Ciclos biogeoquímicos: 2. O ciclo do carbono

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Equipe Passeiweb


O carbono (C) é um elemento químico de grande importância para os seres vivos, pois participa da composição química de todos os componentes orgânicos e de uma grande parcela dos inorgânicos também. Para equilibrar o processo de respiração, o carbono é transformado em dióxido de carbono.

O gás carbônico se encontra na atmosfera numa concentração bem baixa, aproximadamente 0,03% e, em proporções semelhantes, dissolvido na parte superficial dos mares, oceanos, rios e lagos.

Removido da atmosfera pela fotossíntese, o carbono do CO2 incorpora-se aos seres vivos quando os vegetais, utilizando o CO2 do ar, ou os carbonatos e bicarbonatos dissolvidos na água, realizam a fotossíntese. Dessa maneira, o carbono desses compostos é utilizado na síntese de compostos orgânicos, que vão suprir os seres vivos.

Da mesma maneira, as bactérias que realizam quimiossíntese fabricam suas substâncias orgânicas a partir do CO2. Os compostos orgânicos mais comumente formados são os açucares (carboidratos), mas, além deles, as plantas são capazes de produzir proteínas, lipídeos e ceras em geral.

O carbono das plantas pode seguir três caminhos:

• ela respiração é devolvido na forma de CO2;
• passa para os animais superiores via cadeia alimentar;
• pela morte e decomposição dos vegetais, volta a ser CO2.

O carbono é adquirido pelos animais, de forma direta ou indireta, do reino vegetal durante a sua alimentação. Assim, os animais herbívoros recebem dos vegetais os compostos orgânicos e, através do seu metabolismo, são capazes de sintetizar e até transformá-los em novos tipos de produtos. O mesmo ocorre com os animais carnívoros, que se alimentam dos herbívoros e assim sucessivamente. O carbono dos animais pode seguir, assim como as plantas, três caminhos (figura 5):

• pela respiração é devolvido na forma de CO2;
• passagem para outro animal, via nutrição;
• pela morte e decomposição dos animais, volta a ser CO2


Um outro mecanismo de retorno do carbono ao ambiente é por intermédio da combustão de combustíveis fosséis (gasolina, óleo diesel, gás natural). Além desse, a queima de florestas é uma outra forma de devolução, mas vale ressaltar que esse método pode acarretar sérios danos ao ambiente, ocasionando grandes variações no ecossistema global do planeta.

A IMPORTÂNCIA DO CICLO DO CARBONO NA NATUREZA

A importância do ciclo do carbono na natureza pode ser melhor evidenciado pela estimativa de que todo o CO2 presente no ar, caso não houvesse reposição, seria completamente exaurido em menos de 20 anos, tendo em vista a fotossíntese atual.

Nos processos de mineralização das substâncias carbonadas, com a consequente reposição do CO2 à atmosfera, têm revelante papel os microorganismos heterotróficos. Outra grande contribuição destes no ciclo de carbono é o suprimento de CO2 ao solo, onde este gás funciona como um eficiente solvente na preparação de alimentos inorgânicos para as plantas, a partir de substâncias minerais do solo.

Como ja´visto, o carbono é absorvido pelas plantas, consideradas os produtores da cadeia trófica. Uma vez incorporado às moléculas orgânicas dos produtores, poderá seguir dois caminhos: ou será liberado novamente para a atmosfera na forma de CO2, como resultado da degradação das moléculas orgânicas no processo respiratório, ou será transferido na forma de moléculas orgânicas aos animais herbívoros quando estes comerem os produtores (uma parte será transferida para os decompositores que liberarão o carbono novamente para a atmosfera, degradando as moléculas orgânicas presentes na parte que lhes coube).

Os animais através da respiração liberam à atmosfera parte do carbono assimilado, na forma de CO2. Parte do carbono contido nos herbívoros será transferida para os níveis tróficos seguintes e outra parte caberá aos decompositores e, assim, sucessivamente, até que todo o carbono fixado pela fotossíntese retorne novamente à atmosfera na forma de CO2.

O CICLO DO CARBONO E AS FLORESTAS

Outras formas de produção de dióxido de carbono são através das queimadas e da decomposição de material orgânico no solo. Os processos envolvendo fotossíntese nas plantas e árvores funcionam de forma contrária. Na presença da luz, elas retiram o dióxido de carbono, usam o carbono para crescer e retornam o oxigênio para atmosfera. Durante a noite, na transpiração, este processo inverte, e a planta libera CO2 excedente do processo de fotossíntese.

Os reservatórios de CO2 na terra e nos oceanos são maiores que o total de CO2 na atmosfera. Pequenas mudanças nestes reservatórios podem causar grandes efeitos na concentração atmosférica. O carbono emitido para atmosfera não é destruído, mas sim redistribuído entre diversos reservatórios de carbono, ao contrário de outros gases causadores do efeito estufa, que normalmente são destruídos por ações químicas na atmosfera.

A escala de tempo de troca de reservas de carbono pode variar de menos de um ano a décadas, ou até mesmo milênios. Este fato indica que a perturbação atmosférica causada pela concentração do CO2 para que possa voltar ao equilíbrio não pode ser definido ou descrito através de uma simples escala de tempo constante. Para ter-se alguns parâmetros científicos, a estimativa de vida para o dióxido de carbono atmosférico é definida em aproximadamente cem anos. A utilização de uma escala simples pode criar interpretações errôneas.

A redução do desmatamento poderá contribuir muito consideravelmente para a redução do ritmo de aumento dos gases causadores do efeito estufa, possibilitando outros benefícios, como a conservação dos solos e da biodiversidade. Esta redução do desmatamento deve estar associada a alternativas econômicas, para garantir a qualidade de vida das populações das regiões florestais.

EMISSÃO DE CARBONO NA NATUREZA

O gás carbônico existente na atmosfera é essencialmente originado pelo processo de respiração (79%). Pode ser gerado ainda pela queima de materiais orgânicos, combustíveis fósseis (gasolina, querosene, óleo diesel, xisto, etc) ou não (álcool, óleos vegetais). Pode ainda ser resultado da atividade vulcânica.

Os solos ricos em matéria orgânica em decomposição (pântanos) apresentam grande concentração de CO2. O gás carbônico presente na atmosfera é importante componente do efeito estufa, um fenômeno atmosférico natural, que ocorre porque gases como o gás carbônico (CO2), vapor de água (H2O), metano (CH4), ozônio (O3) e óxido nitroso (N2O) são transparentes e deixam passar a luz solar em direção à superfície da Terra. Esses gases porém, são praticamente impermeáveis ao calor emitido pela superfície terrestre aquecida (radiação terrestre). Esse fenômeno faz com que a atmosfera permaneça aquecida após o pôr-do-sol, resfriando-se lentamente durante a noite. Em função dessa propriedade física, a temperatura média global do ar próximo à superfície é de 15ºC. Na sua ausência, seria de 18ºC abaixo de zero. Portanto, o efeito estufa é benéfico à vida no planeta Terra como hoje esta é conhecida.

Desse modo, a questão preocupante é a intensificação do efeito estufa em relação aos níveis atuais. Quanto maior a concentração de gases estufa na atmosfera, maior será a capacidade de aprisionar a radiação terrestre (calor) e maior será a temperatura da Terra. O principal gás estufa é o vapor de água, porém sua concentração é muito variável no tempo e espaço. O CO2, segundo gás em importância, tem causado polêmica quanto à quantidade emitida e principais locais e fontes de emissão, além da necessidade de controle de emissões. Isso ocorre devido ao aumento de sua concentração na atmosfera (cerca de 0,5% ao ano) e seu tempo de vida na atmosfera, que é de até 200 anos. A necessidade de estabelecimento de protocolos de controle de emissões de gases estufa é incontestável (Protocolo de Kyoto, por exemplo), pois testar a hipótese do efeito estufa intensificado em um experimento com próprio Globo seria bastante arriscado.

Existe uma fase sedimentar do ciclo de carbono, onde os processos biogeoquímicos de longo prazo, tais como a erosão e a ação de vulcões, lançam de volta para atmosfera pequenas quantidades de carbono presentes em rochas e sedimentos. Essa fase do ciclo pode levar milhões de anos, enquanto o ciclo biológico do carbono é relativamente rápido: estima-se que a renovação do carbono atmosférico ocorre a cada 20 anos. Segundo artigo publicado na Proceedings of the National Academy of Sciences, a concentração de CO2 na atmosfera subiu 35% em apenas sete anos. Entre 2000 e 2006, atividades humanas, como a queima de combustíveis fósseis e o desmatamento, contribuíram com o lançamento de 4,1 bilhões de toneladas de CO2, levando a uma taxa de crescimento anual de 1,93 ppm (partes por milhão). Na década de 90, essa taxa era de 1,49 ppm ao ano. A atual concentração de CO2 é de 381 ppm, a maior dos últimos 650 mil anos. Ao mesmo tempo, os processos naturais que poderiam reduzir esse impacto (absorção das florestas e dos oceanos) parecem estar esgotando sua capacidade.

Créditos: Rogério da Silva Rosa, Rossine Amorim Messias e Beatriz Ambrozini, Intituto de Química de São Carlos, Universidade de São Paulo (USP) | Livro Biologia, César e Sezar, Ed. Saraiva | Ambiente Brasil

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