BIOSFERA. Biosfera é a parte do planeta ocupada pelos seres vivos. Geralmente, a expressão refere-se ao conjunto de todos os ecossistemas da Terra.

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2 BIOSFERA Biosfera é a parte do planeta ocupada pelos seres vivos. Geralmente, a expressão refere-se ao conjunto de todos os ecossistemas da Terra. É um conceito da ecologia, relacionado com os conceitos de litosfera, hidrosfera e atmosfera. O Homem, como ser vivo, faz parte da biosfera, e adapta o seu lar da maneira que ele precisar, causando reacções positivas e negativas na Biosfera.

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4 PROJECTO BIOSFERA 2 Será possível recriar o equilíbrio dinâmico da Biosfera?

5 Como não conseguimos recriar a Biosfera temos de retirar o máximo partido dela mas tendo o cuidado de a preservar. A humanidade está a crescer a um ritmo acelerado e os recursos alimentares são não são infinitos. A Ciência tem evoluído no sentido de desenvolver e aperfeiçoar novas biotecnologias aplicáveis à exploração racional das potencialidades da Biosfera

6 A Humanidade depende de três actividades para a alimentação : A agricultura, a pecuária e a pesca. Desde meados do século XX tem-se verificado um aumento na produção de alimentos provenientes destas três fontes.

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9 AGRICULTURA TRADICIONAL

10 As práticas agrícolas tradicionais mostraram-se pouco rentáveis na produção de grandes quantidades de alimento... Principais Características Cultivo de pequenas áreas, em regime de policultura, com utilização de técnicas que preservam a rentabilidade do solo, tais como: rotação de culturas; pousio; aplicação de adubos orgânicos; associação de espécies com diferentes necessidades em elementos minerais; Consequências Produção de alimentos em pequenas quantidades; Mantêm a fertilidade do solo; Não causa poluição do solo ou da água; Preserva os recursos hídricos; rega manual; Trabalho manual ou com ajuda de animais;

11 AGRICULTURA INTENSIVA

12 Por outro lado as práticas agrícolas intensivas mostraram-se mais rentáveis na produção de grandes quantidades de alimento, mas... Principais Características Cultivo de grandes áreas, em regime de monocultura, com apenas uma espécie. As tecnologias aplicadas incluem: utilização de adubos sintéticos; utilização de pesticidas; rega automática; trabalho executado por máquinas; Consequências Produção de alimentos em grande quantidade, para comercialização; Obtenção de novas áreas para agricultura feita, muitas vezes, à custa da desflorestação; Elementos minerais do solo esgotam-se rapidamente; levando à degradação do solo e à desertificação; Diminuição da biodiversidade, permitindo o aparecimento de pragas e doenças; Excesso de adubos e pesticidas polui o solo e a água; O grande volume de água gasto contribui para o esgotamento dos recursos hídricos;

13 Consequências da intensa exploração agrícola

14 Desflorestação e degradação dos solos Desflorestação e outras práticas erradas no homem (excessiva urbanização e uso de práticas agrícolas erradas) promove desprotecção do solo promove O que significa um terreno erodido? EROSÃO Menor fertilidade do solo Diminuição da água disponível para as plantas Redução da cobertura vegetal (papel importante na absorção dos gases com efeito de estufa) Poluição dos cursos de água (através do transporte de sedimentos que contêm fertilizantes e pesticidas) Desertificação

15 Agricultura Biológica Surge nos anos 60 do século XX. Utiliza práticas agrícolas que fomentam o equilíbrio do ecossistema agrário. Também utiliza químicos sintéticos, mas só em situações excepcionais

16 Agricultura Biológica Vantagens e desvantagens Vantagens: Desvantagens: produz alimentos saudáveis Os fertilizantes naturais quando mal utilizados contribuem para a poluição do solo e da água reduz o impacte sobre a biodiversidade quando bem utilizada, fertiliza o solo, diminuindo a desertificação Pode levar vários anos até perceber como uma praga interactua com os vários inimigos, não levanta problemas de toxicidade para para escolher o melhor agente. outros organismos pode virar-se o feitiço contra o feiticeiro, minimiza a resistência genética e a espécie introduzida para combater uma praga tornar-se ela própria uma praga.

17 Como produzir grande quantidade de alimento sem prejudicar os ecossistemas envolventes?? Para além das práticas agrícolas, surgiram outras estratégias para aumentar a produção de alimentos... Recorrendo a... promovendo o melhoramento destes.

18 Princípios estabelecidos por Mendel (conduziram) Fundamentos da Biologia Molecular O Homem tentou rentabilizar a produção de alimentos e melhorar as suas características recorrendo a: reprodução selectiva tradicional: - técnicas de reprodução selectiva - técnicas de reprodução vegetativa As variedade de plantas com melhores características eram seleccionadas segundo ciclos de polinização cruzada ( reprodução selectiva) (que juntamente com) - Mecanização da agricultura - uso de fertilizantes e pesticidas (conduziram) reprodução selectiva moderna: - clonagem de plantas (por micropropagação) - engenharia genética - regeneração de plantas a partir de protoplastos Aumento do rendimento produtivo e melhoramento das características favoráveis

19 Técnicas tradicionais Reprodução selectiva por isolamento progressivo

20 Técnicas tradicionais Reprodução selectiva por isolamento progressivo O milho atual deriva de uma variedade selvagem ( Teosinte) que apresentava espigas muito pequenas com poucas grãos por espiga, encontrando-se cada um deles envolvido por uma casca dura. Além disso os grão caíam da espiga o que dificultava a colheita. O milho atual possui espigas de grande tamanho com muitos grãos maiores e mais tenros e que se encontram permanentemente ligados à espiga que se encontra envolvida por uma bainha protetora.

21 Técnicas tradicionais Reprodução selectiva por isolamento progressivo

22 Técnicas tradicionais Reprodução selectiva por isolamento progressivo Vantagens: - obter produtos de maior qualidade e mais resistentes - melhorar as capacidades de reprodução (obtenção de descendência mais numerosa) Desvantagens: - processo lento - apenas permite combinar características de indivíduos da mesma espécie ou de espécies relacionadas.

23 Técnicas tradicionais Selecção de plantas por reprodução vegetativa Multiplicação vegetativa Enxertia Mergulhia Estaca Alporquia

24 Técnicas modernas Micropropagação A multiplicação vegetativa "in vitro" ou micropropagação pode ser definida como a propagação de plantas num ambiente artificial, controlado, utilizando recipientes de cultura de plástico ou vidro, através de técnicas assépticas e num meio nutritivo definido.

25 Técnicas modernas Micropropagação Desdiferenciação celular Regressão à capacidade de divisão com retorno à estrutura citológica de uma célula meristemática (totipotente) Rediferenciação de determinadas células. Iniciação de uma resposta particular de diferenciação (organogénese). Activação selectiva e diferencial dos genes (reprogramação celular).

26 Técnicas modernas Micropropagação De uma forma sumária consiste em: 1º - Remoção de um fragmento de tecido vegetal (explante); 2º - Colocação desse fragmente num meio nutritivo e provocação do desenvolvimento de um plântula; 3º - Multiplicação in vitro devido à totipotência das células Estas operações desenrolam-se em condições estéreis e são seguidas de uma aclimatização sobre um meio tradicional. A micropropagação é a técnica "in vitro" mais difundida. Actualmente um grande número de espécies são multiplicadas quase exclusivamente por este método. O exemplo mais típico é o de Saintpaulia (violeta africana).

27 Técnicas modernas Micropropagação A micropropagação engloba várias fases que podem ser designadas da seguinte forma: A) Selecção da planta mãe e preparação do explante A B B) Estabelecimento de uma cultura asséptica C C) Fase de multiplicação D) Preparação para o ambiente natural E) Transferência para o ambiente natural D E

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29 Técnicas modernas Micropropagação

30 Técnicas modernas Micropropagação - morango

31 Micropropagação: Vantagens e desvantagens Vantagens: Maior velocidade de propagação As culturas são iniciadas por explantes de reduzidas dimensões, pelo que se consegue obter números elevados de plantas em espaços reduzidos O efeito das estações do ano pode ser eliminado Salvação de espécies em vias de extinção Campo de potenciais aplicações no melhoramento Desvantagens: Técnica altamente especializada Pode conduzir a uma diminuição da diversidade de espécies cultivadas A homogeneidade das culturas pode torná-las mais sensíveis a doenças

32 Técnicas modernas Engenharia Genética - Organismos transgénicos As técnicas de engenharia genética constituem um instrumento fundamental para a melhoria da produtividade agrícola tendo aplicações importantes na criação de plantas e animais

33 Técnicas modernas Engenharia Genética - Organismos transgénicos

34 Técnicas modernas OGM - PLANTAS

35 Técnicas modernas OGM - PLANTAS Actualmente os métodos mais utilizados para a introdução de DNA exógeno nas plantas são: 1. Transferência de Genes mediada pela bactéria Agrobacterium tumefaciens A batéria Agrobacterium tumefaciens ataca dicotiledóneas, causandolhes tumores, resultantes da transferência, integração e expressão do segmento de DNA, designado por T-DNA (transferred DNA). O T.DNA faz parte do plasmídeo Ti ( Tumor inducing) O que se fez?? Aproveitou-se a capacidade natural da bactéria, para introduzir novos genes na célula, substituindo, claro, os oncogenes pelo genes que se pretendiam introduzir.

36 Técnicas modernas OGM - PLANTAS Actualmente os métodos mais utilizados para a introdução de DNA exógeno nas plantas são: 2. Bombardeamento de partículas (Biolística) Técnica desenvolvida para transformar cereais, como o trigo, que não são infectados por Agrobacterium. No que consiste?? Disparar sobre o tecido vegetal minúsculas esferas de metal revestidas com DNA, recorrendo a um canhão de partículas.

37 Processo de modificação genética de plantas Algodão trangénico

38 Técnicas modernas Fusão de protoplastos Esta técnica consiste na fusão de protoplastos ( células vegetais cujas paredes foram removidas por ação enzimática) de espécies diferentes que, de outra forma seriam reprodutivamente incompatíveis. Os protoplastos hibridos são colocados num meio de cultura adequado, de forma a regenerarem a parede celular

39 Técnicas modernas Cultura de protoplastos

40 Técnicas modernas OGM - PLANTAS APLICAÇÕES DA MODIFICAÇÃO DE PLANTAS Algumas modificações mais comuns são: Alteração na maturação de frutos Tolerância a condições ambientais adversas Melhoramento de qualidades nutritivas

41 Técnicas modernas OGM - ANIMAIS No campo da criação animal, embora a manipulação de DNA seja muito utilizada para o fabrico de vacinas e hormonas de crescimento, a criação de animais transgénicos para fins alimentares não está tão desenvolvida como nas plantas. PROBLEMAS ÉTICOS E MORAIS ASSOCIADOS

42 Organismos Geneticamente modificados Argumentos a favor Na saúde... Criação de alimentos medicinais, como por exemplo tomates que previnam o cancro ou bananas que incorporem a vacina do sarampo. Os alimentos GM têm o potencial de serem mais nutritivos. Em países com poucos recursos, as plantas GM para a resistência a pestes ajudam a reduzir os riscos de exposição a pesticidas usados pelos agricultores desses países. No ambiente... Diminui a nossa dependência da utilização de combustíveis fósseis. Reduz o uso de pesticidas e herbicidas Poluição atmosférica. Diminui o recurso a fertilizantes do solo Poluição dos solos e da água.

43 Organismos Geneticamente modificados Argumentos a favor Na alimentação Os alimentos GM têm o potencial de serem mais nutritivos e são mais rentáveis nas colheitas (produzir mais a partir de menos) Nos países cujos climas ou terrenos são impróprios para a agricultura, encontram nas plantas GM uma possibilidade de produzirem as próprias plantações (resistência a condições ambientais adversas). Os alimentos GM podem durar mais tempo do que os alimentos tradicionais. Na economia... Reduz as despesas do cultivo e da manutenção. Obtenção de um maior número de colheitas. Devido ao aumento do período de conservação dos alimentos GM, haverá uma maior facilidade de escoamento do produto, melhorando as perspectivas de vendas e de lucro.

44 Organismos Geneticamente modificados Argumentos contra Na saúde... O delicado sistema de genes das plantas e animais é complexo e pode facilmente evoluir para formas não previsíveis face a manipulações. Os organismos GM poderão contribuir para os microrganismos ficarem resistentes a antibióticos. Em países com poucos recursos, as plantas GM para a resistência a pestes ajudam a reduzir os riscos de exposição a pesticidas usados pelos agricultores desses países. No ambiente... O imprevisível e cumulativo efeito da contaminação cruzada entre plantas normais e plantas GM. O risco de propagação de um gene para espécies selvagens são um ponto crítico para a manutenção do ambiente (poluição genética) Os pesticidas naturais que as plantas GM produzem para combater as pragas poderão também afectar paralelamente outros seres vivos (insectos ou organismos que habitam o solo), provocando desequilíbrios no ecossistema.

45 Organismos Geneticamente modificados Argumentos contra Na alimentação... Há quem defenda que o problema da fome se deve mais a políticas e economias do que propriamente à produção agrícola, dado o excesso de alimento dos países ricos e a ausência do poder de compra dos países pobres. Os riscos do consumo de transgénicos são ainda imprevisíveis, pelo que mais vale prevenir do que remediar. Na economia... Para a produção e implementação de OGM no mercado, as empresas biotecnológicas teriam de fazer um investimento de cerca de 150 milhões de euros e, caso o mercado rejeite este tipo de produtos, o investimento não pode ser reembolsado, pelo que o risco nesta área é elevado. Existem também questões do foro ético que são levantadas relativamente a este assunto, constituindo também um argumento contra.