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  • Pesquisadores brasileiros desvendam enigma da ecologia que intriga cientistas há 70 anos

    Pesquisadores brasileiros desvendam enigma da ecologia que intriga cientistas há 70 anos

    Pesquisadores do ICTP-SAIFR desenvolveram um modelo matemático inédito que conecta os padrões de movimentação de animais com o crescimento e a estrutura de suas populações. O trabalho resolve um problema que desafia ecólogos desde a década de 1950 e promete orientar futuras políticas públicas de preservação ambiental.

    A revista científica Ecology Letters, uma das mais prestigiadas publicações da área, divulgou o estudo “O modelo logístico com áreas de vida” no dia 11 de dezembro. Rafael Menezes, pesquisador do ICTP-SAIFR e pós-doutorando com bolsa da Fapesp no Centro para Estudos de Sistemas Avançados (CASUS-HZDR), na Alemanha, assina o artigo como primeiro autor. Ricardo Martínez-García orienta a pesquisa.

    O ICTP-SAIFR funciona como um centro internacional de pesquisa no Instituto de Física Teórica (IFT) da Unesp. A Fapesp e outras instituições públicas e privadas financiam suas atividades. Menezes desenvolveu o modelo durante seu doutorado no Instituto de Biociências da USP.

    Como funcionam os modelos logísticos

    O matemático belga Pierre François Verhulst criou a equação logística em 1838. A fórmula estima com precisão o crescimento populacional e gera um gráfico em formato de “S”, que demonstra a existência de limites naturais para esse crescimento.

    “As populações não crescem indefinidamente”, explica Menezes. “Uma região atinge um ponto em que tantos animais a habitam que o alimento, o espaço e outros recursos se tornam insuficientes para todos. A população então alcança sua abundância máxima.”

    A inovação: áreas de vida e movimento animal

    O estudo relaciona, pela primeira vez de forma precisa, a movimentação animal com sua dinâmica populacional. Os pesquisadores descrevem como o crescimento ou declínio de uma população se conecta aos deslocamentos individuais de cada animal no espaço.

    Os cientistas alcançaram esse resultado ao considerar as chamadas “áreas de vida” – os espaços onde os animais vivem, encontram alimento e criam seus filhotes. A tecnologia moderna de rastreamento e as análises estatísticas avançadas permitem medir essas áreas com precisão extraordinária.

    Em 2020, Ricardo Martinez-Garcia liderou um estudo influente que já relacionava áreas de vida com a frequência de interações entre pares de indivíduos. Alguns coautores daquele trabalho também participaram da pesquisa atual. O novo estudo representa uma continuidade natural, explorando o caminho que o artigo de 2020 abriu.

    O desafio da complexidade

    A complexidade das interações entre indivíduos dificulta prever suas influências sobre a dinâmica populacional como um todo. A Física dos Sistemas Complexos contribui neste ponto, permitindo que os cientistas formulem modelos teóricos para explicar esses processos, além de desenvolver algoritmos e ferramentas computacionais para analisá-los.

    Os pesquisadores empregaram modelos estocásticos no trabalho de dezembro. Esses modelos representam de forma mais realista e menos simplificada aquilo que os cientistas observam na natureza.

    Além da equação original

    O artigo também avançou em relação à equação logística original de Verhulst. “O modelo original era determinístico. Nesses modelos, a história de uma população sempre se repete, desde que as condições iniciais permaneçam as mesmas”, explica Menezes. “No modelo estocástico, sempre existe um pouco de aleatoriedade, mesmo em condições idênticas.”

    O novo trabalho ampliou a perspectiva teórica em relação ao artigo de 2020. A análise expandiu de pares de animais para grandes quantidades de indivíduos e incluiu os efeitos dessas interações sobre as taxas de reprodução e mortalidade.

    Essa mudança de escala representou um desafio significativo. “Quando temos uma população inteira de animais, cada um possui seu próprio movimento e o número de interações cresce enormemente de forma rápida”, afirma Menezes.

    “A Física nos permitiu fazer uma síntese relativamente simples – e correta – disso. Identificamos e resumimos toda essa complexidade em apenas um número: o coeficiente de aglomeração para animais com áreas de vida. Os pesquisadores podem calcular esse coeficiente a partir de dados de rastreamento individual, como GPS”, descreve o cientista.

  • Perigo – tempestade geomagnética pode afetar agronegócio

    Perigo – tempestade geomagnética pode afetar agronegócio

    Uma tempestade geomagnética pode atingir a Terra hoje, trazendo potenciais impactos tanto para sistemas tecnológicos quanto para o cotidiano das pessoas, especialmente para quem trabalha com agricultura. Essas tempestades ocorrem quando há ejeções de massa coronal do Sol — grandes explosões de plasma que interagem com o campo magnético da Terra. Dependendo da intensidade, os efeitos podem variar de leves a severos.

    Possíveis impactos para o agro

    Quem atua no agronegócio pode ser afetado de várias maneiras, especialmente em atividades que dependem de tecnologia e conectividade. As tempestades geomagnéticas podem interferir em satélites, comunicações por GPS e sistemas de monitoramento de drones, fundamentais para a agricultura moderna. Sem o GPS, produtores enfrentam dificuldades no mapeamento preciso de áreas para plantio, irrigação e colheita, o que também impacta a logística de transporte de insumos e produtos.

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    Sistemas de controle meteorológico e de previsão climática também podem apresentar instabilidade, dificultando a tomada de decisões. Para atividades de plantio e colheita que dependem de previsões precisas, essa interferência pode atrasar o trabalho e comprometer a produtividade.

    Impacto em sistemas de comunicação e energia

    Além do agronegócio, redes de energia e comunicações também podem ser prejudicadas pela tempestade geomagnética. Linhas de transmissão de energia estão vulneráveis a sobrecargas provocadas por essas tempestades, o que pode causar interrupções no fornecimento elétrico, afetando, indiretamente, qualquer setor que dependa de energia constante.

    Segundo especialistas, os maiores riscos incluem falhas temporárias em satélites, interrupções em sistemas de telecomunicação e falhas em redes de energia, como já ocorreu em eventos geomagnéticos passados, inclusive um apagão no Canadá em 1989. Outro incidente relacionado a tempestade solar ocorreu em 1859 e ficou conhecido como Evento Carrington, batizado com o nome do astrônomo que o registrou, Richard Carrington.

    Na ocasião, houve tamanha atividade magnética, ao ponto de transformadores na Terra serem energizados, causando choques em operadores de telégrafo.

    Medidas preventivas

    O setor agropecuário pode adotar algumas precauções para mitigar esses impactos, como manter backup de dados fora da nuvem. Essa ação é para evitar a perda de informações em caso de falha nos sistemas. Também verificar a manutenção de equipamentos eletrônicos e geradores de energia. E se preparar para a possibilidade de quedas de comunicação com sistemas de monitoramento remoto.

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    Autoridades do setor recomendam que os produtores rurais fiquem atentos a boletins meteorológicos especializados e que, se possível, ajustem atividades críticas, como plantio e colheita, para dias em que a atividade solar não esteja intensa.

    Principais culturas que utilizam GPS na produção

    • Soja: A soja é uma das culturas mais beneficiadas pelo uso de GPS. A tecnologia permite um plantio mais preciso, o que é crucial para evitar sobreposições e amassamento no solo, resultando em economias significativas nos custos de insumos e aumento da produtividade.
    • Milho: Assim como a soja, o milho se beneficia enormemente da precisão do GPS. O mapeamento detalhado das áreas cultivadas ajuda na aplicação exata de fertilizantes e defensivos, otimizando os recursos e melhorando a saúde da planta ao longo do ciclo de crescimento.
    • Trigo: O trigo também é uma cultura que utiliza tecnologia de GPS para garantir a precisão no plantio e na colheita. A capacidade de monitorar as máquinas em tempo real permite ajustes rápidos e eficientes nas operações agrícolas, contribuindo para uma colheita mais uniforme.
    • Cana-de-açúcar: O GPS é utilizado para mapear as áreas de plantio e otimizar o uso de insumos. Isso é particularmente importante em grandes lavouras onde a uniformidade e a eficiência são essenciais para maximizar a produção.
    • Arroz: O arroz é outra cultura que se beneficia do uso do GPS. Com a tecnologia, os agricultores podem gerenciar melhor a irrigação e aplicar insumos de maneira mais eficiente. Isso é vital em regiões onde a água é um recurso escasso.

    Produtividade e sustentabilidade

    Essas culturas não apenas dependem do GPS para melhorar suas operações diárias, mas também para coletar dados valiosos sobre as condições do solo e o clima. Permitindo, assim, decisões informadas que impactam diretamente na produtividade e sustentabilidade das lavouras. A implementação da agricultura de precisão, apoiada por tecnologias como o GPS, representa um avanço significativo na forma como os agricultores gerenciam suas propriedades. E também contribui para um futuro mais eficiente e sustentável na agricultura.

    Ainda que a tempestade geomagnética não represente risco direto à saúde humana, seus impactos tecnológicos podem ser significativos, especialmente para o setor agropecuário, que depende cada vez mais da automação e da precisão de dados para operar eficientemente. Assim, é crucial que os profissionais do campo estejam preparados para minimizar esses efeitos.