Professora Leonilda Brandão da Silva

COLÉGIO ESTADUAL HELENA KOLODY – E.M.P. TERRA BOA - PARANÁ

Professora Leonilda Brandão da Silva

Como os elementos químicos encontrados nos seres vivos circulam pela natureza?

Que desequilíbrios os seres humanos vem causando nos ciclos desses elementos?

O que você sabe sobre: • Sequestro de carbono? • Efeito estufa? • Aquecimento global? • Protocolo de Kyoto? • Créditos de carbono?

PROBLEMATIZAÇÃO

Ler o texto introdutório:

p. 198

“Na natureza nada se

cria, nada se perde, tudo

se transforma”.

• Os organismos retiram constantemente da natureza

subs-tâncias e elementos químicos, que depois retornam ao ambiente.

• O processo contínuo de retirada e devolução de

elemen-tos químicos à natureza constitui os ciclos biogeoquími-cos.

• As cadeias de carbono que formam as moléculas de açúcar são fabricadas pelos seres autotróficos por meio da fotossíntese, na qual ocorre absorção do CO₂ do ambiente.

• A absorção do carbono atmosférico pelas plantas e outros seres autotróficos e sua transformação em substâncias orgânicas são chamadas de fixação do carbono ou sequestro do carbono.

• Dessa forma, o carbono passa a circular pela ca-deia alimentar na forma de moléculas orgânicas.

• Sua volta ao ambiente se dá na forma de CO₂ por meio da respiração de praticamente todos os seres vivos e da decomposição de seus corpos após a morte.

6

C

O

+

6

H

O

C

H

O

+ 6

O

Fotossíntese

Respiração celular

energia

• Boa parte do CARBONO da Terra está nos compostos

mi-nerais – carbonatos (depósitos de conchas ou esqueletos) – e nos depósitos orgânicos fósseis (carvão mineral, petróleo e o gás natural), que se originaram de vegetais e outros organismos, durante centenas de milhões de anos.

• Essas formas de carbono podem voltar à atmosfera pela

oxidação lenta em contato com o ar ou pela queima de combustíveis fósseis.

• A produção de CO₂ pela respiração e pela decomposição

deveria ser naturalmente compensada pelo consumo desse gás na fotossíntese.

• No entanto, o ser humano não tem respeitado a natureza,

li-bera esse gás na atmosfera, a uma velocidade muito maior que a de assimilação pela fotossíntese.

• As reservas de carvão e de petróleo estão sendo

consumi-das em pouco + de um século. O resultado é um desequilí-brio no ciclo do carbono, com aumento progressivo de CO₂ na atmosfera.

EFEITO ESTUFA – p. 200

• A luz do Sol passa pelo vidro e é absorvida pelas plantas e

por outros objetos, que se aquecem e emitem raios infraver-melhos (radiação infravermelha ou radiação térmica).

• Por meio da radiação

ocorre a transferência de calor de um corpo para outro. A radiação infravermelha não atra-vessa bem o vidro co-mo faz a luz (radiação ultravioleta); isso faz com que o calor fique preso, mantendo a es-tufa aquecida.

• De maneira semelhante ao que ocorre numa estufa de

plan-tas, as radiações do Sol (onda infravermelha ou onda térmi-ca) passam pela atmosfera e esquentam a superfície do pla-neta.

• Uma parte desses raios

atra-vessa a atmosfera e vai para o espaço.

• Outra parte é absorvida por

certos gases (CO₂) da atmos-fera e irradiada de volta para a Terra.

• Desse modo, a atmosfera

man-tém a temperatura do planeta nos níveis que conhecemos hoje 15ºC. Esse efeito é cha-mado EFEITO ESTUFA.

• O efeito da atmosfera sobre a temperatura da Terra é

chama-do efeito estufa, pois lembra o que acontece nas estufas de vidros.

• Ele mantém a temperatura média da Terra em torno de 15ºC.

• Sem ele, o planeta estaria permanentemente coberto de gelo

É o efeito estufa antrópico resulta em um desequilíbrio energético do planeta e contribui para o aquecimento global.

GASES QUE COLABORAM PARA O EFEITO ESTUFA

• Diversos gases na atmosfera colaboram para o

efei-to estufa, entre eles: o vapor de água, o gás carbô-nico, o metano, o dióxido de nitrigênio e os clorofluorcarbo-nos (CFCs).

• O CO₂ é o principal, sendo responsável por cerca 63% do efeito.

• O gás metano é produzido na decomposição da matéria orgânica, no cultivo de arroz em regiões alagadas, na decomposição do lixo, na fermentação no intestino de cupins de ruminantes.

• O NO₂ é produzido na combustão de matéria orgânica, e os CFCs são gases de aplicações industriais.

Aquecimento global: as evidências

• Nos últimos anos a temperatura média da Terra

tem aumentado. Os cientistas acreditam que isso ocorra devido à intensificação do efeito estufa.

• Medidas feitas por satélites comprovam que cada vez menos

radiação infravermelha escapa para o espaço. Ao mesmo tempo vem aumentando a quantidade dessa radiação que volta para a Terra. Esse fenômeno é o Aquecimento Global.

• Há fortes evidências de que a intensificação do efeito estufa

resulta principalmente do aumento da concentração de CO₂ na atmosfera. A produção desse gás pela respiração e de-composição deveria ser naturalmente compensada pelo seu consumo na fotossíntese.

• No entanto, com o aumento da produção de CO₂ – por causa da queima de combustíveis fósseis (em motores, indústrias e usinas) e, em menor grau, pelas queimadas de florestas -, a concentração desse gás vem aumentando gradativamente.

• No início da Revolução Industrial, no final do século XVIII, a

concentração de CO₂ era de 280 ppm. No final da década de 1950 passou para 315 ppm, e em 2011 atingiu cerca 392 ppm.

• Estudos indicam que a concentração de CO₂ na atmosfera é a maior dos últimos 800 mil anos, e que nove dos dez anos mais quentes (desde 1880) ocorreram no séc. XXI.

• Embora os climatologistas afirmem que a temperatura média

da Terra está em elevação, isso não impede que, em algum ano, tenhamos um inverno rigoroso.

• Outros estudos mostram aumento no ritmo do derretimento do gelo nos polos e diminuição das geleiras nos Andes e no Himalaia.

• Em 2011, a temperatura média no Ártico foi a mais alta desde

que as medições começaram, em 1880: o Ártico ficou 2,28ºC mais quente do que a média do período de 1951 a 1980.

• Em 2007, um relatório do IPCC elaborado por especialistas

concluiu que muito provavelmente (95%) o aquecimento glo-bal se deve ao aumento das emissões de CO₂ provocadas pelo ser humano.

• Um aumento de + de 2ºC seria suficiente para provocar inun-dações, mais frequentes, ciclones tropicais e furacões mais intensos, aumento de chuvas em latitudes + extremas e me-nos chuva nas áreas subtropicais.

• O aquecimento do planeta tb poderá interferir nos caminhos

das correntes de ar e de água e alterar o regime de chuvas,

afetando mais profundamente o clima de várias regiões.

• Todas essas mudanças climáticas poderiam prejudicar a

a-gricultura. A seca, a falta de água e os problemas na agricul-tura poderão fazer com que 600 milhões de pessoas sejam atingidas pela fome, desnutrição até o fim deste século.

−Outro fator seria a proliferação de insetos (se reproduzem melhor em clima quente) que atacam plantações e transmi-tem doenças.

−Há ainda risco de perda da biodiversidade. Entre 20% a 30% das ssp podem ser extintas caso a temperatura aumente até 2,5ºC.

−Parte da Amazônia poderá ser transformada em savana. −Degelo de parte das calotas polares.

−Elevação do nível dos mares. Inundações doa áreas

litorâne-as, muitas ilhas ficarão submersas.

−Todas essas previsões dependem do que vai ocorrer com as

O que fazer?

• Em 2005, entrou em vigor o Protocolo de Kyoto: em que cer-ca de 190 países apoiaram a redução da emissão de CO₂ de 5,2% em média entre os anos de 2008 e 2012 (as cotas de redução variam de 6 a 8% conforme o país).

• Em 2012, o Protocolo de Kyoto foi prorrogado até 2020, esta-belecendo-se que novos encontros serão realizados a fim de que todos os países do mundo se comprometam a reduzir suas emissões.

• No Brasil, a lei 12.187 instituiu a Política Nacional sobre

Mu-danças do Clima, que formaliza o compromisso do país em reduzir entre 35,1% e 38,9% a emissão de CO₂ até 2020.

• Para atingir as metas estabelecidas, por exemplo, para

redu-zir o consumo de combustíveis fósseis pela utilização de e-quipamentos mais eficientes, que queimem menos combus-tíveis. Outra saída, é investir em fontes alternativas e ener-gia, que não emitem CO₂.

O Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL)

•Os países em desenvolvimento, que não precisam cumprir, por enquanto, metas obrigatórias de redu-ção, podem ser beneficiadas pelo MDL.

•Governos ou empresas desses países, que não pre-cisam reduzir, mas que, reduzem as emissões, po-dem “vender” esses créditos a empresas ou gover-nos das nações ricas.

•Em troca, estas contabilizam para si essas reduções e recebem “créditos de carbono”, que contariam para atingir suas metas de redução das emissões.

•O argumento é que para o planeta como um todo, o importante é reduzir a emissão total de CO₂, não importando a região.

• Troca dos combustíveis fósseis (gasolina e diesel) por álcool que polui menos.

• Projetos de reflorestamento aumentando a quantidade de árvores que absorvem o CO₂.

• Redução do gás metano.

• Novas tecnologias para armazenar ou bombear para o interior o subsolo ou fundo do mar o CO₂ eliminado nas indústrias.

• Além das medidas tomadas por governos e empresas,

cada um de nós pode colaborar: diminuindo o con-sumo de energia, usar transportes coletivos, carro à álcool, manter motores regulados, reduzindo volume de lixo, reciclando e reaproveitando.

Como os elementos químicos encontrados nos seres vivos circulam pela natureza?

Que desequilíbrios os seres humanos vem causando nos ciclos desses elementos?

O que você sabe sobre: • Sequestro de carbono? • Efeito estufa? • Aquecimento global? • Protocolo de Kyoto? • Créditos de carbono?

PROBLEMATIZAÇÃO

EFEITO ESTUFA

VÍDEOS:

Ciclo do carbono – Duração:1:00

Derretimento das geleiras na Groelândia -

Parte 01

Fantástico: derretimento das geleiras da

Groelandia -

ONU alerta sobre Impactos do

aquecimento global – 2:50

1)Explique o significado de ciclos biogeoquímicos.(2)

2)O que significa fixação do carbono ou sequestro do carbono? (3)

3)Como se dá a volta (

devolução

4)Esquematize o ciclo do gás carbônico. (6) Co

5)Como o ser humano vem alterando a concentra-ção de CO₂ na atmosfera? Qual a relação entre esse desequilíbrio no ciclo do carbono e a tempe-ratura média do planeta? (4)

6) Explique Efeito Estufa. (3)

7) Além do CO₂, quais os gases que colaboram com o efeito estufa? (2)

8) Por que se recomenda o reflorestamento como forma de diminuir o problema causado pela emis-são de CO₂? (2)

9) O que são “créditos de carbono”? (3)

10)Como cada um de nós pode colaborar para

dimi-nuir a emissão de CO₂ no ambiente? (3) ♣♣♣



Como o oxigênio chega à atmosfera?



Qual a importância do O

para os

se-res vivos?



O que você sabe sobre:

• Camada de ozônio?

• Protocolo de Montreal?

• Fixação do nitrogênio?

• Rotação de cultura?

• Adubação verde?

PROBLEMATIZAÇÃO

• Os átomos de oxigênio estão nos + variados com-postos minerais e orgânicos, mas sua presença na forma de molécula de oxigênio livre (O₂ ) – como é usado na respiração e na combustão – depende da

fotossíntese.

• Nessa forma compõe 21% da atmosfera.

• Esse gás é produzido durante a fotossíntese e con-sumido quando essas moléculas são oxidadas na respiração ou na combustão. Por isso, o ciclo do oxigênio está muito relacionado ao do carbono.

15 a 30 Km -estratosfera

• Parte do oxigênio (O₂) da atmosfera combina-se com metais do solo (como Fe) e forma óxidos.

• Na estratosfera, parte é transformado em ozônio O₃

pelos raios ultravioletas do Sol. O inverso tb ocorre. • Essas duas reações (O₂ O₃) permitem que se

mantenha na estratosfera uma camada de ozônio em equilíbrio, que funciona com filtro protetor, retendo cerca de 80% de toda radiação ultravioleta. • A maior concentração de ozônio está entre 20 e 25

km de altitude.

• Com a destruição dessa camada, mais raios UV che-gam à Terra, o que representa sério perigo p/ o ser humano e para o meio ambiente.

• A camada de ozônio vem sendo destruída por ga-ses liberados por aviões supersônicos, cinzas de vulcões e, principalmente, pelos clorofluorcarbo-nos (CFCs), grupo de gases usados nas indústri-as, com destaque para CF₂, Cl₂, CFCl₃.

• Os CFCs são muito estáveis e sobem lentamente até a estratosfera, onde começam a destruir o o-zônio. Além disso, também colaboram para o aumento do efeito estufa.

• Sob a ação dos raios ultravioletas, os CFCs liberam

átomos de cloro, que reagem com o ozônio e o trans-formam em oxigênio.

• No fim da reação, os átomos de cloro são

regenera-dos e destroem outras moléculas de ozônio. Apenas

um átomo de cloro pode teoricamente decompor + de cem mil moléculas de ozônio, ao longo do anos.

CF

Cl

CF

Cl +

Cl

Cl +

O

ClO + O

ClO + O Cl +

O

•O processo de formação de ozônio a partir do

oxigê-nio não é interrompido, mas a sua velocidade é infe-rior à de destruição, o que leva a uma redução “Bu-raco na Camada de Ozônio”.

• Nos anos de 1930, os CFCs foram considerados

extrema-mente práticos, pois eram inertes, não inflamáveis, nem tó-xicos ou corrosivos, e podiam ser utilizados para dar pres-são em embalagens spray (aerossóis) de inseticidas e de-sodorantes. Também foram usados como gás de refrigera-ção em geladeiras e ar-condicionado, e na fabricação de

espuma de plástico e isopor.

• Apenas em 1970 ficou comprovada

a ação danosa desses gases sobre a camada de ozônio.

• Quando aqueles aparelhos são concertados ou viram

suca-tas, esses gases escapam para a atmosfera e o resultado é a formação de “buracos” na camada de ozônio, que correspondem a regiões em que essa camada é mais fina, pelas quais os raios ultravioletas passam em maior quanti-dade.

• Algumas medições, re-velaram uma destruição mai-or do ozônio – che-gando a 50% - sobre a Antártida, mas trata-se de um fenômeno cíclico. A massa de ar com ga-ses que destroem o ozô-nio permanece estacio-nária em certas estações do ano, piorando a situ-ação. Com a mudança de estação o ar é reno-vado e a destruição di-minui.

O aumento da passagem de radiação UV pode:

• Reduzir a fotossíntese – comprometendo colheitas.

• Destruir o fitoplâncton – provocando desequilíbrios nos e-cossistemas aquáticos.

• No ser humano, esse tipo de radiação aumenta a inci-dência de câncer de pele (por causa do aumento da taxa de mutações), de cataratas (lesões no cristalino) e de prejuízos ao sistema imunológico.

• Em setembro de 1987 foi assinado o Protocolo de Montreal

e, desde então, as emissões de CFCs diminuíram 97% nos países industrializados e 84% nos demais.

• Além de não produzir mais CFC em 2007 o Brasil proibiu

sua importação.

• O últimos estudos confirmam que a expansão do buraco na camada de ozônio está contida. No entanto, alguns ga-ses usados em substituição (HFC, HCFC-22) tb intensifi-cam o efeito estufa.

• A água é fundamental para os seres vivos, pois pos-sibilita a ocorrência das reações químicas, ajuda a regular a temperatura e facilita e transporte de subs-tâncias.

• Cerca de 71% da superfície da Terra é coberta por á-gua em estado líquido. Do total desse volume, ≊

97% estão nos oceanos.

• Cerca de 2% da água do planeta está no estado só-lido, nas regiões próximas aos polos e no topo de montanhas muito elevadas.

• A água doce no estado líquido está nos rios, lagos, represas, infiltrada no solo e nas rochas, nas nu-vens e nos seres vivos – corresponde 1% do total de água do planeta.

• A energia solar desempenha importante papel no

ciclo hidrológico. Graças a ela, a água sofre cons-tante evaporação e penetra na atmosfera em forma de vapor.

• Nas camadas + altas e + frias da atmosfera, o vapor de água se condensa e forma as nuvens.

• As gotas de água nas nuvens são tão pequenas q a turbulência e as correntes de ar mantêm-nas flutu-ando. Qdo várias gotas se juntam, elas podem ficar muito pesadas p/ se manter no ar e se precipitam na forma de chuva, neve ou granizo.

• Por escoamento superficial, a água pode formar ri-os e lagos e voltar para o aceano.

• Pode tb infiltrar-se no solo e formar os lençóis sub-terrâneos ou freáticos, ou os aquíferos.

Há dois tipos de ciclo da água:

• Ciclo curto ou pequeno: que ocorre pela evapora-ção dos oceanos, rios, mares e lagos e sua volta a superfície da Terra na forma de chuva e neve.

• Ciclo longo ou grande: o que a água passa pelo corpo dos seres vivos antes de voltar ao ambiente. – Ela é retirada do solo pelas raízes dos vegetais e utilizada na fotossíntese e pode, pela cadeia ali-mentar, ir para o corpo dos animais.

– A água volta para a atmosfera por meio da trans-piração ou da respiração e volta para o solo por meio da urina, das fezes ou da decomposição

das folhas e dos cadáveres.

– O conjunto de evaporação e transpiração é cha-mado de evapotranspiração.

• Os ser humano vem consumindo grandes quantida-des de água doce de rios, lagos e lençóis subterrâ-neos.

• O consumo excessivo e a poluição aceleram a es-cassez de água limpa.

Vídeo: Ciclo da água

Duração: 3:31

• O nitrogênio é um elemento químico fundamental p/ o ser vivo, pois entra na constituição de substân-cias importantes, como as proteínas e os ácidos nucleicos.

• Entretanto, apesar de 78% da atmosfera ser cons-tituída de gás nitrogênio (N₂ muito estável), a maio-ria dos seres vivos não pode utilizá-lo diretamente. • Os vegetais só conseguem usá-lo na forma de

amô-nia (NH₃) ou de nitrato (NO -3).

• Os animais aproveitam o nitrogênio na forma de a-minoácidos.

ETAPAS DO CICLO DO NITROGÊNIO

• FIXAÇÃO

• AMONIFICAÇÃO

• NITRIFICAÇÃO

• A transformação do gás nitrogênio em amônia, que pode ser incorporada às substâncias orgânicas, é chamada de fixação do nitrogênio.

• A fixação é feita por algumas bactérias que conse-guem utilizar o nitrogênio atmosférico e o transfor-mam em amônia (NH₃). A amônia pode ser incor-porada às substâncias orgânicas ao combinar-se como CO2 para formar aminoácidos.

• 2N₂ + 6H₂O 4NH₃ + 3O₂

• Entre as cianobactérias fixadoras, estão a Nostoc e a Anabaena, e entre as bactérias, a Azotobacter e a

Clostridium, encontradas no solo e na água.

• Há também as bactérias do gênero Rhizobium, que vivem nas raízes das leguminosas.

• Examinando essas raízes, encontramos pequenos nódulos com milhões de bactérias fixadoras ( Rhi-zobium). Uma parte do nitrogênio fixado é forneci-do à leguminosa que a utiliza na síntese de aminoá-cidos e nucleotídeos, o excesso é liberado no solo na forma de amônia.

• Essas bactérias funcionam como adubo vivo ao forne-cer nitrogênio à planta, que lhes dá alimento – associa-ção mutualística –

2) AMONIFICAÇÃO

• Uma parte da amônia do solo origina-se da fixação do nitrogênio. Outra parte é formada a partir da de-composição dos cadáveres e excretas.

• Realizado por bactérias e fungos decompositores, esse

3) NITRIFICAÇÃO

• O fenômeno de transformação da amônia em nitrato é chamado de nitrificação e ocorre em 2 etapa.

−Nitrosação: a maior parte da amônia não é

absor-vida pelas plantas, sendo oxidada em nitrito pelas bactérias notrosas (gênero Nitrosomonas,

Nitroso-cocus e Nitrosolobus (quiomintéticas).

−Nitratação: os nitritos formados pelas bactérias

ni-trosas são liberados no solo e oxidados por outras bactérias quimiossintéticas chamadas nítricas (gê-nero Nitrobacter); nessa oxidação, forma-se os

nitratos.

• Os nitratos absorvidos são utilizados pelas plantas na fabricação de proteínas e de seus ácidos nuclei-cos. Pela cadeia, passam para o corpo dos animais.

4) DESNITRIFICAÇÃO

• No solo, além das bactérias de nitrificação, existem outras, como a Pseudomonas denitrificans. Na au-sência de O₂, essas bactérias usam nitrato para oxi-dar compostos orgânicos (respiração anaeróbia) e produzir energia.

• Por meio da desnitrificação, uma parte dos nitratos

do solo é transformada novamente em gás nitrogê-nio (N₂) e volta para a atmosfera e com isso fecha-se o ciclo.

1) FIXAÇÃO

2) AMONIFICAÇÃO 3) NITRIFICAÇÃO

Nome do

Processo Agente Equação

Fixação Bactéria Rhizobium e Nostoc (alga cianofícea)

N2 => sais

nitrogenados

Amonização Bactérias decompositoras N orgânico => NH4

Nitrosação Bactéria Nitrosomonas

e Nitrosococcus NH4 => NO2 Nitratação Bactéria Nitrobacter NO2 => NO3

Desnitrificação Bactérias Desnitrificantes

(Pseudomonas) NO3 => N2

Resumo dos processos no ciclo do

Nitrogênio:

Amônia Nitrito

Nitrato Gás Nitrogênio

FERTIZIAÇÃO DO SOLO

• Embora no solo haja uma quantidade limitada de ni-tratos, sais de amônia e de outros minerais necessá-rios às plantas, nos ecossistemas naturais a morte e a decomposição promovem a rápida reciclagem

desses elementos.

• Nas culturas agrícolas, uma parte dos vegetais é consumida nas cidades; portanto, sai do ecossiste-ma e impede a reciclagem dos sais.

• Para compensar isso, são fornecidos ao solo

nitrogênio, fósforo, potássio e outros elementos na forma de adubos ou fertilizantes sintéticos.

• Outra maneira de devolver ao solo os sais de

ni-trogênio é por meio da

rotação de cultura

, em

que se alterna o plantio de arroz, milho, trigo,

etc. com plantas leguminosas. Como vimos,

estas repõem pela fixação os sais de nitrogênio

que outros vegetais retiram do solo.

• Além disso, após a colheita, folhas e ramos das

leguminosas podem ser enterrados no solo para

Como o oxigênio chega à atmosfera?

Qual a importância do O₂ para os seres vivos?

Por que o nitrogênio é um elemento funda-mental para os seres vivos?

O que você sabe sobre: • Camada de ozônio? • Protocolo de Montreal? • Fixação do nitrogênio? • Rotação de cultura? • Adubação verde?

PROBLEMATIZAÇÃO

1) Qual a proporção de O₂ livre na atmosfera? (1)

2) Explique a importância da camada de ozônio na atmosfera. (2)

3) Que gases são os responsáveis pela destruição da camada de ozônio? Como eles danificam a atmosfera? (3)

4) Qual o objetivo do Protocolo de Montreal e o que ele já atingiu? (3)

5) Esquematize o ciclo da água na natureza. (6)

6) Por que o nitrogênio é um elemento fundamental para os seres vivos? (2)

7) Qual a proporção de N₂ livre na atmosfera? (1)

8) Explique o que é fixação do nitrogênio, amonifica-ção, nitrificação e desnitrificação e quais as seres vivos que realizam cada etapa. (6)

9) Em relação aos gases CFCs, responda: a) Como eles danificam a atmosfera? (3)

b)Como isso pode afetar a saúde humana? Por quê? (3)

c) Que importante medida foi tomada em relação a esse problema? (3)

10)Explique rotação de cultura e qual sua importân-cia. (4)

11)O que é adubação verde. (4)

ATIVIDADES

RESPONDER:

Aplique seus conhecimentos

1 a 24