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Um estudo inédito liderado pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) traz novos dados alarmantes sobre as mudanças climáticas e seus impactos nos ecossistemas marinhos, desta vez relacionados ao Oceano Atlântico Sul. A pesquisa Extreme compound events in the equatorial and South Atlantic foi publicada nesta quarta-feira, 16 de abril, na Nature Communications, liderada pela professora da coordenadoria especial de Oceanografia Regina Rodrigues e com a participação de estudantes da UFSC, Universidade de Sorbonne, Universidade de Bern, Universidade de Bergen e da Organização de Ciência e Pesquisa Industrial da Commonwealth da Australia.

Os pesquisadores usaram dados de 1999 a 2018 para entender a ocorrência de três eventos extremos que atingem os oceanos: as ondas de calor marinhas, extremos de alta acidificação e de baixa clorofila. Os resultados mostraram que houve um aumento na intensidade e ocorrência simultânea desses eventos extremos durante o período analisado.

Pesquisa analisou diferentes dados do Atlântico Sul (Pixabay)

O estudo também identificou que desde 2016 esses extremos combinados têm ocorrido todos os anos, colocando em xeque a capacidade de sobrevivência dos ecossistemas marinhos. Isso afeta diretamente a atividade pesqueira e maricultura, tendo um efeito negativo na segurança alimentar de países da América do Sul e África adjacentes ao Oceano Atlântico Sul, onde o estudo foi feito.
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Imagem indica que, onde há cores mais escuras, intensidade das mudanças nas cheias e secas foi mais marcante

A maior parte do território brasileiro ou está secando ou está sofrendo com as cheias, dois eventos climáticos extremos com impactos ambientais e sociais. A conclusão é de um estudo da Universidade Federal de Santa Catarina publicado na Nature Communications, periódico do Grupo Nature, um dos mais prestigiados do mundo. Uma equipe liderada pelo professor Pedro Luiz Borges Chaffe, do Laboratório de Hidrologia da Universidade Federal de Santa Catarina, indicou como ocorre o fenômeno – definido como aceleração do ciclo da água – com base em dados de vazão, chuvas, uso da água e cobertura florestal. O assunto foi tema de uma reportagem do Jornal Hoje, da Rede Globo, nesta quarta-feira.

A pesquisa trabalhou com dados dos últimos 40 anos e identificou que há, no Brasil, muito mais pontos de seca e de cheia do que se esperava. “Percebemos um aumento dos extremos e que o manejo da terra está impactando e amplificando o efeito da mudança climática”, destaca Chaffe. “A maior parte do Brasil está secando por causa da mudança de regime de chuvas e aumento do uso da água, com impacto também da cobertura florestal. Tanto o aumento de secas, quanto das cheias traz preocupação”.

As descobertas são parte do doutorado de Vinícius Chagas, orientando de Chaffe, e também tem a co-autoria do professor Günter Blöschl, da Universidade de Viena, na Áustria. Os cientistas analisaram um conjunto de dados disponíveis em 886 estações hidrométricas e cruzaram com indicadores sobre chuvas, cobertura de solo e uso de água.

“Em Santa Catarina, por exemplo, a aceleração do ciclo foi detectada no litoral e no extremo oeste. Apesar de o Estado ter em média mais água disponível ao longo do ano, o litoral e extremo oeste estão ficando cada vez mais suscetíveis a curtos episódios de secas”, explica o professor.

O estudo propõe uma classificação quanto ao aumento dos extremos. O processo de aceleração hídrica – que reúne tanto os dados de inundações mais severas quanto de secas – está relacionada a chuvas mais extremas e desmatamento e ocorre em 29% da área de estudo, incluindo o sul da Amazônia. A pesquisa é parte de um esforço do Laboratório de Hidrologia da UFSC em investigar quais bacias hidrográficas são mais sensíveis a mudanças climáticas para se pensar no planejamento e gestão de recursos hídricos.

O conjunto de dados coletado pelos pesquisadores foi também analisado considerando quatro grandes regiões a partir das suas semelhanças: Sul e Norte da Amazônia e Sul e Sudeste do Brasil. Estes hotspots foram delimitados a partir de suas características semelhantes: no Sul do Brasil e norte da Amazônia foi constatada mais disponibilidade de água por conta do volume de chuvas e cheias. Já o Sudeste está ficando mais seco, processo explicado pelo aumento no uso da água, o que está relacionado à atividade humana.

No Sul da Amazônia, outro dado chamou a atenção: naquela região, as mínimas diminuíram e as máximas aumentaram. Como o padrão de chuvas não mudou, é possível que a aceleração hídrica tenha sido causada por conta da mudança na cobertura vegetal. “Essa aceleração pode levar a grandes impactos na produção global de alimentos, no ecossistema saúde e infraestrutura”, resumem os cientistas no artigo.

Disponibilidade hídrica

Vazão dos rios foi fonte de dados do estudo ( Imagem de luis deltreehd por Pixabay)

A questão geral dos trabalhos realizados no laboratório diz respeito à vazão e disponibilidade hídrica no Brasil. “Os extremos estão mudando – tanto as cheias, quanto as secas. Uma das causas é o volume das chuvas, mas o uso da água também faz com que isso mude, assim como a cobertura da vegetação”, reitera o professor.

Ainda segundo ele, a aceleração do ciclo hidrológico geralmente é analisada por climatologistas com base em dados de chuva e evaporação, porém, no continente esses fluxos são modulados pelas Bacia Hidrográficas. “Nós sabemos que tanto a cheia quanto a seca são afetadas pelas mudanças climáticas, que aumentam esses extremos. Porém, precisamos entender como as características da bacia hidrográfica afetam o que acontece na parte terrestre do ciclo hidrológico”.

O estudo conclui que a menor quantidade de água disponível na seca também está relacionada ao aumento do uso da água, fator que chamou a atenção dos pesquisadores na região Sudeste, por exemplo. “A disponibilidade hídrica também é resultado das mudanças climáticas e no Brasil nós vemos esse fenômeno de aceleração hídrica, que é o aumento dos dois extremos: cheias e secas mais intensas”, indica.

“Nossos dados mostram que as mudanças de vazão têm sido generalizadas no Brasil. Secas ainda mais intensas podem ser encontradas no sul da Amazônia e no sudeste do Brasil, enquanto aumento das cheias podem ser encontrados no norte da Amazônia e no sul do país”, sintetizam os autores.

O estudo também aponta que, no Planalto Central, as secas ficaram pelo menos 48% mais intensas nas últimas quatro décadas. Em Santa Catarina, o fenômeno é oposto: há mais cheias, com dados que demonstram que elas são 18% mais intensas do que no passado. Também no estado, uma cheia que acontecia a cada 100 anos, em média, agora ocorre a cada 70 anos. No geral, os indicadores apontam o fenômeno em todo o território nacional, com mais secas e menos cheias em 42% do Brasil, principalmente na região da expansão do agronegócio. Ainda, na região da Bacia do Rio Doce, onde houve recentes desastres no estado de Minas Gerais, percebe-se o aumento da sazonalidade do clima, com mais chuva durante estação chuvosa e menos chuva na estação seca.

Amanda Miranda, Jornalista da Agecom/UFSC

Imagem ilustrativa (Imagem de Pete Linforth por Pixabay)

Os mecanismos fundamentais subjacentes à dinâmica da atividade cerebral ainda são amplamente desconhecidos, mas o seu conhecimento pode ajudar a entender a resposta do cérebro a condições patológicas, como no caso dos derrames. Apesar dos esforços da comunidade científica, os mecanismos subjacentes à recuperação funcional e comportamental de pacientes com acidente vascular cerebral (AVC) ainda são pouco compreendidos. O estudo Recovery of neural dynamics criticality in personalized whole-brain models of stroke, publicado na revista Nature Communications, resultado de uma colaboração internacional, propõe a teoria da criticalidade cerebral para explicar as relações entre alterações cerebrais e função em pacientes neurológicos. O texto é assinado por físicos, neurologistas e psicólogos, com autoria do professor do Departamento de Física da UFSC, Rodrigo Pereira Rocha, e de Loren Kocillari, Samir Suweis, Michele De Grazia, Michel Thiebaut De Schotten, Marco Zorzi e Maurizio Corbetta.

Conforme o professor, na Física, há muito se sabe que certos sistemas estão localizados na fronteira entre a ordem e o caos em um estado chamado “crítico”. “Por exemplo, a água passa do estado líquido, no qual o sistema apresenta ordem de curto alcance, para o estado gasoso, no qual as moléculas se movem de maneira caótica a uma temperatura crítica próxima de 374°C. Mais ou menos 374°C representa, portanto, a temperatura crítica na qual a água assume duas formas diferentes, líquida ou gasosa, nas quais o caos e a ordem estão presentes. Essa temperatura na física é chamada de ‘crítica’, e a mudança de estado é chamada de transição de fase”, contextualiza.

A criticalidade tem sido usada para descrever fenômenos de terremotos à frequência cardíaca humana, de oscilações de pontes ao mercado de ações. “Também foi demonstrado que o cérebro poderia operar próximo a um ponto crítico, no qual todos ou a maioria dos neurônios têm um comportamento coletivo e coordenado, o que proporcionaria ao sistema funções ótimas, ligadas, por exemplo, à eficiência na transmissão de informação, ou à velocidade de resposta a estímulos externos”.

Sob essa lógica, se a criticalidade é de fato uma propriedade fundamental de cérebros saudáveis, então as disfunções neurológicas alteram essa configuração dinâmica ideal. Alguns estudos relataram perda de criticalidade durante convulsões epilépticas, sono de ondas lentas, anestesia e doença de Alzheimer. No entanto, um teste crucial dessa hipótese seria mostrar que as alterações locais da arquitetura estrutural e funcional do cérebro também causam uma perda no sistema.

Além disso, explica Rocha, se as alterações melhorarem ao longo do tempo, por exemplo, devido a uma atividade de fisioterapia, é preciso observar a recuperação da criticalidade em paralelo.”Outra previsão é que, se a criticalidade é essencial ao comportamento, sua alteração após uma lesão focal deve estar relacionada à disfunção comportamental e à recuperação da função. Finalmente, as mudanças na criticalidade também devem estar relacionadas aos mecanismos de plasticidade subjacentes à recuperação”, pontua.

Abordagem interdisciplinar

“O objetivo deste trabalho foi abordar essas importantes questões por meio de uma abordagem interdisciplinar que combina neuroimagem, neurociência computacional, física estatística e métodos de ciência de dados”, explica. No estudo, a equipe examinou como as lesões cerebrais modificam a criticalidade usando uma nova abordagem personalizada de modelagem da atividade cerebral. A teoria modela a dinâmica cerebral individual com base em redes anatômicas reais de conectividade cerebral, tanto a conectividade anatômica quanto a atividade cerebral funcional, usando ressonância magnética funcional.

“Para esses indivíduos, finalmente, também tínhamos resultados de testes comportamentais disponíveis. Descobrimos que os pacientes com acidente vascular cerebral têm níveis reduzidos de atividade neural transcorridos três meses do AVC, assim como níveis reduzidos da variabilidade e a força das conexões funcionais. Todos esses fatores contribuem para uma perda geral de criticalidade que, no entanto, melhora ao longo do tempo com a recuperação do paciente”, reforça o professor. O estudo também demonstra que as mudanças na criticalidade predizem o grau de recuperação comportamental. “Em resumo, nosso trabalho descreve um avanço importante no entendimento da alteração da dinâmica cerebral e das relações cérebro-comportamento em pacientes neurológicos”, afirma.

Para o professor Maurizio Corbetta, diretor do Centro de Neurociências de Pádua da Universidade de Pádua e da Clínica Neurológica do Hospital Universitário de Pádua, esses resultados demonstram que modelos dinâmicos computacionais do cérebro podem ser usados para rastrear e prever a recuperação do AVC no nível do paciente individual. “Isso abre a possibilidade de usar esses métodos para medir o efeito de terapias como reabilitação ou estimulação não invasiva”, conclui.