O que é Bioclimatologia???

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1 Aula 01 Introdução à bioclimatologia e fatores climáticos ZEA 1022 Princípios de Bioclimatologia Profa. Cristiane Gonçalves Titto Prof. João Adriano Rossignolo O que é Bioclimatologia??? 1

2 Bioclimatologia ramo da climatologia e da ecologia, que trata dos efeitos do ambiente físico sobre os organismos vivos Baccari Jr (1986) o campo especializado da climatologia que se ocupa das relações entre biosfera e atmosfera, e é também compartilhada com a ecologia Silva (2000) ciência que busca entender as relações entre elementos climáticos e a fisiologia animal, tendo como perspectiva a superação de barreiras (limitações) impostas pelo meio ambiente sobre a expressão do potencial genético dos animais Titto (1998) Bioclimatologia Ciência multidisciplinar Climatologia Geografia Meteorologia Ecologia Fisiologia Genética Zootecnia Agronomia 2

3 Bioclimatologia Bioclimatologia O Conhecimento dos efeitos potenciais do clima, como causadores de estresse e desconforto fisiológico, é importante para a definição de estratégias de intervenção no ambiente que possibilitam explorar, na plenitude, a potencialidade genética de cada espécie animal de interesse econômico. (Jonas Carlos Campos Pereira, 2005) 3

4 Bioclimatologia e a Eng. Biossistemas Bioclimatologia é a ciência que busca entender as relações existentes entre os elementos climáticos e as fisiologias animal e vegetal, tendo como meta o bom desempenho de acordo com o potencial genético. Eng. Biossistemas Bioclimatologia e a Eng. Biossistemas 4

5 Bioclimatologia e a Eng. Biossistemas Bioclimatologia e a Eng. Biossistemas 5

6 Bioclimatologia e a Eng. Biossistemas Taxa metabólica de manutenção ou repouso Bioclimatologia e a Eng. Biossistemas 6

7 Bioclimatologia e a Eng. Biossistemas Bioclimatologia e a Eng. Biossistemas 7

8 Bioclimatologia e a Eng. Biossistemas Bioclimatologia e a Eng. Biossistemas 8

9 Bioclimatologia e a Eng. Biossistemas Bioclimatologia e a Eng. Biossistemas 9

10 Bioclimatologia e a Eng. Biossistemas Bioclimatologia termo chave adaptação 10

11 Adaptação Conceito biológico: resultado da ação conjunta de características morfológicas, anatômicas, fisiológicas, bioquímicas e comportamentais, no sentido de promover o bem-estar e favorecer a sobrevivência de um organismo em um ambiente específico. Conceito genético: conjunto de alterações herdáveis nas características que favorecem a sobrevivência de uma população de indivíduos em um determinado ambiente, podendo envolver modificações evolutivas em muitas gerações (seleção natural) ou a aquisição de propriedades genéticas específicas (seleção artificial). Definições 11

12 Definições: ambiente físico Hidrosfera é o domínio das águas oceânicas e continentais da superfície terrestre. Biosfera é a superfície da litosfera onde se encontram os seres vivos, a porção da terra onde atua o ecossistema, isto é, o solo, a água e o ar biologicamente habitados. Litosfera é a parte externa consolidada da terra, a crosta terrestre ou solo com suas características particulares, com grandes variações na composição, desde o regolito, que é solo na sua formação sem atuação de nenhum organismo, até o solo com possibilidade de vida biológica. Atmosfera corresponde a camada que envolve a terra, constituída na sua maior parte por um reduzido número de elementos. Atmosfera A atmosfera terrestre possui uma estrutura vertical extremamente variável quanto a inúmeros aspectos: composição, temperatura,umidade, pressão, movimento, etc. Troposfera é a camada mais baixa da atmosfera que está em contato direto com a superfície da Terra. Tem a espessura de cerca de 15 km nas proximidades do equador, diminuindo para 8 km perto dos polos. Estratosfera estende-se desde os limites superiores da troposfera até cerca de 50 km de altitude, sendo relativamente estável. Mesosfera é a camada que se estende entre 50 e 80 km de altitude. Ionosfera é a camada entre 80 e 400 km de altitude e representa o limite entre a atmosfera e o espaço exterior. 12

13 Constituintes do ar atmosférico Ciências que estudam o ambiente Ecologia Meteorologia Climatologia Biometereologia Bioclimatologia 13

14 Ciências que estudam o ambiente Ecologia é a ciência que trata das inter-relações entre os seres vivos e o ambiente físico. Ecologia Animal, que estuda a relação entre os animais e o meio Ecologia Vegetal, que estuda a relação entre os vegetais e o meio Ecologia de Micro-organismos, que estuda a relação entre os microorganismos e o meio Ciências que estudam o ambiente Meteorologia é o ramo da física que se ocupa dos fenômenos atmosféricos (meteoros). O seu campo de atuação abrange o estudo das condições atmosféricas em dado instante (o tempo ), dos movimentos atmosféricos e das forças que os originam (dinâmica da atmosfera), do estudo das condições médias e das flutuações temporais da atmosfera em um local (clima), definindo-se as especialidades básicas. 14

15 Ciências que estudam o ambiente Climatologia estuda o clima e suas características num determinado lugar ou região. O clima é determinado pelos estudos de vários fatores que são denominados de fatores climáticos, que são de ordem astronômica, meteorológica e geográfica, por um período médio de 10 a 30 anos. Ciências que estudam o ambiente Biometereologia se refere especificamente às relações entre os organismos vivos e os fatores meteorológicos, isto é, os valores circunstanciais de temperatura e de umidade do ar, do vento, da pressão atmosférica, da radiação solar,... Bioclimatologia aborda as relações entre os organismos vivos e os valores médios dessas variáveis em regiões delimitadas. 15

16 Elementos e fatores que atuam no meio ambiente Zonas de conforto térmico Os animais devem ter condições de gerar ou dissipar calor de acordo com a temperatura efetiva do ambiente. Zona de termoneutralidade ou de conforto térmico é a faixa de temperatura ambiente efetiva (e demais fatores), dentro da qual o custo fisiológico é mínimo e o desempenho produtivo esperado é máximo. Elementos e fatores que atuam no meio ambiente Os principais agentes que atuam no ambiente são: Radiação solar Temperatura do ar Pressão atmosférica Vento Umidade atmosférica Precipitação atmosférica 16

17 Elementos e fatores que atuam no meio ambiente Radiação solar: a vida na Terra depende da radiação solar. Toda energia para os processos físicos e biológicos da superfície terrestre provém do Sol, e muitos aspectos da bioclimatologia envolvem fenômenos de transferência destas energias em sua forma radiante. Apesar da importância fundamental e vital para a biosfera, apenas em torno de 30 % da radiação solar são absorvidos pela Terra. Elementos e fatores que atuam no meio ambiente Faixas do espectro eletromagnético. Radiação Comprimento de Onda (µm) Raios γ, Raios x <0,001 Radiação ultravioleta 0,001 a 0,39 Luz visível 0,39 a 0,77 Radiação infravermelha 0,77 a 1000 Ondas de radar, televisão e rádio >1000 A região visível do espectro pode ser subdividida, em micrômetros, como segue: Violeta Azul Verde Amarela Laranja Vermelha 0,39 0,45 0,49 0,58 0,60 0,62 0,77 17

18 Elementos e fatores que atuam no meio ambiente Distribuição espectral da radiação solar ao nível do mar. Faixa de radiação Comprimento de onda (µm) Potência (J/cm 2 ) irradiância total Ultravioleta 0,4187 0,063 C 0,200 0,280 B 0,280 0,315 A 0,315 0,380 Visível 3,3496 0,521 Violeta 0,380 0,424 Azul 0,424 0,492 Verde 0,492 0,535 Amarelo 0,535 0,586 Laranja 0,586 0,647 Vermelho 0,647 0,780 Infravermelho 0,780 3,000 2,5122 0,416 Elementos e fatores que atuam no meio ambiente Temperatura do ar: quantidade de calor do ar. Sofre influência de vários fatores, como: horário do dia, sendo geralmente observada temperatura mais alta por volta das 15 h e mais fria durante a madrugada, estação do ano, sendo a estação mais fria o inverno e a mais quente o verão, distância da Terra e do Sol em sua translação durante o ano, altitude: quanto maior a altitude menor a temperatura, isto porque a camada de ar está mais distante da superfície da Terra, que irradia calor, além do ar rarefeito absorver menos calor, latitude, isto é, à medida que nos distanciamos da linha do equador, a temperatura torna-se mais baixa, porque sobre o equador os raios solares incidem perpendicularmente, e à medida que nos afastamos em direção ao pólo, aumenta a inclinação dos raios solares, nebulosidade, pois as nuvens diminuem a dispersão de massas aquecidas para camadas mais altas, por isso as noites estreladas e sem nuvens são sempre mais frias, distribuição das terras e águas, pois a água demora mais para aquecer e também para esfriar que a terra. O calor penetra até 20 m na terra e até 100 a 200 m na água. outros fatores, tais como a vegetação, corrente marítima, ventos, chuvas e construção de alvenaria, asfalto, etc 18

19 Elementos e fatores que atuam no meio ambiente Temperaturas extremas: No Saara, 50º C à sombra; já foi registrado 57ºC; Vale da Morte (54ºC), Egito. Na Sibéria a temperatura chega a 50º C abaixo de zero; já foi registrado - 69,8ºC; Elementos e fatores que atuam no meio ambiente Temperatura do ar: formas de medir Temperatura de bulbo seco (T bs ) Temperatura de bulbo úmido (T bu ) O termômetro de bulbo úmido tem o bulbo coberto por uma malha porosa mergulhada num recipiente contendo água destilada. Esta malha fica constantemente úmida devido ao efeito de capilaridade. A evaporação da água contida na malha envolvente retira calor do bulbo, fazendo com que o termômetro de bulbo úmido indique uma temperatura mais baixa do que a do outro termômetro, que indica a temperatura ambiente. Essa evaporação, e conseqüentemente a redução na temperatura de bulbo úmido, é tanto maior quanto mais seco está o ar atmosférico e é nula quando a atmosfera está saturada de vapor de água. psicrômetro 19

20 Elementos e fatores que atuam no meio ambiente Variação da temperatura nas diferente latitudes. LATITUDE Temperatura média (em graus) Hemisfério Norte Hemisfério Sul 0 25,9 25, ,3 24, ,3 18,5 45 9,6 8,9 60-0,8 0, ,3-6,8 Elementos e fatores que atuam no meio ambiente Influência da altitude na pressão atmosférica. ALTURA (metros) PRESSÃO (milímetros)

21 Elementos e fatores que atuam no meio ambiente Elementos e fatores que atuam no meio ambiente 21

22 Elementos e fatores que atuam no meio ambiente De acordo com a temperatura durante o ano as zonas térmicas são divididas da seguinte forma: Zona tropical: pequena variação de temperatura, com calor durante o ano, não menor de 20 C. Zona subtropical: temperatura acima de 20 C, de 1 a 8 meses, diferença de temperaturas máximas e mínimas de 7 a 18 C, de acordo com a altitude e a latitude. Zona temperada: temperatura inferior a 20 C, no mínimo 8 meses ao ano, com estações bem definidas. Zona fria: apenas 4 meses com temperatura acima de 10 C, sem verão. Zona polar: temperatura abaixo de 10 C o ano todo. Elementos e fatores que atuam no meio ambiente Pressão atmosférica: a pressão atmosférica equivale ao peso de uma coluna de mercúrio com 760 mm de altura e 1 cm² de base ao nível do mar, e é medida geralmente por barômetros de mercúrio, por ser mais exato. A pressão varia de acordo com a hora do dia e a estação do ano, em função da temperatura e possui grande variação de acordo com a altitude. Com o aumento da altitude, diminui a densidade das camadas de ar, até a altitude de 300 m e a cada 10 a 11 m diminui 1 mm na pressão atmosférica. Ao nível do mar, ou seja, altitude zero, a pressão atmosférica é de 760 mm, diminuindo à medida que a altitude sobe; por exemplo, a m de altitude, a pressão é de 41 mm. A pressão atmosférica é importante no deslocamento do ar no sentido horizontal. Pois o vento, na existência de um gradiente de pressão atmosférica, desloca-se da região de maior para a de menor pressão. 22

23 Elementos e fatores que atuam no meio ambiente Vento: com a movimentação das massas de ar de uma região de maior pressão para outra de menor pressão, formam-se os ventos, cuja intensidade varia de acordo com este gradiente de pressão, mas a sua velocidade é influenciada pelas características da superfície terrestre, ou seja, pela existência ou não de vegetação, de montanhas ou de outros acidentes geográficos como vale, água, etc. Outro fator muito importante que deve ser considerado é a velocidade e a direção dos ventos em função da diferença de como se aquecem e se esfriam a terra e a água. Por exemplo, as brisas aparecem nas regiões banhadas pelo mar durante o dia (10 h até o entardecer), a brisa marítima sopra do mar para a terra, pois a terra se aquece mais depressa do que a água do mar. Durante a noite, a brisa tem o sentido contrário, isto é, sopra do continente para o mar, sendo denominada de brisa terrestre, pois a terra esfria mais depressa que o mar. Elementos e fatores que atuam no meio ambiente O mecanismo dos ventos: calma atmosférica menos de 1 m/s vento fraco 1 a 4 m/s vento moderado 4 a 8 m/s vento forte 8 a 16 m/s vento violento 16 a 25 m/s furacão mais de 25 m/s 23

24 Elementos e fatores que atuam no meio ambiente Umidade atmosférica: existem duas formas de se expressar a umidade atmosférica: a) umidade absoluta, que é o peso do vapor de água contido em 1 m³ de ar, conforme a temperatura pode variar esta quantidade, e b) umidade relativa do ar, que é a relação existente entre a quantidade de vapor de água contida no ar e a quantidade máxima que pode suportar, a uma dada temperatura, sem que ocorra a precipitação. Elementos e fatores que atuam no meio ambiente Quantidades de vapor d água necessárias para que 1 m 3 de ar fique saturado, em diferentes temperaturas. TEMPERATURA ( o C) VAPOR DE ÁGUA (gramas) -1 2,26 0 4, , , ,04 24

25 Elementos e fatores que atuam no meio ambiente Precipitação atmosférica: Orvalho: o vapor de água precipita-se em gotículas, cobrem objetos e vegetação e quando a temperatura da superfície fica menor que 0 C, o orvalho congela e produz a geada. Neve: encontro de camadas de ar frio com uma nuvem saturada de vapor, formando gotículas que se congelam em pequenos cristais hexagonais Granizo: quando a precipitação resultante do vapor de água contida na nuvem cai em pequenas gotas congeladas que em contato com a camada fria da atmosfera chegam ao solo em forma de pedras de gelo Chuva: ocorrem quando nuvens saturadas de vapor de água, em contato com uma camada de ar frio, precipitam-se em gotas de água. Elementos e fatores que atuam no meio ambiente Chuvas A quantidade de água da chuva é medida pelo pluviômetro e é dada em mm, podendo ser medida em uma única chuva ou acumulada em um mês ou ano. É importante conhecer o total de chuvas caídas em um ano, porém é mais importante ainda a distribuição durante o ano. Através destes dados, temos o regime pluviométrico, sempre medido em mm. Índice pluviométrico médio anual Pirassununga: a mm São Paulo: mm Caatinga: 300 a 800 mm Belém: mm 25

26 Clima do Brasil Brasil 26

27 Brasil equatorial Ocorre na região Amazônica, ao norte de Mato Grosso e a oeste do Maranhão e está sob ação da massa de ar equatorial continental de ar quente e geralmente úmido. Suas principais características são temperaturas médias elevadas (25 C a 27 C); chuvas abundantes, com índices próximos de mm/ano, e bem distribuídas ao longo do ano; e reduzida amplitude térmica, não ultrapassando 3 C. No inverno, essa região pode sofrer influência da massa polar atlântica, que atinge a Amazônia ocidental ocasionando um fenômeno denominado "friagem", ou seja, súbito rebaixamento da temperatura em uma região normalmente muito quente Brasil tropical Abrange toda a região central do país, a porção oriental do Maranhão, grande parte do Piauí e a porção ocidental da Bahia e de Minas Gerais. Também é encontrado no extremo norte do Brasil, em Roraima. Caracteriza-se por temperaturas elevadas (entre 18 C a 28 C), com significativa amplitude térmica de (5 C a 7 C), e estações bem definidas um verão chuvoso e inverno seco. Apresenta alto índice pluviométrico, em torno de mm/ano. A estação chuvosa é o verão, quando a massa equatorial continental está sobre a região. No inverno, com o deslocamento dessa massa diminui a umidade e então ocorre a estação seca. 27

28 Brasil semi-árido Típico do interior do Nordeste, região conhecida como o Polígono das Secas, que corresponde a quase todo o sertão nordestino e aos vales médios e inferiores do rio São Francisco. Sofre a influência da massa tropical atlântica que, ao chegar à região, já se apresenta com pouca umidade. Caracteriza-se por elevadas temperaturas (média de 27 C) e chuvas escassas (em torno de 200 mm/ano), irregulares e mal distribuídas durante o ano. Há períodos em que a massa equatorial atlântica (superúmida) chega no litoral norte de Região Nordeste e atinge o sertão, causando chuva intensa. O país tem 11% de seu território dentro do polígono das secas, segundo dados da Organização das Nações Unidas para Agricultura e Alimentação (FAO) Brasil tropical de altitude É encontrado nas partes mais elevadas, entre 800m e 1000m, do planalto Atlântico do Sudeste. Abrange trechos dos estados de São Paulo, Minas Gerais, Rio de Janeiro, Espírito Santo, norte do Paraná e o extremo sul de Mato Grosso do Sul. Sofre a influência da massa de ar tropical atlântica, que provoca chuvas no período do verão. Apresenta temperatura amena, entre 18 C e 26 C, e amplitude térmica anual entre 7 C e 9 C. No inverno, as geadas acontecem com certa frequência em virtude da ação das frentes frias originadas da massa polar atlântica. 28

29 Brasil subtropical É o clima das latitudes abaixo do trópico de Capricórnio: abrange o sul do estado de São Paulo e a região metropolitana de São Paulo, a maior parte do Paraná(com exceção do norte), Santa Catarina, Rio Grande do Sul e o extremo sul de Mato Grosso do Sul. Está localizado na faixa de luminosidade temperada, contudo, não apresenta várias características do clima temperado. É influenciado pela massa polar atlântica, que determina temperatura média de 18 C e amplitude térmica anual elevada para padrões brasileiros, de cerca de 10 C. As chuvas variam dos 1000 mm aos 2000 mm/ano e bem distribuídas anualmente. Há geadas com frequência e eventuais nevadas. Pirassununga Clima tropical de altitude altitude 627 m precipitação pluvial anual de mm umidade relativa média de 73% temperatura média anual de 23 C Exemplos do entorno: São Carlos Altitude: 856 m temperatura média anual de 21,5 C Precipitação anual: 1512 mm Ribeirão Preto Altitude: 546 m Precipitação anual: 1400 mm temperatura média anual de 26 C 29

30 Seminários- Bioclimatologia Vegetal - Apenas apresentação (ppt) - 20 minutos por grupo (5 alunos) -Entregar até 22/08 -Estrutura (sugestão): -Introdução -Descr./caract. - Import. Econom mundial e brasileira -Caract. Biológicas -Cultivo/manejo -Exigências climáticas -Zoneamento agrícola -Fenologia -Inovações no cultivo Temas/Grupos: -Flores -Cana de açúcar -Seringueira -Girassol -Linhaça -Morango -Tomate -Mandioca -Abóbora 30