Ciclo do carbono

Definição do ciclo de carbono

O ciclo do carbono é o ciclo pelo qual o carbono se move através dos vários sistemas da Nossa Terra. O ciclo do carbono é influenciado por seres vivos, mudanças atmosféricas, química oceânica e atividade geológica fazem parte deste ciclo. Os níveis de carbono estão em alta, em grande parte devido às atividades humanas.

Visão geral do ciclo de carbono

O carbono é um elemento essencial para a vida como o conhecemos por causa de sua capacidade de formar múltiplas ligações estáveis com outras moléculas. É por isso que nucleotídeos, aminoácidos, açúcares e lipídios dependem de espinhas 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 em que o carbono se move através do ecossistema:

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

Etapas do Ciclo de Carbono

Carbono na Atmosfera

Para se tornarem parte do ciclo do carbono, os átomos de carbono começam de forma gasosa. Gás carbônico – CO₂ – pode ser produzido por processos inorgânicos, ou pelos metabolismos dos seres vivos.

Antes da Terra ter vida, o gás de dióxido de carbono provavelmente veio da atividade vulcânica e dos impactos dos asteroides. Hoje, o carbono também é lançado na atmosfera através das atividades de seres vivos, como as exalações de animais, as ações de organismos decompostos e a queima de madeira e combustíveis fósseis pelos seres humanos.

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

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 essenciais de construção da vida.

Para plantas, CO₂ é absorvido por poros em suas folhas chamados “stomata”. O dióxido de carbono entra na planta através da estoma e é incorporado na contenção de 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 carbono atmosférico em matéria viva. Próximo…

Produtores são comidos

“Consumidores” são organismos que comem outros seres vivos. Os animais são o tipo de consumidor mais visível 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 os comem. Eles usam alguns desses compostos de carbono de alimentos para construir seus próprios corpos – mas grande parte dos alimentos que eles comem é quebrado para liberar energia, em um processo que é quase o inverso 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 contêm, transformando açúcares, lipídios e outros compostos de carbono em unidades de carbono único. Estes são finalmente liberados na atmosfera na forma de CO₂.

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

Decomposers liberam carbono

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

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

Atividades Humanas

Recentemente, os humanos fizeram grandes mudanças no ciclo de carbono da Terra. Ao queimar enormes quantidades de combustíveis fósseis e cortar cerca de metade das florestas da Terra, os humanos diminuíram a TerraA capacidade de tirar carbono da atmosfera, enquanto libera grandes quantidades de carbono na atmosfera que haviam sido armazenadas em forma sólida como matéria vegetal e combustíveis fósseis.

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

A comunidade científica levantou alarmes de que, ao fazer 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 queimado pelos seres humanos, reduzindo o uso de carros e o consumo de eletricidade, e defendem o investimento em fontes de energia não queimadas, como energia solar e energia eólica.

Exemplos de ciclo de carbono

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

Atmosfera

Um grande repositório de carbono é o dióxido de carbono na atmosfera terrestre. O carbono forma uma molécula estável e gasosa em combinação com dois átomos de oxigênio. Na natureza, este gás é liberado pela atividade vulcânica, e pela respiração de animais que afixam moléculas de carbono do alimento que comem a moléculas de oxigênio antes de exalá-lo.

O dióxido de carbono pode ser removido da atmosfera pelas plantas, que pegam o carbono atmosférico e o transformam em açúcares, 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 ligar com dióxido de carbono para formar ácido carbônico.

Litosfera

A crosta terrestre – chamada de “litosfera” da palavra grega “lito” para “pedra” e “esfera” para o globo – também pode liberar dióxido de carbono na atmosfera da Terra. Este 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 terrestre possa adicionar carbono à atmosfera, ela também pode removê-lo. 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 liquefazem e se tornam carvão, petróleo e gasolina. Nos últimos anos, os humanos começaram a liberar grande parte desse carbono sequestrado de volta à atmosfera, queimando esses materiais para alimentar carros, usinas e outros equipamentos humanos.

Biosfera

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

Plantas removem 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 “juntar”.

Em um conjunto graciosamente equilibrado de reações químicas, os animais comem plantas (e outros animais), e desmontam 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 isso, as células animais dissecam moléculas complexas como açúcares, gorduras e proteínas até 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, algum 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 dos oceanos 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 dos oceanos possam soar pequenas para os padrões humanos, muitos tipos de vida marinha dependem de reações químicas que precisam de um nível de acidez altamente específico para sobreviver. Na verdade, a acidificação dos oceanos está atualmente matando muitas comunidades de recifes de corais.

Por que o ciclo de carbono é importante?

O ciclo do carbono, em circunstâncias normais, funciona 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 alimentares e animais 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 aquecida e sua temperatura estável.

Mas a Terra experimentou ciclos catastróficos de aquecimento no passado, como a extinção permiana, que se acredita ter sido causada por um aumento drástico no nível de gases de efeito estufa da atmosfera. Ninguém tem certeza do que causou a mudança que causou a extinção permiana. Mas, os gases de efeito estufa podem ter sido adicionados a uma atmosfera por um impacto de asteroide, atividade vulcânica, ou mesmo incêndios florestais maciços.

Seja qual for a causa, durante este episódio de aquecimento as temperaturas subiram drasticamente. Grande parte da Terra se tornou deserto, e mais de 90% de todas as espécies que viviam naquela época foram extintas. Este é um bom exemplo do que pode acontecer se os ciclos essenciais do nosso planeta experimentarem uma grande mudança.