Baixe Biologia - apostila 2 - ceesvo e outras Notas de estudo em PDF para Química, somente na Docsity! 22 Série Ensino Médio CENTRO ESTADUAL DE EDUCAÇÃO SUPLETIVA DE VOTORANTIM 1 C E E S V O Centro Estadual de Educação Supletiva de Votorantim Biologia – Ensino Médio – 2ª série Principais assuntos abordados: Ácidos nucléicos, DNA e RNA. Evolução. Teoria de Lamarck e Darwin. Moderna teoria sintética da evolução, neodarwinismo. As bases da hereditariedade. Transgênicos. Introdução a Ecologia. Teia alimentar. Cadeia alimentar. Poluição. Efeito estufa. Camada de ozônio. Chuva ácida. 4 DNA T – Timina A – Adenina C – Citosina G – RNA U – Uracila A – Adenina C – Citosina G - Guanina Observe como se dá a ligação entre as bases: DNA A timina liga-se somente com a adenina e vice-versa A guanina liga-se somente com a citosina e vice-versa RNA A uracila liga-se com a adenina e vice-versa A guanina liga-se somente com a citosina e vice-versa Molécula de DNA compare com o modelo. A G T T C C A G A G T RNA e a produção de proteínas. RNA é um outro tipo de ácido nucléico; é o ácido ribonucléico ou simplesmente RNA. A SIGLA RNA vem do inglês Rib Nucleic Acid. Na nossa língua portuguesa usamos ARN. Da mesma forma que o DNA, o RNA é formado por uma sucessão de nucleotídeos, também formados de ácidos fosfóricos, açúcar e uma base nitrogenada. Para que a célula produza proteínas a partir do DNA, é necessária a participação de uma outra substância. O RNA é encontrado como principal formador do nucléolo, que é uma região especial dentro do núcleo. Existem algumas diferenças importantes entre o DNA e o RNA. No RNA o açúcar não é a desoxirribose. É a ribose. No RNA não existe a base Timina. No lugar dela aparece a base Uracil ou uracila, representada pela letra U. O RNA não é uma cadeia dupla como o DNA . O RNA é uma cadeia simples. É como se tivéssemos apenas a metade da escada. O RNA se forma a partir do DNA, como uma cópia invertida do DNA. Existem três tipos diferentes de RNA. O RNA mensageiro, indicado por RNA-m; O RNA transportador, indicado por RNA-t; O RNA ribossômico, indicado por RNA-r. Bases nitrogenadas são as seguintes: FAÇA TUDO O QUE SEU MESTRE MANDAR. E quem é o mestre? Tenho certeza que você sabe a resposta: é o DNA. É a partir dele que se inicia um dos processos mais importantes dos seres vivos: a síntese protéica. Ela começa com o rompimento de um trecho da fita dupla do DNA. Isso significa que aquele pedaço, que contém aquelas informações deve ser copiado. Esse serviço deve ser 5 realizado pelo RNA, mais precisamente o RNA – mensageiro. Ele copia a seqüência num processo chamado de transcrição. Ele leva o DNA para fora do núcleo da célula. Chegando ao citoplasma ( região da célula fora do núcleo ), o RNAm prende-se a um ribossomo (organela da célula), formado de RNA- ribossômico. O RNAr vai percorrendo o fio de RNAm como uma pérola em um fio de colar, lendo os nucleotídeos de 3 em 3. Cada uma dessas trinas é denominada de códon e corresponde a um aminoácido constituinte da proteína formada. Mas de onde vem esses aminoácidos? Eles estão livres no citoplasma e são captados por um outro tipo de RNA: o RNA – transportador ou RNAt. Observe a figura a seguir e acompanhe os passos que descrevemos. A TRADUÇÃO DO RNAm PELO RNAt E O TRANSPORTE DE AMINOÁCIDOS PELO RNAt Com o estudo dessas bases nitrogenadas o homem vem pesquisando e alterando a estrutura de alguns seres vivos. A pesquisa genética é tanta que hoje está chegando até as nossas mesas. Estamos falando dos famosos alimentos transgênicos. Mas, o que é genoma? O genoma corresponde ao conjunto de genes que contém as informações que determinam uma espécie. Esses genes são distribuídos ao longo do DNA da espécie. No início do ano 2000, foi anunciado o término do sequenciamento completo do DNA humano, que estabeleceu a identificação de 3,2 bilhões de pares de bases do DNA. Esse projeto foi chamado de Projeto Genoma Humano e foi iniciado em 1986 pelo governo norte-americano. Juntamente com o Projeto Genoma Humano, vários outros sequenciamentos de genomas foram ocorrendo: bactérias, plantas, fungos e animais. Organismos ou alimentos transgênicos são aqueles que tiveram o seu genoma modificado, por meio de genes vindos de outras espécies. 6 Ao lado temos o cariótipo (conjunto de cromossomos) de um homem, temos 22 pares de cromossomos autossômicos e um par de cromossomos sexuais, XY. De forma simples, podemos dizer que genoma é o código genético do ser humano, ou seja, o conjunto dos genes humanos. No material genético podemos obter todas as informações para o desenvolvimento e funcionamento do organismo do ser humano. Este código genético está presente em cada uma das células humanas. Qual é a importância disso? A partir dessas informações, será possível identificar os genes e entender o que fazem ou produzir drogas que atuem sobre eles. Por meio da manipulação genética, podemos obter hormônios, como a insulina, ou aumentar a eficiência das drogas existentes hoje. Saiba mais! Depois de estudarmos a característica fundamental de um ser vivo, estudaremos como esse ser vem mudando no decorrer do tempo. Para começar este estudo vamos definir alguns conceitos básicos para a compreensão dos próximos que virão. 9 raciocínio depois que a evolução cultural, e não a física, mudou a forma de vida dos seres humanos. Observe o quadro a seguir: Os organismos mais bem adaptados são, portanto, selecionados para aquele ambiente. Os princípios básicos das idéias de Darwin podem ser resumidos no seguinte modo: • Os indivíduos da mesma espécie apresentam variações em todos os caracteres, não sendo, portanto, idênticos entre si; • Todo organismo tem grande capacidade de reprodução, produzindo muitos descendentes, entretanto, apenas alguns dos descendentes chegam à idade adulta; • O número de indivíduos de uma espécie é mantido constante ao longo das gerações; • Há uma grande “luta” pela vida entre os descendentes, pois apesar de nascerem muitos indivíduos poucos atingem a maturidade, o que mantém constante o número de indivíduos pela espécie. • Na “luta” pela vida, organismos com variações favoráveis as condições do ambiente onde vivem têm maiores chances de sobreviver, quando comparados aos organismos com variações menos favoráveis; • Os organismos com essas variações vantajosas têm maiores chances de deixar descendentes, como há transmissão de caracteres de pais para filhos, estes apresentam essas variações vantajosas; • Assim, ao longo das gerações, a atuação da seleção natural sobre os indivíduos mantém ou melhora o grau de adaptação destes ao meio. Moderna teoria sintética da evolução. A teoria sintética da evolução, também conhecida como neodarwinismo, ensina que no curso evolutivo atuam cinco processos básicos: mutação gênica, alterações cromossômicas, recombinação genética, seleção natural e isolamento reprodutivo. Os três primeiros processos determinam as variações que aparecem nos organismos. A seleção natural e isolamento reprodutivo orientam as variações dos organismos de acordo com as adaptações necessárias à sobrevivência. 10 As bases da hereditariedade Veja se você consegue dobrar sua língua formando um "U", como mostra a figura. Algumas pessoas conseguem, outras não. E não se trata de uma questão de treino ou aprendizagem: mesmo tentando, algumas pessoas simplesmente não vão conseguir dobrar a língua desse modo. Essa é uma entre muitas características hereditárias, isto é, con- troladas por genes que são transmitidos de pais para filhos. Neste módulo, você irá compreender alguns dos "segredos" da hereditariedade: como os genes são transmitidos e por que os filhos são semelhantes aos pais. Os genes e as características O organismo de pessoas albinas não produz melanina, uma subs- tância que dá cor à pele e aos cabelos. Isso quer dizer que elas têm pele e cabelos bem claros. Conseqüentemente, são muito sensíveis ao sol, podem sofrer de queimaduras e devem sempre usar filtro solar para se prevenir contra o câncer de pele. O albinismo é uma característica hereditária ou genética: é con- trolado por genes. Mas... como os genes fazem uma pessoa ser albina? A melanina é produzida em nosso organismo a partir de uma série de transformações químicas que ocorrem na célula. E todas as transformações do corpo são facilitadas por proteínas especiais, as enzimas. A pessoa albina não possui uma das enzimas que controlam a produção de melanina. Em outras palavras: não possui os genes que fazem a célula fabricar essa enzima. O albino recebe dos pais um gene diferente do gene das pessoas não-albinas. Dizemos, então, que o albinismo é uma característica hereditária. Além do albinismo, há muitas outras características hereditárias, como a capacidade de dobrar ou não a língua em forma de "U", a cor dos olhos, a altura, a forma do queixo, a tendência a ter certas doenças, etc. Em resumo, os genes contêm "receitas" ou "instruções" para fabricar proteínas. E as proteínas, por sua vez, executam diversas funções no organismo e são responsáveis por muitas características dos seres vivos. Onde estão os genes 11 Os genes estão situados no núcleo das células, cada célula do nosso corpo possui no interior do núcleo um conjunto de fios, os cro- mossomos. O cromossomo é formado por milhares de genes. No total, cada célula de nosso corpo tem cerca de 30 mil genes. Por sua vez, o gene é formado por uma substância química chamada ácido desoxirribonucléico: o DNA. Cada espécie tem o seu conjunto típico de cromossomos. Na espécie humana, há 46 cromossomos em cada célula; no rato, há 40. Você pode ver o conjunto de cromossomos típico da espécie humana. Na figura, os cromosso- mos estão arrumados em ordem decrescente de tamanho, do maior para o menor (exceto o último). Você pode notar um dado importante: os cromossomos ocorrem aos pares. Para cada cromossomo há um outro muito parecido com ele, com a mesma forma e o mesmo tamanho. Nos gametas não há pares de cromossomos. Cada gameta contém apenas a metade do número de cromossomos das outras células do corpo. Assim, o espermatozóide e o óvulo têm, cada um, 23 cro- mossomos. Quando os gametas se unem (fecundação), forma-se a célula-ovo, com 46 cromossomos. A metade desse número veio do pai; a outra metade, da mãe. A formação de novas células 14 Os espermatozóides do homem serão representados então por P. Pelo mesmo raciocínio, vamos representar os óvulos da mulher por p. Nesse caso, é fácil determinar como serão os filhos do casal: todos resultarão da fecundação de um óvulo com o gene p por um espermatozóide com o gene P. Portanto, eles serão Pp e terão lobos soltos, já que o gene P é dominante. E como poderão ser os filhos de um homem Pp (lobo solto) com uma mulher pp (lobo preso)? Observe que a mulher produz tipo de óvulo, todo um o gene p. Já o homem, nesse caso, produz dois tipos de espermatozóides: a metade do número de espermatozóides terá o gene P,ea outra metade, o gene p. E como será o filho do casal? Tudo vai depender do espermatozóide que penetrar primeiro no óvulo. Se for um espermatozóide P, o filho será Pp — lobo da orelha solto. Mas, se for um espermatozóide p, o filho será pp e terá lobo preso. A chance ou probabilidade de um espermatozóide com o gene P “ganhar a corrida" e fecundar o óvulo é a mesma que a de um espermatozóide com o gene p. Por isso, nesse caso, a probabilidade de nascer um indivíduo Pp é a mesma de nascer um indivíduo pp — 50%. Agora responda à seguinte questão: você acha que um homem e uma mulher que não são albinos podem ter um filho albino? Você já sabe que no caso do albinismo há um gene dominante que faz a pessoa produzir melanina — que podemos chamar de gene A — e um gene recessivo que não produz melanina — o gene a. Isso pode acontecer se tanto o homem quanto a mulher tiverem um gene para albinismo. Em outras palavras, se ambos forem Aa, poderão ter um filho aa. Sardas e covinhas no queixo: exemplas de características aparentes determinadas por genes dominantes. Já o cabelo ruivo é definido por Homem Pp e Mulher pp: os filhos podem ser Pp ou pp. 15 O trabalho de Mendel As primeiras descobertas sobre hereditariedade ocorreram bem antes de se ter noção do significado da palavra gene. Tudo começou com o trabalho do monge Gregor Mendel. Na época de Mendel, ainda se acreditava que a explicação para a semelhança entre pais e filhos estava em uma mistura de sangues do pai e da mãe. Um homem alto casado com uma mulher baixa, por exemplo, iria originar, em geral, filhos com altura intermediária entre os dois, de acordo com a teoria da mistura dos sangues. Mendel, porém, não estudou características humanas. Ele realizou um grande número de cruzamentos entre ervilhas em um jardim do mosteiro e analisou como as diversas características se distribuíam entre um grande número de descendentes. Ele cruzava, por exemplo, ervilhas de semente amarela com as de semente verde; ervilhas de semente lisa com as de semente enrugada, e assim por diante. Nesses cruzamentos, Mendel percebeu que variedades amarelas cruzadas entre si podiam originar ervilhas verdes. Portanto, alguma coisa responsável pela cor verde podia existir nas ervilhas amarelas. Sem ter noção do que seriam genes ou cromossomos, Mendel tentou explicar seus resultados supondo que cada ervilha carregava dois "fatores" responsáveis por determinada característica. Supôs também que os gametas de cada planta possuíam apenas um fator para cada característica. E descobriu também que o efeito de um fator podia dominar o do outro. O trabalho de Mendel foi publicado em 1866, mas não recebeu a atenção devida. Só em 1900 seu trabalho foi redescoberto por outros cientistas. A partir daí, Mendel foi considerado o "pai da genética". Menino ou menina? O sexo de uma pessoa é determinado por um par de cromossomos chamados cromossomos sexuais. Genes situados nesses cromossomos determinam se o embrião vai desenvolver testículos ou ovários. Os testículos e os ovários, por sua vez, fabricam hormônios masculinos e femininos, respectivamente, que con- trolam diversas características sexuais do homem e da mulher. As mulheres apresentam dois cromossomos sexuais, chamados cromossomos X. Já o homem apresenta um cromossomo X e um cromossomo Y, este com tamanho bem menor que o cromossomo X. 16 Os óvulos que as garotas começam a produzir na puberdade contêm, todos eles, um cromossomo X. Já a metade dos espermatozóides produzidos pelo garoto terá um cromossomo X, enquanto a outra metade será portadora do cromossomo Y. Agora veja o que pode acontecer na fecundação: • o óvulo é fecundado por um espermatozóide X — a célula-ovo dará origem a uma menina (XX): • o óvulo é fecundado por um espermatozóide Y — a célula-ovo dará origem a um menino (XV). Entenda melhor esse processo observando a figura. Portanto, o sexo da criança é determinado pelo espermatozóide no momento da fecundação, já que o óvulo tem sempre o cromossomo X. Os genes e o ambiente A cor dos olhos e o grupo sanguíneo de uma pessoa são exemplos de características determinadas apenas pelos genes. Mas o ambiente também influencia muitas características. Na maioria dos casos, uma característica é influenciada tanto pelos genes quanto pelo ambiente. Uma pessoa com genes para pouca melanina, por exemplo, terá a pele clara. Se ela se expuser muito ao sol poderá ficar mais morena, mas nunca chegará a ter pele negra, já que não tem genes para produzir uma grande quantidade de melanina. É preciso compreender também que o efeito de um gene pode ser modificado pelo ambiente. Uma pessoa que tenha uma tendência genética para a obesidade, por exemplo, pode manter um peso ideal controlando sua alimentação. Nesse caso, um fator ambiental, a alimentação, impede que um possível efeito genético apareça. Nos homens, a metade do número de espermatozóides tem o cromossomo X e outra metade tem o cromossomo Y. Já nas mulheres, todos os óvulos têm apenas o cromossomo X. 19 A terapia gênica Entre os seres humanos está em desenvolvimento a terapia gênica, que consiste em "reprogramar" células de uma pessoa para curar doenças genéticas. Algumas pessoas, por exemplo, têm um problema genético que as torna incapazes de produzir anticorpos. Desse modo, elas ficam sem defesas contra doenças infecciosas. Na terapia gênica. o gene defeituoso é retirado dos glóbulos brancos e um gene normal é implantado, de modo que o sistema de defesa da pessoa volte a fun- cionar. Essa terapia, no entanto, ainda está em fase experimental. A identificação pelo DNA O DNA de uma pessoa pode ser usado também como uma espécie de "impressão digital". Isso quer dizer que é possível identificar uma pessoa pelo exame do código genético de qualquer célula de seu corpo. Essa técnica permite, por exemplo, identificar um criminoso pelo exame de fios de cabelo, de vestígios de sangue ou esperma encontrados no local do crime. E permite também avaliar se um homem é o pai de uma criança nos processos de paternidade. Em muitos casos, para fins práticos, a chance de acerto é muito próxima a 100%. O mapa dos genes O desenvolvimento da engenharia genética também possibilitou o Projeto Genoma Humano, que tem por objetivo descobrir o "endereço" de cada gene, isto é, a localização exata do gene no cro- mossomo, e desvendar também a sua estrutura química. Com isso, espera-se identificar os genes que causam doenças hereditárias, por exemplo. Abre-se o caminho para o desenvolvimento de testes que permitam prever se uma pessoa terá ou não determinada doença genética, facilitando também o seu tratamento. Além de provocar uma revolução na biologia, essas descobertas levantam uma série de questões de ordem moral, social, econômica e política. É importante que todos nós estejamos bem informados sobre os avanços dessas técnicas, para que a nossa sociedade possa tomar decisões a respeito de como o conhecimento científico deve ser utilizado. Em sua opinião, o que é mais importante para melhorar a saúde da maior parte da população e evitar muitas das doenças de países em desenvolvimento, como o Brasil? Seria o investimento em tratamentos avançados, como a engenharia genética? Ou as medidas ligadas à saúde pública, como o acesso à água tratada e à rede de esgotos, o combate à desnutrição e às drogas? O termo clone indica Indivíduos surgidos a partir da reprodução assexuada de outros indivíduos. A clonagem Em 1997, nascia Dolly, a primeira ovelha clonada a partir de uma célula adulta. Pesquisadores escoceses uniram uma célula da glândula mamária de uma ovelha de "cara branca" (ovelha Finn Dorsett) com um óvulo — do qual foi retirado o núcleo — de uma ovelha de "cara preta" (Scotírsh blackface). A célula resultante foi implantada no útero de outra ovelha de "cara preta". Observe a figura. Nasceu, então, Dolly, uma ovelha de "cara branca", que é um clone daquela que forneceu a célula da glândula mamária. No final de 1998, pesquisadores japoneses, utilizando uma técnica mais eficiente, produziram dezenas de vacas clonadas de animais adultos. Eles trataram células do sistema reprodutor de uma vaca adulta, retiraram seus núcleos e os implantaram em óvulos de outra vaca, que tiveram seus núcleos removidos. 20 Por meio dessa técnica, é possível clonar, por exemplo, todo um rebanho a partir de um único animal com carne de boa qualidade. Outra aplicação para a clonagem consiste em produzir cópias de animais transgênicos, isto é, portadores de genes que produzem proteínas importantes para o homem, como medicamentos e hormônios. Os animais seriam então fábricas vivas de remédios e outros produtos. No entanto, a criação de Dolly levantou logo intensas discussões. Seria possível fazer cópias de seres humanos, criando, por exemplo, crianças idênticas a um adulto? Do ponto de vista legal, seria possível realizar experimentos desse tipo com seres humanos? Quais as conseqüências morais desse ato? Mesmo em meio a tanta polêmica, alguns países estudam a pos- sibilidade de permitir a clonagem para fins especiais de transplante. Nesse caso órgãos e tecidos seriam desenvolvidos a partir das células da pessoa que necessita de transplante — isso evitaria os problemas de rejeição. Mas, muitos governos, inclusive o brasileiro, têm leis que proíbem a clonagem de células humanas, tanto para gerar clones quanto para desenvolver pesquisas médicas. 21 do grego oikos=casa; logos=estudo). Ecologia É muito comum lermos nos jornais, revistas ou assistirmos na televisão, reportagens que denunciam a destruição do ambiente: derramamento de petróleo, queimadas, lixos, vazamentos de indústrias e tantos outros que ocorrem praticamente todos os dias. Todos esses assuntos são relacionados à ecologia e aos ecologistas e ambientalistas. "Por ecologia entendemos a totalidade da ciência das relações do organismo com o meio ambiente, compreendendo, no sentido amplo, todas as condições de existência". Em outras palavras: Ecologia é a parte da Biologia que se encarrega de estudar todas as interações dos seres vivos uns com os outros e com o meio ambiente. Em 1967, na França, a palavra ecologia ganhou popularidade em nível internacional, por causa de um acidente com o petroleiro Torrey Canion. Já não era sem tempo, pois a humanidade precisava se conscientizar da necessidade cada vez maior de preservar os ambientes naturais, como forma de garantir a sobrevivência das espécies vivas, inclusive a nossa. O derramamento de petróleo por acidentes com petroleiros, a conseqüente mortandade de toneladas de peixes, as praias interditadas em virtude de poluição, a devastação de florestas, a iminente extinção de espécies diversas, a água e os alimentos contaminados, os vazamentos nucleares, a liberação de gases venenosos para a atmosfera são, entre tantos outros, fatos corriqueiramente noticiados, cujos efeitos colocam em risco o equilíbrio natural dos sistemas ecológicos. O homem, infelizmente, vem saqueando e agredindo a natureza, poluindo e exterminando seres vivos e recursos naturais. Por isso, a ecologia pode ser considerada a ciência da sobrevivência. Na visão ecológica, o homem é retirado de sua posição de centro do universo, para ser apenas uma espécie entre tantas outras. Porém, como animal racional, temos a obrigação de reconhecer os danos praticados e restabelecer o equilíbrio da natureza, já tão abalado. Alguns conceitos básicos para você compreender mais. População. Conjunto de organismos da mesma espécie, que ocupam uma determinada área na mesma unidade de tempo. Comunidade ou biocenose. Conjunto de todos os organismos estabelecidos numa determinada área. A comunidade é constituída pela somatória das populações presentes 24 • as gramíneas formam o primeiro nível trófico; • os preás representam o segundo nível trófico; • as cobras são o terceiro nível trófico; • os decompositores formam o quarto nível trófico. Observe que uma cadeia alimentar inicia-se sempre com os produtores e termina sempre com os decompositores. Entretanto, por ser implícita a atuação efetiva dos decompositores, é comum não representar esses organismos numa cadeia alimentar. Os ciclos da terra, leia o quadro abaixo: Poluição A poluição do ar é a contaminação da atmosfera por resíduos ou produtos secundários gasosos, sólidos ou líquidos, que podem pôr em risco a saúde do homem e a saúde e bem-estar das plantas e animais, atacar diferentes materiais, reduzir a visibilidade ou produzir odores desagradáveis. Cada ano, os países industrializados produzem milhões de toneladas de poluentes. O nível pode ser expresso em termos de concentração atmosférica (microgramas de contaminante por metro cúbico de ar) ou, no caso dos gases, em partes por milhão, ou seja, o número de moléculas do poluente por milhão de moléculas de ar. 25 Muitas substâncias contaminantes provêm de fontes facilmente identificáveis; o dióxido de enxofre, por exemplo, provém das centrais energéticas que queimam carvão ou petróleo. O efeito estufa é o aquecimento global, leia o quadro abaixo. 26 Camada de ozônio Divisões da atmosfera A atmosfera terrestre. Ela é formada por várias camadas de gases, dentre essas camadas, tem uma muito importante e famosa, a camada de ozônio. Sem atmosfera não haveria vida na Terra. A atmosfera é formada por camadas de gases relativamente finas que sustentam a vida e a protegem de radiações perigosas. A camada de ozônio protege a superfície da Terra da perigosa radiação solar chamada ultravioleta. Essa radiação pode fazer surgir câncer de pele e reduzir a resistência humana às infecções. Proteger a camada de ozônio é um dos maiores desafios para a humanidade. O problema é grave e urgente. Mas não escapou totalmente do controle, pois a camada de ozônio existe e algumas atitudes estão sendo tomadas para evitar futuros problemas mais graves. A camada de ozônio está sendo destruída por gases industriais conhecidos como CFC (clorofluorcabonos). Muitos produtos comtêm esse gás. Ele é aplicado em aerossóis, como os inseticidas de uso doméstico, aparelhos de refrigeração e na composição do isopor. As indústrias estão, aos poucos, substituindo esse gás. O isopor também está sendo substituído por outros materiais. 29 CICLOS BIOGEOQUÍMICOS O que são ciclos biogeoquímicos? Todos os seres vivos, dos mais rudimentares aos mais complexos, são formados por incontáveis milhões de elementos químicos que se agrupam de maneira a constituir a matéria viva. Antes da existência de qualquer um de nós, esses elementos já existiam na natureza, sob alguma forma e em algum lugar, da mesma maneira que continuarão existindo após a nossa morte. No processo de formação dos seres vivos, a "mãe-Terra" apenas "empresta" matéria para a organização do corpo de seus filhos; essa matéria será um dia devolvido ao meio ambiente, demolida pela ação dos decompositores (no caso de material orgânico) e poderá ser reciclada, ou seja, reutilizada na construção da matéria viva de um outro ser vivo qualquer. Esses movimentos cíclicos de elementos e substâncias, passando do mundo vivo para o mundo físico e vice-versa, constituem os ciclos biogeoquímicos. Destacaremos os ciclos do carbono, do nitrogênio, do oxigênio e da água. Os elementos químico carbono, nitrogênio, hidrogênio e oxigênio perfazem juntos cerca de 96% da matéria viva. Por isso, são denominados elementos organógenos, ou seja, formadores de organismo. 1. Ciclo do carbono Presente na estrutura de todas as moléculas orgânicas, o carbono é, portanto, essencial para a vida. Na natureza, o carbono encontra-se à disposição dos seres vivos: • na atmosfera, em forma de CO2 (gás carbônico); • dissolvido na água. Através da fotossíntese, o CO2 é fixado e transformado em matéria orgânica pelos produtores. Os consumidores somente adquirem carbono através da nutrição. Tanto os produtores como os consumidores, porém, perdem carbono da mesma forma, através: • da respiração - que libera CO2 para o ambiente; • da cadeia alimentar - ao servir de alimento para um organismo qualquer; • do fornecimento de material que fará parte da constituição do húmus (detritos orgânicos), pela morte do organismo ou de parte dele. No caso dos animais, principalmente, há eliminação de carbono também através da excreção e de resíduos digestivos. Os decompositores atuam sobre os detritos orgânicos liberando CO2, que retorna à atmosfera e se reintegra a seu reservatório normal. 30 2. Ciclo do Nitrogênio (N2) O nitrogênio (N2) é um elemento químico que participa da constituição de ácidos nucléicos, proteínas e clorofilas. Compreende-se, assim, a importância do estudo do ciclo desse elemento na natureza. O reservatório natural de N2 é a atmosfera, onde perfaz cerca de 78% do ar. Entretanto, o N2 é uma molécula que não constitui uma fonte de muita importância para a grande maioria dos seres vivos. De fato, com raras exceções, os seres vivos não conseguem (e não precisam) fixar e portanto incorporar à matéria viva o N2 atmosférico. 3. Ciclo do oxigênio O oxigênio molecular (O2), indispensável à respiração aeróbica, é o segundo componente mais abundante da atmosfera, onde existe na proporção de cerca de 21%. O oxigênio pode ser consumido da atmosfera através das seguintes vias: • atividades respiratória de plantas e animais; • combustão; • degradação, principalmente pela ação de raios ultravioleta, com formação de ozônio (O3); • combinação com metais do solo (principalmente o ferro), formando óxidos metálicos. 31 O oxigênio já teria desaparecido da atmosfera há muito tempo, não fosse o contínuo reabastecimento promovido pela fotossíntese, principalmente através do fitoplâncton marinho, considerado o verdadeiro "pulmão" do mundo. Analise a figura que apresenta um esquema do ciclo do oxigênio. 4. Ciclo da água A água que bebemos hoje pode ser a mesma que nossos bisavós beberam. Ou que irrigou o solo da Mesopotâmia há 5000 anos. A imensa quantidade de água da Terra - 5 quatrilhões de toneladas! - é a mesma desde que nosso planeta se formou. O que muda é o lugar onde determinada porção de água se encontra e também o estado físico daquela porção: num momento ela pode estar em estado sólido, como a neve que cobre o pico de uma montanha; aquecida pelo sol, aquela porção sólida de água vai se derretendo e transformando-se em água líquida, que desce a montanha e forma um rio, que vai dar no mar; novamente aquecida pelo sol, a água líquida se evapora sem as impurezas que adquiriu, e assim, no estado de vapor, vai fazer parte do ar atmosférico, até que se transforma em nuvem ou em cristais de gelo, sendo então transportada pelo vento, indo cair em outro lugar como chuva ou flocos de neve, dependendo do clima da região. Componente mais abundante da matéria viva, a água é, portanto, necessariamente reciclada para a garantia de vida do planeta. Assim, a água evapora-se das superfícies aquáticas (principalmente) e terrestres, formando as nuvens. Condensa-se e se precipita na forma de chuva, neve ou granizo