As Árvores e Suas Transações Energéticas

As Árvores e Suas Transações Energéticas
No livro Permaculture: A designer’s Manual (1988), Bill Mollison explica como as árvores tem interações complexas com a radiação (luz solar), a precipitação (por chuva ou condensação), o vento e os gases da atmosfera. O conhecimento dessas interações energéticas entre as árvores e meio-ambiente a sua volta é fundamental para que o produtor rural possa escolher a localização, formato e composição da agrofloresta. Com esse conhecimento o produtor pode otimizar ou amenizar condições climáticas (ventos, temperatura, humidade, etc.) em sua casa e agrofloresta, pode melhorar a retenção de água em sua região (influenciando as precipitações locais e humidade do terreno) e até reverter processos de salinização do solo. Compartilho abaixo, de maneira bastante resumida, algumas dessas interações, para informações mais detalhadas veja o capítulo Trees and Their Energy Transactions do livro Permaculture: A designer’s Manual (1988: 137-151).

Os efeitos do vento

Uma floresta ou um corredor de árvores plantado perpendicular a ação dos ventos pode causar um levantamento da massa de ar de até 20 vezes a altura das árvores. Por exemplo, um corredor com árvores de 12 metros de altura pode levantar a massa de ar até 240 metros. Esse fenômeno aumenta as chuvas na área porque causa uma diferença de temperatura e pressão (pela massa de ar quente que sobe e a massa de ar fria que vem ocupar o vácuo deixado). Esse movimento das massas de ar também faz com que os ventos depositem nutrientes (na forma de partículas de poeira e insetos) nas florestas e corredores de árvores que funcionam como uma rede capturando esses nutrientes trazidos pelo vento ou pelos pássaros.

Em áreas de ventos fortes muitas vezes é necessário implementar corredores de árvores mais resistentes aos ventos para proteger a agrofloresta. Nesse caso é necessário escolher espécies com troncos e galhos robustos e com casca grossa e áspera para aguentar a força dos ventos e o choque das partículas trazidas por ele. Mollison nos alerta que

quando visitamos qualquer propriedade, podemos perceber a condição das árvores mais velhas, que são a melhor maneira de avaliarmos o efeito dos ventos. As árvores indicam a direção e intensidade dos ventos locais e a partir desses indicadores podemos posicionar as barreiras de vento [corredores de árvores] para reduzir a perda de calor nas casas, para minimizar o impacto de tempestades de vento e para direcionar os ventos para turbinas de vento bem posicionadas (Mollison, B. 1988: 139-142).

Efeitos de Temperatura
Em determinada área “evaporação causa perda de temperatura [esfriamento] enquanto condensação causa ganho de temperatura [aquecimento]. Os dois efeitos podem ser usados para aquecer ou esfriar o ar ou superfícies” (Mollison, B. 1988. p.142). Por isso a evaporação das árvores esfria o ar durante o dia e condensação atmosférica esquenta o ar ao redor das árvores de noite. As florestas, então, tem um efeito regulador de temperatura. No verão (ou de dia) a área dentro da floreta pode ser mais de 2°C mais fresca, enquanto no inverno (ou de noite) pode ser mais de 2°C mais quente.

Plantas e arbustos de folhagem vermelha ou esbranquiçada refletem os raios de luz infravermelhos

Exemplo de como plantas de folhagem vermelha podem ser usadas para amenizar a temperatura.

e podem ser usados para amenizar a temperatura e efeitos do sol quando usados em sistemas de treliça no telhado e paredes que recebem o sol da tarde. Em áreas de clima mais frio é possível, por exemplo, usarmos a luz refletida por árvores de folhagem reluzente plantando-as em formato de meia-lua (aberta para o aspecto solar) e concentrando o calor refletido para o centro do arco e deixando essa área mais seca e aquecida para moradia ou plantio. Esse técnica é chamada ‘armadilha solar’ (sun-trap) e também funciona para armazenar massas de ar quentes que sobem as encostas dos morros para aquecer casas ou a área de cultivo. Também é possível usar essas armadilhas para desviar as massas de ar frias que descem das encostas protegendo a moradia e as plantações do frio (Mollison, B. e Slay, R. 2011: 45).

Árvores usadas em ‘arco’ acumulam e refletem a radiação e ajudam a amezinar as temperaturas de inverno.

As árvores e a precipitação

As árvores ajudaram a criar tanto os solos como a atmosfera do planeta. No caso do solo por processos mecânicos (a pressão das raízes) e químicos (ácido húmico) quebrando pedras e gerando vida através do húmus e vários outros decompositores. No caso da atmosfera pela troca gasosa, estabelecendo e mantendo uma atmosfera oxigenada e um ciclo ativo das águas e vapores essenciais para os processes vitais (Mollison, B. 1988: 142)

Ilustração do livro Permaculture: A Designer’s Manual (Bill Mollison, 1989)

Os efeitos básicos das árvores no vapor de água e massas de ar são:

  • A compressão das massas de ar e turbulência induzida nos ventos;
  • O fenômeno da condensação (especialmente à noite) e a reumidificação pela ciclagem da água para o ar;
  • Derretimento da neve e escoamento das águas;
  • Fornecimento de núcleos (para aglutinação das moléculas de água) para chuva.

Efeitos de compressão e turbulência
Cerca de 60% do vento que sopra contra a margem de uma floresta é desviado para cima e cerca de 40% do vento é absorvido pela floresta. Dentro de 1000 metros floresta adentro toda a massa de ar, água (em vapor) e sedimentos (de poeira) perde seu movimento. Debaixo da copa das árvores íons negativos produzidos pelos processos de vida fazem com que as partículas de poeira (que possuem íons positivos) se aglomerem e toda a poeira em suspensão caia.

Como visto acima, os ventos que batem na floresta e causam o levantamento da massa de ar (de até 20 vezes a altura das árvores) criando mais vapor de água por unidade de volume e esfriando a massa de ar ascendente. Ambas condições que causam chuva. Como esses efeitos ocorrem à beira da floresta, um corredor de árvores com 40% de permeabilidade causará um efeito de compressão semelhante afetando o clima e a quantidade de chuva em determinado local (Mollison, B. 1988. pp.142-143).

O Fenômeno da Condensação
Nas encostas litorâneas de ilhas e continentes as superfícies terrestres relativamente mais quentes produzem o levantamento da massa de ar e, com isso, uma brisa mais fresca vem do mar para preencher o espaço deixado pela massa de ar que subiu. Os ventos úmidos, vindos do mar, causam condensação quando encontram superfícies que esfriam rápido como vidros, metais, rochas e folhas. Esse processo é ajudado pelas colônias de bactérias (Pseudomonas Syringae) que vivem nas folhas e ajudam a formar os núcleos de cristais de gelo que se formam nas folhas.

O gotejamento por condensação pode equivaler de 80 a 86% da precipitação total nas encostas litorâneas. É exatamente esse fenômeno que favorece o desenvolvimento de florestas nessas encostas. Embora seja mais intenso nas áreas costeiras, esse fenômeno ocorre em qualquer lugar onde os ventos se deslocam com umidade e encontram superfícies mais frias (Mollison, B. 1988. pp. 143-146).

Re-umidificação das massas de ar

A ilustração mostra que em uma floresta virgem a água da chuva é usada onde cai recarregando os lençóis freáticos e reumidificando a atmosfera local com o excedente por meio de evapotranspiração. Com o desmatamento a infiltração diminui, o escoamento aumenta e o solo é salinizado. Por fim a área sofre com erosão e desertificação.

A medida que as nuvens se movem para a área interna dos continentes elas carregam mais água evaporada das florestas e menos água evaporada dos oceanos. As florestas formam nuvens à partir da água evaporada das folhas durante o dia e da água transpirada pelos processos vitais. Diferente do mar, uma floresta pode retornar até 75% de sua água para o ar. Quantidade suficiente para formar novas nuvens. Desses 75% de água retornada para atmosfera, 25% evapora da superfície das folhas e 50% é transpirada. Os 25% restantes infiltram no solo e recarregam os lençóis freáticos ou eventualmente chegam aos rios.

Podemos perceber, então, que à medida que nos afastamos do litoral as árvores se tornam as grandes responsáveis pela re-umidificação do ar. Esse fato também reforça as evidências do relacionamento direto entre desmatamento e desertificação (Mollison, B. 1988: 146).

Os efeitos das árvores na neve e água derretida que escoa

As árvores tem um efeito regulador retardando, redistribuindo e infiltrando a água da neve que derrete na primavera.

As árvores sombreiam de 75 a 95% na neve que cai nas beiradas das matas no alto dos morros e alpes. O derretimento dessa neve ocorre 210 dias mais tarde se comparado com o derretimento que ocorre em solo exposto. Enquanto embaixo das árvores o derretimento é mais gradual e os fluxos de água que escorrem mais moderados e o aproveitamento da água é maior, no solo exposto o derretimento rápido pode formar enxurradas (que causam erosão), o aproveitamento da água é menor e ainda se corre o risco de sublimação pela ação do sol. Nesse caso a neve passa de sólida para vapor voltando direto para atmosfera deixando a área cada vez mais seca (Mollison, B. 1988: 146).

O fornecimento de núcleos para chuva
Como mencionado anteriormente, as aspirais de vento úmido que sobem das florestas carregam consigo poeira, insetos, pólen e bactérias. São essas partículas orgânicas que fornecem os núcleos para condensação e formação das gotas de chuva nas nuvens. Dessa maneira, as partículas orgânicas fornecidas pela vegetação e florestas é um fator crítico na quantidade de chuva que cai continente adentro depois que o vento passa pelas florestas (Mollison, B. 1988: 147).

Como as árvores interagem com a chuva
Um processo complexo começa quando a chuva cai na copas das árvores da mata. A copa das árvores serve de escudo transformando a chuva em uma fina neblina, anulando o impacto das gotas de chuva e protegendo o solo mesmo nas piores tempestades. Em casos de chuvas brandas, muita pouca chuva passa da copa das árvores. Uma camada fina de água se espalha e fixa nas folhas e galhos a árvore absorve o que precisa e o restante evapora de volta para atmosfera. Quando isso acontece e a chuva não passa da copa das árvores, chamamos esse fenômeno de ‘interceptação total’. Interceptação, nesse caso, é a quantidade de chuva capturada pela copa das árvores. De modo geral a interceptação representa algo entre 10 a 15% do total da chuva.

Entretanto, se a chuva é pesada ou contínua e a água começa a gotejar e descer pelos folhas, galhos e tronco, essa água é chamada ‘precipitação interna’. Em climas úmidos a precipitação interna pode chegar a 85% da precipitação total. Porém, essa água agora carrega partículas orgânicas, sais minerais, nitrogênio, fósforo, potássio, cálcio e magnésio das copas das árvores.

Quando os reservatórios aéreos de água (as folhas, galhos e tronco) se enchem, a precipitação interna chega ao solo a penetra a camada de húmus da floresta. A camada de húmus pode absorver 1cm de chuva para cada 3cm de profundidade. Quanto mais profunda for a camada de húmus abaixo das árvores mais água é absorvida no solo. Essa água não é simplesmente armazenada, ela preenche os espaços intersticiais, a porosidade no solo e passa a fazer parte do processos vitais dos micro e macro organismos no solo. Nesse estágio, após passar pelas camadas de matéria orgânica em decomposição, de húmus no e de exsudatos de plantas, a composição da água muda mais uma vez podendo assumir uma cor dourada clara, como um chá.

Abaixo da camada húmica se encontram as raízes das árvores revestidas por hifas fúngicas e gels secretados por colônias de bactérias (formando as associações de micorrizo). Em torno de 30 a 40% da massa total da árvore se encontra no solo; grande parte dessa massa subterrânea se estende por muitos acres, com milhares de quilômetros de filamentos de raízes se espalhando nos primeiros 60cm de profundidade. Apenas 10 a 12% da massa das raízes se encontra abaixo dos primeiros 60cm de profundidade. O restante das raízes, entretanto, pode chegar até 40 metros de profundidade, atingindo as camadas rochosas subterrâneas (Mollison, B. 1988: 147-150).

Parece até que o propósito das florestas é dar ao solo tempo e meios para armazenar água fresca na terra. Isso é, obviamente, bom para as próprias florestas e permite com que elas usem reservas de água entre períodos de estiagem (Odum, citado em Mollison, B. 1988: 150).

Nota: Para os que tem se interessado pelo meu trabalho com desenho regenerativo, durante o mês de setembro estarei no Brasil ministrando alguns cursos e oficinas.
– Entre os dias 1 e 9 de Setembro estarei ministrando o curso Agricultura Regenerativacom a equipe da Escola de Permacultura na Serra da Mantiqueira, MG. Esse curso oferece 3 módulos: Tomada de Decisão Holística, Planejamento de Propriedades Rurais com a Escala da Permanência da Linha Chave e Desenho Permacultural.
– Entre os dias 11 e 17 estarei com o amigo Sérgio Olaya ministrando o curso Agricultura Familiar e Empreendedorismo Socioambiental na Fazenda The Green Man em Inconfidência, RJ. Esse curso oferece 3 módulos: Tomada de Decisão Holística, Desenho Permacultural e Agricultura Sintrópica.
– Oficina de Desenho Permacultural na Chapada dos Veadeiros (a ser confirmado).