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Ciclo de carbono

Última atualização em 20 de agosto de 2022

Definição do ciclo de carbono

O ciclo de carbono é o ciclo pelo qual o carbono se move pelos vários sistemas de nossos Terra. O ciclo do carbono é influenciado por seres vivos, mudanças atmosféricas, química oceânica e atividade geológica fazem parte desse ciclo. Os níveis de carbono estão em um nível mais alto de todos os tempos, em grande parte devido a atividades humanas.

Visão geral do ciclo do carbono

O carbono é um elemento essencial para a vida como o conhecemos devido à sua capacidade de formar múltiplas ligações estáveis com outras moléculas. É por isso que nucleotídeos, aminoácidos, açúcares e lipídios dependem de backbones de carbono: o carbono fornece uma estrutura estável que permite que a química da vida aconteça. Sem carbono, nenhuma dessas moléculas poderia existir e funcionar da maneira que permite que a química da vida ocorra.

O gráfico abaixo ilustra algumas maneiras comuns pelas quais o carbono se move através do ecossistema:

Como gás, o carbono assume amplamente a forma de dióxido de carbono. O dióxido de carbono é liberado por organismos quando eles quebram por glicose. Organismos autotróficos como plantas usam dióxido de carbono e luz solar para criar glicose. No entanto, o dióxido de carbono também é liberado por matéria orgânica em decomposição, processos geológicos e queima de combustíveis fósseis. O excesso de dióxido de carbono é amplamente absorvido pelo oceano, o que leva à acidificação do oceano e pode ter sido responsável por várias extinções em massa.

Etapas do ciclo de carbono

Carbono na atmosfera

Para se tornar parte do ciclo de carbono, os átomos de carbono começam em uma forma gasosa. O gás de dióxido de carbono – CO2 – pode ser produzido por processos inorgânicos ou pelos metabolismos dos seres vivos.

Antes que a Terra tivesse vida, o gás de dióxido de carbono provavelmente veio da atividade vulcânica e dos impactos do asteróides. Hoje, o carbono também é liberado na atmosfera através das atividades dos seres vivos, como as exalações dos animais, as ações dos organismos decompositores e a queima de madeira e combustíveis fósseis por seres humanos.

No entanto, o dióxido de carbono entra na atmosfera, o gás CO2 é o ponto de partida do ciclo do carbono. O próximo passo é…

Os produtores absorvem carbono

“Produtores” – organismos que produzem alimentos a partir da luz solar, como plantas – absorvem dióxido de carbono da atmosfera e o usam para construir açúcares, lipídios, proteínas e outros blocos de construção essenciais da vida.

Para as plantas, o CO2 é absorvido pelos poros em suas folhas chamadas “estômatos”. O dióxido de carbono entra na planta através dos estômatos e é incorporado ao contendo compostos de carbono com a ajuda da energia da luz solar. Plantas e outros organismos produtores, como cianobactérias, são cruciais para a vida na Terra porque podem transformar o carbono atmosférico em matéria viva. Próximo…

Os produtores são comidos

“Consumidores” são organismos que comem outros seres vivos. Os animais são o tipo mais visível de consumidor em nossos ecossistemas, embora muitos tipos de micróbios também se enquadram nessa categoria.

Os consumidores incorporam compostos de carbono de plantas e outras fontes de alimentos quando as comem. Eles usam alguns desses compostos de carbono de alimentos para construir seus próprios corpos – mas grande parte dos alimentos que comem é dividida para liberar energia, em um processo que é quase o contrário do que os produtores fazem.

Enquanto os produtores usam energia da luz solar para fazer ligações entre átomos de carbono-os animais quebram essas ligações para liberar a energia que eles contêm, transformando açúcares, lipídios e outros compostos de carbono em unidades de carbono único. Estes são finalmente lançados na atmosfera na forma de CO2.

Mas e os compostos de carbono que não são comidos ou quebrados por animais?

Os decompositores liberam carbono

Plantas e animais que morrem sem serem comidos por outros animais são quebrados por outros organismos, chamados “decompositores”. Os decompositores incluem muitas bactérias e alguns fungos. Eles geralmente quebram apenas a matéria que já está morta, em vez de pegar e comer um animal ou planta viva.

Assim como os animais, os decompositores quebram as ligações químicas em suas moléculas alimentares. Eles criam muitos produtos químicos, inclusive em alguns casos CO2.

Atividades humanas

Recentemente, os humanos fizeram grandes mudanças no ciclo de carbono da Terra. Ao queimar grandes quantidades de combustíveis fósseis e reduzir aproximadamente metade das florestas da Terra, os humanos diminuíram a capacidade da Terra de tirar o carbono da atmosfera, enquanto libera grandes quantidades de carbono na atmosfera que havia sido armazenada em forma sólida como matéria vegetal e combustíveis fósseis.

Isso significa mais dióxido de carbono na atmosfera da Terra – o que é particularmente perigoso, pois o dióxido de carbono é um “gases de efeito estufa” que desempenha um papel na regulação dos padrões de temperatura e clima da Terra.

A comunidade científica levantou alarmes que, fazendo mudanças significativas no ciclo de carbono da Terra, podemos acabar mudando nosso clima ou outros aspectos importantes do ecossistema em que confiamos para sobreviver. Como resultado, muitos cientistas defendem a diminuição da quantidade de carbono queimados por seres humanos, reduzindo o uso de carros e o consumo de eletricidade e defendem o investimento em fontes de energia não queimando, como energia solar e energia eólica.

Exemplos de ciclo de carbono

O ciclo de carbono consiste em muitos sistemas paralelos que podem absorver ou liberar carbono. Juntos, esses sistemas funcionam para manter o ciclo de carbono da Terra – e posteriormente seu clima e biosfera – relativamente estável. Abaixo estão alguns exemplos de partes dos ecossistemas da Terra que podem absorver carbono, transformar carbono em matéria viva ou liberar o carbono de volta à atmosfera.

Atmosfera

Um principal repositório de carbono é o dióxido de carbono na atmosfera da Terra. O carbono forma uma molécula estável e gasosa em combinação com dois átomos de oxigênio. Na natureza, esse gás é liberado por atividade vulcânica e pela respiração de animais que afixam moléculas de carbono dos alimentos que comem para moléculas de oxigênio antes de expirá -lo.

O dióxido de carbono pode ser removido da atmosfera por plantas, que pegam o carbono atmosférico e o transformam em açúcar, proteínas, lipídios e outras moléculas essenciais para a vida. Também pode ser removido da atmosfera por absorção no oceano, cujas moléculas de água podem se unir ao dióxido de carbono para formar ácido carbônico.

Litosfera

A crosta da Terra – chamada de “litosfera” da palavra grega “lito” para “pedra” e “esfera” para o globo – também pode liberar dióxido de carbono na atmosfera da Terra. Esse gás pode ser criado por reações químicas na crosta e lareira da Terra.

A atividade vulcânica pode resultar em liberações naturais de dióxido de carbono. Alguns cientistas acreditam que a atividade vulcânica generalizada pode ser a culpada pelo aquecimento da terra que causou a extinção do Permiano.

Embora a crosta da Terra possa adicionar carbono à atmosfera, ela também pode removê -la. Os movimentos da crosta terrestre podem enterrar produtos químicos contendo carbono, como plantas mortas e animais no subsolo, onde seu carbono não pode escapar de volta para a atmosfera. Ao longo de milhões de anos, esses reservatórios subterrâneos de matéria orgânica liquefazer e se tornam carvão, petróleo e gasolina. Nos últimos anos, os seres humanos começaram a liberar grande parte desse carbono sequestrado de volta à atmosfera, queimando esses materiais em carros, usinas de energia e outros equipamentos humanos.

Biosfera

Entre os seres vivos, alguns removem o carbono da atmosfera, enquanto outros o liberam de volta. Os participantes mais notáveis deste sistema são plantas e animais.

As plantas removem o carbono da atmosfera. Eles não fazem isso como um ato de caridade; O carbono atmosférico é na verdade o “alimento” que as plantas usam para fazer açúcares, proteínas, lipídios e outras moléculas essenciais para a vida. As plantas usam a energia da luz solar, colhida através da fotossíntese, para construir esses compostos orgânicos a partir de dióxido de carbono e outros elementos de traço. De fato, o termo “fotossíntese” vem das palavras gregas “foto” para “luz” e “síntese” para “montar”.

Em um conjunto de reações químicas graciosamente equilibradas, os animais comem plantas (e outros animais) e separam essas moléculas sintetizadas novamente. Os animais obtêm seu combustível das usinas de energia química armazenadas nas ligações entre átomos de carbono e outros átomos durante a fotossíntese. Para fazer isso, as células animais dividem moléculas complexas, como açúcares, gorduras e proteínas até as unidades de carbono único-moléculas de dióxido de carbono, que são produzidas pela reação de moléculas alimentares contendo carbono com oxigênio do ar.

Oceanos

Os oceanos da Terra têm a capacidade de absorver e liberar dióxido de carbono. Quando o dióxido de carbono da atmosfera entra em contato com a água do oceano, ele pode reagir com as moléculas de água para formar ácido carbônico – uma forma líquida dissolvida de carbono.

Quando há mais ácido carbônico no oceano em comparação com o dióxido de carbono na atmosfera, um pouco de ácido carbônico pode ser liberado na atmosfera como dióxido de carbono. Por outro lado, quando houver mais dióxido de carbono na atmosfera, mais dióxido de carbono será convertido em ácido carbônico e os níveis de acidez do oceano aumentarão.

Alguns cientistas levantaram preocupações de que a acidez está aumentando em algumas partes do oceano, possivelmente como resultado do aumento do dióxido de carbono na atmosfera devido à atividade humana. Embora essas mudanças na acidez do oceano possam parecer pequenas pelos padrões humanos, muitos tipos de vida marinha dependem de reações químicas que precisam de um nível de acidez altamente específico para sobreviver. De fato, a acidificação do oceano está atualmente matando muitas comunidades de recifes de coral.

Por que o ciclo de carbono é importante?

O ciclo do carbono, em circunstâncias normais, trabalha para garantir a estabilidade de variáveis como a atmosfera da Terra, a acidez do oceano e a disponibilidade de carbono para uso por seres vivos. Cada um de seus componentes é de importância crucial para a saúde de todos os seres vivos – especialmente os seres humanos, que dependem de muitas culturas e animais alimentares para alimentar nossa grande população.

O dióxido de carbono na atmosfera impede que o calor do sol escape para o espaço, muito parecido com as paredes de vidro de uma estufa. Isso nem sempre é uma coisa ruim – algum dióxido de carbono na atmosfera é bom para manter a terra quente e sua temperatura estável.

Mas a Terra sofreu ciclos catastróficos de aquecimento no passado, como a extinção do Permiano, que se pensa ter sido causada por um aumento drástico no nível de gases de efeito estufa da atmosfera. Ninguém sabe ao certo o que causou a mudança que trouxe a extinção do Permiano. Porém, os gases de efeito estufa podem ter sido adicionados a uma atmosfera por um impacto asteróide, atividade vulcânica ou mesmo incêndios florestais maciços.

Qualquer que seja a causa, durante este episódio de aquecimento, as temperaturas aumentaram drasticamente. Grande parte da terra ficou no deserto e mais de 90% de todas as espécies que vivem na época foram extintas. Este é um bom exemplo do que pode acontecer se os ciclos essenciais do nosso planeta experimentarem uma grande mudança.

Questionário

1. Qual das alternativas a seguir não é um componente vital do ciclo de carbono?

2. Qual das alternativas a seguir não é verdadeira para os níveis de carbono na atmosfera da Terra?

3. Qual das alternativas a seguir não seria um resultado possível se o ciclo do carbono fosse severamente interrompido?

4. O mecanismo de combustão interna criou grande parte do aumento dos gases de efeito estufa que estamos vendo hoje. No entanto, onde mais o carbono dos motores pode acabar?

5. Por que as mudanças climáticas causadas pelas emissões de carbono levariam à extinção em massa?

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