Definição
Uma fibra ótica é constituída de material dielétrico, em geral, sílica ou plástico, em forma cilíndrica, transparente e flexível, de dimensões microscópicas comparáveis às de um fio de cabelo. Esta forma cilíndrica é composta por um núcleo envolto por uma camada de material também dielétrico, chamada casca. Cada um desses elementos possuem índices de refração diferentes, fazendo com que a luz percorra o núcleo refletindo na fronteira com a casca.
A fibra ótica utiliza sinais de luz codificados para transmitir os dados, necessitando de um conversor de sinais elétricos para sinais óticos, um transmissor, um receptor e um conversor de sinais óticos para sinais elétricos.
A atenuação das transmissões não depende da frequência utilizada, portanto a taxa de transmissão é muito mais alta. É totalmente imune a interferências eletromagnéticas, não precisa de aterramento e mantém os pontos que liga eletricamente isolados um do outro. Entretanto, pode ocorrer dispersão modal se a fibra for multimodo (ver abaixo). A transmissão ótica está também sujeita à dispersão espectral ou cromática. A luz que passa na fibra é feita de diferentes frequências e comprimentos de onda. O índice de refração difere para cada comprimento de onda e permite às ondas viajarem a diferentes velocidades. Os LEDs, que possuem um grande espalhamento de comprimento de onda, estão sujeitos a uma dispersão de espectro considerável. Os lasers exibem uma luz quase monocromática (número limitado de comprimentos de onda) e não sofre qualquer dispersão cromática significativa.
O padrão 10BaseF refere-se à especificação do uso de fibras óticas para sinais Ethernet. O conector mais usado com fibras óticas é o conector ST, similar ao conector BNC. No entanto, um novo tipo está ficando mais conhecido, o conector SC. Ele é quadrado e é mais fácil de usar em espaços pequenos.
Vantagens
perdas de transmissão baixa e banda passante grande: mais dados podem ser enviados sobre distâncias mais longas, desse modo se diminui o número de fios e se reduz o número de repetidores necessários nesta extensão, reduzindo o custo do sistema e complexidade.
pequeno tamanho e peso: vem resolver o problema de espaço e decongestionamento de dutos no subsolo das grandes cidades e em grandes edifícios comerciais. É o meio de transmissão ideal em aviões, navios, satélites, etc.
imunidade a interferências: não sofrem interferências eletromagnéticas, pois são compostas de material dielétrico, e asseguram imunidade a pulsos eletromagnéticos.
isolação elétrica: não há necessidade de se preocupar com aterramento e problemas de interface de equipamento, uma vez que é constituída de vidro ou plástico, que são isolantes elétricos.
segurança do sinal: possui um alto grau de segurança, pois não irradiam significativamente a luz propagada.
matéria-prima abundante: é constituída por sílica, material abundante e não muito caro. Sua despesa aumenta no processo requerido para fazer vidros ultra-puros desse material.
Desvantagens
fragilidade das fibras óticas sem encapsulamento: deve-se tomar cuidado ao se lidar com as fibras, pois elas quebram com facilidade.
dificuldade de conexões das fibras óticas: por ser de pequeníssima dimensão, exigem procedimentos e dispositivos de alta precisão na realização de conexões e junções.
acopladores tipo T com perdas muito grandes: essas perdas dificultam a utilização da fibra ótica em sistemas multiponto.
impossibilidade de alimentação remota de repetidores: requer alimentação elétrica independente para cada repetidor, não sendo possível a alimentação remota através do próprio meio de transmissão.
falta de padronização dos componentes óticos: o contínuo avanço tecnológico e a relativa imaturidade não tem facilitado e estabelecimento de padrões.
alto custo de instalação e manutenção.
Aplicações
Sistemas de comunicação
Rede Telefônica: serviços de tronco de telefonia, interligando centrais de tráfego interurbano e interligação de centrais telefônicas urbanas.
Rede Digital de Serviços Integrados (RDSI): rede local de assinantes, isto é, a rede física interligando os assinantes à central telefônica local.
Cabos Submarinos: sistemas de transmissão em cabos submarinos.
Televisão por Cabo (CATV): transmissão de sinais de vídeo através de fibas ópticas.
Sistema de Energia e Transporte: distribuição de energia elétrica e sistema de transmissão ferroviário.
Redes Locais de Computadores: aplicações em sistemas de longa distância e locais. Na busca de padrões a fim de facilitar a conectividade e minimizar os custos de aquisição e implantação com fibras ópticas, foi desenvolvido o FDDI.
Sistemas sensores
Aplicações industriais: sistemas de telemetria e supervisão em controle de processos.
Aplicações médicas: sistemas de monitoração interna ao corpo humano e instrumentação cirúrgica.
Automóveis: monitoração do funcionamento do motor e acessórios.
Aplicações militares
Funcionamento
O sinal luminoso é transmitido para a fibra ótica sob a forma de pulso '0'/'1' representando uma sequência de símbolos binários. As ondas passam através do núcleo do cabo, que é coberto por uma camada chamada cladding. A refração do sinal é cuidadosamente controlada pelo desenho do cabo, os receptores e os transmissores. O sinal luminoso não pode escapar do cabo ótico porque o índice de refração no núcleo é superior ao índice de refração do cladding. Deste modo, a luz viaja através do cabo num caminho todo espelhado.
A fonte emissora da luz é usualmente um laser ou um LED. Os lasers proporcionam para uma grande largura de banda um rendimento da capacidade que é significativamente maior do que outros métodos. Por exemplo, um cabo de dois fios tem um parâmetro de distância de largura de banda de 1Mhz/Km, um cabo coaxial tem 20 Mhz/Km, e a fibra ótica tem 400 Mhz/Km. O sinal é emitido a partir de microchips compostos por materiais semicondutores que transmitem sinais com comprimentos de onda perto dos infra-vermelhos. Os detectores de luz de sílica são usados para receber os sinais e converter os raios luminosos nos pulsos eléctricos '0'/'1' originais que são usados no terminal, computador ou modem.
Há vários métodos para transmitir os raios luminosos através da fibra: multimodo com índice degrau, multimodo com índice gradual e monomodo.
Fibra Ótica Multimodo com Índice Degrau
Foi o primeiro tipo a surgir e é também o mais simples. Na fibra multimodo com índice degrau, o núcleo e o cladding estão claramente definidos. O núcleo é constituído de um único tipo de material (plástico, vidro), ou seja, tem índice de refração constante, e tem diâmetro variável, entre 50 e 400 mm. Os raios de luz refletem no cladding em vários ângulos, resultando em comprimentos de caminhos diferentes para o sinal. Isto causa o espalhamento do sinal ao longo da fibra e limita a largura de banda do cabo para aproximadamente 35 Mhz.km. Este fenômeno é chamado dispersão modal. A atenuação é elevada (maior que 5 dB/km), fazendo com que essas fibras sejam utilizadas em transmissão de dados em curtas distâncias e iluminação.
Fibra Ótica Multimodo com Índice Gradual
Num desenvolvimento melhor, chamado multimodo com índice gradual, a interface núcleo/cladding é alterada para proporcionar índices de refração diferentes dentro do núcleo e do cladding. Os raios de luz viajam no eixo do cabo encontrando uma grande refração, tornando baixa sua velocidade de transmissão . Os raios que viajam na direção do cabo tem um índice de refração menor e são propagados mais rapidamente.
O objetivo é ter todos os modos do sinal à mesma velocidade no cabo, de maneira a reduzir a dispersão modal. Essa fibra pode ter larguras de banda de até 500 Mhz.km. O núcleo tem, tipicamente, entre 125 e 50 mm e a atenuação é baixa (3 dB/km), sendo por esse motivo empregada em telecomunicações.
Fibra Ótica Monomodo
A fibra monomodo vai um passo à frente. O tamanho do núcleo, 8 micrometros (µm) de diâmetro, e o índice núcleo/cladding permite que apenas um modo seja propagado através da fibra., conseqüentemente diminuindo a dispersão do pulso luminoso. A emissão de sinais monomodo só é possível com laser, podendo atingir taxas de transmissão na ordem de 100 GHz.km, com atenuação entre 0,2 dB/km e 0,7 dB/km . Contudo, o equipamento como um todo é mais caro que o dos sistemas multimodo. Essa fibra possui grande expressão em sistemas telefônicos.
Transmissores Óticos
São responsáveis por converter sinais elétricos em sinais óticos que irão trafegar na fibra. A fonte ótica é modulada pela sua intensidade, através da variação da corrente elétrica injetada no gerador ótico. A fonte ótica é um semicondutor, e pode ser de dois tipos:
LED (Light-Emitting Diode) utiliza o processo de fotogeração por recombinação espontânea. São utilizados em sistemas de comunicação que exijam taxas de transferência menores do que 100 a 200 Mbits/s.
Diodo LASER (Light Amplification by Simulated Emission of Radiation) utiliza o processo de geração estimulada de luz.
Diferenças Funcionais entre LEDs e LASERs
Características Laser LED
Potência Ótica alta baixa
Custo alto baixo
Utilização complexa simples
Largura do Espectro estreita larga
Tempo de Vida menor maior
Velocidade rápido lento
Divergência na Emissão menor maior
Acoplamento na Fibra Monomodal melhor pior
Sensibilidade a Temperatura substancial insignificante
Taxa de Dados alta baixa
Modo multimodo ou monomodo multimodo
Distância longa pequena
Receptores Óticos
Também chamados de fotodetectores, são responsáveis pela conversão dos sinais óticos recebidos da fibra em sinais elétricos. Devem operar com sucesso nos menores níveis de potência óticas possíveis, convertendo o sinal com um mínimo de distorção e ruído, a fim de garantir o maior alcance possível.
Os fotodetectores mais utilizados são os fotodiodos, e os mais comuns são PIN
e APD (Avalanche PhotoDiode).
Diferenças Funcionais entre Fotodiodos PIN e APD
Características PIN APD
Sensibilidade menor muito maior
Linearidade maior menor
Relação Sinal/Ruído pior melhor
Custo baixo alto
Vida Útil maior menor
Tempo de Resposta maior menor
Variação das Características conforme a Variação menor maior
Circuito de polarização simples complexo
Comparação das Fibras Óticas e dos Fios de Cobre
É instrutivo comparar a fibra com o cobre. A fibra tem muitas vantagens. Para começo de conversa, ela pode gerenciar larguras de banda muito mais largas do que o cobre. Apenas essa característica justificaria seu uso nas redes de última geração. Devido à baixa atenuação, os repetidores só são necessários a cada 30Km de distância, o que em comparação com o cobre, representa uma economia seignificativa. A fibra também tem a vantagem de não ser afetada por picos de voltagem, interferência magnética ou quedas no fornecimento de energia. Ela também está imune à ação corrosiva de alguns elementos químicos que pairam no ar e, conseqüentemente, adapta-se muito bem a regiões industriais.
Por mais estranho que possa parecer, as companhias telefônicas gostam da fibra por outra razão: ela é fina e leve. Muitos dos dutos de cabo atuais estão completamente lotados, de modo que não há espaço para aumentar. Além da remoção, e subseqüente substituição, do cobre por fibras deixar os dutos vazios, o cobre tem um excelente valor de revenda para as refinarias especializadas, pois trata-se de um minério de altíssima qualidade. Além disso, a fibra é mais leve que o cobre. Mil pares trançados com 1 Km de comprimento pesam 8t. Duas fibras têm mais capacidade e pesam apenas 100Kg, reduzindo de maneira significativa a necessidade de sistemas mecânicas de suporte, cuja manutenção é extremamente cara. Nas novas rotas, as fibras têm preferência por terem um custo de instalação muito mais baixo.
Por fim, as fibras não desperdiçam luz e dificilmente são interceptadas. Por essas razões, trata-se de uma alternativa muito mais segura contra possíveis escutas telefônicas.
A razão para que a fibra seja melhor do que o cobre é inerente às questões físicas subjacentes a esses dois materiais. Quando os elétrons se movem dentro de um fio, eles afetam um ao outro e, além do mais, são afetados pelos elétrons existentes fora do fio. Os fótons de uma fibra não afetam um ao outro (não têm carga elétrica) e não são afetados pelos fótons dispersos existentes do lado de fora da fibra.
Vale lembrar, no entanto, que a fibra é uma tecnologia nova, que requer conhecimentos de que a maioria dos engenheiros não dispõem. Como a transmissão é basicamente unidirecional, a comunicação bidirecional exige duas fibras e duas bandas de freqüência em uma fibra. Finalmente, as interfaces de fibra são mais caras do que as interfaces elétricas. No entanto, todos sabemos que o futuro das comunicações de dados em distâncias significativas pertence à fibra.
segunda-feira, 15 de dezembro de 2008
PROCESSOS DE FABRICAÇÃO DA FIBRA ÓPTICA
Processos de Fabricação da Fibra óptica
Existem vários processos para a fabricação das fibras ópticas. Vamos detalhar um dos principais, que é o adotado pela Pirelli Cabos e a partir dele explicar algumas variações existentes.
Processo MCVD: Modified Chemical Vapour Deposition
É muito utilizado em todo o mundo, foi desenvolvido pelos laboratórios "Bell" nos Estados Unidos. Parte-se de um tubo de sílica de alta pureza. Faz-se o preenchimento de seu interior com sílica dopada através da deposição de partículas geradas por oxidação de vapores de cloretos, principalmente de silício e germânio. Oxidação, deposição e vitrificação são conseguidas em um torno de deposição, devido à alta temperatura gerada por um queimador que percorre por inúmeras vezes o tubo por onde circulam internamente os cloretos.
Para obter um bastão totalmente sólido e com total transparência, faz-se o colapsamento do material com o emprego de alta temperatura e uma bomba de vácuo.
O bastão colapsado é conhecido como pré-forma. Através do estiramento da pré-forma, que possui pouco mais de um metro de comprimento e alguns centímetros de diâmetro, será obtida a fibra óptica, com alguns microns de diâmetro e dezenas de quilômetros de comprimento, preservando a proporção geométrica de casca (formada pelo tubo de sílica) e núcleo (material depositado) do bastão original.
Processo PCVD: Plasma Activated Chemical Vapour Deposition
Similar ao MCVD, usando um plasma isotérmico para a estimulação da reação de oxidação dos vapores, ao invés de uma região de alta temperatura.
Processo OVD: Outside Vapour Deposition
A oxidação e deposição dos cloretos é feita externamente a um mandril de cerâmica ou grafite que é depois retirado da pré-forma. Para estimular a deposição também é usado um queimador que percorre longitudinalmente o mandril em rotação constante.
Processo VAD: Vapour-phase Axial Deposition
Semelhante ao OVD por ocorrer deposição externa, porém o crescimento da pré-forma é feito de forma axial e não longitudinal, permitindo um processo contínuo de fabricação.
Existem vários processos para a fabricação das fibras ópticas. Vamos detalhar um dos principais, que é o adotado pela Pirelli Cabos e a partir dele explicar algumas variações existentes.
Processo MCVD: Modified Chemical Vapour Deposition
É muito utilizado em todo o mundo, foi desenvolvido pelos laboratórios "Bell" nos Estados Unidos. Parte-se de um tubo de sílica de alta pureza. Faz-se o preenchimento de seu interior com sílica dopada através da deposição de partículas geradas por oxidação de vapores de cloretos, principalmente de silício e germânio. Oxidação, deposição e vitrificação são conseguidas em um torno de deposição, devido à alta temperatura gerada por um queimador que percorre por inúmeras vezes o tubo por onde circulam internamente os cloretos.
Para obter um bastão totalmente sólido e com total transparência, faz-se o colapsamento do material com o emprego de alta temperatura e uma bomba de vácuo.
O bastão colapsado é conhecido como pré-forma. Através do estiramento da pré-forma, que possui pouco mais de um metro de comprimento e alguns centímetros de diâmetro, será obtida a fibra óptica, com alguns microns de diâmetro e dezenas de quilômetros de comprimento, preservando a proporção geométrica de casca (formada pelo tubo de sílica) e núcleo (material depositado) do bastão original.
Processo PCVD: Plasma Activated Chemical Vapour Deposition
Similar ao MCVD, usando um plasma isotérmico para a estimulação da reação de oxidação dos vapores, ao invés de uma região de alta temperatura.
Processo OVD: Outside Vapour Deposition
A oxidação e deposição dos cloretos é feita externamente a um mandril de cerâmica ou grafite que é depois retirado da pré-forma. Para estimular a deposição também é usado um queimador que percorre longitudinalmente o mandril em rotação constante.
Processo VAD: Vapour-phase Axial Deposition
Semelhante ao OVD por ocorrer deposição externa, porém o crescimento da pré-forma é feito de forma axial e não longitudinal, permitindo um processo contínuo de fabricação.
CABO DE FIBRA ÓPTICA
As Fibras Ópticas são finos fios feitos de sílica, silicone, vidro, nylon ou plástico, que são materiais dielétricos (isolantes elétricos) e transparentes para a faixa do espectro da luz visível e infravermelho próximo.
São guias de onda, e podem ser informalmente entendidas como "encanamentos de luz": a luz aplicada a uma das extremidades percorre a fibra até sair pela outra extremidade, podendo este percurso atingir centenas de quilômetros sem a necessidade de que o sinal seja regenerado.
Cada metade do cabo de fibra óptica é composta de camadas de material. Na parte externa, uma cobertura plástica deve obedecer às normas de construção no prédio e aos códigos de proteção contra incêndio para que o cabo inteiro fique protegido. Sob a cobertura, uma camada de fibras Kevlar (também usada em coletes à prova de bala) amortece impactos e proporciona maior robustez. Sob as fibras de Kevlar, outra camada de plástico, denominada capa, dá proteção e amortece impactos. Alguns cabos de fibra óptica projetados para entrarem em contato com o solo devem conter fios de aço inoxidável ou de outro material que proporcionam maior robustez. Todo esse materiais protegem o fio de vidro, que é tão fino quanto um fio de cabelo.
Os dados percorrem o centro de cada fio de fibra de vidro, denominado núcleo. A luz de um diodo ou lazer entra no núcleo através de uma das extremidades do cabo e é absorvida por suas parede (um fenômeno denominado reflexão total interna).
As fibras ópticas são atualmente as maiores responsáveis pelas revoluções ocorridas nas telecomunicações. Elas têm tomados os lugares dos cabos metálicos na transmissão de dados e têm capacidade de transmitir uma quantidade enorme de informações com confiabilidade e velocidade incríveis.
As fibras ópticas podem ser consideradas basicamente como guias de luz, luz a qual transmite a informação no sistema binário, ou seja, pulso de luz ou não. Para entendermos como funciona o sistema digital de comunicação, vamos entender inicialmente a diferença entre ele e o sistema analógico: Um toca-discos funciona através do método de transmissão de sinal analógico, pois há uma agulha que é colocada sobre os sulcos do disco e transmite ao amplificador as vibrações que nela estão gravadas. Se você quiser experimentar, pode colocar nos sulcos de um disco, bem velho de preferência, uma lâmina afiada e você vai perceber que a música do disco começará a ser reproduzida num volume bem reduzido através das vibrações da lâmina. Se analisarmos agora um toca-CD, veremos que a informação dele é digital, ou seja, é dada apenas pela informação 0 ou 1 do código binário, e portanto tem de ser traduzida antes de ser amplificada.
Nas fibras ópticas é isto o que acontece, pois transformamos sinais contínuos, como por exemplo nossa voz, que varre freqüências desde poucos Hz até um máximo de 4000Hz, em sinais discretos na forma binária. Temos então que cada zero corresponde a uma ausência de pulso luminoso e o um corresponde a um pulso luminoso, pulso luminoso o qual pode ser devido a um laser ou a um diodo emissor de luz (LED).
A moderna tecnologia encontrou na fibra ótica um meio de transmissão de informações que apresenta notáveis vantagens sobre os tradicionais, com vasta aplicações nas telecomunicações, na medicina e na engenharia.
Os dados percorrem o centro de cada fio de fibra de vidro, denominado núcleo. A luz de um diodo ou lazer entra no núcleo através de uma das extremidades do cabo e é absorvida por suas parede (um fenômeno denominado reflexão total interna).
CABO DE FIBRA ÓPTICA
Enquanto os fios de cobre transportam elétrons, os cabos de fibra ótica (cabos de fibra de vidro) transportam luz. Dentre as vantagens dos cabos de fibra ótica estão a imunidade total contra a diafonia e contra interferências eletromagnéticas e de radiofrequência. A falta de ruídos internos e externos significa que os sinais tem um alc ance maior e se movem mais rápido, o que proporciona uma velocidade e uma distância maiores do que as obtidas com cabos de cobre. Como não transporta eletrecidade, a fibra é o meio mais adequado para conectar prédios com diferentes aterramentos elétricos. Além disso, os cabos de fibra não atraem raios como cabos de cobre.
Cada metade do cabo de fibra ótica é composta de camadas de material. Na parte externa, uma cobertura plástica deve obedecer às normas de construção no prédio e aos códigos de proteçã ;o contra incêndio para que o cabo inteiro fique protegido. Sob a cobertura, uma camada de fibras Kevlar (também usada em coletes à prova de bala) amortece impactos e proporciona maior robustez. Sob as fibras de Kevlar, outra camada de plástico, denominada capa, dá proteção e amortece impactos. Alguns cabos de fibra ótica projetados para entrarem em contato com o solo devem conter fios de aço inoxidável ou de outro material que proporcio ne maior robustez. Todo esse materiais protegem o fio de vidro, que é tão fino quanto um fio de cabelo.
Os dados percorrem o centro de cada fio de fibra de vidro, denominado núcleo. A luz de um diodo ou lazer entra no núcleo através de uma das extremidades do cabo e é absorvida por suas parede (um fenô meno denominado reflexão total interna).
Como surgiu?
A comunicação com fibra ótica tem suas raízes nas invenções do século XIX. Um dispositivo denominado Fotofen convertia sinais de voz em sinais óticos utilizando a luz do sol e lentes montadas em um transdutor que vibrava ao entrar em contato com o som. A fibra ótica se tornou mais prática durante os anos 60 com o surgimento das fontes de luz de estado sólido (raio lazer e os LEDs) e das fibras de vidro de alta qualidade livres de impurezas. As companhias telefônicas foram as primeiras a se beneficiar do uso de técnicas de fibra ótica em conexões de longa distância.
Por que usamos o cabo de cobre?
A resposta está nos dispositivos de interface e no custo das conexões. Por ser uma interface ótica, um conector de fibra ótica deve criar um ângulo reto preciso em relação &a grave; extremidade do cabo, estabelecendo com ela uma conexão perfeita, o que dificulta a instalação.
São necessários vários minutos para que um instalador treinado estabeleça uma conexão. Portanto, o custo da mão-de-obra é alto, e o responsável pela instalação necessita de um conjun to de ferramentas caras, mesmo que seja necessário estabelecer apenas uma conexão.
Por fim, os tranceptores de fibra ótica localizados em cada extremidade do cabo são muito caros.
São guias de onda, e podem ser informalmente entendidas como "encanamentos de luz": a luz aplicada a uma das extremidades percorre a fibra até sair pela outra extremidade, podendo este percurso atingir centenas de quilômetros sem a necessidade de que o sinal seja regenerado.
Cada metade do cabo de fibra óptica é composta de camadas de material. Na parte externa, uma cobertura plástica deve obedecer às normas de construção no prédio e aos códigos de proteção contra incêndio para que o cabo inteiro fique protegido. Sob a cobertura, uma camada de fibras Kevlar (também usada em coletes à prova de bala) amortece impactos e proporciona maior robustez. Sob as fibras de Kevlar, outra camada de plástico, denominada capa, dá proteção e amortece impactos. Alguns cabos de fibra óptica projetados para entrarem em contato com o solo devem conter fios de aço inoxidável ou de outro material que proporcionam maior robustez. Todo esse materiais protegem o fio de vidro, que é tão fino quanto um fio de cabelo.
Os dados percorrem o centro de cada fio de fibra de vidro, denominado núcleo. A luz de um diodo ou lazer entra no núcleo através de uma das extremidades do cabo e é absorvida por suas parede (um fenômeno denominado reflexão total interna).
As fibras ópticas são atualmente as maiores responsáveis pelas revoluções ocorridas nas telecomunicações. Elas têm tomados os lugares dos cabos metálicos na transmissão de dados e têm capacidade de transmitir uma quantidade enorme de informações com confiabilidade e velocidade incríveis.
As fibras ópticas podem ser consideradas basicamente como guias de luz, luz a qual transmite a informação no sistema binário, ou seja, pulso de luz ou não. Para entendermos como funciona o sistema digital de comunicação, vamos entender inicialmente a diferença entre ele e o sistema analógico: Um toca-discos funciona através do método de transmissão de sinal analógico, pois há uma agulha que é colocada sobre os sulcos do disco e transmite ao amplificador as vibrações que nela estão gravadas. Se você quiser experimentar, pode colocar nos sulcos de um disco, bem velho de preferência, uma lâmina afiada e você vai perceber que a música do disco começará a ser reproduzida num volume bem reduzido através das vibrações da lâmina. Se analisarmos agora um toca-CD, veremos que a informação dele é digital, ou seja, é dada apenas pela informação 0 ou 1 do código binário, e portanto tem de ser traduzida antes de ser amplificada.
Nas fibras ópticas é isto o que acontece, pois transformamos sinais contínuos, como por exemplo nossa voz, que varre freqüências desde poucos Hz até um máximo de 4000Hz, em sinais discretos na forma binária. Temos então que cada zero corresponde a uma ausência de pulso luminoso e o um corresponde a um pulso luminoso, pulso luminoso o qual pode ser devido a um laser ou a um diodo emissor de luz (LED).
A moderna tecnologia encontrou na fibra ótica um meio de transmissão de informações que apresenta notáveis vantagens sobre os tradicionais, com vasta aplicações nas telecomunicações, na medicina e na engenharia.
Os dados percorrem o centro de cada fio de fibra de vidro, denominado núcleo. A luz de um diodo ou lazer entra no núcleo através de uma das extremidades do cabo e é absorvida por suas parede (um fenômeno denominado reflexão total interna).
CABO DE FIBRA ÓPTICA
Enquanto os fios de cobre transportam elétrons, os cabos de fibra ótica (cabos de fibra de vidro) transportam luz. Dentre as vantagens dos cabos de fibra ótica estão a imunidade total contra a diafonia e contra interferências eletromagnéticas e de radiofrequência. A falta de ruídos internos e externos significa que os sinais tem um alc ance maior e se movem mais rápido, o que proporciona uma velocidade e uma distância maiores do que as obtidas com cabos de cobre. Como não transporta eletrecidade, a fibra é o meio mais adequado para conectar prédios com diferentes aterramentos elétricos. Além disso, os cabos de fibra não atraem raios como cabos de cobre.
Cada metade do cabo de fibra ótica é composta de camadas de material. Na parte externa, uma cobertura plástica deve obedecer às normas de construção no prédio e aos códigos de proteçã ;o contra incêndio para que o cabo inteiro fique protegido. Sob a cobertura, uma camada de fibras Kevlar (também usada em coletes à prova de bala) amortece impactos e proporciona maior robustez. Sob as fibras de Kevlar, outra camada de plástico, denominada capa, dá proteção e amortece impactos. Alguns cabos de fibra ótica projetados para entrarem em contato com o solo devem conter fios de aço inoxidável ou de outro material que proporcio ne maior robustez. Todo esse materiais protegem o fio de vidro, que é tão fino quanto um fio de cabelo.
Os dados percorrem o centro de cada fio de fibra de vidro, denominado núcleo. A luz de um diodo ou lazer entra no núcleo através de uma das extremidades do cabo e é absorvida por suas parede (um fenô meno denominado reflexão total interna).
Como surgiu?
A comunicação com fibra ótica tem suas raízes nas invenções do século XIX. Um dispositivo denominado Fotofen convertia sinais de voz em sinais óticos utilizando a luz do sol e lentes montadas em um transdutor que vibrava ao entrar em contato com o som. A fibra ótica se tornou mais prática durante os anos 60 com o surgimento das fontes de luz de estado sólido (raio lazer e os LEDs) e das fibras de vidro de alta qualidade livres de impurezas. As companhias telefônicas foram as primeiras a se beneficiar do uso de técnicas de fibra ótica em conexões de longa distância.
Por que usamos o cabo de cobre?
A resposta está nos dispositivos de interface e no custo das conexões. Por ser uma interface ótica, um conector de fibra ótica deve criar um ângulo reto preciso em relação &a grave; extremidade do cabo, estabelecendo com ela uma conexão perfeita, o que dificulta a instalação.
São necessários vários minutos para que um instalador treinado estabeleça uma conexão. Portanto, o custo da mão-de-obra é alto, e o responsável pela instalação necessita de um conjun to de ferramentas caras, mesmo que seja necessário estabelecer apenas uma conexão.
Por fim, os tranceptores de fibra ótica localizados em cada extremidade do cabo são muito caros.
domingo, 22 de junho de 2008
FIBRAS ALIMENTARES 2
Fibras Alimentares
Fibras para o seu Intestino!
As fibras alimentares têm ocupado uma posição de destaque devido aos resultados divulgados em estudos científicos recentes que demonstram a ação benéfica desses nutrientes no organismo e, a relação entre o seu consumo em quantidades adequadas e a prevenção de doenças.
Um dado preocupante, quando se analisa o hábito alimentar da população brasileira, é que em geral, verifica-se uma baixa ingestão de alimentos fontes de fibras, principalmente nos grandes centros urbanos onde a correria do dia-a-dia influencia de forma negativa no estilo de vida das pessoas contribuindo para o maior consumo de produtos refinados, menor freqüência de alimentos naturais na dieta e a substituição de refeições caseiras por lanches rápidos, na maioria das vezes gordurosos e desbalanceados.
A presença de fibras em quantidades insuficientes na alimentação, por um período longo de tempo, pode contribuir para o aparecimento de doenças crônicas, como: constipação ou obstipação intestinal ("prisão de ventre"), doenças cardiovasculares e câncer de intestino. O aumento na ocorrência das doenças citadas justifica a importância de se atingir a recomendação diária de fibras (25 a 30 gramas para um adulto saudável) com o objetivo de reduzir os riscos de desenvolver tais patologias.
As indústrias de alimentos, aproveitando a oportunidade, invadiu as prateleiras dos supermercados com vários produtos enriquecidos em fibras, visando atender à demanda crescente de indivíduos interessados em resgatar hábitos saudáveis. Ao se deparar com um número grande de produtos, é comum surgirem dúvidas, como: O que escolher? Por que devo aumentar a ingestão de fibras na alimentação? Como posso obter a quantidade diária de fibras recomendada através do consumo de alimentos naturais?
Para você entender melhor o assunto, vamos começar com a definição de fibras! As fibras alimentares são componentes das paredes dos vegetais, não digeridos pelas enzimas do sistema digestivo humano, portanto não fornecem calorias. Esses nutrientes pertencem ao grupo dos carboidratos, encaixando-se na categoria dos polissacarídeos (carboidratos complexos).
Veja na tabela abaixo, um resumo que traz os tipos de fibras, as melhores fontes alimentares e suas principais ações no organismo:
Classificação Tipos Fontes Ações
Fibras Solúveis Pectina Gomas Mucilagem Beta glucana Hemiceluloses (algumas) Frutas Verduras Aveia Cevada Leguminosas (feijão, lentilha, soja, grão de bico) · Retardo na absorção de glicose
· Redução no esvaziamento gástrico (maior saciedade)
· Diminuição dos níveis de colesterol sangüíneo
· Proteção contra o câncer de intestino
Fibras Insolúveis Lignina Celulose Hemiceluloses (maioria) Verduras Farelo de trigo Cereais integrais (arroz, pão, torrada) · Aumento do bolo fecal
· Estímulo ao bom funcionamento intestinal
· Prevenção de constipação intestinal
Entretanto, apesar da ação benéfica das fibras no organismo, altas doses é desaconselhável, pois o excesso pode interferir negativamente na absorção de minerais, especialmente na de cálcio e de zinco.
Para aumentar o consumo de fibras, inclua gradativamente em sua dieta, as fontes alimentares mencionadas nas tabelas. Lembre-se também de ingerir maior volume de líquidos (8 a 10 copos por dia), permitindo assim que as fibras desempenhem melhor seu papel e que o sistema digestivo se adapte à nova situação.
Fibras para o seu Intestino!
As fibras alimentares têm ocupado uma posição de destaque devido aos resultados divulgados em estudos científicos recentes que demonstram a ação benéfica desses nutrientes no organismo e, a relação entre o seu consumo em quantidades adequadas e a prevenção de doenças.
Um dado preocupante, quando se analisa o hábito alimentar da população brasileira, é que em geral, verifica-se uma baixa ingestão de alimentos fontes de fibras, principalmente nos grandes centros urbanos onde a correria do dia-a-dia influencia de forma negativa no estilo de vida das pessoas contribuindo para o maior consumo de produtos refinados, menor freqüência de alimentos naturais na dieta e a substituição de refeições caseiras por lanches rápidos, na maioria das vezes gordurosos e desbalanceados.
A presença de fibras em quantidades insuficientes na alimentação, por um período longo de tempo, pode contribuir para o aparecimento de doenças crônicas, como: constipação ou obstipação intestinal ("prisão de ventre"), doenças cardiovasculares e câncer de intestino. O aumento na ocorrência das doenças citadas justifica a importância de se atingir a recomendação diária de fibras (25 a 30 gramas para um adulto saudável) com o objetivo de reduzir os riscos de desenvolver tais patologias.
As indústrias de alimentos, aproveitando a oportunidade, invadiu as prateleiras dos supermercados com vários produtos enriquecidos em fibras, visando atender à demanda crescente de indivíduos interessados em resgatar hábitos saudáveis. Ao se deparar com um número grande de produtos, é comum surgirem dúvidas, como: O que escolher? Por que devo aumentar a ingestão de fibras na alimentação? Como posso obter a quantidade diária de fibras recomendada através do consumo de alimentos naturais?
Para você entender melhor o assunto, vamos começar com a definição de fibras! As fibras alimentares são componentes das paredes dos vegetais, não digeridos pelas enzimas do sistema digestivo humano, portanto não fornecem calorias. Esses nutrientes pertencem ao grupo dos carboidratos, encaixando-se na categoria dos polissacarídeos (carboidratos complexos).
Veja na tabela abaixo, um resumo que traz os tipos de fibras, as melhores fontes alimentares e suas principais ações no organismo:
Classificação Tipos Fontes Ações
Fibras Solúveis Pectina Gomas Mucilagem Beta glucana Hemiceluloses (algumas) Frutas Verduras Aveia Cevada Leguminosas (feijão, lentilha, soja, grão de bico) · Retardo na absorção de glicose
· Redução no esvaziamento gástrico (maior saciedade)
· Diminuição dos níveis de colesterol sangüíneo
· Proteção contra o câncer de intestino
Fibras Insolúveis Lignina Celulose Hemiceluloses (maioria) Verduras Farelo de trigo Cereais integrais (arroz, pão, torrada) · Aumento do bolo fecal
· Estímulo ao bom funcionamento intestinal
· Prevenção de constipação intestinal
Entretanto, apesar da ação benéfica das fibras no organismo, altas doses é desaconselhável, pois o excesso pode interferir negativamente na absorção de minerais, especialmente na de cálcio e de zinco.
Para aumentar o consumo de fibras, inclua gradativamente em sua dieta, as fontes alimentares mencionadas nas tabelas. Lembre-se também de ingerir maior volume de líquidos (8 a 10 copos por dia), permitindo assim que as fibras desempenhem melhor seu papel e que o sistema digestivo se adapte à nova situação.
FIBRAS ALIMENTARES
Fibras Alimentares
Definição
Considerem-se fibras alimentares todos os polissacarídeos vegetais da dieta ( celulose, hemicelulose, pectinas, gomas e mucilagens), mais a lignina, que não são hidrolisadas pelas enzimas do trato digestório humano.
Existem dois tipos de fibras que podem ser: Solúveis e Insolúveis.
Solúveis
As pectinas , gomas, mucilagens e algumas hemiceluloses. Elas retardam o esvaziamento gástrico e o tempo de trânsito intestinal, diminuem a absorção da glicose e colesterol. Poderemos encontrá-las por exemplo nos seguintes alimentos : Farelo de aveia , cenoura cozida, goma guar.
Insolúveis: Celulose, lignina e hemicelulose. Apresentam efeito mecânico no trato gastrointestinal pouco fermentáveis, aumentam o bolo fecal, aceleram o tempo do trânsito intestinal pela absorção de água. São encontradas nos seguintes alimentos : farelo de trigo, leguminosas e folhosas e frutas com cascas.
As fibras são conhecidas pelo seu efeito benéficos na prevenção ou tratamento de várias doenças, como o diabetes melito, aterosclerose, o câncer de cólon, a síndrome do intestino curto e a doença diverticular dos cólons.
As fibras alimentares promove regulação no tempo de trânsito intestinal, aumentam o volume das evacuações . Auxilia no controle da glicemia, na redução dos triglicerídeos e colesterol sangüíneo e no tratamento da obesidade.
Umas das importante propriedades das fibras, quando no cólon, é a sua capacidade de absorver água , formando assim fezes volumosas e macias.
Doentes com obstipação intestinal (constipação) nos quais não foi encontrada causa orgânica apresentam ingestão pobre em fibras na maioria dos casos. A indicação de ambos os tipos de fibras, solúveis e insolúveis, mas por mecanismos diferentes, aumentam o volume fecal. O farelo de trigo tem sido usado como agente para aliviar constipação intestinal pela retenção de água, formando fezes macias e mais pesadas.
Vimos a importância das fibras em nosso organismo, para nos manter com uma melhor qualidades de vida. Por isso é importante que sempre incluamos em nossa alimentação alimentos que são fontes de fibras!
Segue uma sugestão de cardápio rico em fibras
Café da manhã
Leite Integral
Suco de laranja
Mamão Papaya, abacaxi
Pão Integral
Barra de cereal ( aveia e frutas)
Almoço
Arroz Integral
Feijão
Beterraba
Couve com tomate
Assado de triguilho com ricota
Maça c/ casca
Jantar
Sopa de legumes e vegetais folhosos
Torrada integral
Pêra
Fibras Alimentares
O poder das fibras
Nos últimos anos, as fibras alimentares ou fibras dietéticas vem despertando grande interesse em pesquisas científicas. Entretanto, a investigação sobre o papel das fibras na dieta no organismo humano não é nova. A propriedade laxativa do farelo de trigo é reconhecida desde o tempo de Hipócrates e foi comprovada por pesquisas científicas realizadas nos anos 30, valorizando o emprego das fibras alimentares para tratar a constipação intestinal. Nos anos 50, alguns pesquisadores começaram a notar que em coletividades não submetidas aos processos da industrialização de alimentos, os casos de constipação intestinal eram raras, ou mesmo inexistentes. O interesse de fibras alimentares na dieta surgiram no início da década de 70, com grupos de voluntários na África, pela ação de dois médicos ingleses, Denis Burkitt e Hugh Trowell, onde descobriram que muitas doenças ocidentais eram decorrentes da falta de fibras na dieta. Os nativos eram habituados a refeições ricas em cereais integrais, verduras, frutas e legumes, que muitas vezes o consumo de fibras alimentares chegavam até 150 g/dia, enquanto que em países desenvolvidos o consumo chegava a aproximadamente 15 g/dia ,por este motivo os nativos não conheciam as doenças gastrointestinais e todas as demais enfermidades comuns em países desenvolvidos e subdesenvolvidos, onde a ingestão de alimentos refinados e de origens animais superaram a dos vegetais e alimentos integrais. A partir deste ponto, os cientistas chegaram a seguinte conclusão; se o homem voltasse à dieta para o qual está geneticamente adaptado, com mais itens vegetais, naturalmente consumiria mais fibras alimentares e menos gordura, trazendo diversos benefícios para a saúde, prevenindo a incidência de câncer e doenças cardiovasculares, que juntas correspondem a mais de 80% de mortes prematuras em países desenvolvidos e subdesenvolvidos como no caso do Brasil.
Com o aumento da expectativa de vida dos brasileiros e ao mesmo tempo o crescente aparecimento de doenças crônicas como obesidade, aterosclerose, hipertensão, osteoporose, diabetes e câncer, está havendo uma preocupação maior, por parte da população e dos órgãos públicos de saúde, com a alimentação. Hábitos alimentares adequados como o consumo de alimentos pobres em gorduras saturadas e ricos em fibras presentes em frutas, legumes, verduras e cereais integrais, juntamente com um estilo de vida saudável (exercícios físicos regulares, ausência de fumo e moderação no álcool) passam a ser peça chave na diminuição do risco de doenças e na promoção de qualidade de vida, desde a infância até o envelhecimento.
O papel da alimentação equilibrada na manutenção da saúde tem despertado interesse pela comunidade científica que tem produzido inúmeros estudos com o intuito de comprovar a atuação de certos alimentos na prevenção de doenças. Na década de 80, foram estudados no Japão, alimentos que além de satisfazerem às necessidades nutricionais básicas desempenhavam efeitos fisiológicos benéficos. Após um longo período de trabalho, em 1991, a categoria de alimentos foi regulamentada recebendo a denominação de "Foods for Specified Health Use" (FOSHU). A tradução da expressão para o português é Alimentos Funcionais ou Nutracêuticos. Segundo a ANVISA, alimentos funcionais são aqueles que produzem efeitos metabólicos ou fisiológicos através da atuação de um nutriente ou não nutriente no crescimento, desenvolvimento, manutenção e em outras funções normais do organismo humano.
Definição
A definição de fibra dietética foi uma fonte de controvérsia científica, onde a FAO em dois relatos consecutivos sugeriram a eliminação do termo “fibra dietética”. Este termo hoje é aceito por consumidores, indústrias alimentícias e por órgãos do governo. As definições e termos com relação às fibras alimentares são diferentes em diversas partes do mundo. Existem várias definições para o termo “fibras alimentares”, onde no caso de Burkitt e Trowell definiram fibras como : “Componentes contidos nas paredes das células dos vegetais e que não digeríveis pelo intestino delgado do ser humano, portanto não fornecem energia (caloria).” Hoje em dia a definição de fibra alimentar foi ampliada, podendo ser classificada como: “polissacarídeo armazenado na célula da planta.” (grupo dos carboidratos). Em relação à terminologia, a fibra pode ser crua, vegetal ou alimentar. A fibra crua é o resíduo obtido após o tratamento dos vegetais com álcalis e ácidos, sendo um conceito químico e não biológico. As fibras alimentares derivam-se principalmente de parede celular e de estruturas intercelulares dos vegetais, frutos e sementes, estando associadas a outras substâncias como proteínas, compostos inorgânicos, oxalatos, fitatos, lignina e substâncias fenólicas de baixo peso molecular. Já a maioria dos grãos possuem alto peso molecular. As fibras possuem excelentes propriedades quando os alimentos ingeridos estão em sua forma natural, ou seja, com a casca, pois o cozimento de verduras e legumes, por exemplo, faz com que tenham muitas perdas das quantidades de fibras, podendo perder sua ação e propriedades. Apesar de diversas ações benéficas das fibras em nosso organismo, altas doses são desaconselháveis, pois o excesso pode interferir negativamente na absorção de minerais, especialmente Cálcio e Zinco .Não possuem efeito cumulativo, ou seja, são essenciais na dieta.
Dentre todas as virtudes das fibras alimentares, a mais conhecida por quem busca uma dieta equilibrada é, sem dúvida o bom funcionamento do intestino e prevenção de doenças.
Classificação das Fibras Alimentares
Os nutricionistas classificam as fibras dietéticas de acordo com a sua capacidade para se dissolver em água. As pectinas, gomas, mucilagens, e algumas hemiceluloses dissolvem-se em água e por isso são denominadas de fibras solúveis.
A celulose, algumas hemiceluloses e a lignina não se dissolvem em água e por isso são consideradas fibras insolúveis.
Apenas os alimentos vegetais apresentam fibras dietéticas. Entre os alimentos ricos em fibras dietéticas incluem-se os cereais e sementes integrais tais como o arroz integral, a aveia, os legumes tais como o feijão, o grão, as ervilhas, as lentilhas, e de um modo geral as frutas. A aveia integral, os legumes, a fibra de soja, e algumas frutas são ricos em fibras solúveis, enquanto que o trigo integral, e a maior parte das sementes e cereais são ricos em fibras insolúveis.
As fibras solúveis da aveia demonstraram ter a capacidade de ajudar a baixar os níveis de colesterol e por isso têm sido adicionadas a algumas misturas de cereais para pequeno almoço e sumos.
fibras alimentares
Os benefícios do consumo de fibras são bem conhecidos, entre eles, a melhora das funções intestinais, a proteção contra doenças cardiovasculares e a redução do risco para certos tipos de câncer. Mesmo não fornecendo nutrientes para o organismo, elas são essenciais na nossa dieta. Podemos classificar as fibras em solúveis e insolúveis. A principal fibra solúvel é a pectina, encontrada em frutas (laranja, maçãs), vegetais (cenoura), nos farelos de aveia e nas leguminosas. É classificada como solúvel por reter água formando uma estrutura em forma de gel. Ajuda na diminuição do nível de colesterol, prevenindo o aparecimento de doenças cardiovasculares.
As fibras solúveis contribuem ainda para uma diminuição na glicose sangüínea devido a uma redução na absorção dessa substância. As fibras insolúveis são encontradas em todos os alimentos vegetais. Sua maior fonte são os grãos de cereais, como milho, soja, grão-de-bico e nas frutas consumidas com casca, como a maçã, pêra e ameixa. Ajudam na prevenção de algumas doenças como a constipação, diverticulite, hemorróidas e o câncer colo-retal. A principal função desse tipo de fibra é aumentar a velocidade do trânsito intestinal. Assim, diminuem a exposição do cólon a agentes que provocam câncer, fazendo com que dietas ricas em fibras insolúveis atuem prevenindo o aparecimento de câncer nesse local. As fibras podem ser utilizadas no controle da obesidade pois não são digeridas pelo organismo e não fornecem calorias. Desta forma, elas dão uma boa sensação de saciedade, aumentando o volume do bolo alimentar, mesmo quando pequenas quantidades de calorias são ingeridas.
Além disso, as fibras atuam reduzindo a quantidade de calorias que são absorvidas dos outros alimentos. Pesquisadores da USDA Beltsville Human Nutrition Research Center, em Maryland, testaram 9 dietas com variadas quantidades de fibras e gordura. As pessoas que se alimentaram da dieta contendo mais fibras absorveram menos gordura e proteína do que aquelas que comeram poucas fibras. As necessidades diárias de fibra, para uma pessoa adulta variam de 25 e 30 gramas , numa proporção de 70% de fibras insolúveis e 30% de fibras solúveis.
O brasileiro das grandes cidades ainda está longe de atingir esta meta, pois segundo dados do Estudo Nacional de Despesa Familiar (Endef), do IBGE, o consumo médio de fibras por pessoa em São Paulo, Rio de Janeiro e Porto Alegre é de aproximadamente 20 gramas. Nos Estados Unidos, a falta de fibras na dieta também é preocupante. Uma das causas desse problema é a proliferação das dietas baixas em carboidratos (low-cab). Os consumidores desse tipo de dieta ingerem grandes quantidades de carne e gorduras e restringem os cereais integrais, frutas e vegetais, levando assim a um déficit de fibras.
Dos mais de 20 milhões de americanos que realizam alguma variação da dieta de baixo carboidrato, 70% sofrem de constipação como efeito colateral. Para prevenir o déficit de fibras, é importante uma alimentação variada e equilibrada, que contenha farelos, aveia, frutas, nozes, verduras, legumes, grãos e pão integral nas refeições. Como nem sempre isso é possível, para alcançar as quantidades mínimas desejáveis, muitas vezes é necessário lançar mão de suplementos alimentares ricos em fibra. Vale lembrar que, para as fibras cumprirem o seu papel no organismo, é necessário a ingestão de bastante líquido. Várias pessoas que aumentam o consumo de fibras sem aumentar a ingestão de água sofrem de constipação, ou seja, exatamente um dos problemas que desejam combater.
Fibras Alimentares
Amido resistente
Amido resistente é definido como a soma do amido e seus produtos de degradação que não são absorvidos no intestino delgado de indivíduos sadios.
Por ser resistente às enzimas digestivas e não ser absorvido no intestino, o amido resistente tem baixo valor calórico e se caracteriza por efeitos fisiológicos semelhantes ao das Fibras Alimentares, sendo freqüentemente considerado como tal.
Existem basicamente três tipos de amido resistente:
» Tipo I - Amido fisicamente preso dentro da matriz do alimento. É resistente simplesmente porque as enzimas amilolíticas não tem acesso. Este tipo de amido é afetado amplamente pela mastigação e pelo processamento dos alimentos, como a trituração e moagem;
» Tipo II - Amido granular nativo. Sua resistência é dada por sua compactação e estrutura parcialmente cristalina, que pode ser alterada pela gelatinização;
»Tipo III - Resistência adquirida com a retrogradação, principalmente da amilose. Existem também indicações de resistência em amilopectina retrogradada e em complexos amilose-lipídios.
O amido resistente do Tipo III pode ser formado através de processamento, por métodos que utilizam teor de umidade alta, cozimento e/ou autoclavagem, podendo ser usado como ingrediente para reduzir o teor calórico, reduzir o índice glicêmico e/ou aumentar o teor de fibras alimentares de alimentos processados.
Não há, até o momento, um consenso em relação à inclusão ou não do amido resistente na definição de fibras alimentares. Porém, existem algumas implicações técnicas quanto a isso, pois o método enzimático-gravimétrico atualmente aceito para determinar fibras alimentares não detecta a maior parte do amido resistente presente nos alimentos.
Definição
Considerem-se fibras alimentares todos os polissacarídeos vegetais da dieta ( celulose, hemicelulose, pectinas, gomas e mucilagens), mais a lignina, que não são hidrolisadas pelas enzimas do trato digestório humano.
Existem dois tipos de fibras que podem ser: Solúveis e Insolúveis.
Solúveis
As pectinas , gomas, mucilagens e algumas hemiceluloses. Elas retardam o esvaziamento gástrico e o tempo de trânsito intestinal, diminuem a absorção da glicose e colesterol. Poderemos encontrá-las por exemplo nos seguintes alimentos : Farelo de aveia , cenoura cozida, goma guar.
Insolúveis: Celulose, lignina e hemicelulose. Apresentam efeito mecânico no trato gastrointestinal pouco fermentáveis, aumentam o bolo fecal, aceleram o tempo do trânsito intestinal pela absorção de água. São encontradas nos seguintes alimentos : farelo de trigo, leguminosas e folhosas e frutas com cascas.
As fibras são conhecidas pelo seu efeito benéficos na prevenção ou tratamento de várias doenças, como o diabetes melito, aterosclerose, o câncer de cólon, a síndrome do intestino curto e a doença diverticular dos cólons.
As fibras alimentares promove regulação no tempo de trânsito intestinal, aumentam o volume das evacuações . Auxilia no controle da glicemia, na redução dos triglicerídeos e colesterol sangüíneo e no tratamento da obesidade.
Umas das importante propriedades das fibras, quando no cólon, é a sua capacidade de absorver água , formando assim fezes volumosas e macias.
Doentes com obstipação intestinal (constipação) nos quais não foi encontrada causa orgânica apresentam ingestão pobre em fibras na maioria dos casos. A indicação de ambos os tipos de fibras, solúveis e insolúveis, mas por mecanismos diferentes, aumentam o volume fecal. O farelo de trigo tem sido usado como agente para aliviar constipação intestinal pela retenção de água, formando fezes macias e mais pesadas.
Vimos a importância das fibras em nosso organismo, para nos manter com uma melhor qualidades de vida. Por isso é importante que sempre incluamos em nossa alimentação alimentos que são fontes de fibras!
Segue uma sugestão de cardápio rico em fibras
Café da manhã
Leite Integral
Suco de laranja
Mamão Papaya, abacaxi
Pão Integral
Barra de cereal ( aveia e frutas)
Almoço
Arroz Integral
Feijão
Beterraba
Couve com tomate
Assado de triguilho com ricota
Maça c/ casca
Jantar
Sopa de legumes e vegetais folhosos
Torrada integral
Pêra
Fibras Alimentares
O poder das fibras
Nos últimos anos, as fibras alimentares ou fibras dietéticas vem despertando grande interesse em pesquisas científicas. Entretanto, a investigação sobre o papel das fibras na dieta no organismo humano não é nova. A propriedade laxativa do farelo de trigo é reconhecida desde o tempo de Hipócrates e foi comprovada por pesquisas científicas realizadas nos anos 30, valorizando o emprego das fibras alimentares para tratar a constipação intestinal. Nos anos 50, alguns pesquisadores começaram a notar que em coletividades não submetidas aos processos da industrialização de alimentos, os casos de constipação intestinal eram raras, ou mesmo inexistentes. O interesse de fibras alimentares na dieta surgiram no início da década de 70, com grupos de voluntários na África, pela ação de dois médicos ingleses, Denis Burkitt e Hugh Trowell, onde descobriram que muitas doenças ocidentais eram decorrentes da falta de fibras na dieta. Os nativos eram habituados a refeições ricas em cereais integrais, verduras, frutas e legumes, que muitas vezes o consumo de fibras alimentares chegavam até 150 g/dia, enquanto que em países desenvolvidos o consumo chegava a aproximadamente 15 g/dia ,por este motivo os nativos não conheciam as doenças gastrointestinais e todas as demais enfermidades comuns em países desenvolvidos e subdesenvolvidos, onde a ingestão de alimentos refinados e de origens animais superaram a dos vegetais e alimentos integrais. A partir deste ponto, os cientistas chegaram a seguinte conclusão; se o homem voltasse à dieta para o qual está geneticamente adaptado, com mais itens vegetais, naturalmente consumiria mais fibras alimentares e menos gordura, trazendo diversos benefícios para a saúde, prevenindo a incidência de câncer e doenças cardiovasculares, que juntas correspondem a mais de 80% de mortes prematuras em países desenvolvidos e subdesenvolvidos como no caso do Brasil.
Com o aumento da expectativa de vida dos brasileiros e ao mesmo tempo o crescente aparecimento de doenças crônicas como obesidade, aterosclerose, hipertensão, osteoporose, diabetes e câncer, está havendo uma preocupação maior, por parte da população e dos órgãos públicos de saúde, com a alimentação. Hábitos alimentares adequados como o consumo de alimentos pobres em gorduras saturadas e ricos em fibras presentes em frutas, legumes, verduras e cereais integrais, juntamente com um estilo de vida saudável (exercícios físicos regulares, ausência de fumo e moderação no álcool) passam a ser peça chave na diminuição do risco de doenças e na promoção de qualidade de vida, desde a infância até o envelhecimento.
O papel da alimentação equilibrada na manutenção da saúde tem despertado interesse pela comunidade científica que tem produzido inúmeros estudos com o intuito de comprovar a atuação de certos alimentos na prevenção de doenças. Na década de 80, foram estudados no Japão, alimentos que além de satisfazerem às necessidades nutricionais básicas desempenhavam efeitos fisiológicos benéficos. Após um longo período de trabalho, em 1991, a categoria de alimentos foi regulamentada recebendo a denominação de "Foods for Specified Health Use" (FOSHU). A tradução da expressão para o português é Alimentos Funcionais ou Nutracêuticos. Segundo a ANVISA, alimentos funcionais são aqueles que produzem efeitos metabólicos ou fisiológicos através da atuação de um nutriente ou não nutriente no crescimento, desenvolvimento, manutenção e em outras funções normais do organismo humano.
Definição
A definição de fibra dietética foi uma fonte de controvérsia científica, onde a FAO em dois relatos consecutivos sugeriram a eliminação do termo “fibra dietética”. Este termo hoje é aceito por consumidores, indústrias alimentícias e por órgãos do governo. As definições e termos com relação às fibras alimentares são diferentes em diversas partes do mundo. Existem várias definições para o termo “fibras alimentares”, onde no caso de Burkitt e Trowell definiram fibras como : “Componentes contidos nas paredes das células dos vegetais e que não digeríveis pelo intestino delgado do ser humano, portanto não fornecem energia (caloria).” Hoje em dia a definição de fibra alimentar foi ampliada, podendo ser classificada como: “polissacarídeo armazenado na célula da planta.” (grupo dos carboidratos). Em relação à terminologia, a fibra pode ser crua, vegetal ou alimentar. A fibra crua é o resíduo obtido após o tratamento dos vegetais com álcalis e ácidos, sendo um conceito químico e não biológico. As fibras alimentares derivam-se principalmente de parede celular e de estruturas intercelulares dos vegetais, frutos e sementes, estando associadas a outras substâncias como proteínas, compostos inorgânicos, oxalatos, fitatos, lignina e substâncias fenólicas de baixo peso molecular. Já a maioria dos grãos possuem alto peso molecular. As fibras possuem excelentes propriedades quando os alimentos ingeridos estão em sua forma natural, ou seja, com a casca, pois o cozimento de verduras e legumes, por exemplo, faz com que tenham muitas perdas das quantidades de fibras, podendo perder sua ação e propriedades. Apesar de diversas ações benéficas das fibras em nosso organismo, altas doses são desaconselháveis, pois o excesso pode interferir negativamente na absorção de minerais, especialmente Cálcio e Zinco .Não possuem efeito cumulativo, ou seja, são essenciais na dieta.
Dentre todas as virtudes das fibras alimentares, a mais conhecida por quem busca uma dieta equilibrada é, sem dúvida o bom funcionamento do intestino e prevenção de doenças.
Classificação das Fibras Alimentares
Os nutricionistas classificam as fibras dietéticas de acordo com a sua capacidade para se dissolver em água. As pectinas, gomas, mucilagens, e algumas hemiceluloses dissolvem-se em água e por isso são denominadas de fibras solúveis.
A celulose, algumas hemiceluloses e a lignina não se dissolvem em água e por isso são consideradas fibras insolúveis.
Apenas os alimentos vegetais apresentam fibras dietéticas. Entre os alimentos ricos em fibras dietéticas incluem-se os cereais e sementes integrais tais como o arroz integral, a aveia, os legumes tais como o feijão, o grão, as ervilhas, as lentilhas, e de um modo geral as frutas. A aveia integral, os legumes, a fibra de soja, e algumas frutas são ricos em fibras solúveis, enquanto que o trigo integral, e a maior parte das sementes e cereais são ricos em fibras insolúveis.
As fibras solúveis da aveia demonstraram ter a capacidade de ajudar a baixar os níveis de colesterol e por isso têm sido adicionadas a algumas misturas de cereais para pequeno almoço e sumos.
fibras alimentares
Os benefícios do consumo de fibras são bem conhecidos, entre eles, a melhora das funções intestinais, a proteção contra doenças cardiovasculares e a redução do risco para certos tipos de câncer. Mesmo não fornecendo nutrientes para o organismo, elas são essenciais na nossa dieta. Podemos classificar as fibras em solúveis e insolúveis. A principal fibra solúvel é a pectina, encontrada em frutas (laranja, maçãs), vegetais (cenoura), nos farelos de aveia e nas leguminosas. É classificada como solúvel por reter água formando uma estrutura em forma de gel. Ajuda na diminuição do nível de colesterol, prevenindo o aparecimento de doenças cardiovasculares.
As fibras solúveis contribuem ainda para uma diminuição na glicose sangüínea devido a uma redução na absorção dessa substância. As fibras insolúveis são encontradas em todos os alimentos vegetais. Sua maior fonte são os grãos de cereais, como milho, soja, grão-de-bico e nas frutas consumidas com casca, como a maçã, pêra e ameixa. Ajudam na prevenção de algumas doenças como a constipação, diverticulite, hemorróidas e o câncer colo-retal. A principal função desse tipo de fibra é aumentar a velocidade do trânsito intestinal. Assim, diminuem a exposição do cólon a agentes que provocam câncer, fazendo com que dietas ricas em fibras insolúveis atuem prevenindo o aparecimento de câncer nesse local. As fibras podem ser utilizadas no controle da obesidade pois não são digeridas pelo organismo e não fornecem calorias. Desta forma, elas dão uma boa sensação de saciedade, aumentando o volume do bolo alimentar, mesmo quando pequenas quantidades de calorias são ingeridas.
Além disso, as fibras atuam reduzindo a quantidade de calorias que são absorvidas dos outros alimentos. Pesquisadores da USDA Beltsville Human Nutrition Research Center, em Maryland, testaram 9 dietas com variadas quantidades de fibras e gordura. As pessoas que se alimentaram da dieta contendo mais fibras absorveram menos gordura e proteína do que aquelas que comeram poucas fibras. As necessidades diárias de fibra, para uma pessoa adulta variam de 25 e 30 gramas , numa proporção de 70% de fibras insolúveis e 30% de fibras solúveis.
O brasileiro das grandes cidades ainda está longe de atingir esta meta, pois segundo dados do Estudo Nacional de Despesa Familiar (Endef), do IBGE, o consumo médio de fibras por pessoa em São Paulo, Rio de Janeiro e Porto Alegre é de aproximadamente 20 gramas. Nos Estados Unidos, a falta de fibras na dieta também é preocupante. Uma das causas desse problema é a proliferação das dietas baixas em carboidratos (low-cab). Os consumidores desse tipo de dieta ingerem grandes quantidades de carne e gorduras e restringem os cereais integrais, frutas e vegetais, levando assim a um déficit de fibras.
Dos mais de 20 milhões de americanos que realizam alguma variação da dieta de baixo carboidrato, 70% sofrem de constipação como efeito colateral. Para prevenir o déficit de fibras, é importante uma alimentação variada e equilibrada, que contenha farelos, aveia, frutas, nozes, verduras, legumes, grãos e pão integral nas refeições. Como nem sempre isso é possível, para alcançar as quantidades mínimas desejáveis, muitas vezes é necessário lançar mão de suplementos alimentares ricos em fibra. Vale lembrar que, para as fibras cumprirem o seu papel no organismo, é necessário a ingestão de bastante líquido. Várias pessoas que aumentam o consumo de fibras sem aumentar a ingestão de água sofrem de constipação, ou seja, exatamente um dos problemas que desejam combater.
Fibras Alimentares
Amido resistente
Amido resistente é definido como a soma do amido e seus produtos de degradação que não são absorvidos no intestino delgado de indivíduos sadios.
Por ser resistente às enzimas digestivas e não ser absorvido no intestino, o amido resistente tem baixo valor calórico e se caracteriza por efeitos fisiológicos semelhantes ao das Fibras Alimentares, sendo freqüentemente considerado como tal.
Existem basicamente três tipos de amido resistente:
» Tipo I - Amido fisicamente preso dentro da matriz do alimento. É resistente simplesmente porque as enzimas amilolíticas não tem acesso. Este tipo de amido é afetado amplamente pela mastigação e pelo processamento dos alimentos, como a trituração e moagem;
» Tipo II - Amido granular nativo. Sua resistência é dada por sua compactação e estrutura parcialmente cristalina, que pode ser alterada pela gelatinização;
»Tipo III - Resistência adquirida com a retrogradação, principalmente da amilose. Existem também indicações de resistência em amilopectina retrogradada e em complexos amilose-lipídios.
O amido resistente do Tipo III pode ser formado através de processamento, por métodos que utilizam teor de umidade alta, cozimento e/ou autoclavagem, podendo ser usado como ingrediente para reduzir o teor calórico, reduzir o índice glicêmico e/ou aumentar o teor de fibras alimentares de alimentos processados.
Não há, até o momento, um consenso em relação à inclusão ou não do amido resistente na definição de fibras alimentares. Porém, existem algumas implicações técnicas quanto a isso, pois o método enzimático-gravimétrico atualmente aceito para determinar fibras alimentares não detecta a maior parte do amido resistente presente nos alimentos.
FERTILIZANTES
DEFINIÇÃO E CAUSA DA POLUIÇÃO AMBIENTAL
A idéia de poluição ambiental abrange uma série de aspectos, que vão desde a contaminação do ar, das águas e do solo, a desfiguração da paisagem, erosão de monumentos e construções até a contaminação da carne de aves com hormônios.
A contaminação de rios e córregos por poluentes químicos converteu-se num dos problemas ambientais mais graves do século XX. A poluição divide-se em dois grandes grupos: a contaminação pontual e a não pontual. A primeira procede de fontes identificáveis, como fábricas, refinarias ou despejo de esgoto. A não pontual é aquela cuja origem não pode ser identificada com precisão, como os produtos químicos usados na agricultura e na mineração trazidos pelas chuvas ou as filtragens de fossas sépticas e esgotos. A cada ano morrem cerca de 10 milhões de pessoas no mundo por beber água contaminada.
Na procura das causas da poluição ambiental, tal como observada hoje, deparamos com dois fatores básicos.
Um destes está arraigado na tendência do homem à mecanização. Como nenhum outro ser vivo, consegue o homem transformar as matérias-primas que encontra de modo a torná-las úteis para si, seja como ferramentas ou máquinas, ou como artefato de lazer e objeto de arte. Durante a confecção de todos estes artigos formam-se quantidades apreciáveis de resíduos inúteis, que com o tempo acabam por comprometer o ambiente. Além disso, durante estes processos de fabricação não é consumida a energia própria do corpo humano: há o consumo sobretudo de energias provenientes de outras fontes. Também a produção de energia está associada a uma poluição do meio ambiente. Assim sendo, todo o processo de industrialização constitui-se num dos componentes principais da poluição ambiental.
A segunda causa do comprometimento do meio ambiente reside no contínuo aumento da população, que força uma crescente produção de alimentos. Como a área de terras cultiváveis não pode crescer no mesmo ritmo que a população, o necessário aumento de produção só pode ser atingido mediante uma intensificação da agricultura nas áreas já disponíveis. Para tanto torna-se necessária uma eficiente produção de fertilizantes, seja em forma de adubos orgânicos, seja em forma de fertilizantes minerais; exige-se ainda uma proteção ativa das plantas cultivadas contra pragas de origem vegetal ou animal. A necessidade do emprego de meios químicos de proteção é ocasionalmente criticada. No cultivo da beterraba chega-se a uma produção de 21 toneladas/hectare, sem o emprego de agentes protetores químicos; com o uso destes, a produção pode aumentar até 30 toneladas/hectare, o que significa um aumento de cerca de 42,8%. Fabricação e uso de fertilizantes e praguicidas constituem o segundo grande componente da poluição ambiental.
As duas causas, a industrialização e a produção de alimentos, tendem a aumentar com o crescente aumento populacional, a não ser que sejam adotadas diretrizes em relação a ambas.
Possibilidades de evitar o comprometimento do meio ambiente
Pelo menos em princípio reconhece-se hoje o problema representado pelo comprometimento do meio ambiente. Contudo, as opiniões divergem bastante no que se refere às possibilidades de eliminar perigos daí decorrentes.
Uma desintoxicação completa de todas as emissões ou despejos industriais é tão dispendiosa que se torna impossível sua aplicação geral. Por causa disso, torna-se necessário reduzir a produção em alguns ramos industriais para evitar maior poluição, o que por sua vez acarreta conseqüências econômicas negativas.
O dióxido de carbono, de enxofre e outros poluentes emitidos pelas chaminés das indústrias colaboram para a contaminação atmosférica. O dióxido de carbono contribui para o aquecimento global, e o dióxido de enxofre é a principal causa da chuva ácida no norte e leste da Europa e no nordeste da América do Norte.
No campo da agricultura fala-se freqüentemente numa agricultura “natural”, isto é, isenta do emprego de fertilizantes químicos e praguicidas. Se seguíssemos incondicionalmente a este desejo, deveríamos esperar uma redução de até 50% nas colheitas. Teríamos em conseqüência um agravamento no problema da fome, que assumiria proporções nunca antes vistas.
Resta portanto, para o momento, um compromisso, como único caminho viável: eliminar inicialmente, dentro do economicamente admissível, os poluentes mais tóxicos, para diminuir os riscos que pesam sobre nossa saúde. Para atingir este alvo relativamente modesto, precisamos estar informados sobre a ação fisiológica de todos os fatores importantes da poluição ambiental, para saber quais os componentes mais perigosos e para obter pontos de referência que permitam decidir até que grau estes fatores podem ser tolerados.
Apesar de termos definido inicialmente a poluição ambiental em relação ao homem, não trataremos somente da ação direta dos poluentes sobre o homem. Como parte integrante do meio vivo, o homem depende diretamente de animais e plantas. As plantas ocupam aqui uma posição central, já que são os únicos seres vivos que, com auxílio de luz como fonte de energia, podem realizar a síntese total de substâncias orgânicas a partir de compostos inorgânicos, liberando ao mesmo tempo o oxigênio necessário para a respiração, retirado de moléculas de água. Em conseqüência as plantas se situarão com freqüência no centro de nossas discussões. Além disso existem relações muito mais complexas entre a poluição e os seres vivos.
FERTILIZANTES
A instalação de sucessivas culturas agrícolas num solo terá tendência para lhe ir baixando a fertilidade, uma vez que a maior parte dos elementos que as plantas absorvem não voltam ao solo, isto é, são exportados para fora dos locais de onde foram retirados.
A progressiva intensificação cultural veio, no entanto, a exigir também, a utilização de produtos capazes de actuar mais rapidamente e com maior eficácia na alimentação das plantas.
Estas substâncias no seu conjunto designadas por fertilizantes, podem actuar nas produções mediante uma acção essencialmente directa, isto é, proporcionando às culturas uma maior disponibilidade dos elementos nutritivos que lhes são mais necessários, ou através de acções predominantemente indirectas, ou seja, exercendo uma influência benéfica nas diferentes características do solo. No 1º caso recebem a designação de adubos e no 2º caso são chamados de correctivos.
Convém salientar desde já, que os adubos e os correctivos devem sempre ser encarados como produto cujas acções se complementam mas não se substituem.
O êxito da aplicação dos fertilizantes vai depender da conveniente aplicação dos diversos factores associados aos condicionalismos agroclimáticos e culturais, mas, em qualquer caso, é sempre indispensável começar por se saber quais são os fertilizantes que podem ser aplicados e quais as características que cada um deles possui.
Adubos, o que são?
Os adubos são produtos que, por apresentarem elevados teores de elementos nutritivos (sobretudo macronutrientes principais), vão actuar nas culturas de forma essencialmente directa, isto é vão permitir-lhes uma maior absorção dos nutrientes que elas exigem em quantidades mais elevadas
Estão divididos, relativamente à sua composição, em minerais e orgânicos. Sendo o objectivo deste trabalho dar a conhecer os fertilizantes orgânicos, apenas esclareceremos as funções dos adubos orgânicos.
A utilização de adubos orgânicos já vem de há muito tempo. Desde a altura da civilização Grega e Romana. Foi o resultado da necessidade cada vez maior, por parte destes povos, de conseguirem solos ricos o suficiente para os abastecer de alimentos. A adubagem orgânica, tem vindo a sofrer alterações com o decorrer dos tempos, devido a uma necessidade cada vez maior de alimentos.
Esta técnica consiste essencialmente no enterramento de vegetais, o que provoca uma série de problemas e dúvidas quanto á sua viabilidade económica. Além desses problemas, o emprego de adubos orgânicos deve ser preciso, ou seja, consoante o vegetal que cultivamos, devemos ter em conta o adubo utilizado. Por exemplo se quisermos uma grande disponibilidade de azoto no solo devemos considerar o enterramento de leguminosas. Outro ponto a considerar é que o vegetal utilizado deve estar num estado físico específico, ou seja, em fase de vegetação muito avançada.
Os adubos classificam-se como
Correctivos, o que são?
Embora os adubos desempenhem, normalmente, o principal papel na quantidde e até mesmo na qualidade das produções agrícolas, a sua acção só poderá manifestar-se de forma eficaz desde que no solo não existam outros factores que, actuando desfavoravelmente, limitem a sua capacidade produtiva.
Desses diversos factores assumem particular interesse no nosso país os que se referem à reacção e teor de matéria orgânica dos solos, cujo controlo deverá ser efectuado mediante a aplicação dos produtos genericamente designados por correctivos agrícolas.
Os correctivos, como já foi referido anteriormente, são fertilizantes que vão actuar por forma essencialmente indirecta. De facto, embora os produtos utilizados como correctivos agrícolas possuam, quase sempre, elementos nutritivos e, como tal, susceptiveis de ter algum efeito fertilizante directo, a sua principal função é exercida indirectamente, ou seja, provocam a melhoria das propriedades físicas, químicas e biológicas dos solos.
Produtos que se incorporam ao solo com o fim de melhorar a sua condição física ou de corrigir a sua reacção química ou ainda para estimular a sua actividade biológica. A acção destas substâncias manifesta-se na melhoria da textura do solo, tornando-o mais permeável ao ar e à água ou menos resistente à penetração das raízes na sua reacção, conferindo-lhes a acidez mais apropriada ao desenvolvimento das plantas na solubilização dos nutrientes e ainda na actividade bioquímica do solo.
Tal como os adubos podem ser colocados em diferentes grupos consoante a sua origem e os seus efeitos.
Vamos apenas caracterizar os correctivos orgânicos, uma vez que é apenas a nossa função.
Os correctivos orgânicos têm por finalidade aumentar, ou pelo menos maner, o teor de matéria orgânica nos solos,, substância importantíssima.
Os correctivos orgânicos, por sua vez dividem-se em estrumes naturais e estrumes artificiais. Tomam-se como exemplo as substâncias resultantes dos tratamentos de lixos e dos esgotos, a sideração, as algas, as turfas, os detritos das culturas, entre outros.
Os adubos orgânicos são os correctivos mais frequentemente usados. Tanto a qualidade como composição, no caso dos adubos orgânicos, dos estrumes está dependente das idades dos animais e das suas dietas alimentares.
Os estrumes naturais têm diferentes nomes com base na sua origem.
Os estrumes naturais, são também, hoje em dia utilizados como fontes energéticas, obtendo-se como produtos resultantes outros correctivos orgânicos.
Os estrumes artificiais como o próprio nome indica não são obtidos naturalmente, ou seja, resultante de processos biológicos ou decomposição de vegetais e animas. Estes estrumes são obtidos a partir de vários métodos, que obedecem, no entanto, todos eles a um princípio comum que é: humedecer os produtos vegetais, aplicar fermentos humificantes, fornecer conveniente alimentação a estes fermentos e comprimir bem a pilha depois de se iniciar a fermentação. Como fermentos humificantes temos normalmente camadas de estrume natural ou artificial intercaladas com camadas de detritos a tranformar. Estes estrumes têm um período de formação um pouco elevado, ou seja, de 3 a 4 meses. Quando devidamente fabricados, os estrumes artificiais têm propriedades muito semelhantes às dos naturais. Infelizmente o custo de mão-de-obra e a escassez da matéria-prima colocam estes correctivos como hipóteses pouco viáveis do ponto de vista económico.
A idéia de poluição ambiental abrange uma série de aspectos, que vão desde a contaminação do ar, das águas e do solo, a desfiguração da paisagem, erosão de monumentos e construções até a contaminação da carne de aves com hormônios.
A contaminação de rios e córregos por poluentes químicos converteu-se num dos problemas ambientais mais graves do século XX. A poluição divide-se em dois grandes grupos: a contaminação pontual e a não pontual. A primeira procede de fontes identificáveis, como fábricas, refinarias ou despejo de esgoto. A não pontual é aquela cuja origem não pode ser identificada com precisão, como os produtos químicos usados na agricultura e na mineração trazidos pelas chuvas ou as filtragens de fossas sépticas e esgotos. A cada ano morrem cerca de 10 milhões de pessoas no mundo por beber água contaminada.
Na procura das causas da poluição ambiental, tal como observada hoje, deparamos com dois fatores básicos.
Um destes está arraigado na tendência do homem à mecanização. Como nenhum outro ser vivo, consegue o homem transformar as matérias-primas que encontra de modo a torná-las úteis para si, seja como ferramentas ou máquinas, ou como artefato de lazer e objeto de arte. Durante a confecção de todos estes artigos formam-se quantidades apreciáveis de resíduos inúteis, que com o tempo acabam por comprometer o ambiente. Além disso, durante estes processos de fabricação não é consumida a energia própria do corpo humano: há o consumo sobretudo de energias provenientes de outras fontes. Também a produção de energia está associada a uma poluição do meio ambiente. Assim sendo, todo o processo de industrialização constitui-se num dos componentes principais da poluição ambiental.
A segunda causa do comprometimento do meio ambiente reside no contínuo aumento da população, que força uma crescente produção de alimentos. Como a área de terras cultiváveis não pode crescer no mesmo ritmo que a população, o necessário aumento de produção só pode ser atingido mediante uma intensificação da agricultura nas áreas já disponíveis. Para tanto torna-se necessária uma eficiente produção de fertilizantes, seja em forma de adubos orgânicos, seja em forma de fertilizantes minerais; exige-se ainda uma proteção ativa das plantas cultivadas contra pragas de origem vegetal ou animal. A necessidade do emprego de meios químicos de proteção é ocasionalmente criticada. No cultivo da beterraba chega-se a uma produção de 21 toneladas/hectare, sem o emprego de agentes protetores químicos; com o uso destes, a produção pode aumentar até 30 toneladas/hectare, o que significa um aumento de cerca de 42,8%. Fabricação e uso de fertilizantes e praguicidas constituem o segundo grande componente da poluição ambiental.
As duas causas, a industrialização e a produção de alimentos, tendem a aumentar com o crescente aumento populacional, a não ser que sejam adotadas diretrizes em relação a ambas.
Possibilidades de evitar o comprometimento do meio ambiente
Pelo menos em princípio reconhece-se hoje o problema representado pelo comprometimento do meio ambiente. Contudo, as opiniões divergem bastante no que se refere às possibilidades de eliminar perigos daí decorrentes.
Uma desintoxicação completa de todas as emissões ou despejos industriais é tão dispendiosa que se torna impossível sua aplicação geral. Por causa disso, torna-se necessário reduzir a produção em alguns ramos industriais para evitar maior poluição, o que por sua vez acarreta conseqüências econômicas negativas.
O dióxido de carbono, de enxofre e outros poluentes emitidos pelas chaminés das indústrias colaboram para a contaminação atmosférica. O dióxido de carbono contribui para o aquecimento global, e o dióxido de enxofre é a principal causa da chuva ácida no norte e leste da Europa e no nordeste da América do Norte.
No campo da agricultura fala-se freqüentemente numa agricultura “natural”, isto é, isenta do emprego de fertilizantes químicos e praguicidas. Se seguíssemos incondicionalmente a este desejo, deveríamos esperar uma redução de até 50% nas colheitas. Teríamos em conseqüência um agravamento no problema da fome, que assumiria proporções nunca antes vistas.
Resta portanto, para o momento, um compromisso, como único caminho viável: eliminar inicialmente, dentro do economicamente admissível, os poluentes mais tóxicos, para diminuir os riscos que pesam sobre nossa saúde. Para atingir este alvo relativamente modesto, precisamos estar informados sobre a ação fisiológica de todos os fatores importantes da poluição ambiental, para saber quais os componentes mais perigosos e para obter pontos de referência que permitam decidir até que grau estes fatores podem ser tolerados.
Apesar de termos definido inicialmente a poluição ambiental em relação ao homem, não trataremos somente da ação direta dos poluentes sobre o homem. Como parte integrante do meio vivo, o homem depende diretamente de animais e plantas. As plantas ocupam aqui uma posição central, já que são os únicos seres vivos que, com auxílio de luz como fonte de energia, podem realizar a síntese total de substâncias orgânicas a partir de compostos inorgânicos, liberando ao mesmo tempo o oxigênio necessário para a respiração, retirado de moléculas de água. Em conseqüência as plantas se situarão com freqüência no centro de nossas discussões. Além disso existem relações muito mais complexas entre a poluição e os seres vivos.
FERTILIZANTES
A instalação de sucessivas culturas agrícolas num solo terá tendência para lhe ir baixando a fertilidade, uma vez que a maior parte dos elementos que as plantas absorvem não voltam ao solo, isto é, são exportados para fora dos locais de onde foram retirados.
A progressiva intensificação cultural veio, no entanto, a exigir também, a utilização de produtos capazes de actuar mais rapidamente e com maior eficácia na alimentação das plantas.
Estas substâncias no seu conjunto designadas por fertilizantes, podem actuar nas produções mediante uma acção essencialmente directa, isto é, proporcionando às culturas uma maior disponibilidade dos elementos nutritivos que lhes são mais necessários, ou através de acções predominantemente indirectas, ou seja, exercendo uma influência benéfica nas diferentes características do solo. No 1º caso recebem a designação de adubos e no 2º caso são chamados de correctivos.
Convém salientar desde já, que os adubos e os correctivos devem sempre ser encarados como produto cujas acções se complementam mas não se substituem.
O êxito da aplicação dos fertilizantes vai depender da conveniente aplicação dos diversos factores associados aos condicionalismos agroclimáticos e culturais, mas, em qualquer caso, é sempre indispensável começar por se saber quais são os fertilizantes que podem ser aplicados e quais as características que cada um deles possui.
Adubos, o que são?
Os adubos são produtos que, por apresentarem elevados teores de elementos nutritivos (sobretudo macronutrientes principais), vão actuar nas culturas de forma essencialmente directa, isto é vão permitir-lhes uma maior absorção dos nutrientes que elas exigem em quantidades mais elevadas
Estão divididos, relativamente à sua composição, em minerais e orgânicos. Sendo o objectivo deste trabalho dar a conhecer os fertilizantes orgânicos, apenas esclareceremos as funções dos adubos orgânicos.
A utilização de adubos orgânicos já vem de há muito tempo. Desde a altura da civilização Grega e Romana. Foi o resultado da necessidade cada vez maior, por parte destes povos, de conseguirem solos ricos o suficiente para os abastecer de alimentos. A adubagem orgânica, tem vindo a sofrer alterações com o decorrer dos tempos, devido a uma necessidade cada vez maior de alimentos.
Esta técnica consiste essencialmente no enterramento de vegetais, o que provoca uma série de problemas e dúvidas quanto á sua viabilidade económica. Além desses problemas, o emprego de adubos orgânicos deve ser preciso, ou seja, consoante o vegetal que cultivamos, devemos ter em conta o adubo utilizado. Por exemplo se quisermos uma grande disponibilidade de azoto no solo devemos considerar o enterramento de leguminosas. Outro ponto a considerar é que o vegetal utilizado deve estar num estado físico específico, ou seja, em fase de vegetação muito avançada.
Os adubos classificam-se como
Correctivos, o que são?
Embora os adubos desempenhem, normalmente, o principal papel na quantidde e até mesmo na qualidade das produções agrícolas, a sua acção só poderá manifestar-se de forma eficaz desde que no solo não existam outros factores que, actuando desfavoravelmente, limitem a sua capacidade produtiva.
Desses diversos factores assumem particular interesse no nosso país os que se referem à reacção e teor de matéria orgânica dos solos, cujo controlo deverá ser efectuado mediante a aplicação dos produtos genericamente designados por correctivos agrícolas.
Os correctivos, como já foi referido anteriormente, são fertilizantes que vão actuar por forma essencialmente indirecta. De facto, embora os produtos utilizados como correctivos agrícolas possuam, quase sempre, elementos nutritivos e, como tal, susceptiveis de ter algum efeito fertilizante directo, a sua principal função é exercida indirectamente, ou seja, provocam a melhoria das propriedades físicas, químicas e biológicas dos solos.
Produtos que se incorporam ao solo com o fim de melhorar a sua condição física ou de corrigir a sua reacção química ou ainda para estimular a sua actividade biológica. A acção destas substâncias manifesta-se na melhoria da textura do solo, tornando-o mais permeável ao ar e à água ou menos resistente à penetração das raízes na sua reacção, conferindo-lhes a acidez mais apropriada ao desenvolvimento das plantas na solubilização dos nutrientes e ainda na actividade bioquímica do solo.
Tal como os adubos podem ser colocados em diferentes grupos consoante a sua origem e os seus efeitos.
Vamos apenas caracterizar os correctivos orgânicos, uma vez que é apenas a nossa função.
Os correctivos orgânicos têm por finalidade aumentar, ou pelo menos maner, o teor de matéria orgânica nos solos,, substância importantíssima.
Os correctivos orgânicos, por sua vez dividem-se em estrumes naturais e estrumes artificiais. Tomam-se como exemplo as substâncias resultantes dos tratamentos de lixos e dos esgotos, a sideração, as algas, as turfas, os detritos das culturas, entre outros.
Os adubos orgânicos são os correctivos mais frequentemente usados. Tanto a qualidade como composição, no caso dos adubos orgânicos, dos estrumes está dependente das idades dos animais e das suas dietas alimentares.
Os estrumes naturais têm diferentes nomes com base na sua origem.
Os estrumes naturais, são também, hoje em dia utilizados como fontes energéticas, obtendo-se como produtos resultantes outros correctivos orgânicos.
Os estrumes artificiais como o próprio nome indica não são obtidos naturalmente, ou seja, resultante de processos biológicos ou decomposição de vegetais e animas. Estes estrumes são obtidos a partir de vários métodos, que obedecem, no entanto, todos eles a um princípio comum que é: humedecer os produtos vegetais, aplicar fermentos humificantes, fornecer conveniente alimentação a estes fermentos e comprimir bem a pilha depois de se iniciar a fermentação. Como fermentos humificantes temos normalmente camadas de estrume natural ou artificial intercaladas com camadas de detritos a tranformar. Estes estrumes têm um período de formação um pouco elevado, ou seja, de 3 a 4 meses. Quando devidamente fabricados, os estrumes artificiais têm propriedades muito semelhantes às dos naturais. Infelizmente o custo de mão-de-obra e a escassez da matéria-prima colocam estes correctivos como hipóteses pouco viáveis do ponto de vista económico.
FERMENTAÇÃO
Uma mudança química em matéria animal e vegetal provocada por leveduras microscópicas, bactérias, ou mofos é chamada de fermentação. Exemplos de fermentação são o azedamento de leite, o crescimento da massa de pão, e a conversão de açúcares e amidos em álcool. Muitas substâncias químicas industriais e vários antibióticos usados em medicamentos modernos são produzidos através de fermentação sob condições controladas.
O resultado da fermentação é que uma substância seja quebrada em compostos mais simples. Em alguns casos a fermentação é usada para modificar um material cuja modificação seria difícil ou muito cara se métodos químicos convencionais fossem escolhidos. A fermentação é sempre iniciada por enzimas formadas nas celas dos organismos vivos. Uma enzima é um catalisador natural que provoca uma mudança química sem ser afetado por isto.
A levedura comum é um fungo composto de minúsculas celulas tipo vegetais similares às bactérias. Suas enzimas invertase e zimase quebram açúcar em álcool e gás carbônico. Elas crescem o pão e transformam suco de uva em vinho. Bactérias azedam o leite produzindo ácidos láctico e buturico. Celulas do corpo humano produzem enzimas digestivas, como pepsina e renina que transformam comida em uma forma solúvel.
Fermento - ingrediente fundamental para o pão
Não é possível produzirmos um pão, na forma como estamos acostumados a consumi-lo, sem a utilização de fermento, pois é este elemento o responsável para que a massa fique leve e macia, diferente dos pães pesados e massudos (pães ázimos) fabricados pelos povos antigos, há milhares de anos atrás.
O conhecido "fermento biológico" nada mais é do que uma grande quantidade de células de Saccharomyces cerevisiae, um grupo de leveduras muito utilizado na fabricação de bebidas alcoólicas, pão, bolos, biscoitos, ... Este grupo faz parte dos fungos, e engloba organismos unicelulares com nutrição heterotrófica por não possuírem pigmentos fotossintetizantes. De todos os seres vivos, os fungos são os que possuem a mais rica coleção de enzimas. Esta variedade de enzimas permite que eles "ataquem" praticamente qualquer tipo de material.
O fermento, ou as leveduras, atacam os açúcares da massa, transformando-os em dióxido de carbono (CO2). Durante o descanso da massa o gás formado dobra de volume, provocando o crescimento do pão.
É muito importante diferenciar-se o fermento biológico do fermento químico, utilizado para bolos e biscoitos.
Os produtos de fermentação foram usados desde a antiguidade. Habitantes das cavernas descobriram que a carne emvelhecida tem um sabor mais agradável que a carne fresca. Vinho, cerveja, e pão são tão velhos quanto a agricultura. Queijo, que envolve a fermentação de leite ou creme é outra comida muito antiga. O valor medicinal de produtos fermentados é conhecido de há muito tempo. Os chinêses usavam coalho de feijão-soja mofado para curar infecções de pele há 3.000 anos atrás. Os índios da America Central tratavam feridas infetadas com fungos.
A verdadeira causa de fermentação, porém, não era compreendida até o século XIX. O cientista francês Louis Pasteur, enquanto estudando problemas dos cervejeiros e vinicultores da França, encontrou que um tipo de levedura produz vinho bom, mas um segundo tipo torna-o azedo. Esta descoberta conduziu à teoria da origem de doenças de Pasteur .
A química das fermentações é uma ciência nova que ainda está em suas fases mais iniciais. É a base de processos industriais que convertem matérias-primas como grãos, açúcares, e subprodutos industriais em muitos produtos sintéticos diferentes. Cepas cuidadosamente selecionadas de mofos, leveduras e bactérias, e são usadas.
A Penicilina é um antibiótico que destrói muitas bactérias causadoras de doenças. É derivado de um mofo que cresce em uma mistura fermentativa de substâncias cuidadosamente selecionadas para este propósito. A Penicilina industrial e muitos outros antibióticos se tornaram uma área muito importante da indústria farmaceutica.
O Ácido cítrico é uma das muitas substâncias químicas produzidas por microorganismos. É usado em limpadores de metal e como um preservativo e agente de sabor em alimentos. O Ácido cítrico é responsável pelo sabor azedo de frutas cítricas. Poderia ser obtido delas, mas necessitaria muitos milhares de frutos para produzir a quantia de ácido cítrico atualmente feita pela fermentação de melado com o mofo Aspergillus niger.
Um produto de fermentação, Terramicina, é adicionado a rações animais para acelerar o crescimento dos animais e os proteger de doenças. Certas vitaminas são feitas através de fermentação de mofos; e as próprias enzimas, extraídas de vários microorganismos, têm muitos usos na fabricação de alimentos e medicamentos.
O resultado da fermentação é que uma substância seja quebrada em compostos mais simples. Em alguns casos a fermentação é usada para modificar um material cuja modificação seria difícil ou muito cara se métodos químicos convencionais fossem escolhidos. A fermentação é sempre iniciada por enzimas formadas nas celas dos organismos vivos. Uma enzima é um catalisador natural que provoca uma mudança química sem ser afetado por isto.
A levedura comum é um fungo composto de minúsculas celulas tipo vegetais similares às bactérias. Suas enzimas invertase e zimase quebram açúcar em álcool e gás carbônico. Elas crescem o pão e transformam suco de uva em vinho. Bactérias azedam o leite produzindo ácidos láctico e buturico. Celulas do corpo humano produzem enzimas digestivas, como pepsina e renina que transformam comida em uma forma solúvel.
Fermento - ingrediente fundamental para o pão
Não é possível produzirmos um pão, na forma como estamos acostumados a consumi-lo, sem a utilização de fermento, pois é este elemento o responsável para que a massa fique leve e macia, diferente dos pães pesados e massudos (pães ázimos) fabricados pelos povos antigos, há milhares de anos atrás.
O conhecido "fermento biológico" nada mais é do que uma grande quantidade de células de Saccharomyces cerevisiae, um grupo de leveduras muito utilizado na fabricação de bebidas alcoólicas, pão, bolos, biscoitos, ... Este grupo faz parte dos fungos, e engloba organismos unicelulares com nutrição heterotrófica por não possuírem pigmentos fotossintetizantes. De todos os seres vivos, os fungos são os que possuem a mais rica coleção de enzimas. Esta variedade de enzimas permite que eles "ataquem" praticamente qualquer tipo de material.
O fermento, ou as leveduras, atacam os açúcares da massa, transformando-os em dióxido de carbono (CO2). Durante o descanso da massa o gás formado dobra de volume, provocando o crescimento do pão.
É muito importante diferenciar-se o fermento biológico do fermento químico, utilizado para bolos e biscoitos.
Os produtos de fermentação foram usados desde a antiguidade. Habitantes das cavernas descobriram que a carne emvelhecida tem um sabor mais agradável que a carne fresca. Vinho, cerveja, e pão são tão velhos quanto a agricultura. Queijo, que envolve a fermentação de leite ou creme é outra comida muito antiga. O valor medicinal de produtos fermentados é conhecido de há muito tempo. Os chinêses usavam coalho de feijão-soja mofado para curar infecções de pele há 3.000 anos atrás. Os índios da America Central tratavam feridas infetadas com fungos.
A verdadeira causa de fermentação, porém, não era compreendida até o século XIX. O cientista francês Louis Pasteur, enquanto estudando problemas dos cervejeiros e vinicultores da França, encontrou que um tipo de levedura produz vinho bom, mas um segundo tipo torna-o azedo. Esta descoberta conduziu à teoria da origem de doenças de Pasteur .
A química das fermentações é uma ciência nova que ainda está em suas fases mais iniciais. É a base de processos industriais que convertem matérias-primas como grãos, açúcares, e subprodutos industriais em muitos produtos sintéticos diferentes. Cepas cuidadosamente selecionadas de mofos, leveduras e bactérias, e são usadas.
A Penicilina é um antibiótico que destrói muitas bactérias causadoras de doenças. É derivado de um mofo que cresce em uma mistura fermentativa de substâncias cuidadosamente selecionadas para este propósito. A Penicilina industrial e muitos outros antibióticos se tornaram uma área muito importante da indústria farmaceutica.
O Ácido cítrico é uma das muitas substâncias químicas produzidas por microorganismos. É usado em limpadores de metal e como um preservativo e agente de sabor em alimentos. O Ácido cítrico é responsável pelo sabor azedo de frutas cítricas. Poderia ser obtido delas, mas necessitaria muitos milhares de frutos para produzir a quantia de ácido cítrico atualmente feita pela fermentação de melado com o mofo Aspergillus niger.
Um produto de fermentação, Terramicina, é adicionado a rações animais para acelerar o crescimento dos animais e os proteger de doenças. Certas vitaminas são feitas através de fermentação de mofos; e as próprias enzimas, extraídas de vários microorganismos, têm muitos usos na fabricação de alimentos e medicamentos.
FALÉSIAS
FALÉSIAS
Falésia é uma forma geográfica litoral, caracterizada por um abrupto encontro da terra com o mar.
Formam-se escarpas na vertical que terminam ao nível do mar e encontram-se permanentemente sob a acção erosiva do mar.
Ondas desgastam constantemente a costa, o que por vezes pode provocar desmonoramentos ou instabilidade da parede rochosa.
Com as mudanças climáticas, o nível do mar pode descer, deixando entre a falésia e o mar um espaço plano.
Passa-se a chamar, então, uma arriba fóssil.
FALÉSIAS
O QUE SÃO FALÉSIAS?
São formações naturais caracterizadas por uma queda abrupta de uma superfície mais elevada para uma menos elevada.
Falésias Vivas
São aquelas em que ainda estão em movimento. Ou seja, o mar bate e, por causa da força das ondas e das correntes marítimas, elas estão em constante recuo. Exemplos: Barreira do Inferno, Ponta da Cancela, Ponta do Madeiro, Chapadão.
Falésias Mortas
São aquelas que não sofrem mais processo erosivo e estão estabilizadas. Exemplo: Ladeira do Sol.
Onde ocorrem?
Ocorrem em quase todo o litoral brasileiro. Mas as mais interessantes, do ponto de vista visual e turístico, são as chamadas Formação Barreira - mais comuns nos estados do Rio Grande do Norte e Ceará.
Como elas são formadas?
As falésias são formadas devido à erosão marinha - causada pela ação das marés e correntes marítimas. Além do mar também sofrem a ação da água das chuvas.
Em que municípios do Rio Grande do Norte as falésias são mais comuns?
Tibau do Sul e Baía Formosa. Mas também são identificadas ocorrências em Nísia Floresta, Parnamirim, Natal, Ceará-Mirim, Maxaranguape Touros e Areia Branca.
FALÉSIAS
"Termo usado indistintamente para designar as formas de relevo litorâneo abruptas ou escarpadas ou, ainda, desnivelamento de igual aspecto no interior do continente. Deve-se, no entanto, reservá-lo, exclusivamente, para definir tipo de costa no qual o relevo aparece com fortes abruptos"
Falésia é uma forma geográfica litoral, caracterizada por um abrupto encontro da terra com o mar.
Formam-se escarpas na vertical que terminam ao nível do mar e encontram-se permanentemente sob a acção erosiva do mar.
Ondas desgastam constantemente a costa, o que por vezes pode provocar desmonoramentos ou instabilidade da parede rochosa.
Com as mudanças climáticas, o nível do mar pode descer, deixando entre a falésia e o mar um espaço plano.
Passa-se a chamar, então, uma arriba fóssil.
FALÉSIAS
O QUE SÃO FALÉSIAS?
São formações naturais caracterizadas por uma queda abrupta de uma superfície mais elevada para uma menos elevada.
Falésias Vivas
São aquelas em que ainda estão em movimento. Ou seja, o mar bate e, por causa da força das ondas e das correntes marítimas, elas estão em constante recuo. Exemplos: Barreira do Inferno, Ponta da Cancela, Ponta do Madeiro, Chapadão.
Falésias Mortas
São aquelas que não sofrem mais processo erosivo e estão estabilizadas. Exemplo: Ladeira do Sol.
Onde ocorrem?
Ocorrem em quase todo o litoral brasileiro. Mas as mais interessantes, do ponto de vista visual e turístico, são as chamadas Formação Barreira - mais comuns nos estados do Rio Grande do Norte e Ceará.
Como elas são formadas?
As falésias são formadas devido à erosão marinha - causada pela ação das marés e correntes marítimas. Além do mar também sofrem a ação da água das chuvas.
Em que municípios do Rio Grande do Norte as falésias são mais comuns?
Tibau do Sul e Baía Formosa. Mas também são identificadas ocorrências em Nísia Floresta, Parnamirim, Natal, Ceará-Mirim, Maxaranguape Touros e Areia Branca.
FALÉSIAS
"Termo usado indistintamente para designar as formas de relevo litorâneo abruptas ou escarpadas ou, ainda, desnivelamento de igual aspecto no interior do continente. Deve-se, no entanto, reservá-lo, exclusivamente, para definir tipo de costa no qual o relevo aparece com fortes abruptos"
EXOCITOSE
Vesículas de transporte que se destinam a membrana plasmática normalemente deixam a rede deGolgi trans em um fluxo constante. A proteínas de membrana e os lipídeos, nessa vesículas, fornecem novos componentes para a membrana plasmática, enquanto as proteínas solúveis dentro das vesículas são secretadas para o espaço extracelular.A fusão das vesículas com a membrana plasmática é denominada exocitose. Desta forma, as células pode produzir e secretar por exemplo muitas das proteoglicanas e as glicoproteínas da matriz extracelular.
Todas as células necessitam desta via receptora constitutiva. Entretanto, células secretoras especializadas possuem uma segunda via secretora na qual proteínas solúveis e outras substâncias são armazenadas inicialmente em vesículas secretoras, para serem liberadas mais tarde. Esta é a via secretora regulada, que é encontrada principalmente em células que são especializadas na secreção de produtos com os hormônios, os neurotransmissores e enzimas digestivas, de uma forma rápida, de acordo com a sua demanda.
Nas vias reguladas, as moléculas são armazenadas em vesículas que não se fundem com membrana plasmática para liberar seu conteúdo até que um sinal extracelular seja recebido. Uma condensação seletiva das proteínas direcionadas para as vesículas secretoras acompanha seu empacotamento, nestas vesículas na rede de Golgi trans. As vesículas sinápticas são confinadas às células nervosas e algumas células endócrinas; elas são formadas a partir dos endossomos e são responsáveis pela secreção regulada de moléculas pequenas de neurotransmissores. Enquanto as vias reguladas operam apenas em células secretoras especializadas, uma via constitutiva opera em todas as células, mediadas pelo contínuo transporte por vesículas a partir da rede de Golgi trans, para a membrana plasmática.
As proteínas produzidas no RE são automaticamente encaminhadas a rede de Golgi trans e depois para a membrana plasmática pela via constitutiva ou de default, a menos que sejam desviadas para outras vias ou sejam retidas por sinais de seleção específicos. Entretanto, em células polarizadas, as vias de transporte, a partir da rede de Golgi trans para a membrana plasmática, devem operar seletivamente para garantir que conjuntos diferentes de proteínas de membrana, proteínas secretadas e lipídeos sejam levados aos domínios apropriados da membrana plasmática.
EXOCITOSE
Exocitose é o processo pelo qual uma célula eucariótica viva liberta substâncias para o fluido extracelular, seja o fluido que envolve as células dum tecido, nos organismos multicelulares, seja para o ambiente aquático, por modificação da membrana celular, ou seja, sem ser por difusão. É o oposto de endocitose.
As substâncias a serem libertadas pela célula podem ser produtos de excreção, secreções, tais como toxinas ou hormonas, ou neurotransmissores (nas sinapses dos nervos).
Neste processo, uma vesícula com as substâncias a serem libertadas funde-se com a membrana celular e, a seguir, realizam-se três acções:
A superfície total da membrana celular aumenta, uma vez que agrega a si a membrana da vesícula. Esta é uma das formas de crescimento das células; As substâncias que se encontravam dentro da vesícula são libertadas para o exterior; e As proteínas da membrana vesicular encontram-se agora do lado de fora da membrana celular, proporcionando um mecanismo de regulação dos receptores e transportadores transmembrana.
Todas as células necessitam desta via receptora constitutiva. Entretanto, células secretoras especializadas possuem uma segunda via secretora na qual proteínas solúveis e outras substâncias são armazenadas inicialmente em vesículas secretoras, para serem liberadas mais tarde. Esta é a via secretora regulada, que é encontrada principalmente em células que são especializadas na secreção de produtos com os hormônios, os neurotransmissores e enzimas digestivas, de uma forma rápida, de acordo com a sua demanda.
Nas vias reguladas, as moléculas são armazenadas em vesículas que não se fundem com membrana plasmática para liberar seu conteúdo até que um sinal extracelular seja recebido. Uma condensação seletiva das proteínas direcionadas para as vesículas secretoras acompanha seu empacotamento, nestas vesículas na rede de Golgi trans. As vesículas sinápticas são confinadas às células nervosas e algumas células endócrinas; elas são formadas a partir dos endossomos e são responsáveis pela secreção regulada de moléculas pequenas de neurotransmissores. Enquanto as vias reguladas operam apenas em células secretoras especializadas, uma via constitutiva opera em todas as células, mediadas pelo contínuo transporte por vesículas a partir da rede de Golgi trans, para a membrana plasmática.
As proteínas produzidas no RE são automaticamente encaminhadas a rede de Golgi trans e depois para a membrana plasmática pela via constitutiva ou de default, a menos que sejam desviadas para outras vias ou sejam retidas por sinais de seleção específicos. Entretanto, em células polarizadas, as vias de transporte, a partir da rede de Golgi trans para a membrana plasmática, devem operar seletivamente para garantir que conjuntos diferentes de proteínas de membrana, proteínas secretadas e lipídeos sejam levados aos domínios apropriados da membrana plasmática.
EXOCITOSE
Exocitose é o processo pelo qual uma célula eucariótica viva liberta substâncias para o fluido extracelular, seja o fluido que envolve as células dum tecido, nos organismos multicelulares, seja para o ambiente aquático, por modificação da membrana celular, ou seja, sem ser por difusão. É o oposto de endocitose.
As substâncias a serem libertadas pela célula podem ser produtos de excreção, secreções, tais como toxinas ou hormonas, ou neurotransmissores (nas sinapses dos nervos).
Neste processo, uma vesícula com as substâncias a serem libertadas funde-se com a membrana celular e, a seguir, realizam-se três acções:
A superfície total da membrana celular aumenta, uma vez que agrega a si a membrana da vesícula. Esta é uma das formas de crescimento das células; As substâncias que se encontravam dentro da vesícula são libertadas para o exterior; e As proteínas da membrana vesicular encontram-se agora do lado de fora da membrana celular, proporcionando um mecanismo de regulação dos receptores e transportadores transmembrana.
EVOLUCÃO DOS SERES VIVOS
O que é a evolução?
Evolução é o processo através no qual ocorrem as mudanças ou transformações nos seres vivos ao longo do tempo, dando origem a espécies novas.
Evidências da evolução
A evolução tem suas bases fortemente corroboradas pelo estudo comparativo dos organismos, sejam fósseis ou atuais. Os tópicos mais importantes desse estudo serão apresentados de forma resumida.
Homologia e analogia
Por homologia entende-se semelhança entre estruturas de diferentes organismos, devida unicamente a uma mesma origem embriológica. As estruturas homólogicas podem exercer ou não a mesma função.
O braço do homem, a pata do cavalo, a asa do morcego e a nadadeira da baleia são estruturas homólogicas entre si, pois todas têm a mesma origem embriológica. Nesses casos, não há similaridade funcional.
Ao analisar, entretanto, a asa do morcego e a asa da ave, verifica-se que ambas têm a mesma origem embriológica e estão, ainda associadas á mesma função.
A homologia entre estruturas de 2 organismos diferentes sugere que eles se originaram de um grupo ancestral comum, embora não indique um grau de proximidade comum, partem várias linhas evolutivas que originaram várias espécies diferentes, fala-se em irradiação adaptava.
Homologia
Mesma origem embriológica de estruturas de diferentes organismos, sendo que essas estruturas podem ter ou não a mesma função. As estruturas homólogas sugerem ancestralidade comum.
A analogia refere-se à semelhança morfológica entre estruturas, em função de adaptação à execução da mesma função.
As asas dos insetos e das aves são estruturas diferentes quanto à origem embriológica, mas ambas estão adaptadas à execução de uma mesma função: o vôo. São , portanto, estruturas análogas.
As estruturas análogas não refletem por si sós qualquer grau de parentesco. Elas fornecem indícios da adaptação de estruturas de diferentes organismos a uma mesma variável ecológica. Quando organismos não intimamente aparentados apresentam estruturas semelhantes exercendo a mesma função, dizemos que eles sofreram evolução convergente.
Ao contrário da irradiação adaptativa ( caracterizada pela diferenciação de organismos a partir de um ancestral comum. dando origem a vários grupos diferentes adaptados a explorar ambientes diferentes.) a evolução convergente ou convergência evolutiva é caracterizada pela adaptação de diferentes organismos a uma condição ecológica igual. assim, as formas do corpo do golfinho, dos peixes, especialmente tubarões, e de um réptil fóssil chamado ictiossauro são bastante semelhantes, adaptadas à natação. Neste caso, a semelhança não é sinal de parentesco, mas resultado da adaptação desses organismos ao ambiente aquático.
Analogia: semelhança entre estruturas de diferentes organismos, devida unicamente à adaptação a uma mesma função. São consideradas resultado da evolução convergente.
Órgãos vestigiais
Órgãos vestigiais são aqueles que, em alguns organismos, encontram-se com tamanho reduzido e geralmente sem função, mas em outros organismos são maiores e exercem função definitiva. A importância evolutiva desses órgãos vestiginais é a indicação de uma ancestralidade comum.
Um exemplo bem conhecido de órgão vestigial no homem é o apêndice vermiforme , estrutura pequena e sem função que parte do ceco ( estrutura localizada no ponto onde o intestino delgado liga-se ao grosso).
Nos mamíferos roedores, o ceco é uma estrutura bem desenvolvida, na qual o alimento parcialmente digerido á armazenado e a celulose, abundante nos vegetais ingeridos, é degradada pela ação de bactérias especializadas. Em alguns desses animais o ceco é uma bolsa contínua e em outros, como o coelho, apresenta extremidade final mais estreita, denominada apêndice. que corresponde ao apêndice vermiforme humano.
Órgãos vestigiais
Órgãos reduzidos em tamanho e geralmente sem função, que correspondem a órgãos maiores e funcionais em outros organismos. Indicam ancestralidade comum.
Embriologia comparada
O estudo comparado da embriologia de diversos vertebrados mostra a grande semelhança de padrão de desenvolvimento inicial. À medida que o embrião se desenvolve, surgem características individualizantes e as semelhanças diminuem. Essa semelhança também foi verificada no desenvolvimento embrionário de todos animais metazoários. Nesse caso, entretanto, quando mais diferentes são os organismos, menor é o período embrionário comum entre eles.
Estudo dos fósseis
É considerado fóssil qualquer indício da presença de organismos que viveram em tempos remotos da Terra. As partes duras do corpo dos organismos são aquelas mais freqüentemente conservadas nos processos de fossilização, mas existem casos em que a parte mole do corpo também é preservada. Dentre estes podemos citar os fosseis congelados, como, por exemplo, o mamute encontrado na Sibéria do norte e os fosseis de insetos encontrados em âmbar. Neste último caso, os insetos que penetravam na resina pegajosa, eliminada pelos pinheiros, morriam, A resina endurecia, transformando-se em âmbar. , e o inseto aí contido era preservado nos detalhes de sua estrutura.
Também são consideradas fósseis impressões deixadas por organismos que viveram em eras passadas, como , por exemplo, pegadas de animais extintos e impressões de folhas, de penas de aves extintas e da superfície da pele dos dinossauros.
Evolução é o processo através no qual ocorrem as mudanças ou transformações nos seres vivos ao longo do tempo, dando origem a espécies novas.
Evidências da evolução
A evolução tem suas bases fortemente corroboradas pelo estudo comparativo dos organismos, sejam fósseis ou atuais. Os tópicos mais importantes desse estudo serão apresentados de forma resumida.
Homologia e analogia
Por homologia entende-se semelhança entre estruturas de diferentes organismos, devida unicamente a uma mesma origem embriológica. As estruturas homólogicas podem exercer ou não a mesma função.
O braço do homem, a pata do cavalo, a asa do morcego e a nadadeira da baleia são estruturas homólogicas entre si, pois todas têm a mesma origem embriológica. Nesses casos, não há similaridade funcional.
Ao analisar, entretanto, a asa do morcego e a asa da ave, verifica-se que ambas têm a mesma origem embriológica e estão, ainda associadas á mesma função.
A homologia entre estruturas de 2 organismos diferentes sugere que eles se originaram de um grupo ancestral comum, embora não indique um grau de proximidade comum, partem várias linhas evolutivas que originaram várias espécies diferentes, fala-se em irradiação adaptava.
Homologia
Mesma origem embriológica de estruturas de diferentes organismos, sendo que essas estruturas podem ter ou não a mesma função. As estruturas homólogas sugerem ancestralidade comum.
A analogia refere-se à semelhança morfológica entre estruturas, em função de adaptação à execução da mesma função.
As asas dos insetos e das aves são estruturas diferentes quanto à origem embriológica, mas ambas estão adaptadas à execução de uma mesma função: o vôo. São , portanto, estruturas análogas.
As estruturas análogas não refletem por si sós qualquer grau de parentesco. Elas fornecem indícios da adaptação de estruturas de diferentes organismos a uma mesma variável ecológica. Quando organismos não intimamente aparentados apresentam estruturas semelhantes exercendo a mesma função, dizemos que eles sofreram evolução convergente.
Ao contrário da irradiação adaptativa ( caracterizada pela diferenciação de organismos a partir de um ancestral comum. dando origem a vários grupos diferentes adaptados a explorar ambientes diferentes.) a evolução convergente ou convergência evolutiva é caracterizada pela adaptação de diferentes organismos a uma condição ecológica igual. assim, as formas do corpo do golfinho, dos peixes, especialmente tubarões, e de um réptil fóssil chamado ictiossauro são bastante semelhantes, adaptadas à natação. Neste caso, a semelhança não é sinal de parentesco, mas resultado da adaptação desses organismos ao ambiente aquático.
Analogia: semelhança entre estruturas de diferentes organismos, devida unicamente à adaptação a uma mesma função. São consideradas resultado da evolução convergente.
Órgãos vestigiais
Órgãos vestigiais são aqueles que, em alguns organismos, encontram-se com tamanho reduzido e geralmente sem função, mas em outros organismos são maiores e exercem função definitiva. A importância evolutiva desses órgãos vestiginais é a indicação de uma ancestralidade comum.
Um exemplo bem conhecido de órgão vestigial no homem é o apêndice vermiforme , estrutura pequena e sem função que parte do ceco ( estrutura localizada no ponto onde o intestino delgado liga-se ao grosso).
Nos mamíferos roedores, o ceco é uma estrutura bem desenvolvida, na qual o alimento parcialmente digerido á armazenado e a celulose, abundante nos vegetais ingeridos, é degradada pela ação de bactérias especializadas. Em alguns desses animais o ceco é uma bolsa contínua e em outros, como o coelho, apresenta extremidade final mais estreita, denominada apêndice. que corresponde ao apêndice vermiforme humano.
Órgãos vestigiais
Órgãos reduzidos em tamanho e geralmente sem função, que correspondem a órgãos maiores e funcionais em outros organismos. Indicam ancestralidade comum.
Embriologia comparada
O estudo comparado da embriologia de diversos vertebrados mostra a grande semelhança de padrão de desenvolvimento inicial. À medida que o embrião se desenvolve, surgem características individualizantes e as semelhanças diminuem. Essa semelhança também foi verificada no desenvolvimento embrionário de todos animais metazoários. Nesse caso, entretanto, quando mais diferentes são os organismos, menor é o período embrionário comum entre eles.
Estudo dos fósseis
É considerado fóssil qualquer indício da presença de organismos que viveram em tempos remotos da Terra. As partes duras do corpo dos organismos são aquelas mais freqüentemente conservadas nos processos de fossilização, mas existem casos em que a parte mole do corpo também é preservada. Dentre estes podemos citar os fosseis congelados, como, por exemplo, o mamute encontrado na Sibéria do norte e os fosseis de insetos encontrados em âmbar. Neste último caso, os insetos que penetravam na resina pegajosa, eliminada pelos pinheiros, morriam, A resina endurecia, transformando-se em âmbar. , e o inseto aí contido era preservado nos detalhes de sua estrutura.
Também são consideradas fósseis impressões deixadas por organismos que viveram em eras passadas, como , por exemplo, pegadas de animais extintos e impressões de folhas, de penas de aves extintas e da superfície da pele dos dinossauros.
ESPECIAÇÃO
Definição
Divisão de uma espécie em duas reprodutivamente isoladas.
Restrição
Não é aplicável a espécies sem reprodução sexuada.
O evento crucial: isolamento reprodutivo.
Membros de espécies diferentes possuem diferenças genéticas, ecológicas, comportamentais e morfológicas.
Nenhum desses critérios, porém, é suficiente para fornecer uma definição universal de espécie.
Muitas espécies, no entanto, diferem por serem reprodutivamente isoladas (conceito biológico de espécie).
Precisamos, portanto, compreender como surgem as barreiras reprodutivas entre uma nova espécie e seu ancestral (=compreender a especiação).
Antes, porém: uma nova espécie pode ter as seguintes relações geográficas com seu ancestral:
a) Isolamento geográfico (alopatria)
b) Existir em um continnum geográfico
c) Existir dentro da mesma área (simpatria)
Mecanismos de Isolamento Reprodutivo: características que fazem com que espécies, quando simpátricas, mantenham conjuntos gênicos distintos.
Uma classificação dos mecanismos de isolamento nos animais (Mayr, 1993):
Mecanismos pré-copulatórios - impedem cruzamentos inter-específicos
a. Parceiros em potencial não se encontram (isolamento sazonal ou de hábitat)
b. Parceiros em potencial encontram-se, mas não copulam (isolamento etológico)
c. A cópula é tentada, mas não há transferência de espermatozóides (isolamento mecânico)
Mecanismos pós-copulatórios - reduzem o completo sucesso dos cruzamentos inter-específicos
Pré-zigóticos
a. A transferência de espermatozóides ocorre, mas o ovo não é fertilizado (mortalidade gamética, incompatibilidade, etc)
Pós-zigóticos
b. O ovo é fertilizado, mas o zigoto morre (mortalidade zigótica por incompatibilidade de cariótipos, etc.)
c. O zigoto produz uma F1 de híbridos inviáveis ou com viabilidade reduzida (inviabilidade do híbrido)
d. Os zigotos dos híbridos da F1 são completamente viáveis, mas parcial ou completamente estéreis ou ainda produzem uma F2 deficiente (esterilidade do híbrido)
MECANISMOS DE ESPECIAÇÃO
Duas classificações das formas potenciais de especiação nos organismos sexuados:
A - COM BASE NA GEOGRAFIA E NÍVEL (MAYR, 1963).
1. Hibridização (manutenção dos híbridos entre duas espécies)
2. Especiação instantânea (por meio de indivíduos)
A. Geneticamente: Macrogênese (mutação única conferindo isolamento reprodutivo)
B. Citologicamente:
b.1. Mutação cromossômica (i. é, translocação)
b.2. Poliploidia
3. Especiação gradativa (por meio de populações)
A. Especiação alopátrica (geográfica)
B. Especiação parapátrica (semi-geográfica)
C. Especiação simpátrica
B - COM BASE NO ASPECTO GENÉTICO DA POPULAÇÃO (TEMPLETON, 1982)
Variação brusca
A. Manutenção do híbrido (seleção para o híbrido)
B. Recombinação do híbrido (seleção para os recombinantes seguindo-se a hibridização)
C. Cromossômica (fixação da mutação cromossômica por deriva e seleção)
D. Genética (evento fundador em uma colônia)
Divergência
A. Hábitat (seleção divergente, sem o isolamento pela distância)
B. Clinal (seleção sobre uma clina -gradiente-, com o isolamento pela distância)
C. Adaptativa (surgimento de uma barreira extrínseca, seguida por microevolução divergente).
ESPECIAÇÃO ALOPÁTRICA
Evolução de barreiras reprodutivas entre populações que estão geograficamente separadas.
A barreira física reduz o fluxo gênico (migração) entre as populações.
Esta barreira pode aparecer por mudanças geológicas e geomorfológicas (rios, cursos d'água, cadeias de montanhas, deriva continental, vulcões,etc) ou por eventos de dispersão (deslocamento de populações para locais distantes, dispersão provocada pelo vento, correntes marinhas, etc.)
Alopatria é definida por uma severa redução do movimento dos indivíduos ou de seus gametas entre as populações, e não necessariamente significa uma maior distância geográfica (ex: curso de rio, cânion, etc).
Todo biólogo evolucionista concorda que a especiação alopátrica ocorre e muitos sustentam que ela é o principal modelo de especiação em animais (Mayr 1963, Futuyma e Mayer 1980, Coyne 1992).
As populações isoladas se diferenciam adquirindo distintas variações (mutações) e alterando frequências alélicas por deriva ou seleção natural até que ocorra isolamento reprodutivo, de maneira que, se estes grupos voltarem a viver em Simpatria, não serão "compatíveis" reprodutivamente.
Especiação Peripátrica (ou “efeito fundador” - ver detalhe no final desta página)
Ocorre quando há formação de uma colônia periférica a partir da população original, por dispersão e, após várias gerações, ocorre isolamento reprodutivo.
Comum em eventos de colonização de ilhas a partir do continente. Neste caso a diferenciação se dá mais acentuadamente na colônia filha, com menor número de indivíduos, sendo que a população original no final da especiação será a mais parecida com a espécie ancestral.
Evidências para a especiação alopátrica:
a. Correspondência entre descontinuidade biológica e topográfica. Ex.: i) animais aquáticos mostram uma maior diversidade regional em regiões montanhosas onde há sistemas de rios isolados. ii) Em ilhas, espécies que são homogêneas em termos de variação continental podem divergir em aparência, ecologia e comportamento.
b. O Registro fóssil mostra o aparecimento súbito de uma espécie distinta, sugerindo que ela invadiu a partir de uma outra região, na qual ela surgiu (Eldredge, 1971).
c. Experimentos de laboratório demonstram que o isolamento reprodutivo incipiente pode se desenvolver entre populações isoladas de Drosophila sp. e Musca domestica.
Zonas Híbridas: locais em que as populações diferindo em várias ou muitas características intercruzam-se, em maior ou menor extensão.
Tais zonas são interpretadas como local de contato secundário entre as populações que se diferenciaram em alopatria, mas que não alcançaram um status pleno de espécie. Algumas zonas híbridas no entanto são vistas entre espécies (ver abaixo em especiação Parapátrica).
Ex.: duas raças (subespécies) do gafanhoto Caledia captiva:
- Formam uma zona híbrida de aproximadamente um quilômetro de largura por 200 quilômetros de comprimento, no sudeste da Austrália.
- Diferem em pelo menos nove rearranjos cromossômicos
- Formam F2 e retrocruzamento com híbridos inviáveis.
ESPECIAÇÃO PARAPÁTRICA
Ocorre sem que haja isolamento geográfico. Neste modelo, as populações se divergem por adaptação a ambientes diferentes dentro de um continuun na faixa de dispersão da espécie ancestral.
A adaptação a ambientes/nichos distintos que ocorrem ao longo da grande faixa de dispersão da espécie ancestral parece ser a mais importante etapa neste processo de especiação. Muitas vezes pode ser criada uma zona híbrida entre as duas espécies "incipientes" derivadas, cujos híbridos podem possuir diferentes graus de viabilidade ou fertilidade. Esta zona híbrida pode funcionar como barreira ao fluxo gênico entre as duas espécies que se estão se diferenciando.
ESPECIAÇÃO SIMPÁTRICA
É um modelo que não envolve isolamento geográfico em populações habitando a mesma área restrita. Se dá quando uma barreira biológica ao intercruzamento se origina dentro dos limites de uma população, sem nenhuma segregação espacial das "espécies incipientes" (que estão se diferenciando).
- A maioria dos tipos existentes para este modelo de especiação é controvertida.
- Uma exceção é o da especiação instantânea, por poliploidia, que ocorre em plantas.
Se uma simples mutação ou alteração cromossômica (tal como poliploidia) confere um isolamento reprodutivo completo em um passo, a reprodução não terá sucesso, a não ser que haja um endocruzamento (autofertilização ou cruzamento com irmãos, que também podem carregar a nova mutação).
Entre animais, o endocruzamento é raro, mas ocorre em grupos como Chalcidoidea (himenópteros parasitas).
Muitos modelos de especiação simpátrica baseiam-se em seleção disruptiva, como no caso de dois homozigotos para um ou mais locos que estão adaptados a diferentes fontes de recursos e há variação de múltiplos nichos.
A especiação simpátrica é teoricamente possível, mas provavelmente ocorre apenas sob certas condições excepcionais. Depende basicamente de fatores genéticos tais como: formação de híbridos "deletérios" entre distintos genótipos da população original, favorecimento pela Seleção do acasalamento entre determinados genótipos (acasalamento preferencial), etc.
Exemplos de especiação simpátrica mais estudados em animais referem-se à formação das espécies de Ciclídeos dos lagos de crateras africanos (Tanganika, Vitória, Malawi, etc.).
TEORIAS GENÉTICAS DE ESPECIAÇÃO
Durante a especiação, as populações divergem em direção a equilíbrios genéticos diferentes e incompatíveis
As teorias genéticas sobre como as populações passam a ocupar picos adaptativos diferentes e incompatíveis são de dois tipos:
a. Divergência Gradual: as forças de seleção experimentadas por duas populações espacialmente isoladas diferem de modo que elas gradativamente se movem em direção a picos adaptativos diferentes.
b. Deslocamento de Pico: supõe que o ambiente das duas populações é o mesmo, mas que quaisquer das duas constituições genéticas são favorecidas pela seleção (processo adaptativo estocástico).
Efeito do Fundador do ponto de vista genético
Alteração nas freqüências gênicas por deriva genética, que promovem uma cadeia de mudanças genéticas em outros locos. Isto se dá no caso de colonizações envolvendo um número pequeno de indivíduos (efeito fundador), também chamado de gargalo de garrafa ou efeito "bottleneck" (figura 9 abaixo), comum em processos de especiação Alopátrica por Peripatria.
-Segundo Mayr, a evolução numa espécie de ampla distribuição é provavelmente um processo lento, porque o conjunto gênico co-adaptado resiste à mudança e porque o fluxo gênico entre as suas populações se opõe à divergência.
Por outro lado, a evolução em colônias recém-fundadas (peripatria) provavelmente é mais rápida e pode favorecer alterações que determinem a origem de novas espécies e novos gêneros. O número pequeno de indivíduos nesta população fundadora pode fixar diferentes alelos, que pode levar a uma crescente divergência da população ancestral com o passar das gerações.
Divisão de uma espécie em duas reprodutivamente isoladas.
Restrição
Não é aplicável a espécies sem reprodução sexuada.
O evento crucial: isolamento reprodutivo.
Membros de espécies diferentes possuem diferenças genéticas, ecológicas, comportamentais e morfológicas.
Nenhum desses critérios, porém, é suficiente para fornecer uma definição universal de espécie.
Muitas espécies, no entanto, diferem por serem reprodutivamente isoladas (conceito biológico de espécie).
Precisamos, portanto, compreender como surgem as barreiras reprodutivas entre uma nova espécie e seu ancestral (=compreender a especiação).
Antes, porém: uma nova espécie pode ter as seguintes relações geográficas com seu ancestral:
a) Isolamento geográfico (alopatria)
b) Existir em um continnum geográfico
c) Existir dentro da mesma área (simpatria)
Mecanismos de Isolamento Reprodutivo: características que fazem com que espécies, quando simpátricas, mantenham conjuntos gênicos distintos.
Uma classificação dos mecanismos de isolamento nos animais (Mayr, 1993):
Mecanismos pré-copulatórios - impedem cruzamentos inter-específicos
a. Parceiros em potencial não se encontram (isolamento sazonal ou de hábitat)
b. Parceiros em potencial encontram-se, mas não copulam (isolamento etológico)
c. A cópula é tentada, mas não há transferência de espermatozóides (isolamento mecânico)
Mecanismos pós-copulatórios - reduzem o completo sucesso dos cruzamentos inter-específicos
Pré-zigóticos
a. A transferência de espermatozóides ocorre, mas o ovo não é fertilizado (mortalidade gamética, incompatibilidade, etc)
Pós-zigóticos
b. O ovo é fertilizado, mas o zigoto morre (mortalidade zigótica por incompatibilidade de cariótipos, etc.)
c. O zigoto produz uma F1 de híbridos inviáveis ou com viabilidade reduzida (inviabilidade do híbrido)
d. Os zigotos dos híbridos da F1 são completamente viáveis, mas parcial ou completamente estéreis ou ainda produzem uma F2 deficiente (esterilidade do híbrido)
MECANISMOS DE ESPECIAÇÃO
Duas classificações das formas potenciais de especiação nos organismos sexuados:
A - COM BASE NA GEOGRAFIA E NÍVEL (MAYR, 1963).
1. Hibridização (manutenção dos híbridos entre duas espécies)
2. Especiação instantânea (por meio de indivíduos)
A. Geneticamente: Macrogênese (mutação única conferindo isolamento reprodutivo)
B. Citologicamente:
b.1. Mutação cromossômica (i. é, translocação)
b.2. Poliploidia
3. Especiação gradativa (por meio de populações)
A. Especiação alopátrica (geográfica)
B. Especiação parapátrica (semi-geográfica)
C. Especiação simpátrica
B - COM BASE NO ASPECTO GENÉTICO DA POPULAÇÃO (TEMPLETON, 1982)
Variação brusca
A. Manutenção do híbrido (seleção para o híbrido)
B. Recombinação do híbrido (seleção para os recombinantes seguindo-se a hibridização)
C. Cromossômica (fixação da mutação cromossômica por deriva e seleção)
D. Genética (evento fundador em uma colônia)
Divergência
A. Hábitat (seleção divergente, sem o isolamento pela distância)
B. Clinal (seleção sobre uma clina -gradiente-, com o isolamento pela distância)
C. Adaptativa (surgimento de uma barreira extrínseca, seguida por microevolução divergente).
ESPECIAÇÃO ALOPÁTRICA
Evolução de barreiras reprodutivas entre populações que estão geograficamente separadas.
A barreira física reduz o fluxo gênico (migração) entre as populações.
Esta barreira pode aparecer por mudanças geológicas e geomorfológicas (rios, cursos d'água, cadeias de montanhas, deriva continental, vulcões,etc) ou por eventos de dispersão (deslocamento de populações para locais distantes, dispersão provocada pelo vento, correntes marinhas, etc.)
Alopatria é definida por uma severa redução do movimento dos indivíduos ou de seus gametas entre as populações, e não necessariamente significa uma maior distância geográfica (ex: curso de rio, cânion, etc).
Todo biólogo evolucionista concorda que a especiação alopátrica ocorre e muitos sustentam que ela é o principal modelo de especiação em animais (Mayr 1963, Futuyma e Mayer 1980, Coyne 1992).
As populações isoladas se diferenciam adquirindo distintas variações (mutações) e alterando frequências alélicas por deriva ou seleção natural até que ocorra isolamento reprodutivo, de maneira que, se estes grupos voltarem a viver em Simpatria, não serão "compatíveis" reprodutivamente.
Especiação Peripátrica (ou “efeito fundador” - ver detalhe no final desta página)
Ocorre quando há formação de uma colônia periférica a partir da população original, por dispersão e, após várias gerações, ocorre isolamento reprodutivo.
Comum em eventos de colonização de ilhas a partir do continente. Neste caso a diferenciação se dá mais acentuadamente na colônia filha, com menor número de indivíduos, sendo que a população original no final da especiação será a mais parecida com a espécie ancestral.
Evidências para a especiação alopátrica:
a. Correspondência entre descontinuidade biológica e topográfica. Ex.: i) animais aquáticos mostram uma maior diversidade regional em regiões montanhosas onde há sistemas de rios isolados. ii) Em ilhas, espécies que são homogêneas em termos de variação continental podem divergir em aparência, ecologia e comportamento.
b. O Registro fóssil mostra o aparecimento súbito de uma espécie distinta, sugerindo que ela invadiu a partir de uma outra região, na qual ela surgiu (Eldredge, 1971).
c. Experimentos de laboratório demonstram que o isolamento reprodutivo incipiente pode se desenvolver entre populações isoladas de Drosophila sp. e Musca domestica.
Zonas Híbridas: locais em que as populações diferindo em várias ou muitas características intercruzam-se, em maior ou menor extensão.
Tais zonas são interpretadas como local de contato secundário entre as populações que se diferenciaram em alopatria, mas que não alcançaram um status pleno de espécie. Algumas zonas híbridas no entanto são vistas entre espécies (ver abaixo em especiação Parapátrica).
Ex.: duas raças (subespécies) do gafanhoto Caledia captiva:
- Formam uma zona híbrida de aproximadamente um quilômetro de largura por 200 quilômetros de comprimento, no sudeste da Austrália.
- Diferem em pelo menos nove rearranjos cromossômicos
- Formam F2 e retrocruzamento com híbridos inviáveis.
ESPECIAÇÃO PARAPÁTRICA
Ocorre sem que haja isolamento geográfico. Neste modelo, as populações se divergem por adaptação a ambientes diferentes dentro de um continuun na faixa de dispersão da espécie ancestral.
A adaptação a ambientes/nichos distintos que ocorrem ao longo da grande faixa de dispersão da espécie ancestral parece ser a mais importante etapa neste processo de especiação. Muitas vezes pode ser criada uma zona híbrida entre as duas espécies "incipientes" derivadas, cujos híbridos podem possuir diferentes graus de viabilidade ou fertilidade. Esta zona híbrida pode funcionar como barreira ao fluxo gênico entre as duas espécies que se estão se diferenciando.
ESPECIAÇÃO SIMPÁTRICA
É um modelo que não envolve isolamento geográfico em populações habitando a mesma área restrita. Se dá quando uma barreira biológica ao intercruzamento se origina dentro dos limites de uma população, sem nenhuma segregação espacial das "espécies incipientes" (que estão se diferenciando).
- A maioria dos tipos existentes para este modelo de especiação é controvertida.
- Uma exceção é o da especiação instantânea, por poliploidia, que ocorre em plantas.
Se uma simples mutação ou alteração cromossômica (tal como poliploidia) confere um isolamento reprodutivo completo em um passo, a reprodução não terá sucesso, a não ser que haja um endocruzamento (autofertilização ou cruzamento com irmãos, que também podem carregar a nova mutação).
Entre animais, o endocruzamento é raro, mas ocorre em grupos como Chalcidoidea (himenópteros parasitas).
Muitos modelos de especiação simpátrica baseiam-se em seleção disruptiva, como no caso de dois homozigotos para um ou mais locos que estão adaptados a diferentes fontes de recursos e há variação de múltiplos nichos.
A especiação simpátrica é teoricamente possível, mas provavelmente ocorre apenas sob certas condições excepcionais. Depende basicamente de fatores genéticos tais como: formação de híbridos "deletérios" entre distintos genótipos da população original, favorecimento pela Seleção do acasalamento entre determinados genótipos (acasalamento preferencial), etc.
Exemplos de especiação simpátrica mais estudados em animais referem-se à formação das espécies de Ciclídeos dos lagos de crateras africanos (Tanganika, Vitória, Malawi, etc.).
TEORIAS GENÉTICAS DE ESPECIAÇÃO
Durante a especiação, as populações divergem em direção a equilíbrios genéticos diferentes e incompatíveis
As teorias genéticas sobre como as populações passam a ocupar picos adaptativos diferentes e incompatíveis são de dois tipos:
a. Divergência Gradual: as forças de seleção experimentadas por duas populações espacialmente isoladas diferem de modo que elas gradativamente se movem em direção a picos adaptativos diferentes.
b. Deslocamento de Pico: supõe que o ambiente das duas populações é o mesmo, mas que quaisquer das duas constituições genéticas são favorecidas pela seleção (processo adaptativo estocástico).
Efeito do Fundador do ponto de vista genético
Alteração nas freqüências gênicas por deriva genética, que promovem uma cadeia de mudanças genéticas em outros locos. Isto se dá no caso de colonizações envolvendo um número pequeno de indivíduos (efeito fundador), também chamado de gargalo de garrafa ou efeito "bottleneck" (figura 9 abaixo), comum em processos de especiação Alopátrica por Peripatria.
-Segundo Mayr, a evolução numa espécie de ampla distribuição é provavelmente um processo lento, porque o conjunto gênico co-adaptado resiste à mudança e porque o fluxo gênico entre as suas populações se opõe à divergência.
Por outro lado, a evolução em colônias recém-fundadas (peripatria) provavelmente é mais rápida e pode favorecer alterações que determinem a origem de novas espécies e novos gêneros. O número pequeno de indivíduos nesta população fundadora pode fixar diferentes alelos, que pode levar a uma crescente divergência da população ancestral com o passar das gerações.
EPIDERME
Tecido primário de revestimento de folhas, partes florais, frutos e sementes. No caule e na raiz, a epiderme constitui o revestimento externo antes destes órgãos sofrerem espessamento secundário.
A epiderme é constituída, geralmente, de apenas uma camada de células, entre as quais não se observam espaços intercelulares. Quando a epiderme possui mais de uma camada celular (por ex. nas Moraceae, em certas Begoniaceae, Piperaceae e Chenopodiaceae, e no velame das raízes aéreas das orquídeas) é denominada de multiseriada.
As principais funções da epiderme são a proteção da superfície vegetal e o controle das trocas gasosas (inclusive de vapor d’água).
A morfologia celular, apesar de variável, apresenta algumas características típicas. Tais característica estão intimamente relacionadas com a função da epiderme: as células, via de regra, são achatadas e suas paredes laterais onduladas, a fim de proporcionar maior aderência e resistência mecânica à superfície vegetal. A existência de células modificadas que formam os estômatos (as células-guarda, acompanhadas, em alguns casos, pelas células subsidiárias) possibilita as trocas gasosas. A inexistência de espaços entre as células epidérmicas e a presença de substâncias hidrófobas em suas paredes externas evitam a perda de água pela planta.
Funções secundárias da epiderme são a secreção de substâncias e, em muitas Angiospermas, o auxílio na reprodução. Neste caso, a epiderme do estigma, através de um elaborado sistema de interações, aceita o pólen estranho e rejeita o pólen proveniente do próprio indivíduo, assegurando, assim, a polinização cruzada.
A parede externa das células epidérmicas geralmente possui várias camadas secundárias. A superfície externa dessa parede é revestida pela cutícula, que se forma nos estágios iniciais de desenvolvimento dos órgãos e é constituída primordialmente de cutina. A cutícula, sendo hidrófoba, protege contra a perda excessiva de água por transpiração. Freqüentemente, existe cera associada à cutina, o que potencializa o efeito de proteção. Algumas plantas apresentam carbonato de cálcio ou sílica nas camadas externas da parede celular epidérmica.
A parede celular abaixo da cutícula também pode conter cutina. Entre as camadas de cutina e a parede celulósica existe uma camada delgada de protopectina.
O citoplasma, em geral, contém um grande vacúolo central que ocupa quase todo o volume celular. Tal vacúolo pode conter pigmentos como, por exemplo, as antocianinas das pétalas florais ou de diversos outros órgãos. Em muitas plantas, ao invés de um único vacúolo grande, observam-se inúmeros vacúolos menores. Via de regra, as células epidérmicas contém leucoplastos, raramente, em plantas ombrófilas ou aquáticas, também cloroplastos. As únicas células epidérmicas que sempre apresentam cloroplastos são as células-guarda dos estômatos.
Entre as células da epiderme existem outros tipos de células, de acordo com o tipo de órgão e de planta. Dentre estas células, que são células epidérmicas modificadas, podemos citar os idioblastos, os tricomas, e as já mencionadas as células-guarda e subsidiárias.
É grande a semelhança estrutural e funcional entre a epiderme vegetal e a epiderme animal, especialmente de insetos. Estes freqüentemente também apresentam camada cuticular e secreção de cera.
EPIDERME
Tecido primário de revestimento de folhas, partes florais, frutos e sementes. No caule e na raiz, a epiderme constitui o revestimento externo antes destes órgãos sofrerem espessamento secundário.
A epiderme é constituída, geralmente, de apenas uma camada de células, entre as quais não se observam espaços intercelulares. Quando a epiderme possui mais de uma camada celular (por ex. nas Moraceae, em certas Begoniaceae, Piperaceae e Chenopodiaceae, e no velame das raízes aéreas das orquídeas) é denominada de multiseriada.
As principais funções da epiderme são a proteção da superfície vegetal e o controle das trocas gasosas (inclusive de vapor d’água).
A morfologia celular, apesar de variável, apresenta algumas características típicas. Tais característica estão intimamente relacionadas com a função da epiderme: as células, via de regra, são achatadas e suas paredes laterais onduladas, a fim de proporcionar maior aderência e resistência mecânica à superfície vegetal. A existência de células modificadas que formam os estômatos (as células-guarda, acompanhadas, em alguns casos, pelas células subsidiárias) possibilita as trocas gasosas. A inexistência de espaços entre as células epidérmicas e a presença de substâncias hidrófobas em suas paredes externas evitam a perda de água pela planta.
Funções secundárias da epiderme são a secreção de substâncias e, em muitas Angiospermas, o auxílio na reprodução. Neste caso, a epiderme do estigma, através de um elaborado sistema de interações, aceita o pólen estranho e rejeita o pólen proveniente do próprio indivíduo, assegurando, assim, a polinização cruzada.
A parede externa das células epidérmicas geralmente possui várias camadas secundárias. A superfície externa dessa parede é revestida pela cutícula, que se forma nos estágios iniciais de desenvolvimento dos órgãos e é constituída primordialmente de cutina. A cutícula, sendo hidrófoba, protege contra a perda excessiva de água por transpiração. Freqüentemente, existe cera associada à cutina, o que potencializa o efeito de proteção. Algumas plantas apresentam carbonato de cálcio ou sílica nas camadas externas da parede celular epidérmica.
A parede celular abaixo da cutícula também pode conter cutina. Entre as camadas de cutina e a parede celulósica existe uma camada delgada de protopectina.
O citoplasma, em geral, contém um grande vacúolo central que ocupa quase todo o volume celular. Tal vacúolo pode conter pigmentos como, por exemplo, as antocianinas das pétalas florais ou de diversos outros órgãos. Em muitas plantas, ao invés de um único vacúolo grande, observam-se inúmeros vacúolos menores. Via de regra, as células epidérmicas contém leucoplastos, raramente, em plantas ombrófilas ou aquáticas, também cloroplastos. As únicas células epidérmicas que sempre apresentam cloroplastos são as células-guarda dos estômatos.
Entre as células da epiderme existem outros tipos de células, de acordo com o tipo de órgão e de planta. Dentre estas células, que são células epidérmicas modificadas, podemos citar os idioblastos, os tricomas, e as já mencionadas as células-guarda e subsidiárias.
É grande a semelhança estrutural e funcional entre a epiderme vegetal e a epiderme animal, especialmente de insetos. Estes freqüentemente também apresentam camada cuticular e secreção de cera.
EPIDERME
Células geralmente de formato tabular; intimamente unidas; vivas, altamente vacuoladas. Nas partes aéreas, apresenta cutina, substância graxa depositada internamente à parede, e posteriormente externamente, formando a cutícula. Pode-se também encontrar lignina (ex.: folhas de coníferas). Geralmente é formada por uma única camada de células, mas pode ser pluriestratificada, como na folha da falsa-seringueira (Ficus elástica) ou nas orquídeas (velame).
Na epiderme ocorrem os estômatos, aberturas limitadas por duas células, denominadas células-guarda; estes são usualmente encontrados nas partes aéreas, especialmente nas folhas e em caules jovens, estando relacionados com as trocas gasosas. Ocorrem também outras células especializadas, destacando-se os tricomas (pêlos), que podem ser tectores (de cobertura) ou glandulares (secretores). Em algumas espécies, principalmente em gramíneas, as células que irão originar os tricomas (tricoblastos) são diferentes das outras células epidérmicas, apresentando-se menores, com citoplasma denso.
A epiderme é constituída, geralmente, de apenas uma camada de células, entre as quais não se observam espaços intercelulares. Quando a epiderme possui mais de uma camada celular (por ex. nas Moraceae, em certas Begoniaceae, Piperaceae e Chenopodiaceae, e no velame das raízes aéreas das orquídeas) é denominada de multiseriada.
As principais funções da epiderme são a proteção da superfície vegetal e o controle das trocas gasosas (inclusive de vapor d’água).
A morfologia celular, apesar de variável, apresenta algumas características típicas. Tais característica estão intimamente relacionadas com a função da epiderme: as células, via de regra, são achatadas e suas paredes laterais onduladas, a fim de proporcionar maior aderência e resistência mecânica à superfície vegetal. A existência de células modificadas que formam os estômatos (as células-guarda, acompanhadas, em alguns casos, pelas células subsidiárias) possibilita as trocas gasosas. A inexistência de espaços entre as células epidérmicas e a presença de substâncias hidrófobas em suas paredes externas evitam a perda de água pela planta.
Funções secundárias da epiderme são a secreção de substâncias e, em muitas Angiospermas, o auxílio na reprodução. Neste caso, a epiderme do estigma, através de um elaborado sistema de interações, aceita o pólen estranho e rejeita o pólen proveniente do próprio indivíduo, assegurando, assim, a polinização cruzada.
A parede externa das células epidérmicas geralmente possui várias camadas secundárias. A superfície externa dessa parede é revestida pela cutícula, que se forma nos estágios iniciais de desenvolvimento dos órgãos e é constituída primordialmente de cutina. A cutícula, sendo hidrófoba, protege contra a perda excessiva de água por transpiração. Freqüentemente, existe cera associada à cutina, o que potencializa o efeito de proteção. Algumas plantas apresentam carbonato de cálcio ou sílica nas camadas externas da parede celular epidérmica.
A parede celular abaixo da cutícula também pode conter cutina. Entre as camadas de cutina e a parede celulósica existe uma camada delgada de protopectina.
O citoplasma, em geral, contém um grande vacúolo central que ocupa quase todo o volume celular. Tal vacúolo pode conter pigmentos como, por exemplo, as antocianinas das pétalas florais ou de diversos outros órgãos. Em muitas plantas, ao invés de um único vacúolo grande, observam-se inúmeros vacúolos menores. Via de regra, as células epidérmicas contém leucoplastos, raramente, em plantas ombrófilas ou aquáticas, também cloroplastos. As únicas células epidérmicas que sempre apresentam cloroplastos são as células-guarda dos estômatos.
Entre as células da epiderme existem outros tipos de células, de acordo com o tipo de órgão e de planta. Dentre estas células, que são células epidérmicas modificadas, podemos citar os idioblastos, os tricomas, e as já mencionadas as células-guarda e subsidiárias.
É grande a semelhança estrutural e funcional entre a epiderme vegetal e a epiderme animal, especialmente de insetos. Estes freqüentemente também apresentam camada cuticular e secreção de cera.
EPIDERME
Tecido primário de revestimento de folhas, partes florais, frutos e sementes. No caule e na raiz, a epiderme constitui o revestimento externo antes destes órgãos sofrerem espessamento secundário.
A epiderme é constituída, geralmente, de apenas uma camada de células, entre as quais não se observam espaços intercelulares. Quando a epiderme possui mais de uma camada celular (por ex. nas Moraceae, em certas Begoniaceae, Piperaceae e Chenopodiaceae, e no velame das raízes aéreas das orquídeas) é denominada de multiseriada.
As principais funções da epiderme são a proteção da superfície vegetal e o controle das trocas gasosas (inclusive de vapor d’água).
A morfologia celular, apesar de variável, apresenta algumas características típicas. Tais característica estão intimamente relacionadas com a função da epiderme: as células, via de regra, são achatadas e suas paredes laterais onduladas, a fim de proporcionar maior aderência e resistência mecânica à superfície vegetal. A existência de células modificadas que formam os estômatos (as células-guarda, acompanhadas, em alguns casos, pelas células subsidiárias) possibilita as trocas gasosas. A inexistência de espaços entre as células epidérmicas e a presença de substâncias hidrófobas em suas paredes externas evitam a perda de água pela planta.
Funções secundárias da epiderme são a secreção de substâncias e, em muitas Angiospermas, o auxílio na reprodução. Neste caso, a epiderme do estigma, através de um elaborado sistema de interações, aceita o pólen estranho e rejeita o pólen proveniente do próprio indivíduo, assegurando, assim, a polinização cruzada.
A parede externa das células epidérmicas geralmente possui várias camadas secundárias. A superfície externa dessa parede é revestida pela cutícula, que se forma nos estágios iniciais de desenvolvimento dos órgãos e é constituída primordialmente de cutina. A cutícula, sendo hidrófoba, protege contra a perda excessiva de água por transpiração. Freqüentemente, existe cera associada à cutina, o que potencializa o efeito de proteção. Algumas plantas apresentam carbonato de cálcio ou sílica nas camadas externas da parede celular epidérmica.
A parede celular abaixo da cutícula também pode conter cutina. Entre as camadas de cutina e a parede celulósica existe uma camada delgada de protopectina.
O citoplasma, em geral, contém um grande vacúolo central que ocupa quase todo o volume celular. Tal vacúolo pode conter pigmentos como, por exemplo, as antocianinas das pétalas florais ou de diversos outros órgãos. Em muitas plantas, ao invés de um único vacúolo grande, observam-se inúmeros vacúolos menores. Via de regra, as células epidérmicas contém leucoplastos, raramente, em plantas ombrófilas ou aquáticas, também cloroplastos. As únicas células epidérmicas que sempre apresentam cloroplastos são as células-guarda dos estômatos.
Entre as células da epiderme existem outros tipos de células, de acordo com o tipo de órgão e de planta. Dentre estas células, que são células epidérmicas modificadas, podemos citar os idioblastos, os tricomas, e as já mencionadas as células-guarda e subsidiárias.
É grande a semelhança estrutural e funcional entre a epiderme vegetal e a epiderme animal, especialmente de insetos. Estes freqüentemente também apresentam camada cuticular e secreção de cera.
EPIDERME
Células geralmente de formato tabular; intimamente unidas; vivas, altamente vacuoladas. Nas partes aéreas, apresenta cutina, substância graxa depositada internamente à parede, e posteriormente externamente, formando a cutícula. Pode-se também encontrar lignina (ex.: folhas de coníferas). Geralmente é formada por uma única camada de células, mas pode ser pluriestratificada, como na folha da falsa-seringueira (Ficus elástica) ou nas orquídeas (velame).
Na epiderme ocorrem os estômatos, aberturas limitadas por duas células, denominadas células-guarda; estes são usualmente encontrados nas partes aéreas, especialmente nas folhas e em caules jovens, estando relacionados com as trocas gasosas. Ocorrem também outras células especializadas, destacando-se os tricomas (pêlos), que podem ser tectores (de cobertura) ou glandulares (secretores). Em algumas espécies, principalmente em gramíneas, as células que irão originar os tricomas (tricoblastos) são diferentes das outras células epidérmicas, apresentando-se menores, com citoplasma denso.
ENZIMAS
Enzimas são um grupo de substâncias orgânicas de natureza protéica, com actividade intra ou extracelular que têm funções catalisadoras, induzindo reações químicas que, sem a sua presença, dificilmente aconteceriam. Também aumentam a velocidade das reações químicas, possibilitando o metabolismo dos seres vivos.
Algumas enzimas são armazenadas nas lisossomas (uma das organelas das células).
Para cada nutriente existe uma enzima que depois pode ser reaproveitada, exemplo:
-amido - amilase,
-carboidrato - carboidrase,
-lipídio - lipase,
-sacarose - sacarase (um tipo de carboidrase),
-proteína - protease,
-lactose - lactase,
-maltose - maltase
Histórico
As enzimas foram descobertas no século XIX, aparentemente por Pasteur, que concluiu que a fermentação do açúcar em álcool pela levedura é catalisada por fermentos. Ele postulou que esses fermentos (as enzimas) eram inseparáveis da estrutura das células vivas do levedo.
Em 1897, Eduard Buchner descobriu que os estratos de levedo podiam fermentar o açúcar até álcool e provou que as enzimas envolvidas na fermentação continuavam funcionando mesmo quando removidas das células vivas.
Em 1926, James Summer isolou e cristalizou a urease e demonstrou que os cristais de urease consistiam inteiramente de proteína e postulou que todas as enzimas são proteínas, mas esta idéia permaneceu controversa por algum tempo.
Na década de 1930, John Northrop e seus colegas cristalizaram a pepsina e a tripsina bovinas e descobriram que essas moléculas também eram proteínas.
J.B.S. Haldane escreveu um tratado intitulado “Enzimas”, onde continha a notável sugestão de que as interações por ligações fracas, entre a enzima e seu substrato, poderiam ser usadas para distorcer a molécula do substrato e catalisar a reação.
Nomenclatura
A determinação do nome das enzimas é normatizada por um comitê especializado , o Nomenclature Committee of the International Union of Biochemistry and Molecular Biology (NC-IUBMB).
Observação: Isso tudo é QUESTIONÁVEL. Segundo pesquisadores de Oxford, as enzimas representam um determinado grupo de grânulos protéicos oriundos da biogênese de macromoléculas de procariotos gram negativos.
Classes de Enzimas
EC1 - Oxirredutases.
EC2 - Transferases.
EC3 - Hidrolases.
EC4 - Liases.
EC5 - Isomerases.
EC6 - Ligases.
Algumas enzimas são armazenadas nas lisossomas (uma das organelas das células).
Para cada nutriente existe uma enzima que depois pode ser reaproveitada, exemplo:
-amido - amilase,
-carboidrato - carboidrase,
-lipídio - lipase,
-sacarose - sacarase (um tipo de carboidrase),
-proteína - protease,
-lactose - lactase,
-maltose - maltase
Histórico
As enzimas foram descobertas no século XIX, aparentemente por Pasteur, que concluiu que a fermentação do açúcar em álcool pela levedura é catalisada por fermentos. Ele postulou que esses fermentos (as enzimas) eram inseparáveis da estrutura das células vivas do levedo.
Em 1897, Eduard Buchner descobriu que os estratos de levedo podiam fermentar o açúcar até álcool e provou que as enzimas envolvidas na fermentação continuavam funcionando mesmo quando removidas das células vivas.
Em 1926, James Summer isolou e cristalizou a urease e demonstrou que os cristais de urease consistiam inteiramente de proteína e postulou que todas as enzimas são proteínas, mas esta idéia permaneceu controversa por algum tempo.
Na década de 1930, John Northrop e seus colegas cristalizaram a pepsina e a tripsina bovinas e descobriram que essas moléculas também eram proteínas.
J.B.S. Haldane escreveu um tratado intitulado “Enzimas”, onde continha a notável sugestão de que as interações por ligações fracas, entre a enzima e seu substrato, poderiam ser usadas para distorcer a molécula do substrato e catalisar a reação.
Nomenclatura
A determinação do nome das enzimas é normatizada por um comitê especializado , o Nomenclature Committee of the International Union of Biochemistry and Molecular Biology (NC-IUBMB).
Observação: Isso tudo é QUESTIONÁVEL. Segundo pesquisadores de Oxford, as enzimas representam um determinado grupo de grânulos protéicos oriundos da biogênese de macromoléculas de procariotos gram negativos.
Classes de Enzimas
EC1 - Oxirredutases.
EC2 - Transferases.
EC3 - Hidrolases.
EC4 - Liases.
EC5 - Isomerases.
EC6 - Ligases.
ENERGIA SOLAR
Energia Fotovoltaico
Um sistema de energia fotovoltaico é composto basicamente dos seguintes elementos:
Módulo Solar
São placas desenvolvidas para converter diretamente a energia da luz do sol em energia elétrica, sob a forma de corrente contínua (DC), similar às das baterias automotivas.
Regulador de Carga
Aparelho eletrônico que protege as baterias de sobrecargas e descargas excessivas, prolongando sua vida útil.
Inversor
Aparelho eletrônico que converte a energia elétrica DC (corrente contínua) em AC (corrente alternada) 110 ou 220 Volts, possibilitando a utilização direta dos eletrodomésticos encontrados no mercado.
Bateria
Utilizadas para armazenar a energia gerada pelos módulos solares, para fornecer energia à noite ou em dias nublados.
Como funciona
Os raios do sol, ao atingirem o módulo solar, geram , através de um fenômeno denominado efeito fotoelétrico, energia elétrica, que conduzida através de cabos é armazenada em baterias similar a dos automóveis. Esta energia acumulada, pode ser utilizada à noite ou em longos períodos de mau tempo. Entre a bateria, o painel e as cargas (lâmpadas, eletrodomésticos, etc), é instalado o regulador de carga, para proteção da bateria. No desenho abaixo, o funcionamento do sistema fotovoltaico em uma residência.
energia Solar
Geração através da Energia Solar
A energia térmica provém diretamente da energia solar, pela utilização da radiação, ou indiretamente, através dos combustíveis e da energia química neles armazenada. Graças às máquinas térmicas, ela pode ser transformada em outras formas de energia.
Existem duas formas diferentes de utilizar a energia solar: a ativa e a passiva.
A energia solar ativa é a transformação dos raios solares em outras formas de energia como a térmica ou a elétrica. A energia solar térmica é comumente utilizada para obtenção de água quente nas residências, nos hospitais, nos hotéis. Ela é uma das mais comuns, atrativas e vantajosas formas de energia renovável. Isto porque ela possui um custo relativamente baixo e de fácil fabricação, já que emprega uma tecnologia simples.
Diferente do sistema para aquecimento de água, a geração de energia elétrica pelo sol se utiliza de um módulo formado por células fotovoltaicas. Os módulos fotovoltaicos são formados de células feitas de silício, um elemento capaz de absorver as partículas de fótons existentes nos raios solares e transformá-las em corrente elétrica continua de 12 volts. Sua maior vantagem é a ausência, quase total, de poluição e a não produção de cheiros ou ruídos. . No futuro, o uso de painéis fotovoltaicos deverá ser a principal tecnologia para a captura de energia solar, hoje porém, os custos de produção dos painéis são muito caros.
O uso de energia solar está sendo utilizado por programas do governo para atender comunidades que não possuem energia elétrica, principalmente no norte e nordeste do país.
energia Solar
Energia solar e fotovoltaica
O SOL COMO FONTE DE ENERGIA
A Petrobras aproveita a energia solar em projetos de aplicação térmica (para aquecimento de água) e fotovoltaica (para a geração de energia elétrica) em suas unidades operacionais.
Energia térmica: A energia solar para geração térmica é uma tecnologia limpa ainda pouco explorada no Brasil apesar de apresentar grande potencial, em função das características climáticas brasileiras e pelos resultados expressivos obtidos nos projetos que estão sendo implementados.
A Petrobras identificou várias oportunidades para aplicação de aquecimento termo-solar de água, em vestiários e restaurantes das diversas unidades da empresa.
Os sistemas desenvolvidos fazem parte de um grande programa de instalação de unidades termo-solares em várias unidades do Sistema Petrobras.
Energia Fotovoltaica: a transformação da luz em eletricidade (energia fotovoltaica) será cada vez mais aplicada pela Petrobras, em locais isolados como monobóias, proteção catódica de dutos por injeção de corrente elétrica, sistemas de medição e monitoramento e geração de energia em pequenas plataformas.
A energia fotovoltaica é obtida a partir de duas tecnologias principais: a de células de silício cristalino (poli e monocristalino) e a de filmes finos.
A tecnologia com células de silício cristalino apresenta menos restrições e é mais aprimorada, enquanto que a de filmes finos permite uma maior integração em sistemas arquitetônicos, apesar de ser menos eficiente.
A tecnologia de filmes finos utiliza silício amorfo, cádmio, índio, gálio e selênio como matéria-prima.
Em Mossoró, Rio Grande do Norte, módulos de filme fino já fornecem energia para uma unidade de bombeio de petróleo. Trata-se de um motor de 1 HP com 760 watts instalados em módulos fotovoltaicos. Outro sistema de bombeio com potência maior está sendo projetado.
A empresa está instalando no Cenpes (Centro de Pesquisa da Petrobras) mais 40 MW, o maior conjunto de painéis fotovoltaicos do Brasil em um único local.
energia solar
Extremamente importante para os seres vivos, ela pode ser utilizada através da síntese que realiza nos vegetais, tanto como alimentos, como matéria prima para produtos com capacidade energética como o álcool da cana-de-açúcar, da beterraba, da mandioca, entre muitas outras.
Pode também ser utilizada pela transformação direta em eletricidade através das células fotovoltaicas, que começam a ter aplicações cada vez maiores no mercado, principalmente por estar a cada ano reduzindo os seus custos de implantação e tornando viável economicamente sua aplicação.
Outra forma muito encontrada, é como fonte de calor direta, tendo sua aplicação em aquecedores de água, como uma das mais utilizadas.
A energia solar constitui-se em um processo de geração de energia limpa, segura, silenciosa, que não utiliza peças móveis e tem seu custo operacional extremamente baixo, além de ser uma fonte inesgotável.
São muito utilizadas em regiões isoladas como áreas rurais, na Amazônia, em bóias de sinalização marítima, em telecomunicações, sistemas de segurança entre muitas outras aplicações.
Energia Solar
A energia solar é a fonte primordial de energia do planeta, uma vez que todas as formas de energia existentes são originadas da ação de radiação solar sobre a Terra. Esta radiação, que incide sobre a superfície do planeta, é cerca de 10.000 vezes superior à demanda bruta de energia atual da humanidade.
Para o aproveitamento da energia solar, a Petrobras realiza projetos de aplicação térmica para aquecimento de água, e fotovoltaica (processo em que é transformada em energia elétrica através de um módulo fotovoltaico, sem dispositivos mecânicos intermediários), para a geração de energia elétrica em suas unidades operacionais.
Em diversas cidades brasileiras, a energia térmica já é usada para aquecimento de água em residências e instalações comerciais. Esta fonte energética é altamente benéfica para a sociedade, pois permite a substituição do uso de chuveiros elétricos e a redução do consumo de derivados de petróleo. A energia solar fotovoltaica é utilizada em nichos onde seu alto custo é compensado pelos benefícios da redução da logística de suprimento de energia, geralmente em locais remotos.
Termossolar
A Petrobras desenvolve um programa de instalação de unidades termossolares em diversas unidades como refinarias, campos de produção e postos de serviços. Sistemas de aquecimento de água já são utilizados nos banheiros e cozinhas de cinco unidades industriais, inclusive no edifício-sede da Companhia localizado no Rio de Janeiro. A área total dos coletores já implantados é de 1.741,1 m2 e o volume de água aquecido chega a 101 mil litros por dia. Com esta iniciativa, a Companhia obtém, anualmente, uma economia de 857,5 MWh.
Unidade Área dos Coletores (m2) Volume de Água (litros/dia) Economia (MWh/ano)
Edifiício-Sede (EDISE) 100 10 mil 52
Refinaria de Capuava (RECAP/SP) 182 10 mil 86,1
Refinaria de Duque de Caxias (REDUC/RJ) 665 35 mil 230
Refinaria Gabriel Passos (REGAP/MG) 550 27 mil 242,7
Fábrica de Fertilizantes do Sergipe (FAFEN-SE) 129,5 10 mil 139,4
Fábrica de Fertilizantes da Bahia (FAFEN-BA) 114,6 9 mil 107,3
Total 1.741,1 101 mil 857,5
Um sistema de energia fotovoltaico é composto basicamente dos seguintes elementos:
Módulo Solar
São placas desenvolvidas para converter diretamente a energia da luz do sol em energia elétrica, sob a forma de corrente contínua (DC), similar às das baterias automotivas.
Regulador de Carga
Aparelho eletrônico que protege as baterias de sobrecargas e descargas excessivas, prolongando sua vida útil.
Inversor
Aparelho eletrônico que converte a energia elétrica DC (corrente contínua) em AC (corrente alternada) 110 ou 220 Volts, possibilitando a utilização direta dos eletrodomésticos encontrados no mercado.
Bateria
Utilizadas para armazenar a energia gerada pelos módulos solares, para fornecer energia à noite ou em dias nublados.
Como funciona
Os raios do sol, ao atingirem o módulo solar, geram , através de um fenômeno denominado efeito fotoelétrico, energia elétrica, que conduzida através de cabos é armazenada em baterias similar a dos automóveis. Esta energia acumulada, pode ser utilizada à noite ou em longos períodos de mau tempo. Entre a bateria, o painel e as cargas (lâmpadas, eletrodomésticos, etc), é instalado o regulador de carga, para proteção da bateria. No desenho abaixo, o funcionamento do sistema fotovoltaico em uma residência.
energia Solar
Geração através da Energia Solar
A energia térmica provém diretamente da energia solar, pela utilização da radiação, ou indiretamente, através dos combustíveis e da energia química neles armazenada. Graças às máquinas térmicas, ela pode ser transformada em outras formas de energia.
Existem duas formas diferentes de utilizar a energia solar: a ativa e a passiva.
A energia solar ativa é a transformação dos raios solares em outras formas de energia como a térmica ou a elétrica. A energia solar térmica é comumente utilizada para obtenção de água quente nas residências, nos hospitais, nos hotéis. Ela é uma das mais comuns, atrativas e vantajosas formas de energia renovável. Isto porque ela possui um custo relativamente baixo e de fácil fabricação, já que emprega uma tecnologia simples.
Diferente do sistema para aquecimento de água, a geração de energia elétrica pelo sol se utiliza de um módulo formado por células fotovoltaicas. Os módulos fotovoltaicos são formados de células feitas de silício, um elemento capaz de absorver as partículas de fótons existentes nos raios solares e transformá-las em corrente elétrica continua de 12 volts. Sua maior vantagem é a ausência, quase total, de poluição e a não produção de cheiros ou ruídos. . No futuro, o uso de painéis fotovoltaicos deverá ser a principal tecnologia para a captura de energia solar, hoje porém, os custos de produção dos painéis são muito caros.
O uso de energia solar está sendo utilizado por programas do governo para atender comunidades que não possuem energia elétrica, principalmente no norte e nordeste do país.
energia Solar
Energia solar e fotovoltaica
O SOL COMO FONTE DE ENERGIA
A Petrobras aproveita a energia solar em projetos de aplicação térmica (para aquecimento de água) e fotovoltaica (para a geração de energia elétrica) em suas unidades operacionais.
Energia térmica: A energia solar para geração térmica é uma tecnologia limpa ainda pouco explorada no Brasil apesar de apresentar grande potencial, em função das características climáticas brasileiras e pelos resultados expressivos obtidos nos projetos que estão sendo implementados.
A Petrobras identificou várias oportunidades para aplicação de aquecimento termo-solar de água, em vestiários e restaurantes das diversas unidades da empresa.
Os sistemas desenvolvidos fazem parte de um grande programa de instalação de unidades termo-solares em várias unidades do Sistema Petrobras.
Energia Fotovoltaica: a transformação da luz em eletricidade (energia fotovoltaica) será cada vez mais aplicada pela Petrobras, em locais isolados como monobóias, proteção catódica de dutos por injeção de corrente elétrica, sistemas de medição e monitoramento e geração de energia em pequenas plataformas.
A energia fotovoltaica é obtida a partir de duas tecnologias principais: a de células de silício cristalino (poli e monocristalino) e a de filmes finos.
A tecnologia com células de silício cristalino apresenta menos restrições e é mais aprimorada, enquanto que a de filmes finos permite uma maior integração em sistemas arquitetônicos, apesar de ser menos eficiente.
A tecnologia de filmes finos utiliza silício amorfo, cádmio, índio, gálio e selênio como matéria-prima.
Em Mossoró, Rio Grande do Norte, módulos de filme fino já fornecem energia para uma unidade de bombeio de petróleo. Trata-se de um motor de 1 HP com 760 watts instalados em módulos fotovoltaicos. Outro sistema de bombeio com potência maior está sendo projetado.
A empresa está instalando no Cenpes (Centro de Pesquisa da Petrobras) mais 40 MW, o maior conjunto de painéis fotovoltaicos do Brasil em um único local.
energia solar
Extremamente importante para os seres vivos, ela pode ser utilizada através da síntese que realiza nos vegetais, tanto como alimentos, como matéria prima para produtos com capacidade energética como o álcool da cana-de-açúcar, da beterraba, da mandioca, entre muitas outras.
Pode também ser utilizada pela transformação direta em eletricidade através das células fotovoltaicas, que começam a ter aplicações cada vez maiores no mercado, principalmente por estar a cada ano reduzindo os seus custos de implantação e tornando viável economicamente sua aplicação.
Outra forma muito encontrada, é como fonte de calor direta, tendo sua aplicação em aquecedores de água, como uma das mais utilizadas.
A energia solar constitui-se em um processo de geração de energia limpa, segura, silenciosa, que não utiliza peças móveis e tem seu custo operacional extremamente baixo, além de ser uma fonte inesgotável.
São muito utilizadas em regiões isoladas como áreas rurais, na Amazônia, em bóias de sinalização marítima, em telecomunicações, sistemas de segurança entre muitas outras aplicações.
Energia Solar
A energia solar é a fonte primordial de energia do planeta, uma vez que todas as formas de energia existentes são originadas da ação de radiação solar sobre a Terra. Esta radiação, que incide sobre a superfície do planeta, é cerca de 10.000 vezes superior à demanda bruta de energia atual da humanidade.
Para o aproveitamento da energia solar, a Petrobras realiza projetos de aplicação térmica para aquecimento de água, e fotovoltaica (processo em que é transformada em energia elétrica através de um módulo fotovoltaico, sem dispositivos mecânicos intermediários), para a geração de energia elétrica em suas unidades operacionais.
Em diversas cidades brasileiras, a energia térmica já é usada para aquecimento de água em residências e instalações comerciais. Esta fonte energética é altamente benéfica para a sociedade, pois permite a substituição do uso de chuveiros elétricos e a redução do consumo de derivados de petróleo. A energia solar fotovoltaica é utilizada em nichos onde seu alto custo é compensado pelos benefícios da redução da logística de suprimento de energia, geralmente em locais remotos.
Termossolar
A Petrobras desenvolve um programa de instalação de unidades termossolares em diversas unidades como refinarias, campos de produção e postos de serviços. Sistemas de aquecimento de água já são utilizados nos banheiros e cozinhas de cinco unidades industriais, inclusive no edifício-sede da Companhia localizado no Rio de Janeiro. A área total dos coletores já implantados é de 1.741,1 m2 e o volume de água aquecido chega a 101 mil litros por dia. Com esta iniciativa, a Companhia obtém, anualmente, uma economia de 857,5 MWh.
Unidade Área dos Coletores (m2) Volume de Água (litros/dia) Economia (MWh/ano)
Edifiício-Sede (EDISE) 100 10 mil 52
Refinaria de Capuava (RECAP/SP) 182 10 mil 86,1
Refinaria de Duque de Caxias (REDUC/RJ) 665 35 mil 230
Refinaria Gabriel Passos (REGAP/MG) 550 27 mil 242,7
Fábrica de Fertilizantes do Sergipe (FAFEN-SE) 129,5 10 mil 139,4
Fábrica de Fertilizantes da Bahia (FAFEN-BA) 114,6 9 mil 107,3
Total 1.741,1 101 mil 857,5
ENERGIA NUCLEAR
Energia Nuclear
A energia do núcleo atômico pode se tornar disponível por dois processos principais:a fissão e a fusão.
Em 1939, os cientistas alemães Otto Hahn, Lise Meitner e Fritz Strassmann, bombardeando átomos de urânio com nêutrons, descobriram que eles se dividiam em dois fragmentos. A descoberta, chamada fissão nuclear, não teria saído dos limites estritos do laboratório não fosse pelo fato de que no processo de divisão do núcleo de urânio desprendia-se grande quantidade de calor.
As primeiras bombas atômicas produzidas pelos Estados Unidos e usadas na Segunda Guerra Mundial eram baseadas no princípio da fissão do átomo de urânio, que se transforma em chumbo. Já as bombas de hidrogênio, que vieram anos depois, eram baseadas na fusão de núcleos segundo o mesmo princípio observado no Sol, ou seja, átomos de hidrogênio fundindo-se entre si transformando-se em átomos de hélio. Para que essa fusão seja possível é necessária uma temperatura extremamente elevada. No caso das bombas, essa temperatura é obtida com a explosão inicial de uma bomba de fissão. Daí não se ter conseguido até hoje a fusão de forma controlada e não-explosiva. Por conseguinte, para geração de energia elétrica, as usinas nucleares continuam baseadas na fissão de núcleos de urânio.
Para que possamos entender o processo, precisamos saber de alguns mistérios do urânio. O urânio possui dois tipos de átomos (isótopos): o U235, que tem no seu núcleo 92 prótons e 143 nêutrons; e o U238, cujo núcleo é formado por 92 prótons e 146 nêutons. Todavia, apenas o U235 é capaz de sofrer fissão nuclear em cadeia quando bombardeado por nêutrons lentos.
O processo é mais ou menos assim: ao capturar um nêutron lento, o núcleo do átomo de U235 divide-se desprendendo energia e, com ela dois ou três nêutrons. Se, por sua vez, estes nêutrons forem capturados por outros átomos de U235, novas fissões se verificarão, aumentando rapidamente a quantidade de energia desprendida. Para que isso aconteça é preciso diminuir a velocidade dos nêutrons. Caso contrário, a maioria deles passará ao largo do núcleo atômico. Para diminuir a velocidade, provocam-se choques dos nêutrons com átomos leves de hidrogênio, deutério, berilo ou carbono. Desta forma, os nêutrons rápidos transformam-se em lentos ou térmicos. As substâncias formadas por átomos leves são chamadas de moderadoras.
Com a velocidade amortecida, os nêutrons vão provocar novas fissões em outros átomos de U235, que por sua vez darão origem a novos nêutrons, e assim por diante: é a reação em cadeia muito rápida, que sem controle causará uma grande explosão.
Entretanto, para aproveitamento útil do calor desprendido na fissão do átomo de maneira segura, é necessário poder variar ou estabilizar o número de fissões. Para tanto, alguns nêutrons devem ser absorvidos por átomos não fissionáveis, como os de boro e de cádmio, por exemplo. Este é o princípio básico de um reator nuclear. Desta forma, a energia atômica pode ser utilizada para fins pacíficos.
Átomo amigo
Uma classificação importante é a que divide os reatores em: reatores de pesquisa e reatores de potência.
Os reatores de pesquisa são em geral, de pequeno porte e se destinam, como o nome indica às experiências científicas. Como máquinas nucleares são mais baratos e mais fáceis de manejar do que os aceleradores de partículas. No Brasil, funcionam os reatores de pesquisa na Universidade de São Paulo, desde 1957 e o na Universidade Federal do Rio de Janeiro, desde 1965.
No campus da USP, o reator está subordinado ao IPEN - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares e é do tipo reator de piscina.
Esse reator trabalha com 14,4 kg de urânio, sendo 3,7 kg de U235, com enriquecimento que vão de 19,75% até 93,0%. Sua potência térmica é de 2 MW, e a sua piscina comporta 272 m3 de água.
O Ipen dispõe de um segundo reator, denominado Ipen/MB-01, inteiramente projetado e construído no Brasil, em conjunto com o Ministério da Marinha, e que entrou em funcionamento em 1988, com potência de 100 W e também se destina à pesquisa. A Marinha do Brasil dispõe também de um centro de pesquisas nucleares, denominado Centro Experimental de Aramar, localizado em Iperó-SP e destinado fundamentalmente ao desenvolvimento de uma usina-piloto de enriquecimento isotópico de urânio por ultracentrifugação; à construção de um reator atômico compacto para estudos voltados à criação de futuros reatores para propulsão naval e, ao desenvolvimento da mecânica de precisão necessária a esses projetos.
ANGRA I
Os reatores de potência são maiores e se destinam à produção de energia para a movimentação de navios, submarinos, usinas átomo-elétricas, etc. A primeira usina átomo-elétrica brasileira está situada na Praia de Itaorna, em Angra dos Reis, Rio de Janeiro. O programa nuclear brasileiro vive um paradoxo: gastou demais para ser desativado. Em novembro de 1976, o Brasil assinou um acordo na Alemanha com a empresa KWU, do grupo Siemens, para a construção de oito reatores nucleares. Em vinte e dois anos, nenhum ficou pronto. A usina Angra 2, em Angra dos Reis-RJ, consumiu 5,8 bilhões de dólares e requer mais 1,2 bilhão para ser concluída. As obras foram retomadas em março de 1996 e deverão acabar, diz-se, em 1999. No total, serão 7 bilhões de dólares por um reator de 1300 megawatts que pode ser adquirido pronto, hoje, por 1,5 bilhão de dólares.
Na praia de Itaorna, ao lado de Angra 2, jaz, quase sempre desligado, o reator de Angra 1, anterior ao acordo com a Alemanha. É um PWR-Westinghouse, uma espécie de Fusca 1967, comprado nos Estados Unidos naquele ano. Seu apelido é vaga-lume. Quando está ligado gera 650 megawatts e produz energia para o sistema elétrico Rio-São Paulo. Mas como o nome indica, vive piscando. Mais apagado que aceso. Tem um dos mais baixos índices de eficiência do mundo.
O grande inconveniente do processo de fissão está na produção de radiatividade e na contaminação radiativa do meio ambiente, com todas as conhecidas conseqüências para a vida dos seres humanos, animais e vegetais observadas em locais onde houve explosão de bombas atômicas.
O pesadelo de Chernobyl
Embora o processo de fissão seja rigorosamente controlado, existe risco de escape acidental de radiações nocivas, fato que se tem repetido em usinas de vários países, como a de Chernobyl, na ex-União Soviética, em 1986. O vulto da usina de Chernobyl domina o horizonte de Pripiat, onde não restou um habitante. Lá, energia nuclear é sinônimo de morte. Depois da explosão do reator número 4, na madrugada fatídica de 26 de abril de 1986, a radiação varreu tudo. A cidade foi abandonada e o acidente inutilizou uma área equivalente a um Portugal e meio, 140.000 quilômetros quadrados. Por centenas de anos.
A Europa despertou como se estivesse em um pesadelo. Itália, Alemanha, Suécia, Finlândia, Suíça, Holanda e Espanha deram marcha a ré nos programas nucleares e fecharam usinas. Para eles, o risco de um acidente igual era insuportável. Mas há usinas precárias nos antigos países socialistas que ainda ameaçam toda a vizinhança européia.
A solução, então, é fechar tudo ? Se depender do Canadá, do Japão ou da França, onde o reator nuclear é sinônimo de progresso, a resposta é não. Os franceses passam muito bem e 75% da energia no país vêm do átomo. Exportam usinas, reprocessam urânio, armazenam lixo radiativo e têm dois reatores de última geração. Tudo com a aprovação das pesquisas de opinião pública. "Virar as costas para o átomo é burrice", diz Jean Paul Chaussade, diretor de comunicação científica da Electricité de France (EDF). "O petróleo e o gás vão se esgotar em quarenta anos. Os combustíveis fósseis poluem mais e o impacto ambiental das hidroelétricas é muito maior. A alternativa atômica é cada vez mais barata e segura".
Em contrapartida, o programa nuclear brasileiro coleciona atrasos, multas, juros e erros como as fundações mal calculadas de Itaorna. "Angra 2 é um desses casos além do ponto de não retorno", diz o ex-ministro do Meio Ambiente, José Goldemberg. "Desistir significa assumir um prejuízo maior do que o necessário para concluir". Essa também é a opinião de Luiz Pinguelli Rosa, diretor da Coordenação de Programas de Pós-Graduação em Engenharia, da Universidade Federal do Rio de Janeiro: "Apesar do desperdício monstruoso de dinheiro, concluir Angra 2 tem alguma racionalidade."
Mas, se serve para Angra 2, o raciocínio não serve para Angra 3 que a Eletrobrás também pretende construir em Itaorna, sob o argumento de que 40% dos equipamentos já foram comprados.
Em 1990, o Brasil dispunha de 10 562 profissionais na área nuclear. Hoje tem 8 275. "Reina desânimo e desmotivação", diz o professor de Energia Nuclear José Carlos Borges, da UFRJ.
LIXO ATÔMICO
Ainda que fosse possível uma total segurança quanto a acidentes, restaria o grave problema do lixo atômico, isto é, da inevitável produção de uma grande quantidade de escórias radiativas, inerentes ao processo de fissão nuclear. Vários têm sido as soluções propostas para o isolamento do lixo atômico, mas, considerando-se o fato de que a produção de radiatividade nociva por esses resíduos se prolonga por milhares de anos, é absolutamente impossível garantir que os invólucros, por mais espessos e resistentes que sejam, não venham a se deteriorar ou ser violados.
Questões tecnológicas importantes, como essa, permanecem abertas. Até o direito básico da população de Angra à segurança está mal explicado. Para os críticos, o Plano de Evacuação da cidade em caso de acidente é uma ficção. Tem tudo para dar errado.
De qualquer forma, adotar tal sistema de geração de energia é assumir uma séria responsabilidade perante as gerações futuras.
Energia Nuclear
Diferentes definições
É a energia liberada quando ocorre a fissão dos átomos. Num reator nuclear ocorre em uma seqüência multiplicadora conhecida como "reação em cadeia".
Energia de um sistema derivada de forças coesivas que contêm protons e neutrons juntos como o núcleo atômico.
É a quebra, a divisão do átomo, tendo por matéria prima minerais altamente radioativos, como o urânio.
Os prótons têm a tendência de se repelirem, porque têm a mesma carga (positiva). Como eles estão juntos no núcleo, comprova-se a realização de um trabalho para manter essa estrutura, implicando, em conseqüência, na existência de energia no núcleo dos átomos com mais de uma partícula. A energia que mantém os prótons e nêutrons juntos no núcleo é a ENERGIA NUCLEAR.
Alguns isótopos de certos elementos apresentam a capacidade de, através de reações nucleares, emitirem energia durante o processo. Baseia-se no princípio que nas reações nucleares ocorre uma transformação de massa em energia. A reação nuclear é a modificação da composição do núcleo atômico de um elemento podendo transformar-se em outro ou outros elementos. Esse processo ocorre espontaneamente em alguns elementos; em outros deve-se provocar a reação mediante técnicas de bombardeamento de neutrons ou outras.
A energia que o núcleo do átomo possui, mantendo prótons e nêutrons juntos, denomina-se energia nuclear. Quando um nêutron atinge o núcleo de um átomo de urânio-235, dividindo-o com emissão de 2 a 3 nêutrons, parte da energia que ligava os prótons e os nêutrons é liberada em forma de calor. Este processo é denominado fissão nuclear.
Existem duas formas de aproveitar a energia nuclear para convertê-la em calor: A fissão nuclear, onde o núcleo atômico se subdivide em duas ou mais partículas, e a fusão nuclear, na qual ao menos dois núcleos atômicos se unem para produzir um novo núcleo.
A energia nuclear provém da fissão nuclear do urânio, do plutônio ou do tório ou da fusão nuclear do hidrogênio. É energia liberada dos núcleos atômicos, quando os mesmos são levados por processos artificiais, a condições instáveis.
Todos os materiais são formados por um número limitado de átomos, que, por sua vez, são caracterizados pela carga elétrica de seu núcleo e simbolizados pela letra Z. Em física, a descrição adequada do átomo para a compreensão de um determinado fenômeno depende do contexto considerado. Para os objetivos deste artigo, restritos às aplicações da energia nuclear, podemos considerar o núcleo como composto de prótons, com carga elétrica positiva, e nêutrons, sem carga. Ambos são denominados genericamente núcleons. A letra Z que caracteriza cada um dos átomos, naturais ou artificiais, representa o número de prótons no núcleo.
A maior parte da massa do átomo está concentrada em seu núcleo, que é muito pequeno (10-12 cm a 10-13 cm). Prótons e nêutrons têm massa aproximadamente igual, da ordem de 1,67 x 10-24 gramas, e são caracterizados por parâmetros específicos (números quânticos) definidos pela mecânica quântica, teoria que lida com os fenômenos na escala atômica e molecular.
Os prótons, por terem a mesma carga, se repelem fortemente devido à força eletrostática. Isso tenderia a fazer com que essas partículas se afastassem umas das outras, o que inviabilizaria o modelo. Mas, como os núcleos existem, podemos concluir que deve existir uma força de natureza diferente da força eletromagnética ou da força gravitacional – e muito mais intensa que estas – que mantém os núcleos coesos.
Quanto maior a energia de ligação média (soma de todos os valores das energias de ligação dividida pelo número de partículas), maior a força de coesão do núcleo. Este artigo irá tratar da energia nuclear, que está relacionada a essa força, bem como de seus usos na sociedade.
Decaimento nuclear
O decaimento radioativo ocorre segundo as leis da probabilidade. O processo é complexo e explicá-lo aqui fugiria ao escopo deste artigo. Assim, basta saber que nele o núcleo se transforma no de um outro elemento ao ter sua carga elétrica mudada pela emissão de radiação, mudando o número de prótons e/ou nêutrons (figura 1).
Figura 1. Processo de desintegração nuclear
O decaimento pode ocorrer sucessivamente, causando uma cadeia de desintegrações, até que resulte um elemento estável. O tempo que um certo número de núcleos de um radioisótopo leva para que metade de sua população decaia para outro elemento por desintegração é denominado meia-vida do radioisótopo.
A radiação emitida no decaimento é composta de partículas e/ou radiação gama e é característica do decaimento. Assim, os radioisótopos podem ser caracterizados pelas emissões produzidas no decaimento, que servem como uma ‘assinatura’ para cada um deles.
A desintegração pelo decaimento pode ocorrer espontaneamente ou ser provocada pela instabilidade criada em núcleos estáveis, pelo bombardeio com partículas ou com radiação eletromagnética. Na natureza, os elementos apresentam-se geralmente como uma mistura de diferentes isótopos, estáveis ou radioativos. Por exemplo, o urânio, que tem 92 prótons (Z = 92), é encontrado como uma mistura de 99,3% de urânio-238 (238U, com 146 nêutrons) e 0,7% de urânio-235 (235U, 143 nêutrons), além de frações muito pequenas de outros isótopos – o número que segue o nome do elemento químico ou antecede sua sigla é o chamado número de massa (A), ou seja, a soma de seus prótons e nêutrons.
Cada isótopo instável tem sua meia-vida característica. A meia-vida do 238U é de 4,47 x 109 anos, o que significa que são necessários 4,47 bilhões de anos para reduzir à metade sua quantidade inicial. Ao decair, o 238U produz outro elemento instável, o tório-234, cuja meia-vida é de 24,1 dias. Este, por sua vez, também decai, produzindo outro isótopo instável (protactínio-234) e assim por diante, até que a estabilidade seja alcançada com a formação do chumbo com 206 núcleons (206Pb).
A energia do núcleo atômico pode se tornar disponível por dois processos principais:a fissão e a fusão.
Em 1939, os cientistas alemães Otto Hahn, Lise Meitner e Fritz Strassmann, bombardeando átomos de urânio com nêutrons, descobriram que eles se dividiam em dois fragmentos. A descoberta, chamada fissão nuclear, não teria saído dos limites estritos do laboratório não fosse pelo fato de que no processo de divisão do núcleo de urânio desprendia-se grande quantidade de calor.
As primeiras bombas atômicas produzidas pelos Estados Unidos e usadas na Segunda Guerra Mundial eram baseadas no princípio da fissão do átomo de urânio, que se transforma em chumbo. Já as bombas de hidrogênio, que vieram anos depois, eram baseadas na fusão de núcleos segundo o mesmo princípio observado no Sol, ou seja, átomos de hidrogênio fundindo-se entre si transformando-se em átomos de hélio. Para que essa fusão seja possível é necessária uma temperatura extremamente elevada. No caso das bombas, essa temperatura é obtida com a explosão inicial de uma bomba de fissão. Daí não se ter conseguido até hoje a fusão de forma controlada e não-explosiva. Por conseguinte, para geração de energia elétrica, as usinas nucleares continuam baseadas na fissão de núcleos de urânio.
Para que possamos entender o processo, precisamos saber de alguns mistérios do urânio. O urânio possui dois tipos de átomos (isótopos): o U235, que tem no seu núcleo 92 prótons e 143 nêutrons; e o U238, cujo núcleo é formado por 92 prótons e 146 nêutons. Todavia, apenas o U235 é capaz de sofrer fissão nuclear em cadeia quando bombardeado por nêutrons lentos.
O processo é mais ou menos assim: ao capturar um nêutron lento, o núcleo do átomo de U235 divide-se desprendendo energia e, com ela dois ou três nêutrons. Se, por sua vez, estes nêutrons forem capturados por outros átomos de U235, novas fissões se verificarão, aumentando rapidamente a quantidade de energia desprendida. Para que isso aconteça é preciso diminuir a velocidade dos nêutrons. Caso contrário, a maioria deles passará ao largo do núcleo atômico. Para diminuir a velocidade, provocam-se choques dos nêutrons com átomos leves de hidrogênio, deutério, berilo ou carbono. Desta forma, os nêutrons rápidos transformam-se em lentos ou térmicos. As substâncias formadas por átomos leves são chamadas de moderadoras.
Com a velocidade amortecida, os nêutrons vão provocar novas fissões em outros átomos de U235, que por sua vez darão origem a novos nêutrons, e assim por diante: é a reação em cadeia muito rápida, que sem controle causará uma grande explosão.
Entretanto, para aproveitamento útil do calor desprendido na fissão do átomo de maneira segura, é necessário poder variar ou estabilizar o número de fissões. Para tanto, alguns nêutrons devem ser absorvidos por átomos não fissionáveis, como os de boro e de cádmio, por exemplo. Este é o princípio básico de um reator nuclear. Desta forma, a energia atômica pode ser utilizada para fins pacíficos.
Átomo amigo
Uma classificação importante é a que divide os reatores em: reatores de pesquisa e reatores de potência.
Os reatores de pesquisa são em geral, de pequeno porte e se destinam, como o nome indica às experiências científicas. Como máquinas nucleares são mais baratos e mais fáceis de manejar do que os aceleradores de partículas. No Brasil, funcionam os reatores de pesquisa na Universidade de São Paulo, desde 1957 e o na Universidade Federal do Rio de Janeiro, desde 1965.
No campus da USP, o reator está subordinado ao IPEN - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares e é do tipo reator de piscina.
Esse reator trabalha com 14,4 kg de urânio, sendo 3,7 kg de U235, com enriquecimento que vão de 19,75% até 93,0%. Sua potência térmica é de 2 MW, e a sua piscina comporta 272 m3 de água.
O Ipen dispõe de um segundo reator, denominado Ipen/MB-01, inteiramente projetado e construído no Brasil, em conjunto com o Ministério da Marinha, e que entrou em funcionamento em 1988, com potência de 100 W e também se destina à pesquisa. A Marinha do Brasil dispõe também de um centro de pesquisas nucleares, denominado Centro Experimental de Aramar, localizado em Iperó-SP e destinado fundamentalmente ao desenvolvimento de uma usina-piloto de enriquecimento isotópico de urânio por ultracentrifugação; à construção de um reator atômico compacto para estudos voltados à criação de futuros reatores para propulsão naval e, ao desenvolvimento da mecânica de precisão necessária a esses projetos.
ANGRA I
Os reatores de potência são maiores e se destinam à produção de energia para a movimentação de navios, submarinos, usinas átomo-elétricas, etc. A primeira usina átomo-elétrica brasileira está situada na Praia de Itaorna, em Angra dos Reis, Rio de Janeiro. O programa nuclear brasileiro vive um paradoxo: gastou demais para ser desativado. Em novembro de 1976, o Brasil assinou um acordo na Alemanha com a empresa KWU, do grupo Siemens, para a construção de oito reatores nucleares. Em vinte e dois anos, nenhum ficou pronto. A usina Angra 2, em Angra dos Reis-RJ, consumiu 5,8 bilhões de dólares e requer mais 1,2 bilhão para ser concluída. As obras foram retomadas em março de 1996 e deverão acabar, diz-se, em 1999. No total, serão 7 bilhões de dólares por um reator de 1300 megawatts que pode ser adquirido pronto, hoje, por 1,5 bilhão de dólares.
Na praia de Itaorna, ao lado de Angra 2, jaz, quase sempre desligado, o reator de Angra 1, anterior ao acordo com a Alemanha. É um PWR-Westinghouse, uma espécie de Fusca 1967, comprado nos Estados Unidos naquele ano. Seu apelido é vaga-lume. Quando está ligado gera 650 megawatts e produz energia para o sistema elétrico Rio-São Paulo. Mas como o nome indica, vive piscando. Mais apagado que aceso. Tem um dos mais baixos índices de eficiência do mundo.
O grande inconveniente do processo de fissão está na produção de radiatividade e na contaminação radiativa do meio ambiente, com todas as conhecidas conseqüências para a vida dos seres humanos, animais e vegetais observadas em locais onde houve explosão de bombas atômicas.
O pesadelo de Chernobyl
Embora o processo de fissão seja rigorosamente controlado, existe risco de escape acidental de radiações nocivas, fato que se tem repetido em usinas de vários países, como a de Chernobyl, na ex-União Soviética, em 1986. O vulto da usina de Chernobyl domina o horizonte de Pripiat, onde não restou um habitante. Lá, energia nuclear é sinônimo de morte. Depois da explosão do reator número 4, na madrugada fatídica de 26 de abril de 1986, a radiação varreu tudo. A cidade foi abandonada e o acidente inutilizou uma área equivalente a um Portugal e meio, 140.000 quilômetros quadrados. Por centenas de anos.
A Europa despertou como se estivesse em um pesadelo. Itália, Alemanha, Suécia, Finlândia, Suíça, Holanda e Espanha deram marcha a ré nos programas nucleares e fecharam usinas. Para eles, o risco de um acidente igual era insuportável. Mas há usinas precárias nos antigos países socialistas que ainda ameaçam toda a vizinhança européia.
A solução, então, é fechar tudo ? Se depender do Canadá, do Japão ou da França, onde o reator nuclear é sinônimo de progresso, a resposta é não. Os franceses passam muito bem e 75% da energia no país vêm do átomo. Exportam usinas, reprocessam urânio, armazenam lixo radiativo e têm dois reatores de última geração. Tudo com a aprovação das pesquisas de opinião pública. "Virar as costas para o átomo é burrice", diz Jean Paul Chaussade, diretor de comunicação científica da Electricité de France (EDF). "O petróleo e o gás vão se esgotar em quarenta anos. Os combustíveis fósseis poluem mais e o impacto ambiental das hidroelétricas é muito maior. A alternativa atômica é cada vez mais barata e segura".
Em contrapartida, o programa nuclear brasileiro coleciona atrasos, multas, juros e erros como as fundações mal calculadas de Itaorna. "Angra 2 é um desses casos além do ponto de não retorno", diz o ex-ministro do Meio Ambiente, José Goldemberg. "Desistir significa assumir um prejuízo maior do que o necessário para concluir". Essa também é a opinião de Luiz Pinguelli Rosa, diretor da Coordenação de Programas de Pós-Graduação em Engenharia, da Universidade Federal do Rio de Janeiro: "Apesar do desperdício monstruoso de dinheiro, concluir Angra 2 tem alguma racionalidade."
Mas, se serve para Angra 2, o raciocínio não serve para Angra 3 que a Eletrobrás também pretende construir em Itaorna, sob o argumento de que 40% dos equipamentos já foram comprados.
Em 1990, o Brasil dispunha de 10 562 profissionais na área nuclear. Hoje tem 8 275. "Reina desânimo e desmotivação", diz o professor de Energia Nuclear José Carlos Borges, da UFRJ.
LIXO ATÔMICO
Ainda que fosse possível uma total segurança quanto a acidentes, restaria o grave problema do lixo atômico, isto é, da inevitável produção de uma grande quantidade de escórias radiativas, inerentes ao processo de fissão nuclear. Vários têm sido as soluções propostas para o isolamento do lixo atômico, mas, considerando-se o fato de que a produção de radiatividade nociva por esses resíduos se prolonga por milhares de anos, é absolutamente impossível garantir que os invólucros, por mais espessos e resistentes que sejam, não venham a se deteriorar ou ser violados.
Questões tecnológicas importantes, como essa, permanecem abertas. Até o direito básico da população de Angra à segurança está mal explicado. Para os críticos, o Plano de Evacuação da cidade em caso de acidente é uma ficção. Tem tudo para dar errado.
De qualquer forma, adotar tal sistema de geração de energia é assumir uma séria responsabilidade perante as gerações futuras.
Energia Nuclear
Diferentes definições
É a energia liberada quando ocorre a fissão dos átomos. Num reator nuclear ocorre em uma seqüência multiplicadora conhecida como "reação em cadeia".
Energia de um sistema derivada de forças coesivas que contêm protons e neutrons juntos como o núcleo atômico.
É a quebra, a divisão do átomo, tendo por matéria prima minerais altamente radioativos, como o urânio.
Os prótons têm a tendência de se repelirem, porque têm a mesma carga (positiva). Como eles estão juntos no núcleo, comprova-se a realização de um trabalho para manter essa estrutura, implicando, em conseqüência, na existência de energia no núcleo dos átomos com mais de uma partícula. A energia que mantém os prótons e nêutrons juntos no núcleo é a ENERGIA NUCLEAR.
Alguns isótopos de certos elementos apresentam a capacidade de, através de reações nucleares, emitirem energia durante o processo. Baseia-se no princípio que nas reações nucleares ocorre uma transformação de massa em energia. A reação nuclear é a modificação da composição do núcleo atômico de um elemento podendo transformar-se em outro ou outros elementos. Esse processo ocorre espontaneamente em alguns elementos; em outros deve-se provocar a reação mediante técnicas de bombardeamento de neutrons ou outras.
A energia que o núcleo do átomo possui, mantendo prótons e nêutrons juntos, denomina-se energia nuclear. Quando um nêutron atinge o núcleo de um átomo de urânio-235, dividindo-o com emissão de 2 a 3 nêutrons, parte da energia que ligava os prótons e os nêutrons é liberada em forma de calor. Este processo é denominado fissão nuclear.
Existem duas formas de aproveitar a energia nuclear para convertê-la em calor: A fissão nuclear, onde o núcleo atômico se subdivide em duas ou mais partículas, e a fusão nuclear, na qual ao menos dois núcleos atômicos se unem para produzir um novo núcleo.
A energia nuclear provém da fissão nuclear do urânio, do plutônio ou do tório ou da fusão nuclear do hidrogênio. É energia liberada dos núcleos atômicos, quando os mesmos são levados por processos artificiais, a condições instáveis.
Todos os materiais são formados por um número limitado de átomos, que, por sua vez, são caracterizados pela carga elétrica de seu núcleo e simbolizados pela letra Z. Em física, a descrição adequada do átomo para a compreensão de um determinado fenômeno depende do contexto considerado. Para os objetivos deste artigo, restritos às aplicações da energia nuclear, podemos considerar o núcleo como composto de prótons, com carga elétrica positiva, e nêutrons, sem carga. Ambos são denominados genericamente núcleons. A letra Z que caracteriza cada um dos átomos, naturais ou artificiais, representa o número de prótons no núcleo.
A maior parte da massa do átomo está concentrada em seu núcleo, que é muito pequeno (10-12 cm a 10-13 cm). Prótons e nêutrons têm massa aproximadamente igual, da ordem de 1,67 x 10-24 gramas, e são caracterizados por parâmetros específicos (números quânticos) definidos pela mecânica quântica, teoria que lida com os fenômenos na escala atômica e molecular.
Os prótons, por terem a mesma carga, se repelem fortemente devido à força eletrostática. Isso tenderia a fazer com que essas partículas se afastassem umas das outras, o que inviabilizaria o modelo. Mas, como os núcleos existem, podemos concluir que deve existir uma força de natureza diferente da força eletromagnética ou da força gravitacional – e muito mais intensa que estas – que mantém os núcleos coesos.
Quanto maior a energia de ligação média (soma de todos os valores das energias de ligação dividida pelo número de partículas), maior a força de coesão do núcleo. Este artigo irá tratar da energia nuclear, que está relacionada a essa força, bem como de seus usos na sociedade.
Decaimento nuclear
O decaimento radioativo ocorre segundo as leis da probabilidade. O processo é complexo e explicá-lo aqui fugiria ao escopo deste artigo. Assim, basta saber que nele o núcleo se transforma no de um outro elemento ao ter sua carga elétrica mudada pela emissão de radiação, mudando o número de prótons e/ou nêutrons (figura 1).
Figura 1. Processo de desintegração nuclear
O decaimento pode ocorrer sucessivamente, causando uma cadeia de desintegrações, até que resulte um elemento estável. O tempo que um certo número de núcleos de um radioisótopo leva para que metade de sua população decaia para outro elemento por desintegração é denominado meia-vida do radioisótopo.
A radiação emitida no decaimento é composta de partículas e/ou radiação gama e é característica do decaimento. Assim, os radioisótopos podem ser caracterizados pelas emissões produzidas no decaimento, que servem como uma ‘assinatura’ para cada um deles.
A desintegração pelo decaimento pode ocorrer espontaneamente ou ser provocada pela instabilidade criada em núcleos estáveis, pelo bombardeio com partículas ou com radiação eletromagnética. Na natureza, os elementos apresentam-se geralmente como uma mistura de diferentes isótopos, estáveis ou radioativos. Por exemplo, o urânio, que tem 92 prótons (Z = 92), é encontrado como uma mistura de 99,3% de urânio-238 (238U, com 146 nêutrons) e 0,7% de urânio-235 (235U, 143 nêutrons), além de frações muito pequenas de outros isótopos – o número que segue o nome do elemento químico ou antecede sua sigla é o chamado número de massa (A), ou seja, a soma de seus prótons e nêutrons.
Cada isótopo instável tem sua meia-vida característica. A meia-vida do 238U é de 4,47 x 109 anos, o que significa que são necessários 4,47 bilhões de anos para reduzir à metade sua quantidade inicial. Ao decair, o 238U produz outro elemento instável, o tório-234, cuja meia-vida é de 24,1 dias. Este, por sua vez, também decai, produzindo outro isótopo instável (protactínio-234) e assim por diante, até que a estabilidade seja alcançada com a formação do chumbo com 206 núcleons (206Pb).
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