Até o século XVII, o local ocupado pelo Jardim Botânico foi um engenho de cana-de-açúcar que pertencia à família de Rodrigo de Freitas. Com a vinda da corte portuguesa para o Brasil, em 1808, o príncipe regente d. João adquiriu a fazenda, com o intuito de ali fundar uma fábrica de pólvora que estivesse à altura da cidade que o acolhia e atendesse às necessidades de segurança da Corte. Carlos Napion, primeiro diretor da Fábrica de Pólvora, foi o responsável pelos reparos e ampliação dos prédios que lá existiam, para que as instalações se adaptassem melhor às novas atividades.
Especialmente durante o século XVIII, países como Inglaterra, França, Espanha e Holanda produziram experimentos de botânica com espécies nativas originárias de suas colônias, utilizando para isso uma política de criação de jardins botânicos coloniais que funcionassem sob a administração de instituições similares àquelas situadas nas metrópoles. No Brasil, houve dois empreendimentos de construção de jardins e pesquisas botânicas nos séculos XVII e XVIII. O primeiro, em 1640, foi o jardim elaborado com o empenho de Maurício de Nassau, em Recife, e o segundo, a criação, em 1798, do jardim botânico de Belém do Pará, sob as ordens de d. Maria I.
A primeira iniciativa de se estabelecer um jardim botânico foi de Maurício de Nassau, em Recife. Poucos registros são encontrados sobre a existência desse jardim, que funcionou de 1637 a 1644. O jardim criado pelo conde Nassau se destacava por apresentar-se como um espaço útil de conhecimento do mundo natural, reunindo informações sobre diversas espécies de natureza americana, muitas delas remetidas à Europa para enriquecer os jardins botânicos e outras coleções. Além disso, funcionava como um local de recepção e adaptação de espécies estrangeiras enviadas à colônia,
Oficialmente, o primeiro jardim botânico brasileiro foi fundado em 1798, em Belém, recebendo o nome de Horto Botânico do Pará e tinha como objetivo o cultivo de especiarias orientais. O Jardim Botânico de Grão Pará, como também era conhecido, tentou organizar cientificamente sua coleção e dar início ao estudo da botânica. O jardim botânico de Belém do Pará possuía uma função estratégica, em virtude de sua proximidade da Amazônia, que era alvo de inúmeras incursões para estudos de botânica. O jardim do Pará deveria funcionar como um entreposto português para intercâmbio de espécies vegetais, dados o potencial da flora amazônica para o comércio e a proximidade com as colônias francesas ao norte, que já tinham em funcionamento jardins semelhantes. Além disso, o jardim do Pará vinculava-se a um amplo esforço empreendido pelas autoridades metropolitanas e coloniais para reforçar a soberania portuguesa na região. Foi desativado em 1870
Como os resultados desse horto botânico mostraram-se satisfatórios, foram criados também o Jardim Botânico do Rio de Janeiro, em 1808, Jardim Botânico de Olinda (PE), em 1811, o Jardim Botânico de Ouro Preto (MG) e Jardim Botânico de São Paulo (SP), em 1825. Desses primeiros jardins, os que se mantêm até hoje são o Jardim Botânico do Rio de Janeiro e o Jardim Botânico de São Paulo, apesar desse último não ser mais em seu local de origem.
No mesmo ano da fundação, em 1808, os trabalhos começaram no Jardim Botânico do Rio de Janeiro. Inicialmente foi preciso aclimatar especiarias vindas do Oriente. Nas primeiras experiências, vegetais enviados de outras províncias portuguesas também foram avaliados. Todo esse processo seguia orientações elaboradas anteriormente em Portugal.
As primeiras espécies vindas do estrangeiro para o Jardim Botânico do Rio de Janeiro eram oriundas das Ilhas Maurício e foram trazidas por Luiz de Abreu Vieira e Silva, como presente para d. João. Assim, foram introduzidas as seguintes espécies vegetais: abacateiros, caneleiras, coração de negro, pés de lichia, moscadeiras, sagu, fruta-pão, cajá e areca, assim como alcanforeiras, cravo-da-índia, canela, pimenta e cactos como a cochonilha. Seu cultivo e propagação foram estimulados e levados ao maior grau de perfeição possível com a plantação dos bosques artificiais de madeiras de lei, como perobas, tapinhoãs, canelas, vinháticos e tecas. Além disso, o Jardim Botânico também foi utilizado para outras investigações, como a palha da bombonaça (Carludovica Palmata), para confecção dos chamados chapéus do Chile ou do Panamá. Essa e outras experiências tinham, especialmente, cunho econômico.
O plantio de chá foi um desses casos. Em 1812, Rafael Botado de Almeida remeteu ao Brasil as primeiras sementes de chá preto (Thea viridis L.). A partir daí, houve um grande incentivo à plantação de chá, com a colaboração de colonos chineses que emigraram com o intuito de ensinar o cultivo e a preparação do produto. Posteriormente, houve tentativa de exportação do chá em 1837, que, todavia, não teve êxito, sendo o produto aproveitado no mercado interno.
Com o passar dos anos, o Jardim Botânico deixou de ser só um centro de pesquisa e passou a ser também um espaço de lazer para a população. Contudo, existiam muitas regras e somente pessoas da alta sociedade podiam se divertir no Jardim. Em muitos casos, a área era utilizada para a recepção de estrangeiros influentes.
Após a proclamação da independência do Brasil, em1822, o Real Horto – ou Horto Real -, como era chamado o Jardim Botânico nos tempos de Dom João, passou a ser conhecido como Real Jardim Botânico e as visitações ficaram um pouco mais democráticas, alcançando mais membros da sociedade brasileira da época. No mesmo ano de 1822, o nome mudou para Imperial Jardim Botânico.
Nesse período, Frei Leandro do Santíssimo Sacramento, professor de Botânica reconhecido por realizar estudos da flora brasileira, foi diretor do Imperial Jardim Botânico. Ele impôs muitas melhorias na área como organização de um catálogo das plantas que eram cultivadas no espaço, além de ter introduzido novas mudas no Jardim como aléias de mangueiras, jaqueiras, nogueiras e outras
Extremamente importante para a história das pesquisas na área de botânica, o Jardim, a partir de 1890, um ano depois da proclamação da república, passou a ser chamado de Jardim Botânico.
Atualmente, o Instituto de Pesquisas Jardim Botânico do Rio de Janeiro – nome oficial dado no ano 1995 – é um órgão federal ligado ao Ministério do Meio Ambiente e é considerado um dos mais importantes centros de pesquisa mundiais nas áreas de botânica e conservação da biodiversidade.
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