Índice de Vegetação por Diferenças Normalizadas - Índide NDVI

Índice de Vegetação por Diferenças Normalizadas

            As plantas usam a clorofila para transformar a energia do Sol em energia química. Devido À clorofila, elas absorvem os componentes da radiação solar cuja cor se aproxima do vermelho (V) e refletem os componentes cuja cor se aproxima do infravermelho (IV).

Os Governos usam imagens de satélites para o cálculo do NDVI, sigla em inglês para o Índice de Vegetação por Diferenças Normalizadas.

Quando um satélite tira uma foto da Terra, as imagens são analisadas e é possível dizer se há pouca ou muita vegetação em determinada região: Se a imagem contiver pouco vermelho (que as plantas absorveram) e muito infravermelho (que as plantas refletiram), significa que a região está coberta de vegetação saudável.

A análise é feita baseada na quantidade de pixels associados ao vermelho (V) e ao infravermelho (IV). Os dados são aplicados na fórmula:

Numa imagem de uma cidade, o IV foi de 120 e o V foi de 100. Aplicando na fórmula obtemos:

Numa imagem de uma área agrícola, o IV ficou em 220 e o V ficou em 19:

Quanto mais a vegetação cobre o solo, mais o NDVI se aproxima de 100. Quanto mais o asfalto e o cimento cobrem o solo, mais o NDVI se aproxima de zero. Em Desertos o índice pode chegar a –100.

Depois de fotografar uma região, quase sempre as imagens são divididas em pequenas partes e estas em triângulos. A partir daí, para cada parte, os computadores calculam o NDVI e comparam as fotos atuais com as antigas para saber se a vegetação cresceu ou diminuiu.

 

A vegetação absorve o vermelho e reflete bem o infravermelho devido à uma propriedade óptica da clorofila presente nas plantas em geral. Num experimento que eu mesmo realizei, obtive o espetro de absorção da clorofila bem como também o espectro de reflexão de uma folha de uma árvore (da qual extraí a clorofila, usando álcool isopropílico, fazendo assim uma solução de clorofila e álcool).

Nestes dois gráficos perceba que a luz infravermelha não é absorvida em nenhum caso. ela atravessa a solução de clorofila e álcool, é refletida completamente pela folha. Já a porção vermelha do espectro (luz com ~650nm de comprimento de onda) é completamente absorvida pela solução e pela folha.

O trabalho onde obtive estes espectros ópticos pode ser obtido nos links abaixo e vale a pena ler, pois há muita coisa interessante lá.

Espectros Ópticos (link 1)

Espectros Ópticos (link 2)

Criando um ser vivo adaptado ao planeta Júpiter

Criando um ser vivo adaptado ao planeta Júpiter

Introdução

            O planeta Júpiter é o maior do sistema solar, cabem mais de mil planetas Terra (considerando somente o volume, 1300 Terras) em seu interior. Júpiter é um planeta gasoso, tem várias camadas atmosféricas cada uma totalmente diferente da outra: Há nuvens e tempestades de amônia e vórtices elétricos, em outra temos um fluido de hidrogênio e hélio, não há superfície sólida ou rochosa e etc. Daria pra ficar uma vida inteira estudando só Júpiter.
Nele não há vida (até onde sabemos), mas isso pode ser uma condição temporária, se por pura diversão ou por um motivo mais nobre, criarmos vida em laboratório para habitar a atmosfera do gigante gasoso do sistema solar e talvez outros mais.

Há 37 anos, na série Cosmos, Carl Sagan imaginou formas de vida completamente diferentes de tudo o que existe na Terra, como por exemplo um ser gigantesco e imóvel em forma de balão que se beneficiaria da atmosfera mais densa das camadas altas de Júpiter.

Criaturas simples como estas já existem no planeta Terra, porém habitam os oceanos, são as Medusas ou Águas Vivas. São chamadas de águas vivas pois são 99% compostas por água, que é o meio no qual estão inseridas. 

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Ser vivo adaptado à Júpiter

Para sobreviver em Júpiter, vou dar prosseguimento ao que Carl Sagan imaginou, pensando num ser em forma de balão, e composto praticamente por hidrogênio molecular (H2) e/ou Hélio. Esta composição torna-o, assim como a Água-Viva, um organismo adaptado ao meio em que vive.

Como não há animais, nem plantas e muito menos uma fonte de alimento para tais seres, e por serem os primeiros seres vivos inseridos no planeta, se faz necessário que estes sejam autotróficos, assim como as plantas são ou obter alimento de algum organismo que o seja. É muito interessante imaginar uma criatura tão simples e ao mesmo tempo ter capacidade de realizar fotossíntese ou outro tipo de mecanismo que conceda nutrientes para manutenção da existência da criatura enquanto viva, como por exemplo ocorre em águas-vivas que vivem em simbiose com algas, que fornecem energia para a Medus, quando estão num lugar iluminado. 

Imagino primeiramente o exterior da criatura, com uma fina pele contendo células sensíveis à luz e temperatura, num sistema nervoso semelhante à das Medusas em nosso planeta. Abaixo desta camada de pele, uma camada delgada de músculo, capaz de contrair e expandir o corpo abaloado, fazendo movimentos tais que impulsionam para frente o corpo todo do ser vivo, tirando e colocando gás hidrogênio e hélio.

A alimentação desta criatura viria ou de algum ser vivo autotrófico vivendo em simbiose em seu interior ou viria de algum mecanismo fotossintético de obtenção de energia, semelhante à fotossíntese observada em algas, em nossos oceanos. Alguns estudos seriam necessário para ver qual das duas opções valeria mais a pena, mas pelo volume do planeta, é certo que criatura nenhuma teria a capacidade de modificar completamente a atmosfera do planeta, tal como ocorreu na Terra, pois Júpiter é muito maior (seu volume é muito, mas muito mesmo, maior que o da Terra).

A reprodução desta criatura poderia ser semelhante à de criaturas simples também, tanto sexuada como assexuada, porém quanto a esta opção não vejo necessidade de reprodução se for possível criar uma criatura imortal, no sentido literal do termo. Mas prefiro um ser que se reproduza e seja também imortal, assim ao lançar uma população pequena na atmosfera do planeta, cerca de 100 indivíduos, em um curto espaço de tempo seria possível ver uma proliferação crescente da espécie, tornando Júpiter um planeta com vida, e assim nossos exobiólogos teriam algo a mais para estudar.

Se não há vida fora da Terra no sistema solar, então que façamos nós mesmo o que a natureza não teve oportunidade de fazer até o momento.

Como o DNA pode determinar as características dos seres vivos

Como o DNA pode determinar as características dos seres vivos

Uma característica determinada por um gene

            O DNA é uma molécula encontrada nas células de todos os seres vivos. Ela passa de uma geração para outra com as informações que determinam as características das espécies. Por exemplo, o seu tipo sanguíneo pode ser Rh positivo ou Rh negativo.

Essa característica, o tipo sanguíneo, é determinada por um trecho do seu DNA conhecido como gene.

Todas as células do seu corpo possuem esse mesmo gene. Contudo, apenas as células que irão gerar os componentes do sangue utilizam esse trecho específico do DNA para construir proteínas. O gene seria a receita utilizada pela célula na produção de proteínas.

Se a receita que suas células possuem ensina a célula a construir uma proteína Rh, dizemos que você é Rh positivo. Se a receita que você possui não ensina a célula a construir essa proteína, dizemos que você é Rh negativo.

Dessa forma, podemos dizer que o tipo sanguíneo é uma característica genética, ou seja, é determinada por um gene. Por isso, é possível afirmar que o tipo sanguíneo está no DNA.

Uma característica determinada por dois genes

            Algumas características são genéticas, mas não são determinadas por um único gene. Por exemplo, a cor da pelagem dos cães labradores é determinada por dois genes. Dessa forma, dois trechos diferentes do DNA são utilizados pelas células para a construção de proteínas que resultam nessa característica.

Um desses genes determina o tipo de pigmento que a célula produzirá: eumelanina ou feomelanina. O outro gene determina se esses pigmentos serão depositados nos pelos dos animais.

Dessa forma, ao observarmos um labrador com pelagem preta, podemos concluir que ele possui um trecho do DNA que faz com que a célula produza eumelanina e um outro trecho que ensina a célula a depositar esse pigmento nos pelos do animal.

Já um labrador chocolate possui um trecho de DNA que faz com que a célula produza feomelanina e outro trecho que ensina a célula a depositar esse pigmento nos pelos do animal.

Os labradores amarelos podem ter a receita para a feomelanina ou para a eumelanina, mas o que os torna amarelos é possuir a receita que impede a deposição do pigmento, seja ele qual for, nos pelos dos animais.

A coloração dos pelos dos labradores é uma característica genética, pois é determinada por genes. Contudo, essa característica não é determinada por um único gene. Ainda assim, podemos afirmar que a cor do labrador está no DNA.

Uma característica determinada por vários genes

            Outras características dos seres vivos são determinadas por um conjunto de genes em interação com fatores ambientais. Esse é o caso, por exemplo, da produtividade de frutos do tomateiro.

Enquanto um gene ensina a célula a produzir maiores quantidades de vitamina E, outro trecho de DNA serve de receita para a célula produzir proteínas que transportam o açúcar das folhas para os frutos.

Além desses e de outros genes, a produtividade do tomateiro também é afetada por fatores ambientais, como a quantidade de luz, água e nutrientes disponíveis para a planta. Então, a produtividade de um tomateiro é multifatorial, pois é determinada geneticamente, mas também é afetada pelas condições ambientais. Dessa forma, podemos afirmar que a produtividade do tomateiro também está no DNA.

Fontes:

http://www.ib.usp.br/biologia/projetosemear/estanodna/caracteristicasgeneticas.html