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Ciclo do Carbono: entenda todas as etapas!
por Renata Celi | nov 29, 2018 | Química | 0 Comentários
O carbono é um dos elementos mais comuns no planeta, com grandes reservatórios na biosfera, atmosfera, litosfera e hidrosfera, na forma de carboidratos, proteínas, ácidos nucleicos, gás carbônico e carbonato de cálcio.
Com sua forte influência na interação entre as moléculas, o ciclo do carbono é um processo fundamental para manter a vida na Terra. Responsável pela fotossíntese e por manter o planeta aquecido por meio do efeito estufa, sem ele nenhum de nós estaríamos aqui. Justamente por isso, é um assunto muito recorrente nos vestibulares e que gera muitas dúvidas entre os estudantes.
Se você não tem certeza de como ele funciona, fique tranquilo! Neste artigo separamos tudo que você precisa saber para mandar bem no Enem e nos vestibulares. Continue lendo e saiba mais!
Afinal, o que é o ciclo do carbono?
O ciclo do carbono é um ciclo biogeoquímico que garante a renovação de elementos químicos de forma natural. Dessa maneira, ele possibilita a interação de diversas moléculas com as camadas da Terra — atmosfera, hidrosfera, litosfera e biosfera.
Para que ele funcione de forma equilibrada, é preciso de um armazenamento de qualidade que reserve o elemento químico de forma natural, além da existência e atividade de diversos seres vivos e da sua movimentação pelas camadas terrestres e pelos seres que compõem o ecossistema.
Ao envolver todas as áreas que mantêm a vida em movimento, o ciclo do carbono é complexo e se subdivide no ciclo biológico e físico, e no geológico e biofísico. Para facilitar a compreensão, distinguimos cada um deles abaixo.
Ciclo biológico e físico do carbono
Como próprio nome aponta, o ciclo do carbono é um processo que não tem início nem fim, em que suas etapas ocorrem de maneira simultânea. Dessa forma, as plantas e outros seres autótrofos, ao realizarem a fotossíntese, retiram o carbono do dióxido de carbono (CO2) do ambiente.
Ao mesmo tempo em que as plantas estão sintetizando o carbono em seu organismo – para produzir glicose — e eliminando outra parcela de CO2, outros animais estão eliminando-o por meio da respiração, devolvendo-o ao ambiente e dando continuidade ao ciclo.
É importante você ter em mente as fórmulas químicas da fotossíntese e respiração celular que compõe o ciclo do carbono, tendo em vista sua forte presença nos vestibulares. Confira:
· fotossíntese: 6CO2 + 6H2O + luz solar → C6H12O6 + 6O2
· respiração celular: C6H12O6 (matéria orgânica) + 6O2 → 6CO2+ 6 H2O + energia
Em resumo, o processo de fotossíntese absorve o gás carbônico da atmosfera, utilizando-o para produzir glicose e oxigênio. Então, a partir da ingestão das plantas por outros animais, a glicose produzida é metabolizada pela respiração, produzindo o CO2 e devolvendo-o para a atmosfera.
Ciclo geológico e biofísico do carbono
O carbono que compõe o ciclo está presente na Terra há bilhões de ano, em constante renovação. Justamente por isso, os estudiosos dividem a sua movimentação sempre em relação à sua temporalidade e área de afetação.
Em outras palavras, a parte geológica do ciclo global diz respeito à movimentação milenar do carbono, presente nas rochas, minerais, águas, atmosfera e sedimentos marinhos.
Já a parte biofísica remete às interações entre atmosfera e a biosfera, assim como os processos de erosão e sedimentação em um período curto de tempo. Dessa forma, para manter o equilíbrio natural do planeta, os processos físicos, químicos, geológicos e fisiológicos se complementam.
Então, tenha em mente que o carbono é devolvido na mesma intensidade e velocidade em que ele é absorvido pelos seres. Além disso, as queimadas e a produção de energia realizada pelos seres humanos também emitem gás carbônico na atmosfera, sustentando e intensificando o ciclo geológico e biofísico, sobretudo ao retirar da litosfera os combustíveis fósseis.
Outro processo que compõe o ciclo biogeoquímico do carbono diz respeito à decomposição de seres vivos que acumulam a matéria orgânica nos depósitos sedimentares, transformando-se em combustíveis fósseis ao longo dos anos. Esse procedimento implica na grande remoção do carbono da atmosfera.
Etapas do ciclo do carbono
A ciência estima que a renovação total do carbono atmosférico acontece a cada 20 anos, tendo em vista suas diferentes etapas biológicas. Agora que você já sabe o que ele é, o que acha de entender um pouco melhor como ocorre o ciclo do carbono?
Para isso, é preciso compreender cada etapa do processo do ciclo global, isto é, envolvendo tanto as ações biológicas quanto geológicas. A seguir, explicamos sobre cada uma delas. Confira!
Para que a vida na Terra seja possível, é preciso que ocorram uma interação entre diferentes fatores químicos, físicos e biológicos. Nesse sentido, a atmosfera se torna um elemento fundamental para a manutenção da existência dos seres vivos e, por consequência, do ciclo de carbono.
Isso acontece porque dentro da camada de gases que compõem a atmosfera, existem duas moléculas que carregam o carbono: o dióxido de carbono (CO2) e o metano (CH4), e é por meio delas que o carbono é liberado, permitindo a ocorrência do seu ciclo.
Já mencionamos que as plantas absorvem o CO2 para produzir sua glicose e, depois, eliminam o gás carbônico. Essa é uma das formas principais da entrada do carbono na biosfera, no entanto, a molécula também pode ser carregada pela chuva, se dissolvendo ao entrar em contato com os oceanos, rios e lagos.
Assim que o carbono entra na biosfera terrestre — seja por meio do CO2 ou do CH4 — as plantas realizam mais uma vez a fotossíntese. Acontece que, quando os outros seres da cadeia alimentar consomem as plantas, não há um controle da ingestão do CO2, fazendo com que o gás também seja consumido, dando continuidade ao ciclo.
Existe, ainda, a possibilidade de as plantas transferirem o gás ao solo durante a sua decomposição. No entanto, independentemente de qual processo absorveu o carbono, depois ele retorna ao ambiente, seja por meio da exalação dos animais ou pela queima dos combustíveis fósseis posteriormente.
Você lembra que nós explicamos sobre a dissolução do carbono ao entrar em contato com os oceanos, lagos e rios? Esse processo caracteriza uma etapa muito importante do ciclo do carbono.
Quando o elemento não é utilizado na fotossíntese, ele não entra para a cadeia alimentar e, por consequência, se mantém no oceano, transformando-se em carbonato de cálcio. Essa nova molécula fornece subsídios para a produção das conchas dos organismos marítimos. É, então, por meio da sedimentação das conchas, que o carbonato de cálcio origina o calcário, muito utilizado na construção civil e na agricultura.
Além disso, os fitoplânctons consomem grande quantidade de gás carbônico como forma de alimento, fazendo com que o oceano promova uma troca constante de CO2 com a atmosfera. Esse processo acontece em função da variação de temperatura: quanto maior ela é no oceano, mais gás carbônico é absorvido e vice-versa.
Para concluir as etapas do ciclo biogeoquímico do carbono, precisamos falar sobre o papel da litosfera durante esse processo. Com a sedimentação do calcário no fundo do oceano, pode acontecer o processo de subducção, isto é, a rocha é arrastada para o manto da Terra em função da sobreposição de uma placa tectônica à outra.
Quando isso acontece, tais rochas sedimentares ficam expostas às altas pressões e temperaturas do interior da Terra, reagindo com outros minerais e substâncias e, então, liberando o CO2 que estava retido. Assim, o gás carbônico pode ser devolvido à atmosfera por meio de erupções vulcânicas, ou hotspots, formados na superfície.
É importante você ter em mente que essa parte do processo é reconhecida como ciclo geológico, e acontece de forma natural há milhares de anos.
Assim, o carbono retorna a superfície e mantém o ciclo funcionando. Ainda, os seres humanos podem, também, extrair as rochas de calcário ou os combustíveis fósseis para uso próprio e garantir a continuidade do ciclo.
A importância do ciclo do carbono
O fator cíclico da renovação do carbono é de extrema importância, já que ele permite a utilização do elemento sem impedir a sua reposição. Isso disponibiliza diversas interações químicas que geram outras moléculas capazes de evitar a extinção de diversas espécies.
Dessa forma, o processo natural do ciclo relaciona-se com diversos aspectos da vida na Terra. Além de manter o planeta aquecido por meio do efeito estufa, ele também atua diretamente na produção de outros elementos que são essenciais para a formação e manutenção da vida, como o oxigênio.
Isso porque, ao realizar a fotossíntese, as plantas liberam oxigênio somente após a absorção de gás carbônico, fornecendo uma maior quantidade desse elemento e auxiliando na limpeza de impurezas acumuladas no ar que derivam da poluição — o que melhora consideravelmente a saúde do sistema respiratório humano.
Além disso, sem ele não seria possível a formação de depósitos sedimentares que dão origem aos combustíveis fósseis e, também, a formação de rochas que são amplamente utilizadas no dia a dia dos seres humanos.
Por fim, é possível associar o ciclo do carbono com a formação natural de paisagens paradisíacas que estimulam o turismo e giram a economia atual, além de serem perfeitas áreas de lazer.
Além da sua importância para os seres humanos, a natureza não seria da forma que ela é hoje sem o bom e equilibrado funcionamento do ciclo. Afinal, a sobrevivência das espécies vegetais depende da absorção do CO2 da atmosfera, regulando a cadeia alimentar.
E mais: sem o ciclo, as taxas de carbono na atmosfera, na biosfera e na litosfera aumentariam consideravelmente, proporcionando uma quantidade tóxica que diminui a produção e liberação do oxigênio e, portanto, dificulta a vida na Terra.
Com as diversas discussões sobre o aquecimento global e as consequências do aumento dos níveis de gás carbônico na Terra, há muitos incentivos quanto à análise dos ciclos biogeoquímicos para a prevenção e proteção de catástrofes naturais.
Com o início da revolução industrial, o mercado incentivou o uso do petróleo, carvão, gás natural e queimadas para a produção de energia e sustentação do capitalismo. Dessa forma, ao retirar os combustíveis fósseis da litosfera — a camada profunda da Terra —, houve um aumento dos níveis de carbono na atmosfera, dificultando sua renovação natural.
Somando-se a isso o desmatamento que o homem causa, tem-se um planeta com um número reduzido de vegetação para dar continuidade ao ciclo e fornecer o equilíbrio ecológico. Com isso, há uma inversão no ciclo, tendo em vista que reduzimos a absorção do CO2 na mesma proporção em que aumentamos a sua emissão.
Existe, ainda, uma extração de combustíveis fósseis desproporcional à renovação do ciclo do carbono, limitando a produção de matéria-prima. Nesse sentido, os altos níveis de gás carbônico na atmosfera elevam a temperatura da Terra, agravando o efeito estufa e causando o aquecimento global.
Assim, os gases que permitem e retêm a passagem da radiação solar na Terra ficam mais densos, concentrando cada vez mais radiação na atmosfera, aumentando a temperatura média do planeta e modificando seus climas.
Alteração do pH da água
Com esse aumento do gás carbônico na atmosfera, as moléculas tendem a ser absorvidas pelo oceano, formando o ácido carbônico que altera o pH da chuva e do mar, além de gerar efeitos nocivos para o meio ambiente ao impedir a formação do carbonato de cálcio, diminuindo o ecossistema marítimo e colocando espécies em risco de extinção, alterando toda a cadeia alimentar.
Indo um pouco além, assim como a modificação do pH da água altera o ecossistema, ela também interfere diretamente na qualidade da água potável ao dificultar o processo de eletrólise que mantém a água livre de elementos nocivos.
Com todas essas informações que você obteve, é preciso realizar alguns exercícios sobre o ciclo do carbono para sintetizá-las e garantir um aprendizado eficiente, absorvendo os principais conteúdos que podem ser cobrados no vestibular.
Para ajudá-lo, separamos uma página inteira de exercícios divididos por tema para você. Basta acessá-lo e escolher o conteúdo em que você mais apresenta dificuldade. Temos certeza de que, com isso, você garantirá um excelente resultado nos vestibulares.
Durante este artigo você pôde perceber que o ciclo do carbono é de extrema importância para os seres vivos. Afinal, é ele que regula algumas das funções principais que mantém a vida no planeta Terra e, por isso, é um conteúdo muito recorrente nos vestibulares.
Agora que você já sabe tudo sobre o ciclo do carbono, que tal conhecer a página de matérias do Stoodi e ver tudo que a plataforma tem a oferecer? Aproveite também para dar uma olhada no blog do Stoodi!