Os Ciclos Biogeoquímicos
Chuva Ácida
Chuva Ácida
Ao queimar combustíveis fósseis para acionar as usinas, fábricas e veículos, é lançado enxofre no ar. Esse enxofre sobe para a atmosfera na forma de gás chamado “dióxido de enxofre”, um grande poluente do ar. Quando o dióxido de enxofre se junta à umidade da atmosfera, forma o ácido sulfúrico, um dos principais componentes das chuvas ácidas.
O dióxido de enxofre é produzido também nos pântanos e vulcões, mas em quantidades que o meio ambiente consegue assimilar. Atualmente existem enormes quantidades de fontes poluidoras, tornando as chuvas mais carregadas de ácido, dificultando ao meio ambiente anular seus efeitos. A chuva causa danos às folhas de espécies vegetais comprometendo a produção agrícola. Torna-se mais grave próxima às grandes concentrações industriais, atinge as florestas, os peixes e corroe edificações de pedra e concreto, inclusive metais expostos ao tempo que enferrujam mais rápido, como as pontes e edificações de aço. Ciclo do Carbono
As plantas realizam fotossíntese retirando o carbono do CO2 do ambiente para formatação de matéria orgânica. Esta última é oxidada pelo processo de respiração celular, que resulta em liberação de CO2 para o ambiente. A decomposição e queima de combustíveis fósseis
(carvão e petróleo) também libera CO2 no ambiente. Além disso, o aumento no teor de CO2 atmosférico causa o agravamento do "efeito estufa" que pode acarretar o
descongelamento de geleiras e das calotas polares com consequente aumento do nível do mar e inundação das cidades litorâneas.
Ciclo do Nitrogênio
O nitrogênio se mostra como um dos elementos de caráter fundamental na composição dos sistemas vivos. Ele está envolvido com a coordenação e controle das atividades metabólicas. Entretanto, apesar de 78% da atmosfera ser constituída de nitrogênio, a grande maioria dos organismos é incapaz de utilizá-Io, pois este se encontra na forma gasosa (N2) que é muito estável possuindo pouca tendência a reagir com outros elementos.
Os consumidores conseguem o nitrogênio de forma direta ou indireta através dos produtores. Eles aproveitam o nitrogênio que se encontra na forma de aminoácidos. Produtores introduzem nitrogênio na cadeia alimentar, através do aproveitamento de formas inorgânicas encontradas no meio, principalmente nitratos (NO3) e amônia (NH3+). O ciclo do nitrogênio pode ser dividido em algumas etapas:
• Fixação: Consiste na transformação do nitrogênio gasoso em substâncias aproveitáveis pelos seres vivos (amônia e nitrato). Os organismos responsáveis pela fixação são bactérias, retiram o nitrogênio do ar fazendo com que este reaja com o hidrogênio para formar amônia. • Amonificação: Parte da amônia presente no solo, é originada pelo processo de fixação. A outra é proveniente do processo de decomposição das proteínas e outros resíduos nitrogenados, contidos na matéria orgânica morta e nas excretas. Decomposição ou amonificação é realizada por bactérias e fungos.
• Nitrificação: É o nome dado ao processo de conversão da amônia em nitratos.
• Desnitrificação: As bactérias desnitrificantes (como, por exemplo, a Pseudomonas denitrificans), são capazes de converter os nitratos em nitrogênios molecular, que volta a atmosfera fechando o ciclo.
SEÇÃO LEITURA
Biocombustíveis O que é biocombustível?
É um combustível proveniente da biomassa, ou seja, a partir de recursos naturais vegetais ou animais. Quais os principais biocombustíveis utilizados hoje?
Existem dois biocombustíveis sendo utilizados: etanol (álcool) e biodiesel. O etanol é produzido a partir da fermentação da cana-de-açúcar (no Brasil) ou de milho (nos EUA). E o biodiesel é produzido através reações químicas entre óleos vegetais/animais e álcool (etanol ou metanol).
Quais as vantagens do uso de bicombustíveis?
Fácil adaptação para frota existente; Reduz a dependência ao petróleo;
A queima emite menos gases do efeito estufa do que a queima do petróleo; Combustível renovável.
Quais as desvantagens?
As culturas para a produção dos biocombustíveis competem com a produção de alimentos;
Desmatamento e queimadas de grandes áreas para o cultivo da matéria-prima utilizada na produção do biocombustível;
Consome grande quantidade de energia para a produção;
Devastação de áreas florestais (grandes consumidoras de CO2) para plantio das culturas envolvidas na produção dos biocombustíveis.
Quais as tendências para o futuro?
Diesel de cana-de-açúcar
O processo de produção de diesel de cana-de-açúcar é muito parecido com o da produção do álcool combustível, que utiliza leveduras - um tipo de fungo microscópico - para fermentar os açúcares presentes na cana e secretar etanol. A diferença crucial está no DNA da levedura, que foi geneticamente modificado para secretar diesel no lugar de álcool.
O diesel de petróleo é o mais poluente dos combustíveis fósseis. Já o diesel de cana-de-açúcar, além de ser livre de enxofre - o que reduz o impacto sobre a poluição urbana - é renovável em relação ao carbono que emite para a atmosfera. Isto reduz o impacto sobre o aquecimento global.
Etanol celulósico
Também conhecido como etanol de lignocelulose, é a denominação dada ao álcool etílico (etanol) obtido a partir da quebra das cadeias da celulose, hemicelulose e pectina, polímeros que constituem a estrutura fibrosa dos vegetais, através de reações químicas ou bioquímicas.
Uma das principais matérias-primas usada para produção do etanol celulósico é a biomassa composta pelos rejeitos e resíduos das colheitas e do processamento de vegetais, que não é reaproveitada para alimentação humana e animal ou para outras finalidades.
A primeira usina brasileira de etanol celulósico deve iniciar produção até dezembro de 2013. Gás Natural
O que é Gás Natural?
É o gás proveniente da decomposição de matéria orgânica, encontrado em reservas naturais ou a partir de biodigestores. Pode ser armazenado na forma natural (gás) ou comprimido (líquida).
O gás natural, obtido de fontes não renováveis, é um gás fóssil proveniente de jazidas naturais, localizadas em reservas que muitas vezes estão associadas às de petróleo, mas não necessariamente. O gás também pode ser obtido de fontes renováveis, a partir da digestão anaeróbica de biomassa vegetal e/ou animal, sendo nesse caso denominado biogás.
O biogás é menos rico em metano e contém quantidades significativas de dióxido de carbono. Dentre as principais vantagens do uso do biogás destacam-se a sua origem renovável e o fato de contribuir para mitigar o efeito estufa. O processo de obtenção de energia do biogás encontra-se em fase de desenvolvimento. Ainda que tecnicamente viável, poucas experiências têm sido feitas visando o uso de biogás comercialmente no setor de transportes.
Quais as vantagens?
Possibilidade de aumento de eficiência energética dos motores; Fácil adaptação à frota existente;
Reduz a dependência ao petróleo; Queima mais limpa;
Menor emissão de material particulado, de óxidos de enxofre e de hidrocarbonetos tóxicos.
Quais as desvantagens?
Aumento dos custos dos veículos (manutenção, tecnologia);
Aumento do peso dos veículos (maior peso do tanque de armazenagem); Combustível não renovável;
Maior emissão de metano, que apesar de ser um gás considerado de baixa toxicidade em termos de qualidade ambiental, trata-se de um dos principais gases do efeito estufa.
Hidrogênio O que é Hidrogênio?
É um elemento químico abundante na natureza, mas o hidrogênio é um vetor energético e não uma fonte primária em si. Antes de ser usado, ele precisa ser produzido usando-se energia obtida de fontes primárias. Ele pode ser produzido a partir de vários recursos renováveis ou não, porém, apesar de todas as vantagens ambientais e de segurança quanto à garantia de suprimento, ainda existem muitos desafios a serem vencidos até que a sua utilização se torne uma realidade.
O hidrogênio pode ser utilizado tanto em motores de combustão interna como em pilhas a combustível. Porém, o uso de hidrogênio em veículos equipados com pilhas combustível é mais eficiente do que nos motores de combustão interna. As células de combustível em desenvolvimento poderão ser capazes de oferecer uma alternativa limpa e econômica aos motores de combustão interna.
Quais as vantagens?
Não emite gases do efeito estufa; Alta eficiência energética;
Pode ser obtido a partir de diversas fontes;
Potencial de melhorias nos projetos de novos veículos (tamanho de motor, redução de ruídos e designs modernos).
Quais as desvantagens?
Necessidade de captura do CO2 para sua produção, caso a fonte de energia utilizada para sua produção emita CO2;
Alto custo do combustível e do veículo;
Significativas barreiras tecnológicas ainda precisam ser vencidas para utilização em alta escala. Quais as tendências para o futuro?
Se o hidrogênio for capturado através de métodos que utilizem energia solar ou eólica, pode se tornar um combustível alternativo com emissão zero (de gases do efeito estufa) do início ao fim do processo; Área promissora devido a grandes esforços em pesquisa sobre células de hidrogênio;
Desenvolvimento de tecnologias para motores com injeção direta de hidrogênio. Energia elétrica
E a energia elétrica?
A utilização de energia elétrica para propulsão de veículos pode acontecer através do armazenamento da energia em baterias ou super-capacitores, ou aquisição da energia através de fontes externas de veículos, geralmente cabos ao longo da via.
Quais são as vantagens?
Emissão zero de gases do efeito estufa pelo veículo;
Reaproveitamento da energia cinética do veículo para geração de energia elétrica. Quais as desvantagens?
Atualmente a autonomia dos veículos com armazenamento interno é limitada; A eficiência das baterias (peso e capacidade) ainda é uma barreira tecnológica;
A fonte da energia elétrica pode ser uma fonte ecologicamente prejudicial (termo-elétrica); As baterias são resíduos altamente tóxicos e de difícil reciclagem.
Exercícios
1) Numere de 1 a 5, em ordem crescente de sua produtividade primária bruta (Kcal/m£/ano), os seguintes tipos de ecossistemas.
( ) tundra
( ) floresta tropical ( ) taiga
( ) floresta temperada decídua ( ) campo
A sequencia correta de preenchimento dos parênteses, de cima para baixo, é a) 2 - 4 - 3 - 1 - 5. b) 3 - 1 - 4 - 5 - 2. c) 2 - 3 - 5 - 1 - 4. d) 3 - 2 - 1 - 5 - 4. e) 1 - 5 - 3 - 4 - 2.
2-) Que quantidade de energia está disponível para os consumidores primários de uma comunidade?
a)Toda energia incorporada na fotossíntese durante ávida do vegetal. b)Toda energia luminosa que é absorvida pelas plantas.
c) A porção de energia incorporada nas substâncias químicas existentes na planta.
d) A porção de energia transformada em calor durante as reações químicas das células. e) A porção de energia utilizada pela respiração celular do vegetal.
3) Qual o tipo de relação entre, as bactérias do gênero Rhizobium e as plantas leguminosas. Esse tipo de relação interespecífica é conhecido como:
A)Predatismo B)Comensalismo C)Parasitismo D)Amensalismo
E)Mutualismo
4) Considere as seguintes frases:
I. O uacari-vermelho, 'Cacajao calvus', é um macaco da Amazônia ameaçado de extinção, assim como o uacari-preto, 'Cacajao melanocephalus'.
II. Os guarás da espécie 'Chrysocyon brachyurus' vivem nos campos brasileiros encontrandose representantes da mesma espécie também em campos argentinos. III. Dentre os botos marinhos, os mais conhecidos são os da baía do Rio de Janeiro pertencentes à espécie 'Sotalia brasiliensis' e com habitat restrito a essa área.
Menção a uma única população é feita na frase a) I, apenas b) II, apenas c) III, apenas d) I e na II e) II e na III
5) Um pesquisador, estudando a multiplicação de bactérias em alimentos utilizados pelo homem, obteve, em alguns casos, o seguinte
gráfico:
Para obter curvas desse tipo, ele deve ter mantido, durante a experiência, os alimentos em a) temperatura de 0°C.
b) temperatura de 40°C. c) temperatura de 90°C. d) salmoura concentrada. e) calda espessa de açúcar.
6) Alguns moluscos têm importância sanitária. Um exemplo comprovado é o do planorbídeo Biomphalaria glabrata, que está relacionado ao ciclo de uma doença que atinge os humanos. Por outro lado, ainda não foi comprovado se Acathina fulica está relacionada com a incidência de meningoencefalite. Este gastrópode foi introduzido no Brasil, sem estudos prévios, visando substituir com vantagens o escargot (molusco utilizado como alimento).
a) A qual doença os caramujos Biomphalaria estão relacionados? Qual o papel dos caramujos no ciclo desta doença? Em que ambiente ocorre a contaminação dos humanos? b) Acathina fulica está aumentando rapidamente e está destruindo a vegetação de algumas regiões. Dê uma explicação possível, do ponto de vista ecológico, para esta proliferação.
7) :A agricultura moderna converte áreas ocupadas por comunidades vegetais complexas em áreas ocupadas por uma única espécie de planta destinada ao consumo humano. Esse processo está associado a um(a):
a) maior equilíbrio ecológico, devido à introdução da espécie agrícola.
b) diminuição das populações de insetos que se alimentam da espécie agrícola. c) menor incidência de doenças causadas por fungos, bactérias ou vírus que atingem a
espécie agrícola.
d) seleção de variedades da espécie agrícola resistentes a pragas e doenças.
e) aumento da estabilidade no ecossistema, devido à grande produtividade obtida com o cultivo da espécie agrícola.
8) Dados obtidos em expedições científicas que fizeram um levantamento da fauna e flora oceânicas - desde o litoral até as regiões abissais - permitiram estimar a densidade da população de vários seres marinhos, em função de profundidade média em que foram coletados. Alguns dos gráficos seguintes foram elaborados a partir de informações obtidas nessas expedições.
Dentre esses gráficos, identifique o mais compatível, respectivamente, com a distribuição populacional de:
a) peixes em geral;
b) fitoplâncton. Justifique sua resposta.
9) O biólogo russo G. F. Gause realizou uma série de experimentos em laboratório com duas espécies de protozoários, P. caudatum e P. bursaria. Esses protozoários podem alimentar-se de bactérias e leveduras, mas um não come o outro. No primeiro experimento, as duas espécies de protozoários foram postas num meio líquido e apenas bactérias foram oferecidas como alimento. Os resultados desse experimento estão apresentados no gráfico A.
No segundo experimento receberam como alimento bactérias e leveduras. Os resultados são mostrados no gráfico B.
a) Que conceito ecológico pode ser deduzido do primeiro experimento? b) Como podem ser interpretados os resultados do segundo experimento?
10) Em qual nível ecológico um fazendeiro que pretenda determinar a taxa anual de aumento no número de cabeças de gado de sua criação, a fim de explorá-la de maneira sustentável, irá abordar esta questão? a) Ecossistema.
b) Comunidade. c) População. d) Indivíduo. e) Célula.
11) Publicações recentes, como o artigo "O Brasil de cabelos brancos", de Bernardo Esteves, apresentam dados estatísticos que indicam uma tendência ao aumento das classes etárias mais velhas e ao declínio na taxa de fecundidade média da população brasileira. ("Ciência Hoje", n. 137, abril, 1998). Através destas informações pode-se supor que vem ocorrendo a) um declínio na densidade populacional.
b) uma estabilização na taxa de crescimento populacional. c) um aumento no potencial biótico da população.
d) um declínio da capacidade de suporte do ambiente. e) uma modificação na dinâmica migratória da população.
Gabarito
1-E 2-C 3-E 4-C 5-A
6-a) O caramujo Biomphalaria glabrata está relacionado com a esquistossomose (ou barriga d'água). Ele é o hospedeiro intermediário do verme Schistossoma mansoni, causador da doença. A
contaminação ocorre em águas continentais lênticas.
b) A proliferação rápida pode ser causada, por exemplo, pela ausência de predadores ou competidores naturais.
7)D
8)a) Gráfico 3. Os peixes, em geral, distribuem-se em maior número no ambiente marinho com até 200 m de profundidade. Essa maior densidade populacional deve-se à maior riqueza em plâncton, nécton e bentos, que servem de alimento para muitas espécies de peixes. No entanto, peixes são encontrados em outras regiões mais profundas, até mesmo nas zonas abissais.
b) Gráfico 1 - O fitoplâncton é encontrado em zonas de até 200 m de profundidade. Em zonas de maior profundidade, ocorre escassez de luz, o que impede a fotossíntese e a proliferação desses organismos.
9) a) O experimento demonstra o conceito de exclusão competitiva. As duas espécies de protozoários competem por uma única fonte de alimento, as bactérias. Nessas condições 'P. caudatum' é
competitivamente superior e eliminou 'P. bursaria'.
b) No segundo experimento há duas fontes de alimento; provavelmente, cada espécie explora com mais eficiência uma das fontes de alimento, e as duas espécies podem viver juntas, pois não exploram o mesmo nicho.
10) C 11)) B