandes quantidades de matéria e energia.

A divisão mais tradicional, no entanto, é aquela feita de acordo com as propriedades mais estudadas nos fenômenos. Daí, temos a Mecânica, quando se estudam objetos a partir de seu movimento ou ausência de movimento, e também as condições que provocam esse movimento; a Termodinâmica, quando se estudam o calor, o trabalho, as propriedades das substâncias, os processos que as envolvem e as transformações de uma forma de energia em outra; o Eletromagnetismo quando se analisam as propriedades elétricas, aquelas que existem em função do fluxo de elétrons nos corpos; a Ondulatória, que estuda a propagação de energia pelo espaço; a Óptica, que estuda os objetos a partir de suas impressões visuais; a Acústica, que estuda os objetos a partir das impressões sonoras; e mais algumas outras divisões menores.

Áreas da Física

Áreas principais

• Mecânica
  • Cinemática
  • Dinâmica
  • Estática
  • Hidrostática
  • Hidrodinâmica
  • Aerostática
  • Aerodinâmica

• Termologia
  • Termodinâmica
  • Calorimetria
  • Termometria

• Ondulatória

• Acústica

• Óptica

• Electromagnetismo
  • Magnetismo
  • Eletricidade
  • Física de Semicondutores

• Física Moderna
• Teoria da relatividade
  • Relatividade geral
  • Relatividade restrita

• Física de Partículas
  • Física Subatômica
• Física Atômica
• Física Molecular
• Física Nuclear
• Mecânica Quântica
• Mecânica Estatística

Aplicações na tecnologia

• Eletrônica
• Física computacional

Outras áreas

• Física de Materiais
• Mecânica estatística
• Física Matemática
• Física de Plasmas
• Oceanografia
• Econofísica
• Física atmosférica
• Astrofísica

Aplicações em outras ciências

• Físico-química (na química)
• Astrofísica (na astronomia)
• Geofísica (na geologia)
• Biofísica (na biologia)
  • Neurobiofísica (na neurociência)
• Física Médica (na medicina)
• Agrofísica (na agronomia)
• Econofísica (em finanças)

Técnicas da Mecânica Estatística têm encontrado aplicações em neurociência, economia, teoria da informação e teoria da computação.

Filosofia da Física

Muito sobre a filosofia que envolve a Física pode ser encontrado em Filosofia, Metafísica, Ciência e método científico. Entretanto, existem filosofias peculiares da Física.

Um exemplo de filosofia física é o Determinismo Científico, que diz que tudo que existe não passa de partículas e que o movimento dessas partículas é determinado para sempre quando determina-se a posição e a velocidade da partícula no momento atual. Ou seja, conhecendo a posição de todas as coisas e a sua velocidade, poderia se conhecer todo o passado e o futuro. O determinismo stricto sensu não existe na Física Quântica, pela qual só se pode determinar probabilidades de posições e velocidades, nunca valores exatos.

Um exemplo de filosofia muito forte entre os físicos é o Reducionismo. Segundo essa linha de pensamento, é possível escrever leis básicas que descrevem o comportamento do Universo. Todo tipo de conhecimento poderia ser reduzido a essas leis básicas. Por exemplo, acredita-se que todos os fenômenos químicos possam ser deduzidos da Física Quântica, se o número de cálculos envolvidos for viável. Um dos propósitos da Física, talvez o principal, é encontrar essas leis básicas que regem o Universo. O Reducionismo coloca a Física na posição da ciência mais básica de todas, pois, a partir dela, seria possível obter-se todas as outras. Isso quer dizer que todos os conceitos das outras ciências poderiam ser reduzidos a conceitos físicos. Entretanto, ao contrário do que pode parecer, essa visão não tenta caracterizar as outras ciências como inúteis, pois o conhecimento das leis básicas não garante que seja viável tratar sistemas complexos sem se utilizar de conceitos derivados delas. Por exemplo, muitos conceitos da Química são úteis porque não é viável nem necessário tratar os sistemas puramente com Física Quântica.

Read more »

Química

Química

Química.

Química (do egípcio kēme (chem), significando "terra") é a ciência que trata das substâncias da natureza, dos elementos que a constituem, de suas características, propriedades combinatórias, processos de obtenção, suas aplicações e sua identificação. Estuda a maneira pela qual os elementos se ligam e reagem entre si, bem como a energia desprendida ou absorvida durante estas transformações.

História

A história da Química está intrinsecamente ligada ao desenvolvimento do homem, já que abarca todas as transformações de matérias e as teorias correspondentes.

Os primeiros passos

A ciência química surge no século XVII, a partir dos estudos de alquimia, populares entre muitos dos cientistas da época. Considera-se que os princípios básicos da Química se recolhem pela primeira vez, na obra do cientista britânico Robert Boyle: The Sceptical Chymist (1661). A Química, como tal, começa um século mais tarde, com os trabalhos do francês Antoine Lavoisier e suas descobertas em relação ao oxigênio, à lei da conservação da massa e à refutação da teoria do flogisto como teoria da combustão.

A racionalização da Química

Um ponto crucial no desenvolvimento da Química, como ciência, foi a racionalização dos conhecimentos empíricos obtidos, procurando criar leis racionais e simplificar, de forma coerente, as informações obtidas. O princípio de conservação da massa e o entendimento da influência da composição da atmosfera nos experimentos -- ambos amplamente disseminados a partir dos trabalhos de A. Lavoisier, no final do século XVIII--permitiram que os experimentos se tornassem cada vez mais rigorosos e precisos, em oposição ao caráter qualitativo das experimentações alquimistas.

A partir desse momento, a medição de massas assume um caráter fundamental na história da Química, tendo sido esse o principal impulsor para o desenvolvimento da balança, a partir da época de Lavoisier, tendo ele próprio construído os equipamentos mais precisos desse período.

A hipótese atomística

Uma das maiores vitórias da Química, devido ao uso de balanças nos experimentos, foi, sem dúvida, devida a John Dalton. Esse cientista inglês ficou intrigado com o fato de que, ao decompor qualquer substância em seus constituintes mais simples, as razões entre as massas das diversas substâncias obtidas poderem ser sempre escritas a partir de números inteiros de pequeno valor, ocorrendo frequentemente razões, do tipo 1:2, 2:3, 5:2 etc.

Com base nesse curioso dado experimental, Dalton propôs, em 1881, um modelo para a constituição da matéria: tais dados seriam facilmente explicados se toda a matéria fosse constituída por unidades indivisíveis, nomeadas de átomo (do grego "indivisível"). Tal conceito, cuja primeira descrição provinha do filósofo grego Demócrito, agora surgia, naturalmente, de medidas quantitativas rigorosas.

A racionalização da matéria

A teoria atomística de Dalton teve importantes repercussões. Baseado em dados experimentais, um cientista francês, chamado Joseph Proust, já tinha proposto formalmente o conceito de que toda substância tinha uma composição constante e homogênea. Assim, a água, por exemplo, independente de sua origem, era sempre composta pela mesma proporção de dois gases: oxigênio e hidrogênio. Juntando esse conceito e seus postulados atomísticos, Dalton organizou de forma racional as diversas substâncias conhecidas, criando uma tabela de substâncias que seriam formadas por apenas um tipo de átomo, e substâncias que eram formadas por uma combinação característica de átomos.

Assim, tanto a grafite como os gases hidrogênio e oxigênio, por exemplo, eram formados apenas por um tipo de átomo, enquanto que outras substâncias, como a água, eram formadas pela combinação de dois ou mais átomos, nesse caso, dos elementos hidrogênio e oxigênio (as dificuldades de obter certos dados com uma precisão razoável levaram Dalton a propor erroneamente para a água a fórmula HO, em vez de H₂O). Apesar das dificuldades experimentais, Dalton propôs formulas certas para diversos compostos conhecidos na época, tendo seu trabalho revolucionado de forma definitiva o entendimento da matéria.

Conceitos fundamentais

Fases ou estados da matéria são conjuntos de configurações que objetos macroscópicos podem apresentar. São três os estados ou fases considerados: sólido, líquido e gasoso. Outros tipos de fases da matéria, como o estado pastoso ou o plasma, são estudados em níveis mais avançados de física.

No estado sólido, considera-se que a matéria do corpo mantém a forma macroscópica e a posição relativa de suas partículas. É particularmente estudado nas áreas da Estática e da Dinâmica. No estado líquido, o corpo mantém a quantidade de matéria e, aproximadamente, o volume; a forma e a posição relativa das partículas não se mantêm. É particularmente estudado nas áreas da Hidrostática e da Hidrodinâmica. No estado gasoso, o corpo mantém apenas a quantidade de matéria, podendo variar, amplamente, a forma e o volume. É particularmente estudado nas áreas da aerostática e da aerodinâmica.

Uma substância possui uma composição característica, determinada, e um conjunto definido de propriedades. Exemplos de substâncias são o cloreto de sódio, a sacarose e o oxigênio, entre outros. Uma substância pode ser formada por um único elemento químico (substância simples), como, por exemplo, o ouro, o ferro ou o cobre, ou por dois ou mais elementos, numa proporção definida (substância composta), como é o caso do cloreto de sódio (39,34% de sua massa é de sódio e 60,66%,de cloro).

Duas ou mais substâncias agrupadas constituem uma mistura, cuja composição e propriedade são variáveis. O leite, por exemplo, é uma mistura.

Denominam-se elemento químico todos os átomos que possuem o mesmo número atômico (Z), ou seja, o mesmo número de prótons.

Um composto químico é uma substância química constituída por moléculas ou cristais de dois ou mais átomos, ou íons, ligados entre si numa proporção fixa e definida, isto é, as proporções entre elementos de uma substância não podem ser alteradas por processos físicos. Por exemplo, a água é um composto formado por hidrogênio e oxigênio, na proporção de dois para um.

Um íon ou ião é uma espécie química eletricamente carregada, geralmente um átomo ou molécula que perdeu ou ganhou elétrons. Íons carregados negativamente são conhecidos como ânions, ou aniões' (que são atraídos para ânodos), enquanto íons carregados positivamente são conhecidos como cátions, ou catiões (que são atraídos por cátodos).

Uma molécula é um conjunto, electricamente neutro, de dois ou mais átomos unidos por pares compartilhados de elétrons (ligações covalentes), que se comportam como uma única partícula. Uma substância que apresente somente ligações covalentes e seja formada por moléculas discretas é chamada de substância molecular, cuja ligação suficientemente forte caracteriza-a com uma identidade estável.

As ligações químicas são uniões estabelecidas entre átomos para formarem as moléculas, que constituem a estrutura básica de uma substância ou composto. Na Natureza, existem, aproximadamente, uma centena de elementos químicos. Os átomos desses elementos químicos, ao se unirem, formam a grande diversidade de substâncias químicas.

Energia química é a energia potencial das ligações químicas entre os átomos. Sua liberação é percebida mais claramente, por exemplo, numa combustão. A energia química é liberada ou absorvida em qualquer reação química.

Uma reação química é uma transformação da matéria, na qual ocorrem mudanças qualitativas na composição química de uma ou mais substâncias reagentes, resultando em um ou mais produtos.

A tabela periódica dos elementos químicos é a disposição sistemática dos elementos, na forma de uma tabela, em função de suas propriedades. É muito útil para se preverem as características e tendências dos átomos.

Leis da química

As reações químicas são governadas por certas leis que trazem conceitos fundamentais em Química. Algumas delas são:

• Lei da conservação das massas, que, de acordo com alguns físicos modernos, considera que a energia é conservada, e que massa e energia são relacionadas; um conceito que se torna importante em química e física nuclear.
• Lei da conservação da energia que conduz aos importantes conceitos de equilíbrio, termodinâmica, e cinética.
• Lei de Proust ou "lei das proporções constantes", embora em muitos sistemas (notadamente macromoléculas bioquímicas e minerais) as variedades possíveis tendem a requerer vastos números, e são freqüentemente representados como frações.
• Lei das proporções múltiplas
• Lei de Hess
• Lei de Beer-Lambert
• Lei da difusão de Fick
• Lei de Raoult
• Lei de Henry
• Lei de Boyle (1662, relacionando pressão e volume)
• Lei de Charles (1787, relacionando volume e temperatura)
• Lei de Gay-Lussac (1809, relacionando pressão e temperatura)
• Lei de Avogadro

Áreas de estudo e algumas de suas subdivisões

Alerta

Antes de adentrarmos nos tópicos e subáreas da Química é preciso refazer o conceito errôneo que existe sobre a mesma. A mídia e os vestibulares fazem da Química uma mera disciplina ou relaciona logo a produto perigoso. É mais fácil divulgar acidentes do que descorbertas. Portanto, temos que nos conscientizar que não existe Química boa e nem Química ruim; tudo depende de quam a utiliza.

A divisão da Química pode ser feita de diversas maneiras.

Por exemplo, a IUPAC divide a química em :

• Química física e biofísica
• Química inorgânica
• Química orgânica e química biométrica
• Polímeros
• Química analítica
• Química e meio ambiente
• Química e saúde humana
• Nomenclatura química e representação estrutural

Mais tradicionalmente, a Química pode, também, ser dividida em diversas modalidades:

• Química orgânica

É a ciência da estrutura, das propriedades, da composição e das reações químicas dos compostos orgânicos que, em principio, são os compostos cujo elemento principal é o carbono. O limite entre a química orgânica e a química inorgânica, que segue, não é sempre nítido; por exemplo, o óxido de carbono (CO) e o anidrido carbônico (CO₂) não fazem parte da Química Orgânica.

• Química inorgânica

É o ramo da Química que trata das propriedades e das reações dos compostos inorgânicos. Neste, é incluída a geoquímica

• Físico-Química ou Química Física

É o estudo dos fundamentos físicos dos sistemas químicos e dos processos físicos. Em particular, a descrição energética das diversas transformações faz, por exemplo, parte desse ramo da Química. Nela, encontram-se disciplinas importantes, como a termodinâmica química e a termoquímica, a cinética química, a mecânica estatística, a espectroscopia e a eletroquímica.

• Bioquímica ou Química Biológica

É o estudo dos compostos químicos, das reações químicas e das interações químicas que acontecem nos organismos vivos.Inclui os subramos da química médica, química clínica, química ambiental, toxicologia e bioquímica em si. Guardita relação com os outros ramos da química.

• Química analítica

É o estudo de amostras de material, para se conhecerem a sua composição química e sua estrutura.

• Química nuclear

É o estudo dos fenômenos materiais e energéticos que aparecem no nível do núcleo dos átomos.

• Química dos polímeros

Alguns elementos, como o carbono e o silício, têm a propriedade de poderem formar cadeias repetindo numerosas vezes a mesma estrutura. Essas macromoléculas têm propriedades químicas e físicas exploradas pela indústria.

Química em tópicos

• Química inorgânica - estuda as substâncias inorgânicas.
• Química orgânica - estuda as substâncias orgânicas.
• Química analítica - trata da análise química de produtos.
• Físico-química - estuda as propriedades químicas e físicas da matéria.
• Bioquímica - trata dos processos químicos relativos aos seres vivos.
• Química industrial - estudo de reações com interesse em processos industriais (ver verbetes engenharia química e cálculo de reatores).
• Química ambiental-estuda os processos químicos (mudanças) que ocorrem no meio ambiente
• Química medicinal - estudo da aplicação da Química ao planejamento, avaliação e síntese de novos fármacos.
• Química Clínica- estudo e análise da Química e da Bioquímica do ser humano, em seus estados fisiológicos normal ou patológico.
• Toxicologia- estuda os efeitos adversos das substâncias químicas sobre os organismos
• Farmacologia- estuda como as substâncias químicas reagem com os organismos vivos
• Química forense- estuda as aplicações das ciências químicas no âmbito judicial e criminal
• Petroquímica - trata da obtenção e refinação do petróleo.
• Mineralogia
• Engenharia Química - ramo da Engenharia dedicado ao projeto e estudo de Indústrias de Processos Químicos.
• Cálculo de Reatores - ramo da Engenharia Química que estuda o projeto de conjuntos de reatores industriais.
• Carboquímica - trata de processos envolvendo o carvão mineral.
• Catálise química - trata de procedimentos que alteram a cinética das reações.
• Ciência dos materiais - trata da composição, resistência e durabilidade de materiais.
• Cinética química - trata da velocidade das reações químicas.
• Combustão - trata das substâncias usadas na produção de energia.
• Eletroquímica - trata de reações químicas envolvendo energia elétrica.
• Estequiometria - Estudo quantitativo acerca dos reagentes e produtos de uma reação química.
• Química Quântica
• Operações Unitárias - ramo da Engenharia Química que estuda o projeto de equipamentos industriais de transformações físicas (por exemplo, filtração, destilação, cominuição, decantação, aquecimento), em oposição às Conversões Químicas (Cálculo de Reatores).
• Termoquímica - trata de reações químicas envolvendo energia térmica.

Tópicos Especiais

• Estudo da Corrosão
• Estudo da Combustão
• Estudo das Ligações químicas
• Estudo dos Orbitais atômicos
• Isomerismo
• Problemas insolúveis da Química
• Nomenclatura química
• Tabela periódica -

Literatura em Química

Além dos livros didáticos ou específicos sobre tópicos da Química no mundo, são publicados, diariamente, centenas de artigos técnicos e científicos. Há milhares de jornais e revistas periódicas de Química. A principal fonte de referência para uma pesquisa bibliográfica sobre os assuntos tratados na área química é o Chemical Abstracts, publicado pela American Chemical Society, o qual contém resumos dos principais artigos publicados mundialmente.

Química - O estudo das interações das substâncias químicas e com a energia, baseado nas estruturas dos átomos, moléculas e outros tipos de agregações.

Read more »

Poluição

Poluição

Tipos de poluição

O termo poluição também pode se referir a ondas eletromagnéticas ou radioatividade. Uma interpretação mais ampla do termo deu origem a como a poluição luminosa. No caso da poluição sonora, esta é o efeito provocado pela difusão do som em grande quantidade, muito acima do tolerável pelos organismos vivos, através do meio ambiente. Dependendo de sua intensidade causa danos irreversíveis em seres vivos. A Aviação civil é uma das maiores fontes de poluição sonora nas grandes cidades. Já a poluição visual, tem como efeito a sensibilidade dos olhos ao deparar-se com efeitos berrantes em materiais de divulgação.

Tipos:

• Poluição atmosférica
• Poluição hídrica
• Poluição do solo
• Poluição sonora
• Poluição térmica
• Poluição Luminosa
• Poluição visual
  

  Poluição global

  Os problemas de poluição global, como o efeito estufa, a diminuição da camada de ozônio, as chuvas ácidas, a perda da biodiversidade, os dejectos lançados em rios e mares, entre outros materiais, nem sempre são observados, medidos ou mesmo sentidos pela população.

  A explicação para toda essa dificuldade reside no fato de se tratar de uma poluição cumulativa, cujos efeitos só são sentidos a longo prazo. Apesar disso, esses problemas têm merecido atenção especial no mundo inteiro; por estar multiplicado-se em curto tempo e com a certeza de um grande balanço em todos os seres vivos.

  Efeito estufa

  Poluição atmosférica nos arredores de Paris (França).

  A Terra recebe uma quantidade de radiação solar que, em sua maior parte (91%), é absorvida pela atmosfera terrestre, sendo o restante (9%) refletido para o espaço. A concentração de gás carbônico oriunda, principalmente, da queima de combustíveis fósseis, dificulta ou diminui o percentual de radiação que a Terra deve reflectir para o espaço. O calor não sendo irradiado ao espaço provoca o aumento da temperatura média da superfície terrestre.

  Aquecimento global

  Devido à poluição atmosférica e seus efeitos, muitos cientistas apontam que o aquecimento global do planeta a médio e longo prazo pode ter caráter irreversível e, por isso, desde já devem ser ado(p)tadas medidas para diminuir as emissões dos gases que provocam esse aquecimento. Outros cientistas, no entanto, admitem o aumento do teor do gás carbônico na atmosfera, mas lembram que grande parte desse gás tem origem na concentração de vapor de água, o que independe das atividades humanas. Essa controvérsia acaba adiando a tomada de decisão para a adoção de uma política que diminua os efeitos do aumento da temperatura média da Terra. O carbono presente na atmosfera garante uma das condições básicas para a existência de vida no planeta: a temperatura. A Terra é aquecida pelas radiações infravermelhas emitidas pelo Sol até uma temperatura de -27oC. Essas radiações chegam à superfície e são refletidas para o espaço. O carbono forma uma redoma protetora que aprisiona parte dessas radiações infravermelhas e as reflete novamente para a superfície. Isso produz um aumento de 43oC na temperatura média do planeta, mantendo-a em torno dos 16oC. Sem o carbono na atmosfera a superfície seria coberta de gelo. O excesso de carbono, no entanto, tenderia a aprisionar mais radiações infravermelhas, produzindo o chamado efeito estufa: a elevação da temperatura média a ponto de reduzir ou até acabar com as calotas de gelo que cobrem os pólos. Os cientistas ainda não estão de acordo se o efeito estufa já está ocorrendo, mas preocupam-se com o aumento do dióxido de carbono na atmosfera a um ritmo médio de 1% ao ano. A queima da cobertura vegetal nos países subdesenvolvidos é responsável por 25% desse aumento. A maior fonte, no entanto, é a queima de combustíveis fósseis, como o petróleo, principalmente nos países desenvolvidos.

  Elevação da temperatura

  A elevação da temperatura terrestre entre 2 e 5 graus Celsius, presume-se, provocará mudanças nas condições climáticas. Em função disto, o efeito estufa poderá acarretar aumento do nível do mar, inundações das áreas litorâneas (diz-se litorâneas no Brasil, litorais em Portugal) e desertificação de algumas regiões, comprometendo as terras agricultáveis e, conseqüentemente, a produção de alimentos.

  Países emissores de gases do efeito estufa

• Estados Unidos 45,8%
• China 11,9 %
• Indonésia 7,4%
• Brasil 5,4 %
• Rússia 4,8%
• Índia 4,5%
• Japão 3,1%
• Alemanha 2,5 %
• Malásia 2,1%
• Canadá 1,8%

O Brasil ocupa o 16º lugar entre os países que mais emitem gás carbônico para gerar energia. Mas se forem considerados também os gases do efeito estufa liberados pelas queimadas e pela agropecuária, o país é o quarto maior poluidor (em % das emissões totais de gases do efeito estufa).

A poluição e a diminuição da camada de ozônio

Água poluída

A camada de ozônio é uma região existente na atmosfera que filtra a radiação ultravioleta provinda do Sol. Devido processo de filtragem, os organismos da superfície terrestre ficam protegidos das radiações.

A ozôniosfera é formada pelo gás ozônio, que é constituído de moléculas de oxigênio que sofrem um rearranjo a partir da radiação ultravioleta que penetra na atmosfera.

A exposição à radiação ultravioleta afeta o sistema imunológico, causa cataratas e aumenta a incidência de câncer de pele nos seres humanos, além de atingir outras espécies.

A diminuição da camada de ozônio está ocorrendo devido ao aumento da concentração dos gases CFC (cloro-flúor-carbono) presentes no aerossol, em fluidos de refrigeração que poluem as camadas superiores da atmosfera atingindo a estratosfera.

O cloro liberado pela radiação ultravioleta forma o cloro atômico, que reage ao entrar em contato com o ozônio, transformando-se em monóxido de cloro. A reação reduz o ozônio atmosférico aumentando a penetração das radiações ultra-violetas.

Consequências econômicas

As consequências econômicas e ecológicas da diminuição da camada de ozônio, além de causar o aumento da incidência do câncer de pele, podem gerar o desaparecimento de espécies animais e vegetais e causar mutações genéticas. Mesmo havendo incertezas sobre a magnitude desse fenômeno, em 1984 foi assinado um acordo internacional para diminuir as fontes geradoras do problema (Protocolo de Montreal).

Protocolo de Montreal

No Protocolo de Montreal, 27 países signatários se comprometeram a reduzir ou eliminar o consumo de CFC até ao ano 2000, o que, até hoje, ainda não aconteceu na proporção desejada, apesar de já haver tecnologia disponível para substituir os gases presentes nos aerossóis, em fluidos de refrigeração e nos solventes.

A poluição e as chuvas ácidas

O Canal de Lachine em Montreal (Canadá), encontra-se poluído.

As chuvas ácidas são precipitações na forma de água e neblina que contêm ácido nítrico e sulfúrico. Elas decorrem da queima de enormes quantidades de combustíveis fósseis, como petróleo e carvão, utilizados para a produção de energia nas refinarias e usinas termoelétricas, e também pelos veículos.

Durante o processo de queima, milhares de toneladas de compostos de enxofre e óxido de nitrogênio são lançados na atmosfera, onde sofrem reações químicas e se transformam em ácido nítrico e sulfúrico.

O dióxido de carbono reage reversivelmente com a água para formar um ácido fraco o ácido carbônico No equilíbrio o pH desta solução é 5,6, assim a água é naturalmente ácida pelo dióxido de carbono. Qualquer chuva com pH abaixo de 5,6 é considerado excessivamente ácido. Dióxido de nitrogênio NO2 e dióxido de enxofre SO2 podem reagir com substâncias da atmosfera produzindo ácidos, estes gases podem se dissolver em gotas de chuva e em partículas de aerossóis e em condições favoráveis precipitarem-se em chuva ou neve. Dióxido de nitrogênio pode se transformar em ácido nítrico e em ácido nitroso e dióxido de enxofre pode se transformar em ácido sulfúrico e ácido sulfuroso. Amostras de gelo da Groelândia datadas de 1900 mostram a presença de sulfatos e nitratos , o que indica que já em 1900 tínhamos a chuva ácida. O pior de tudo é que a chuva ácida pode se formar em locais distantes da produção de óxidos de enxofre e nitrogênio A chuva ácida é um grande problema da atualidade porque anualmente grandes quantidades de óxidos ácidos são formados pela atividade humana e colocados na atmosfera. Quando uma precipitação (chuva) ácida cai em um local que não pode tolerar a acidez anormal, sérios problemas ambientais podem ocorrer. Em algumas áreas dos estados unidos o pH da chuva já chegou a 1,5 (West Virginia), como já percebemos chuva e neve ácidas não conhecem fronteiras, poluição de um país pode causar chuva ácida em outro , como o Canadá que sofre com a poluição dos EUA. A extensão dos problemas da chuva ácida pode ser visto pelos lagos sem peixes, árvores mortas , construções e obras de arte feitas a partir de rochas destruídas irreversivelmente A chuva ácida pode causar perturbações nos estômatos das folhas das árvores causando um aumento de transpiração e deixando a árvore deficiente me água , a chuva ácida pode acidificar o solo, danificar raízes aéreas e assim diminuir a quantidade de nutrientes transportada, a chuva ácida pode carregar minerais importantes do solo, como fazer o solo guardar minerais de efeito tóxico, como íons de metais. Estes íons tóxicos não causavam problemas ,pois são naturalmente insolúveis em á gua no pH normal da chuva, com o aumento de pH pode-se aumentar a solubilidade de muitos minerais . Por exemplo, os prótons da chuva ácida podem reagir com o insolúvel hidróxido de alumínio encontrado no solo, gerando íons alumínio que podem ser capturados pelas raízes das plantas.

A chuva ácida é composta por diversos ácidos como, por exemplo, o óxido de nitrogênio e os dióxidos de enxofre, que são resultantes da queima de combustíveis fósseis (carvão, óleo diesel, gasolina entre outros). Quando caem em forma de chuva ou neve, estes ácidos provocam danos no solo, plantas, construções históricas, animais marinhos e terrestres etc. Este tipo de chuva pode até mesmo provocar o descontrole de ecossistemas, ao exterminar determinados tipos de animais e vegetais. Poluindo rios e fontes de água, a chuva pode também prejudicar diretamente a saúde do ser humano, causando doenças pulmonares, por exemplo. Este problema tem se acentuado nos países industrializados, principalmente nos que estão em desenvolvimento como, por exemplo, Brasil, Rússia, China, México e Índia. A setor industrial destes países tem crescido muito, porém de forma desregulada, agredindo o meio ambiente. Nas décadas de 1970 e 1980, na cidade de Cubatão, litoral de São Paulo, a chuva ácida provocou muitos danos ao meio ambiente e ao ser humano. Os ácidos poluentes jogados no ar pelas indústrias, estavam gerando muitos problemas de saúde na população da cidade. Foram relatados casos de crianças que nasciam sem cérebro ou com outros defeitos físicos. A chuva ácida também provocou desmatamentos significativos na Mata Atlântica da Serra do Mar.

Chuva ácida

As conseqüências da chuva ácida para a população humana, podem ser econômicas, sociais ou ambientais. Tais consequencias são observáveis principalmente em grandes áreas urbanas, onde ocorrem patologias que afetam o sistema respiratório e sistema cardiovascular, e além disso, causam destruição de edificações e monumentos, através da corrosão pela reação com ácidos. Porém, nada impede que as consequências de tais chuvas chegem a locais muito distantes do foco gerador, devido ao movimento das massas de ar, que são capazes de levar os poluentes para muito longe. Estima-se que as chuvas ácidas contribuam para a devastação de florestas e lagos, sobretudo aqueles situados nas zonas temperadas ácidas.

A poluição e a perda de biodiversidade

Ao interferir nos habitats, a poluição pode levar a desequilíbrios que provocam a diminuição ou extinção dos elementos de uma espécie, causando uma perda da biodiversidade. As variações da temperatura da água do mar, levam a dificuldades da adaptação de certas espécies de peixes, é igualmente uma das causas da invasão de águas salinas em ambientes tradicionalmente de água doce, causando assim uma pressão adicional nesses ecossistemas, e potenciando a diminuição ou extinção das espécies até então ai presentes.

Read more »

Desmatamento

Desmatamento

A desflorestação no Brasil

Há três importantes fatores responsáveis pela desflorestação no Brasil: as madeireiras, a pecuária e o cultivo da soja. Como boa parte opera ilegalmente, principalmente na Amazônia, os estragos na floresta são cada vez maiores.

No Brasil, os estados mais atingidos pela desflorestação são Pará e Mato Grosso. Este último é o campeão em área desmatada, apesar de ter havido uma redução nos últimos anos.

A média de madeira movimentada na Amazônia - de acordo com um relatório divulgado pelo Governo Federal em agosto de 2006 - é de aproximadamente 40 milhões de m³, incluindo madeira serrada, carvão e lenha. Desse total, apenas 9 milhões de m³ vieram de manejo florestal (previamente autorizado).

Desflorestação na Amazônia

A desflorestação é uma das intervenções humanas que mais prejudica a sustentabilidade ambiental na Amazônia. Na região amazônica, a desflorestação já removeu 17% da floresta original. Além disso, extensas áreas do bioma Amazônia abrigam florestas empobrecidas e degradadas por queimadas e exploração madeireira predatória.

De acordo com Barreto et al. (2005), 47% do bioma Amazônia estava sob algum tipo de pressão humana em 2002, dos quais 19% representavam pressão consolidada (desflorestação, centros urbanos e assentamentos rurais) e 28% pressão incipiente (medida pela incidência de focos de calor). Despesas com a gestão ambiental representaram apenas 0,3% (R$ 96 milhões) das despesas orçamentárias públicas dos Estados da Amazônia Legal em 2005. Em contraste, as despesas orçamentárias com meio ambiente de toda a Amazônia foram oito vezes inferiores aos gastos efetuados pelo Estado de São Paulo em 2005.

A desflorestação no bioma Amazônia passou de 10%, em 1990, atingindo 17% em 2005. Entre 1990 e 2006, a área desmatada anualmente continuou elevada. Em média, a área desmatada subiu de 16 mil quilômetros quadrados, na década de 1990, para aproximadamente 20 mil quilômetros quadrados entre 2000 e 2006. A maior desflorestação registrada na Amazônia ocorreu em 1995 (29,1 mil quilômetros quadrados). Em 2004 foi registrado a segunda maior desflorestação da história da região –27,4 mil quilômetros quadrados. Em 2005, a área desmatada foi de 18,8 mil quilômetros quadrados, o que representa uma queda de mais de 30% em relação ao ano anterior. Em 2006 foi registrada uma queda ainda mais relevante na desflorestação da Amazônia (13,1 mil quilômetros quadrados). Nos últimos cinco anos, o Mato Grosso foi o campeão de desflorestação na região.

A União Democrática Ruralista patrocina um projeto de lei no Congresso Nacional, já aprovado pelo Senado, que aumenta em 150% o limite legal para desflorestação nas fazendas da Amazônia e dá anistia aos fazendeiros que já desmataram, ilegalmente, suas propriedades nos últimos sete anos.

Monitoramento

O governo do Brasil monitora a cobertura florestal da Amazônia com imagens do satélite Landsat desde o final da década de 70. O Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe) conduz o mapeamento das áreas desmatadas na Amazônia através do projeto Prodes (Monitoramento da Floresta Amazônica por Satélite) e gera estimativas de taxa de desflorestação anual para a Amazônia. A informação sobre a taxa de desflorestação é importante para planejar ações de combate à desflorestação em escala regional. Contudo, apenas informações sobre a taxa de desflorestação são insuficientes para o monitoramento e controle da desflorestação em escala local - é também necessário saber onde a conversão florestal ocorreu e acompanhar as tendências da desflorestação. Em 2003, o Inpe passou a disponibilizar os mapas de desflorestação da Amazônia para toda a sociedade. Há, entretanto, refinamentos que precisam ser feitos nos dados fornecidos pelo Inpe. Primeiro, a escala de mapeamento de 1:250.000, não permite mapear com detalhes fragmentos de florestas e áreas desmatadas menores que 6.25 ha. Segundo, áreas de exploração madeireira e de florestas queimadas não são mapeadas. Por último, a liberação dos dados tem sido temporalmente defasada, ou seja, pelo menos depois de um ano após as áreas terem sido desmatadas. Esta defasagem também limita as ações de controle de desflorestação. Tem havido também divergências no que deve ser considerada desflorestação. No caso do Estado do Acre, por exemplo, áreas de florestas ricas em bambu já foram classificadas como áreas desmatadas o que levou a superestimar a taxa anual de desflorestação para 2003. Os problemas descritos acima têm estimulado os Estados da Amazônia a desenvolverem seus próprios programas de monitoramento florestal, como é o caso dos estados do Mato Grosso e Acre.

Impactos Ambientais

Os impactos ambientais causados pela desflorestação são diversos e dentre eles está um problema ambiental bastante preocupante que é a emissão de gases de efeito estufa e a principal causa dos impactos de atividades humanas no sistema de clima é o uso de combustíveis fósseis nos países desenvolvidos. No entanto, a desflorestação está se tornando uma fonte muito importante de emissões de gases de efeito estufa. Estima-se que a desflorestação já seja responsável por 10% a 35% das emissões globais anuais, com algumas estimativas ainda mais altas. A principal fonte global de emissões por desflorestação é proveniente das florestas tropicais.

A desflorestação tropical está ocorrendo a taxas crescentes e os países que mais desmatam são: Brasil, Indonésia, Sudão, Zâmbia, México, República Democrática de Congo e Myanmar, estes países já perderam mais de 71 milhões de hectares de florestas entre 1990 e 2000. Cada um destes países perdeu uma média anual de pelo menos 500.000 ha de florestas. O Brasil (com desflorestação anual médio de 2,3 milhões de ha) e Indonésia (com desflorestação anual médio de 1,3 milhões de ha) lideram a lista de destruição florestal naquele período.

A desflorestação tropical e a degradação das florestas são a principal causa de perda de biodiversidade no planeta e estão contribuindo para uma extinção em massa de espécies, em um índice 100 a 1.000 maior do que o que poderia ser considerado normal no tempo evolutivo. Estima-se que as mudanças climáticas, que é uma das conseqüências da desflorestação, possam afetar os ecossistemas e as espécies de diversas maneiras e, por esta razão, já são consideradas uma ameaça adicional à biodiversidade. As florestas tropicais podem ser muito suscetíveis aos efeitos das mudanças climáticas. Serviços ambientais fundamentais em ecossistemas florestais tropicais estão em risco devido às mudanças climáticas, tal como a manutenção do ciclo das águas e o balanço de carbono na atmosfera. Isto representa uma enorme ameaça adicional à biodiversidade das florestas tropicais. Alterar a dinâmica dos ecossistemas florestais tropicais pode afetar o balanço de carbono da Terra, alterar os ciclos de água e energia e, portanto, afetar o clima.

A interação entre a desflorestação e as mudanças climáticas pode levar as florestas tropicais a entrarem em um ciclo vicioso extremamente perigoso, em que, por um lado, a desflorestação representa uma fonte importante de emissões de gases de efeito estufa, e, por outro, as mudanças climáticas aumentam a vulnerabilidade das florestas tropicais aos incêndios florestais e à desflorestação, e aceleram a conversão de florestas em ecossistemas muito mais secos e mais pobres em espécies, resultando em enormes emissões ao longo do processo. Mas não são apenas o clima e a biodiversidade que são afetados pela desflorestação. Milhões de pessoas que vivem e dependem das florestas também são dramaticamente ameaçadas. A desflorestação em regiões em desenvolvimento como a Amazônia, está freqüentemente associado à violência e ameaças contra os povos indígenas e comunidades locais e tradicionais, que são expulsas de suas terras. O trabalho escravo ou degradante também está ligado normalmente à destruição de florestas em diversos países.

A desflorestação é, portanto, um enorme problema, com sérios impactos sobre o clima, a biodiversidade e as pessoas. Ações urgentes são necessárias para combater esse mal. Para ajudar a prevenir as mudanças climáticas perigosas é absolutamente necessário que se estabeleçam medidas eficientes contra a desflorestação tropical. Isto será importante não apenas para o clima do planeta, mas também para a manutenção da biodiversidade e para o sustento e a segurança de milhões de pessoas que dependem destas florestas.

Read more »

Meio Ambiente

Meio Ambiente

Meio ambiente

Meio Ambiente abiótico.

O meio ambiente abiótico inclui fatores como solo, água, atmosfera e radiação. É constituído de muitas forças que se influenciam entre si e influenciam a comunidade de seres vivos que os cercam. Por exemplo, a corrente de um rio pode influir na forma das pedras que fazem ao longo do fundo do rio. Mas a temperatura, limpidez da água e sua composição química também podem influenciar toda sorte de plantas e animais e sua maneira de viver. Um importante grupo de factores ambientais abióticos constitui o que se chama de clima.

Sua influência

Os seres vivos e os destituídos de vida são influenciados pela chuva, geada, neve, temperatura quente ou fria, evaporação da água, humanidade (quantidade de vapor de água no ar), vento e muitas outras condições do tempo. Muitas plantas e animais morrem a cada ano por causa das condições do tempo. Os seres humanos constroem casas e usam roupas para proteger-se dos climas ásperos. Estudam o tempo para aprender a controlá-lo. Outros factores abióticos abrangem a quantidade de espaços e de certos nutrientes (substâncias nutritivas) de que pode dispor um organismo.

Todos os organismos precisam de certa quantidade de espaço em que possam viver e levar avante as relações comunitárias. Também precisam de certa quantidade de nutrientes desprovidos de vida, como por exemplo o fosforo, para manter actividades corporais como a circulação e a digestão.

Meio ambiente biótico

Todo ser vivo se encontra em um meio que lhe condiciona a evolução de acordo com o seu patrimônio genético. A reacção leva à individualização dos seres e a sua adaptação ao modo de vida. Quando o meio muda, o organismo reage através de uma nova adaptação (dentro da faixa permitida pelo patrimônio hereditário) que, segundo Lamarck, seria sempre eficaz.

A, locomoção no reino animal, e a dispersão dos díasporos no reino vegetal, permitem às espécies instalarem-se em novos ambientes, mais favoráveis. É o aspecto principal da migração.O organismo pode, também, diminuir as trocas ou contatos com um meio hostil através da reclusão (construção de um abrigo, enquistamentos, anidrobiose e outros)

Ambientes naturais

Ambientes naturais são aqueles que se formaram sem intervenção humana, como os lagos, pântanos, oceanos. Entretanto, esses ambientes não são estáticos, têm sua dinâmica e, em muitos casos, são influenciados pela ação humana.

Meio-ambiente artificial

Ambientes artificiais são aqueles que se formaram com a intervenção do Homem, como, jardins, salinas, campos cultivados e o próprio ambiente urbano.

Read more »