O que é o ciclo do carbono e quais são suas etapas

Um dos elementos químicos mais abundantes nos seres vivos é o carbono. Todas as moléculas orgânicas possuem pelo menos um átomo de carbono em sua constituição. Portanto, ele é continuamente absorvido e liberado pelos seres vivos num processo chamado “ciclo do carbono”. Antes de nos aprofundarmos no estudo desse processo, veja onde ele pode ser encontrado.

Onde o carbono é encontrado

Primeiramente devemos apontar que o carbono é o 4º elemento químico mais abundante no universo, fica atrás somente do hidrogênio, hélio e oxigênio. Na atmosfera, encontramos carbono principalmente na forma de dióxido de carbono (CO₂) e de monóxido de carbono (CO).

Já na hidrosfera, encontramos grande quantidade de carbono na forma de carbonato de cálcio, proveniente principalmente de depósitos de partes de seres vivos, como conchas.

Além disso, o carbono também está presente na litosfera, principalmente na forma de combustíveis fósseis (como o petróleo, o carvão e o gás mineral), assim como na forma inorgânica presente nas rochas calcárias.

Por fim, encontramos carbono também na biosfera, os seja, nos corpos dos seres vivos.

O Ciclo do Carbono

Os átomos de carbono se unem em cadeias que são base para praticamente todas as moléculas orgânicas. Mas, como os seres vivos incorporam este componente inorgânico em suas moléculas?

Fotossíntese e cadeia alimentar

O ciclo do carbono inicia-se quando os átomos desse elemento são fixados pelos seres autótrofos por meio da fotossíntese. Nesse processo, a planta absorve gás carbônico através de seus estômatos.

Nos cloroplastos presentes nas células dos parênquimas clorofilianos (tecidos cujas células possuem grande quantidade de cloroplastos), o carbono presente nas moléculas de gás carbônico (CO₂) é usado, juntamente com a energia luminosa obtida do Sol, para a produção de moléculas orgânicas.

Essas moléculas orgânicas serão utilizadas pelo vegetal e também ficarão disponíveis para os animais, através da cadeia alimentar. Assim, ao se alimentarem dos produtores, os consumidores adquirem os átomos de carbono e os recombinam formando novas moléculas.

Ainda tá difícil ententer esse processo? Resumindo, em outras palavras, o CO₂ está presente no ambiente, mas nem todos os seres conseguem quebrar essa molécula para utilizar o carbono de forma separada. É isso que as plantas terrestres e as algas fazem: retiram o CO₂ da atmosfera e incorporam o carbono dentro delas por meio da fotossíntese.

Nas plantas, o gás carbônico é utilizado para a produção de carboidratos, como a glicose, por exemplo. Lembre-se que a fórmula da glicose é C₆H₁₂O₆. Portanto, o carbono presente na fórmula é obtido pelas plantas justamente pela fotossíntese.

Os animais que se alimentarem dessas plantas irão absorver o carbono que está nos carboidratos. Então, esse processo continuará ao longo da cadeia alimentar, com um animal absorvendo o carbono do outro. Observe a imagem abaixo e veja que os processos descritos até aqui estão representatos pelas setas azuis e vermelhas.

Liberação de carbono

Através da respiração celular e da fermentação, os seres vivos quebram as moléculas orgânicas para obterem energia. Um dos principais produtos desses processos é o dióxido de carbono que será eliminado para o ambiente. Assim, como ele foi liberado e está novamente na atmosfera, poderá ser absorvido novamente pelas plantas.

Do mesmo modo, o carbono presente na matéria orgânica também retorna ao ambiente por meio da decomposição. Durante a decomposição, microrganismos como fungos e bactérias, retornam o carbono para a atmosfera também na forma de CO₂.  Além disso, as atividades humanas têm devolvido à atmosfera parte do carbono armazenado na litosfera.

A queima de combustíveis fósseis e as queimadas liberam grande quantidade de carbono para a atmosfera. Contudo, essa liberação de carbono resultante da queima de combustíveis fósseis tem sido muito maior que as taxas de fixação que ocorrem no ciclo biogeoquímico dessa substância.

Uma das consequências disso é o acúmulo de carbono na atmosfera, o que pode gerar uma potencialização do efeito estufa. Dessa forma, a queima de combustíveis fósseis e as queimadas são fatores que contribuem para o aquecimento global e as mudanças climáticas.

Por fim, veja na imagem os processos de devolução de carbono para a atmosfera representados pelas setas verdes.

 

Videoaula

Agora que você já sabe tudo sobre o ciclo biogeoquímico do carbono, que tal ver uma super videoaula para dar aquela fixada neste conteúdo? Então veja esta interessante videoaula do canal “Me salva”, do Youtube:

Exercícios sobre o ciclo do carbono

Para finalizar seus estudos, resolva os exercícios abaixo e entenda como o ciclo do carbono é cobrado no Enem e nos vestibulares:

1- (ENEM/2019)    

A cada safra, a quantidade de café beneficiado é igual à quantidade de resíduos gerados pelo seu beneficiamento. O resíduo pode ser utilizado como fertilizante, pois contém cerca de 6,5% de pectina (um polissacarídeo), aproximadamente 25% de açúcares fermentáveis (frutose, sacarose e galactose), bem como resíduos de alcaloides (compostos aminados) que não foram extraídos no processo.

LIMA, L. K. S. et al. Utilização de resíduo oriundo da torrefação do café na agricultura em substituição à adubação convencional. ACSA — Agropecuária Científica no Semi-Árido,v. 10, n. 1, jan.-mar., 2014 (adaptado).

Esse resíduo contribui para a fertilidade do solo, pois

a) possibilita a reciclagem de carbono e nitrogênio.

b) promove o deslocamento do alumínio, que é tóxico.

c) melhora a compactação do solo por causa da presença de pectina.

d) eleva o pH do solo em função da degradação dos componentes do resíduo.

e) apresenta efeitos inibidores de crescimento para a maioria das espécies vegetais pela cafeína.

2 – (ENEM/2018)    

O monóxido de carbono (CO) é um gás extremamente tóxico. Ele interfere no processo respiratório dos vertebrados, pois se o CO estiver presente no ar, haverá no sangue uma “competição” entre o CO e o O₂.

Infelizmente, grande parte da população convive diariamente com a presença desse gás, uma vez que ele é produzido em grandes quantidades

a) nas queimadas em matas e florestas.

b) na decomposição da matéria orgânica nos “lixões” urbanos.

c) no abdômen de animais ruminantes criados em sistema de confinamento.

d) no processo de combustão incompleta de combustíveis fósseis.

e) nas chaminés das indústrias que utilizam madeira de reflorestamento como combustível.

3- (ENEM/2016)    

Os seres vivos mantêm constantes trocas de matéria com o ambiente mediante processos conhecidos como ciclos biogeoquímicos. O esquema representa um dos ciclos que ocorrem nos ecossistemas.

O esquema apresentado corresponde ao ciclo biogeoquímico do(a)

a) água.

b) fósforo.

c) enxofre.

d) carbono.

e) nitrogênio.

4- (UFSC/2018)    

Com a eleição de Donald Trump para a Presidência dos Estados Unidos, muitos cientistas mostraram-se preocupados com suas manifestações céticas quanto às causas do aquecimento global. Recentemente, os Estados Unidos saíram do chamado Acordo de Paris. Esse acordo, assinado por muitos países, prevê metas de redução na emissão de carbono e de outros poluentes na atmosfera. Estima-se que 7 bilhões de toneladas de carbono são lançadas na atmosfera devido às atividades humanas.

Em relação ao carbono lançado na atmosfera, é correto afirmar que:

01. uma parte do carbono lançada na atmosfera é utilizada pela respiração de animais e vegetais.

02. estima-se que as florestas atualmente existentes sejam responsáveis pela fixação de 95% e os oceanos pelos outros 5% do carbono lançado na atmosfera pela atividade humana.

04. o aumento da quantidade de carbono na atmosfera atual tem sua origem exclusivamente na atividade da respiração celular de animais e vegetais.

08. os vegetais são importantes para a fixação do carbono atmosférico, pois em algumas de suas células os cloroplastos são capazes de utilizar o carbono na formação de açúcares.

16. nas células animais e vegetais, através de um processo químico realizado nas mitocôndrias, ocorre a transformação e a fixação do carbono para a formação de açúcares.

GABARITO: 

1. A
2. D
3. D
4. 08