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PROTÓTIPO DE UM BANCO DE DADOS SOBRE BIODIVERSIDADE DE
MICROCRUSTÁCEOS DE ÁGUA DOCE E DADOS FÍSICO-QUÍMICOS EM
AMBIENTES RUPESTRES
PROTOTYPE OF A DATABASE ON FRESHWATER MICROCRUSTACEANS BIODIVERSITY, PHYSICAL AND CHEMICAL DATA IN ROCKY FIELDS
ENVIRONMENTS Josney Freitas Silva
Universidade do Estado de Minas Gerais/Universidade Cruzeiro do Sul/ josney@uemgfrutal.org.br
Paulo Henrique Costa Corgosinho
Fundação UNESCO-HIDROEX/UEMG/paulo.corgosinho@hidroex.mg.gov.br
Carlos Eduardo Falavigna da Rocha
Instituto de Biociências da USP/cefrocha@usp.br
Juliano Schimiguel
Universidade Cruzeiro do Sul/juliano.schimiguel@unicsul.br
Resumo
Com intuito de gerar uma base de dados sobre a biodiversidade de microcrustáceos de água doce e de dados físico-químicos em ambientes de campos rupestres, foi elaborado um protótipo de um banco de dados, buscando identificar as diferentes necessidades dos pesquisadores do projeto “Biodiversidade de microcrustáceos de água doce em campos rupestres”. Este projeto encontra-se em fase de desenvolvimento, por meio de parcerias firmadas entre o Instituto de Biociências da USP - São Paulo-SP, a Fundação Unesco/HidroEX, a Universidade do Estado de Minas Gerais (Campus de Frutal), Universidade Federal de Minas Gerais, Universidade Estadual Paulista, Universidade Católica de Brasília, Universidade de Brasília (UNB) e Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia (INPA). Por meio de entrevistas individuais e coletivas, estabeleceu-se o levantamento de requisitos, seguido da prototipagem do banco de dados. Após algumas demonstrações do protótipo e do processamento das modificações sugeridas pelos pesquisadores usuários, será desenvolvido um banco de dados definitivo, o qual contará com uma estrutura mais robusta e com possibilidade de disponibilização on-line para utilização dos pesquisadores e, posteriormente, para servir como uma base de dados de acesso livre para consultas e pesquisas por parte de toda a comunidade científica.
Palavras-chave: Banco de Dados, Biodiversidade, Prototipação. Abstract
Towards the construction of a database on the biodiversity of freshwater microcrustaceans and physico-chemical environmental variables in rocky fields, we designed a prototype, for the identification of the different needs of each researcher of the project “Biodiversity of
390 Anais do II Seminário Hispano Brasileiro - CTS, p. 389-396, 2012 freshwater microcrustaceans in rocky fields”. This project is a partnerships between the Institute of Biosciences of USP - São Paulo-SP, the Foundation UNESCO / HidroEX, the University of Minas Gerais (Campus of Frutal), University of Minas Gerais (Department of General Biology / ICB), Universidade Estadual Paulista (Dept. Zoology / IBB, Campus Botucatu), Catholic University of Brasilia (Lab Zoology), University of Brasilia (UNB) and the National Institute for Amazonian Researches (INPA). Database prototyping was preceded by individual and group interviews in order to obtain the basic parameters that will compose the database. After few demonstrations of the prototype and incorporation of some modifications suggested by the researchers, the users version of the database will be built, which will be more robust and with the possibility to become an on-line applicative for the use of the researchers of this project and, in the future, to become an open access database for the scientific community.
Keywords: Database, Biodiversity, Prototyping. Introdução
Um protótipo de um banco de dados foi desenvolvido para organizar a base de dados sobre a biodiversidade de microcrustáceos de água doce e de dados físico-químicos provenientes do projeto “Biodiversidade de microcrustáceos de água doce em campos rupestres” que tem como entidade executora o Instituto de Biociências da USP. Este projeto encontra-se sob coordenação do Prof. Dr. Carlos Eduardo Falavigna da Rocha e está em fase de desenvolvimento por meio de parcerias firmadas inicialmente entre o Instituto de Biociências da USP- São Paulo-SP, a Fundação Unesco/HidroEX, Universidade do Estado de Minas Gerais (Campus de Frutal), Universidade Federal de Minas Gerais (Depto. de Biologia Geral/ICB), Universidade Estadual Paulista (Depto. Zoologia/IBB, Campus de Botucatu), Universidade Católica de Brasília (Lab. Zoologia), Universidade de Brasília (UNB) e Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia (INPA). Faz parte do Edital MCT/CNPq/MEC/CAPES/FNDCT – Ação Transversal/FAPs Nº 47/2010 – Sistema Nacional de Pesquisa em Biodiversidade - SISBIOTA BRASIL, visando ampliar o conhecimento e entendimento da biodiversidade brasileira, melhorar a capacidade preditiva de respostas a mudanças globais, particularmente às mudanças de uso e cobertura da terra e mudanças climáticas; associando as pesquisas à formação de recursos humanos, educação ambiental e divulgação do conhecimento científico.
Por meio de entrevistas individuais e reuniões coletivas com os stakeholders (pesquisadores do projeto “Biodiversidade de microcrustáceos de água doce em campos rupestres”), estabeleceu-se o processo de elicitação ou levantamento de requisitos, seguido da prototipagem do banco de dados (implementação parcial para obter um
feedback para o processo de requisitos). Após algumas demonstrações do protótipo e do
processamento das modificações sugeridas pelos stakeholders, será desenvolvido um banco de dados definitivo, o qual contará com uma estrutura mais robusta e com possibilidade de disponibilização on-line para utilização dos pesquisadores e, posteriormente, para consultas e pesquisas por parte da comunidade científica.
391 Anais do II Seminário Hispano Brasileiro - CTS, p. 389-396, 2012 A biodiversidade de microcrustáceos de água doce em ambientes rupestres
O projeto “Biodiversidade de microcrustáceos de água doce em campos rupestres” pretende oferecer ferramentas bioindicadoras e patamares de referência para cada um dos ambientes amostrados. Isto se dará com o levantamento local da biodiversidade, relacionando o mapeamento local e regional e sua distribuição, aliados ao levantamento de dados ecológicos, físicos e químicos, além do teste de hipótese relacionado aos padrões geográficos e geológicos vigentes.
Os campos rupestres caracterizam-se como biomas azonais que geralmente estão inseridos nos domínios de cerrado e caatinga e embora possam compartilhar algumas espécies com ambientes savânicos adjacentes, os campos rupestres devem ser considerados unidades florística (EITEN, 1978) e faunística (VASCONCELLOS, 2008) distintas.
Desta forma, pretende-se ampliar o conhecimento sobre a biodiversidade brasileira em ambientes de campos rupestres. A construção deste conhecimento se dará com base nas informações taxonômicas já existentes, além das informações que serão geradas acerca da diversidade morfológica de microcrustáceos (nível interespecífico, intra-específico e supra-específico). Concomitantemente, o levantamento de dados ecológicos ambientais in situ e em laboratório permitirá a elaboração de hipóteses explicativas para alguns padrões e processos relacionados à biodiversidade de microcrustáceos em cada um dos diferentes ambientes amostrados nos diversos campos rupestres investigados, conforme Tabela 1.
Além do mapeamento da diversidade dos táxons de microcrustáceos pouco ou raramente conhecidos, porém muito diversos, pretende-se confrontar esses padrões de distribuição de diversidade taxonômica e filogenética com variáveis explicativas potenciais como a distância entre campos rupestres, a orogênese das bacias hidrográficas brasileiras, a presença de divisores das bacias hidrográficas e a ocorrência de campos rupestres em diferentes ecorregiões de água doce.
Tabela 1 - Localização dos ambientes de campo rupestre que serão estudados com
relação às ecorregiões de água doce, estados brasileiros e bacias hidrográficas.
Campos Rupestres Ecorregiões de
Água Doce
Estados Bacias
Hidrográficas
Canastra São Francisco Minas Gerais São Francisco Serra do Cipó São Francisco /
Nordeste da Mata Atlântica
Minas Gerais São Francisco / Rio Doce / Jequitinhonha
Ibitipoca Paraíba do Sul / Paraná Superior
Minas Gerais Paraíba do Sul / Paraná Grão Mogol Nordeste da Mata Minas Gerais Jequitinhonha
392 Anais do II Seminário Hispano Brasileiro - CTS, p. 389-396, 2012 Atlântica
Cristalina Paraná Superior Goiás Paraná
Chapada Diamantina Nordeste mata Atlântica Bahia Jequitinhonha Chapada dos Veadeiros Tocantins – Araguaia
Goiás Tocantins – Araguaia
Serra de Caldas Novas
Paraná Superior Goiás Paraná
Serra do Cabral São Francisco Minas Gerais São Francisco Pirineus – Pirenópolis Paraná /
Tocantins – Araguaia
Goiás Paraná / Tocantins – Araguaia
Chapada dos Guimarães
Paraguai Mato Grosso Paraguai
Espinhaço do Meio São Francisco / Nordeste mata
Atlântica
Minas Gerais São Francisco / Rio Doce / Jequitinhonha
Para tanto, um banco de dados faz-se necessário, com o intuito de organizar e armazenar os diversos dados coletados em campo e identificados em laboratório, bem como o estabelecimento das relações entre os diversos dados oriundos de diferentes localidades. O banco de dados constitui-se de uma coleção de dados organizada como um arquivo convencional e que são usados para guardar e manipular dados, com o objetivo de transformá-los em informação, sendo aplicado a um determinado fim unificado e efetivo no apoio a tomada de decisão (RESENDE; ABREU, 2003).
DO levantamento de requisitos à prototipação
Para a elaboração de um banco de dados caracterizado pela heterogeneidade de seus dados, é preciso o perfeito entendimento dos diversos relacionamentos existentes entre as variáveis de interesse dos stakeholders. Assim, o estabelecimento de um protótipo que mapeie estas especificidades de forma clara e rápida constitui o problema central deste trabalho.
Conforme Sommerville (2011), as descrições do que o sistema deve fazer, os serviços que oferece e as restrições a seu funcionamento caracterizam os requisitos de um sistema. Estes refletem as necessidades dos stakeholders para um sistema que possui uma finalidade específica. Porém, algumas falhas em não fazer uma clara separação entre os diferentes níveis de descrição podem causar problemas que surgem durante o processo de engenharia de requisitos. Assim o autor faz uma distinção utilizando os termos “requisito de usuário” e “requisito de sistema” para expressar os
393 Anais do II Seminário Hispano Brasileiro - CTS, p. 389-396, 2012 requisitos abstratos de alto nível e para expressar a descrição detalhada do que o sistema deve fazer, respectivamente.
Sommerville (2011) mostra que os processos de engenharia de requisitos podem incluir quatro atividades de alto nível, sendo elas o estudo de viabilidade, a elicitação e análise, a especificação e por ultimo a validação. O estudo de viabilidade visa avaliar se o sistema será útil para os interessados. Por meio da elicitação e análise, é possível descobrir os requisitos necessários. A especificação converte estes requisitos em alguma forma-padrão e a validação verifica se os requisitos realmente definem o sistema que os
stakeholders querem, salientando ainda que a engenharia de requisitos constitui um
processo interativo em que estas atividades são intercaladas.
De acordo com Pressman (1995), é possível aplicar princípios de análise fundamental e a partir de então, desenvolver um projeto de software. Contudo há outras situações em que a coleta de requisitos é realizada, os princípios de análise são aplicados e um modelo de software a ser desenvolvido é construído para a avaliação dos
stakeholders e do desenvolvedor. Este modelo é denominado protótipo.
Segundo Carvalho, Tavares e Castro (2001), a prototipação consiste na implementação rápida e parcial de um sistema com a finalidade de se obter um feedback para o processo de requisitos. Este protótipo é descartado após ter sido utilizado para elicitar requisitos junto aos stakeholders.
A prototipação proporciona uma maior interação durante o processo de desenvolvimento de sistemas, em que, a cada iteração, requisitos e soluções alternativas ao problema são identificados e analisados, propiciando novas soluções e implementações (STAIR; REYNOLDS, 2006).
De acordo com Resende e Abreu (2003) a prototipagem reduz de modo considerável o tempo de desenvolvimento e a necessidade de manutenção do sistema, possibilitando uma melhor adequação a situações em que existe certo nível de incerteza, bem como uma reação imediata por parte do usuário ao sistema com o qual estará lidando.
Assim, Boar (1984, apud Pressman 1995) justifica a técnica de prototipação como se segue:
Os métodos recomendados para se definir as exigências de sistemas comerciais são idealizados para estabelecer um conjunto final, completo consistente e correto dos requisitos antes que o sistema seja projetado, construído, visto ou experimentado pelo usuário. A experiência industrial comum e recorrente indica que, a despeito do uso de técnicas rigorosas, em muitos casos os usuários ainda rejeitam aplicações como não sendo corretas nem completas após a conclusão. Consequentemente, um trabalho divisório e consumidor de tempo é exigido para harmonizar a especificação original com o teste definitivo das necessidades operacionais reais. No pior caso, em vez de se reequipar o sistema entregue, ele é abandonado. Os desenvolvedores podem construir e testar contra especificações, mas os usuários aceitam ou rejeitam contra realidades operacionais correntes e reais (BOAR, 1984, apud PRESSMAN 1995, p. 254)
394 Anais do II Seminário Hispano Brasileiro - CTS, p. 389-396, 2012 Apesar dos stakeholders do projeto em questão serem formados por pesquisadores e que o mesmo não tem finalidades comerciais ou industriais, o protótipo do banco de dados possibilitou um melhor entendimento das relações entre a diversidade de dados do projeto “Biodiversidade de microcrustáceos de água doce em campos rupestres”, que por sua vez, terão maior facilidade de assimilar estas mesmas relações, constituindo um arcabouço fundamental para a construção do bando de dados definitivo.
Para Pressman (1995), a citação de Boar transcrita acima pode representar uma concepção extrema, contudo, seu argumento é fundamental e seguro, uma vez que, na maioria dos casos, a prototipação conjugada com métodos de análise sistemáticos, consiste em uma abordagem efetiva à engenharia de software.
Metodologia
A metodologia empregada neste trabalho, classificada quanto ao método empregado, define-se como um levantamento, uma vez que se caracteriza pela interrogação direta de pessoas solicitando informações acerca do problema estudado, a fim de se obter conclusões correspondentes aos dados coletados (GIL, 2010).
Considerando que o ciclo de vida do desenvolvimento de sistemas que se refere aos estágios de concepção, projeto, criação e implementação de um sistema de informações consistem nos estágios de levantamento das necessidades, análise de alternativas, desenvolvimento, implementação e manutenção (GORDON; GORDON, 2006), foram desenvolvidos neste trabalho os três primeiros estágios até o desenvolvimento do protótipo que servirá de base para o banco de dados definitivo.
Deste modo, foi utilizado um modelo de quatro etapas proposto por Laudon e Laudon (2007) que consiste na identificação dos requisitos básicos do usuário, desenvolvimento de um protótipo inicial, utilização do protótipo e por ultimo, a revisão e aperfeiçoamento do protótipo. Como a prototipagem favorece a intensa participação do usuário final durante todo o processo de desenvolvimento, a probabilidade de que seus requisitos sejam satisfeitos é maior.
O protótipo pode incluir telas de entrada de dados, relatórios, telas de consultas e outras partes da interface de usuário. O desenvolvedor pode criar dados fictícios para dar a impressão de um sistema em funcionamento. Na reunião seguinte, o desenvolvedor apresenta seu protótipo aos usuários para sua revisão. As reuniões de discussão alternam-se com o tempo de desenvolvimento para que as discussões permanentes entre usuários e desenvolvedores reflitam e contemplem as necessidades dos usuários. A partir do momento em que o sistema se desenvolve e as necessidades não satisfeitas diminuem, a frequência das reuniões entre usuários e desenvolvedores também diminui (GORDON; GORDON, 2006).
O protótipo
A fim de obter informações, entrevistas individuais e reuniões coletivas foram realizadas com os stakeholders. Estes, por sua vez, apresentaram como acontecem as coletas realizadas em cada campo rupestre amostrado. Foram identificados quais seriam
395 Anais do II Seminário Hispano Brasileiro - CTS, p. 389-396, 2012 as variáveis de interesse e os relacionamentos entre estas variáreis. Em cada um dos doze campos rupestres, outras sub-regiões foram identificadas, caracterizando pontos de coletas diferentes, sendo que cada ponto de coleta recebeu uma descrição do ambiente. Cada ponto de coleta também proporcionou a coleta de amostras para análise de variáveis físico-químicas tomadas em diferentes microhabitats e profundidades. Essas variáveis são pH, temperatura, oxigênio dissolvido, turbidez, condutividade, clorofila a, nitrogênio e fósforo. Nos pontos de coleta, foram identificados o habitat e o micro habitat, o método de coleta, latitude, longitude e altitude. Em cada amostra, serão relacionadas as espécies encontradas, considerando a classificação taxonômica. Assim, estabeleceu-se o processo de elicitação ou levantamento de requisitos.
Concomitantemente, deu-se início à implementação parcial para obter um feedback dos stakeholders, dando continuidade ao processo de levantamento de requisitos, configurando a etapa de prototipagem do banco de dados. Demonstrações do protótipo foram realizadas e o processamento das modificações sugeridas pelos stakeholders foram implementadas, concluindo então o protótipo. Como trabalho futuro, a próxima etapa será o desenvolvimento de um banco de dados definitivo, que contará com uma estrutura mais complexa, robusta e com possibilidade de disponibilização on-line por meio de um site do projeto para utilização tanto dos stakeholders, quanto posteriormente, para consultas e pesquisas por parte da comunidade científica com a finalidade de promover a disseminação destas informações, proporcionando o desenvolvimento de novos conhecimentos.
A exemplo da Data Observation Network for Earth - DataONE (http://www.dataone.org/), fundação de desenvolvimento de inovação científica que, por meio da distribuição de um framework de uma estrutura computacional, busca atender às necessidades da ciência e da sociedade com acesso aberto, sustentável e robusta. Pretende-se utilizar as melhores práticas recomendadas pela DataONE para se obter o melhor resultado do banco de dados que será criado de forma definitiva, possibilitando o compartilhamento de dados com colaboradores e outros pesquisadores.
Considerações finais
Partindo de uma pesquisa prioritariamente concentrada nas ciências naturais, mais especificamente na biologia, na química e na física, nos deparamos com a necessidade do uso de uma ferramenta computacional, imprescindível para a concretização dos anseios dos pesquisadores em encontrar respostas sobre a qualidade de vida com base em indicadores naturais, um banco de dados.
A interdisciplinaridade aqui é indissociável, uma vez que seria impossível estabelecer padrões biológicos provenientes da comparação entre um número considerável de amostras e identificação de centenas de espécies diferentes. O uso da tecnologia computacional, neste caso, salientando a implementação de um banco de dados sobre a biodiversidade de microcrustáceos encontrados em ambientes de campos rupestres será fundamental para o estabelecimento de hipóteses sobre padrões de distribuição de diversidade taxonômica e filogenética com variáveis explicativas
396 Anais do II Seminário Hispano Brasileiro - CTS, p. 389-396, 2012 potenciais, possibilitando conclusões importantes sobre o uso incorreto e o impacto que o homem causa ao meio em que vive.
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