A entropia da subsistência

Por Camila de Abreu Silva - 30/07/2020

  Uma área da física de grande valor para promover explicações à gama de fenômenos naturais é a termodinâmica. É o campo responsável por estudar as formas de energia, suas trocas e a sua conversão em forma de trabalho. Define-se trabalho quando alguém ou algo exerce força sobre qualquer coisa constituída por matéria, exercendo um movimento na direção da força ou até mesmo uma deformação na matéria. Durante a realização de trabalho, há trocas de energias, pois para um corpo ser capaz de ganhar ou perder energia, esta deve ser provida ou encaminhada a algum local, parafraseando o químico Antoine Lavoisier: “Na natureza nada se cria, nada se perde, tudo se transforma”. Sendo assim, nesse primeiro momento temos que entender plenamente que a energia não é criada e não é perdida: ela é convertida ou dissipada. Entendendo isso, você já compreendeu muito bem a primeira lei da termodinâmica, que elucida a conservação da energia.

  O físico austríaco Ludwig Boltzmann proporcionou grandes contribuições à termodinâmica, entre elas, a definição do conceito atual de entropia. A entropia dá forma à segunda lei da termodinâmica, que enuncia, de maneira simplificada: “A energia, espontaneamente, sempre se desloca de níveis mais altos para níveis mais baixos”. A partir dessa premissa, constatamos que em locais com maior energia livre, esta se deslocará para sistemas menos energéticos. Quando processos químicos e físicos ocorrem espontaneamente, o sistema torna-se mais desorganizado e aleatório pelo aumento da entropia - esta quantifica o grau de desordem de um sistema.

“ A lei segundo a qual a entropia sempre aumenta [...] ocupa, a meu ver, a posição suprema entre as leis da natureza. Se alguém lhe disser que a sua teoria favorita do universo está em desacordo com as equações de Maxwell, danem-se as equações de Maxwell. Se for descoberto que ela é refutada pela observação, ora, esses experimentalistas às vezes fazem burrada mesmo. Mas, se for constatado que a sua teoria não condiz com a segunda lei da termodinâmica, não posso lhe dar nenhuma esperança; a ela só resta desmoronar na mais profunda humilhação.”

 

  • Arthur Eddington, 1928.

  Para entendermos fielmente o que é a entropia, a noção de irreversibilidade é ideal. A passagem do tempo que conhecemos é unidirecional: passado, presente e futuro. Ações realizadas no presente poderão alterar o futuro, porém jamais alteram o passado: uma vez que uma ação é realizada, torna-se irreversível (por mais que a discussão sobre tempo nos revele outras reviravoltas de complexidade muitos maiores que resultariam em um bom roteiro de ficção científica, nos ateremos a esta definição). A entropia trabalha com esses estados de irreversibilidade, visível em situações cotidianas, como o cair de um copo, que ao perder energia potencial gravitacional e ganhar energia cinética, colidirá com o chão, promovendo a destruição desse objeto, com matéria se despedaçando e voando a todos os lados com destinos aleatórios. Condensando nossas ideias, sabemos que em um sistema aberto, qualquer perturbação que provoque uma alteração no sistema conduz este à desordem, e através das leis da probabilidade, concluímos que após a perturbação o sistema poderá assumir infinitesimais formas, pela aleatoriedade descrita; esta ação torna-se irreversível, pois as formas desorganizadas não podem retornar à organização inicial. Esses diferentes modos de desorganização que o sistema pode adquirir após a perturbação são chamados macroestados (para a matéria macroscópica) e microestados (para as partículas). 

  Os seres vivos são constituídos por estruturas altamente organizadas de matéria, desde microscópicas, como as moléculas, como macroscópicas, os órgãos. Para manter essas organizações, o nível de entropia necessita ser baixo, e para isso, não deve haver perturbações que alterem o estado fisiológico normal. Manter a homeostasia do organismo é realmente um obstáculo, porém muito efetivo na natureza. Contudo, com o envelhecimento do indivíduo, a degeneração torna-se inevitável, e a homeostasia se torna falha, havendo  o aumento da entropia e o consequente aparecimento de doenças. 

  Para os seres vivos, é vital uma fonte de energia para a manutenção da organização e equilíbrio do organismo, de forma a resistir à pressão seletiva exercida pela entropia. Organismos fotossintetizantes, como algas e plantas, captam a energia do sol, em um processo conhecido como fotossíntese. Animais herbívoros e onívoros alimentam-se desses produtores primários (nome dado aos organismos fotossintetizantes), e é a partir deles que estes adquirem a energia necessária. Animais carnívoros e onívoros alimentam-se de outros animais, sendo estes sua fonte energética. De modo simplista, este é o fluxo energético que ocorre na natureza, com seres vivos como protagonistas de uma diversa teia alimentar, devorando uns aos outros em uma tentativa fugaz de sobrevivência. 

  As vias metabólicas de degradação em um organismo vivo causam um declínio na energia livre - aquela capaz de realizar trabalho. As moléculas alimentares ingeridas pelos animais são degradadas em compostos mais estáveis, com concomitante liberação de calor. Esta fragmentação objetiva obter moléculas menores para a construção de moléculas orgânicas maiores (polímeros) e conservar uma parcela da energia livre da quebra da molécula original em uma molécula estável e de alta energia, como o trifosfato de adenosina, o famoso ATP. Quando organismos vivos não alimentam-se, não conseguem a energia necessária para manter as atividades corporais vitais e não recebem os nutrientes necessários para construir as moléculas orgânicas essenciais ao corpo.

  Na história humana, o que não falta são relatos de civilizações em determinados períodos em fase de subnutrição. Em estado de subnutrição, o indivíduo não atinge o crescimento e o desenvolvimento ideal, e torna-se incapaz de realizar tarefas cotidianas, além de o induzir ao atraso mental, uma vez que o cérebro demanda muito gasto energético para manter o funcionamento, consumindo 20% do oxigênio e do carboidrato do organismo. Estas pessoas possuem a maior probabilidade de adoecer e morrer precocemente, sendo um fator que impossibilita a qualidade de vida da população de uma região. Embora tenhamos o costume de atribuir a fome e a subnutrição a regiões específicas do globo, nem sempre foi assim. 

  Por 2,5 milhões de anos, os humanos primevos supriam a energia necessária alimentando-se dos frutos e vegetais que colhiam e dos animais que caçavam. Naquela época, o consumo de energia era dispendioso, uma vez que grupos humanos precisavam locomover-se incessantemente para a realização da coleta e da caça, e migrar para outras regiões quando o alimento em determinada área tornava-se escasso. Contudo, há cerca de 10 mil anos, tudo mudou com a Revolução Agrícola, que alterou o método de subsistência de grandes civilizações humanas. Esse período deu início à manipulação humana, uma vez que inaugurou a prática de plantio e a domesticação de animais. A era nômade fora encerrada, despertando o sedentarismo e a delimitação de terras para uso privado. A agricultura teve origem no Oriente Médio, e a prática alcançou outros territórios mais afastados de maneira independente. A Revolução agrícola fora um grande salto, um progresso indescritível para a sociedade humana, e que revelou o grande intelecto de nossa espécie. Todavia, tal transformação social teve suas desvantagens. O trabalho braçal realizado por um agricultor despendia maior gasto energético do que a rotina de um humano caçador-coletor. Ademais, a dieta de um agricultor era mais pobre em nutrientes, não suprindo o gasto de energia requerido na prática agrícola.

   Por que a dieta de um agricultor era mais pobre? A monocultura fora uma prática muito comum no começo de nossa vida agrícola, em especial o plantio apenas de cereais, como trigo e arroz. Os humanos, como primatas onívoros, gastaram mais energia e tempo do que nunca limpando, adubando e irrigando o solo, retirando ervas daninhas, afastando vermes e pragas da plantação, construindo cercas ao redor das plantas para evitar a predação de outros animais, em troca de uma dieta limitada a apenas cereais, pobre em vitaminas e em sais minerais e de difícil digestão. A alimentação de caçadores-coletores era muito mais diversa, com várias espécies de plantas e animais à disposição, e em consequência, uma alimentação que contava com vários nutrientes necessários para uma dieta balanceada. Mesmo caçadores-coletores não contando com estoque de comida, a alimentação destes era muito mais farta. 

  Outro fator desgastante para um agricultor era depender inteiramente dos fatores externos, como as condições ambientais, e de adversidades, como pragas. Em caso de inundações, falta de chuva, plantações atacada por fungos, gafanhotos, vermes, lagartas e afins, a única fonte alimentícia dos camponeses era destruída, a fome reinava e milhares ou até mesmo milhões destes morriam por inanição.

  Fomes coletivas reinaram por muito tempo na história humana, o que promoveu uma visão muito pessimista quanto ao futuro. Em 1798, o economista Thomas Malthus postulou que a população humana crescia em progressão geométrica, enquanto as fontes alimentícias aumentavam em progressão aritmética. Logo, caso o crescimento da população não fosse controlado, o número de pessoas mortas por inanição só aumentaria, e combater a fome seria completamente inviável. Malthus não fora o único a prever tal acontecimento catastrófico. Em 1968, o biólogo Paul R. Ehrlich também advertiu que os recursos tornariam-se limitados futuramente, em seu livro “The Population Bomb”. Ehrlich inferiu que até 1980, 65 milhões de norte-americanos e 4 bilhões de pessoas no mundo todo morreriam pela fome.  

  Felizmente, a previsão de Malthus e de Ehrlich não se concretizou. Hoje, apesar de termos uma população maior, produzimos alimento suficiente para abastecer toda a população (embora, na prática, isso não seja exercido). Qual foi o erro desses cientistas? Com o passar dos anos, vimos que pessoas com boa qualidade de vida prosperam e se tornam mais ricas, e consequentemente, têm menos filhos, visto que a taxa de sobrevivência de seus bebês aumenta disparadamente. Ademais, há o fato de que cada vez mais as pessoas estão priorizando ter filhos mais velhas e em menor quantidade, uma vez que homens e mulheres estão estudando mais e privilegiando uma jornada de trabalho estável. O aumento de métodos contraceptivos seguros também é um fator que resulta na diminuição de gestações, já que são formas de evitar gravidez indesejada. A taxa de natalidade em países desenvolvidos tem decrescido muito ao longo dos anos, e concomitantemente, a população idosa está aumentando.

  Outro fator imprescindível para reverter o caótico cenário de recursos limitados foi devido aos avanços científicos, que permitiu que as fontes alimentícias crescessem geometricamente. A engenharia genética teve um papel fundamental nesse progresso, promovendo o desenvolvimento de seres vivos geneticamente modificados. Você pode estar se perguntando: “Qual a relevância disso?”. Ora, tornar determinadas plantas resistentes à fungos, bactérias, vírus, insetos e outras pragas e tolerantes à seca e à salinidade é um grande feito, não é mesmo? É crucial para evitar o desperdício alimentício. A biologia sintética, como também é chamada, também pôde aumentar os nutrientes de determinados alimentos, de forma a tornar a alimentação da população mais saudável e balanceada. O surgimento das máquinas agrícolas, substituindo o trabalho braçal de lavradores, trouxe mais eficiência e agilidade ao trabalho que antes era tão dispendioso. O trabalho dos químicos Carl Bosch e Fritz Haber também merece destaque: eles desenvolveram um processo que utilizava metano e vapor para extrair o nitrogênio do ar, empregando-o como fertilizante em solos esgotados. Antes dessa prática ser desenvolvida, eram utilizadas quantidades absurdas de excrementos de aves. O uso de herbicidas e pesticidas, por mais que hoje seja bastante contestado, também teve grande importância histórica para salvar plantações e, consequentemente, derrotar a fome em diversos territórios. Logo, o erro de Malthus e de Ehrlich foi não serem visionários, e não contarem com avanços tecnológicos futuros.

 Apesar de todo progresso e dos feitos extraordinários, a fome não foi erradicada por completo. A Organização das Nações Unidas para a Alimentação e a Agricultura estimou em 2016, que 815 milhões de pessoas do mundo inteiro estavam em estado de subnutrição crônica. Destas, 11 milhões residiam em países desenvolvidos. Apesar de todos os esforços, desde 2016 o número de pessoas em estado de subnutrição vem aumentando, e em 2018, alcançou 820 milhões. Apesar do continente africano contar com a maior prevalência de desnutrição, é na Ásia em que há o maior número de indivíduos desnutridos. Entre as vítimas da desnutrição, uma grande parcela são de crianças. Segundos dados de 2011 da UNICEF, complicações pela falta de alimentação provocaram a morte de 45% de crianças no mundo todo.

  Erradicar a fome tornou-se um dos Objetivos de Desenvolvimento do Milênio (ODM), desenvolvido pela ONU e pelos países membros no ano 2000, de forma a impulsionar os países a enfrentarem os principais obstáculos sociais durante o século XXI. Contudo, apesar dos esforços, esta batalha está longe de acabar. 

 Quer ajudar no combate à fome aqui no Brasil? Visite as páginas das ONGs https://www.amigosdobem.org/ e https://www.bancodealimentos.org.br/ , e se possível, faça uma contribuição! 

Referências bibliográficas

Entropia e a Segunda Lei da Termodinâmica, por Marcos Moura e Carlos Eduardo Aguiar, UFRJ. Disponível em: https://www.if.ufrj.br/~carlos/fisterm/livro-2a-lei.pdf

 

WATSON, James D. et al. Biologia molecular do gene. Artmed Editora, 2015.

 

HARARI, Yuval Noah. Sapiens: uma breve história da humanidade. L&PM, 2015.

 

PINKER, Steven. O novo iluminismo: em defesa da razão, da ciência e do humanismo. Editora Companhia das Letras, 2018.

 

http://www.agenda2030.org.br/sobre/

https://brasil.elpais.com/brasil/2018/11/23/ciencia/1542992049_375998.html

https://www.bbc.com/portuguese/geral-46149577

https://www.worldhunger.org/

https://nacoesunidas.org/fome-aumenta-no-mundo-e-atinge-820-milhoes-de-pessoas-diz-relatorio-da-onu/

Imagens:

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