A sustentação da vida sobre a Terra
Se você já leu algo sobre as alterações climáticas, provavelmente já sabe que um dos principais problemas é o aumento da concentração de carbono na atmosfera, provocado principalmente pelo uso de combustíveis fósseis pelo homem.
Talvez você tenha ficado com a impressão que o carbono é um sujeito problemático e até mesmo nocivo. O CO2 parece ser o grande vilão da história. Mas isso não é verdade!
O carbono é um elemento essencial para o planeta. Sem ele, a vida sobre a Terra simplesmente não existiria. Ou seja, você não estaria lendo esse artigo, se não fosse o carbono. E agora a melhor notícia, o uso adequado do carbono não somente pode nos ajudar a reduzir os efeitos das alterações climáticas, mas também gerar abundância e prosperidade. Para entender melhor isso, você precisa conhecer o Ciclo de Carbono.
Vamos começar pelo básico.
A matéria orgânica, seja ela qual for a sua forma, é essencialmente construída a partir de ... carbono. Praticamente tudo o que você vê à sua volta é construído a partir do carbono. Ele é o 4.º elemento mais abundante no universo depois do hidrogênio, hélio e o oxigênio. No corpo humano, ele é o 2º maior elemento, depois do oxigênio. Cerca de 45% a 55% da matéria orgânica é constituída de carbono. Na crosta terrestre, ele é o 17º elemento mais abundante. Das estrelas até as bactérias, ele é um elemento onipresente.
Só por curiosidade, segue uma rápida lista de substâncias e materiais compostos de carbono: açúcar, farinha de trigo, gasolina, plástico, grafite do lápis, gesso, madeira, todas as plantas, terra, rochas, óleo, carne e ossos, o ar que você respira, a roupa que você está vestindo, o carvão do seu churrasco, a batata-frita, a fibra de carbono dos aviões, etc. A lista é quase infinita... Você sabia que o diamante, o material mais duro que se conhece na natureza, é feito de carbono?
A fotossíntese
Para entender o Ciclo de Carbono, vale começar a lembrar da fotossíntese. A fotossíntese é o processo através do qual as plantas, algas e algumas bactérias, transformam o carbono do ar (CO2) e a água absorvida pelas raízes em matéria orgânica, principalmente glicose (um açúcar), na presença de energia da luz solar. Portanto, a grande parte da matéria que você vê em uma árvore enorme, vem do ar e da água, e não do solo. Parece estranho não? Se a matéria necessária para a formação das árvores (e todas as plantas) viesse principalmente dos minerais do solo, você veria um grande buraco ao redor de cada árvore. Já parou para pensar nisso? Na verdade, as plantas apenas retiram uma fração do seu peso da matéria mineral do solo.
Por mais de 2000 anos as pessoas acreditavam que as plantas cresciam “comendo” o solo. Intrigado como as plantas realmente cresciam e de onde tiravam sua massa, em 1634, um cientista e médico da Bélgica, Jan Baptist van Helmont (1577-1644) fez uma experiência simples. Ele plantou uma muda de salgueiro em um vaso, pesando a muda, bem como a terra seca do vaso, antes do plantio. Durante 5 anos ele regou a árvore com água da chuva ou água destilada, sem acrescentar qualquer adubo ou terra nova. Passados 5 anos, ele pesou novamente o salgueiro e a terra seca do vaso. Para sua surpresa ele verificou que o salgueiro teve um aumento de peso (massa) de 74,4 kg, enquanto que a terra na qual foi cultivado, teve uma redução de apenas 57 gramas em seu peso! Ou seja, do total de aumento de peso (massa) do salgueiro, menos de 0,1% foi de matéria retirada do solo. Incrível, não é?
Estes minerais que a planta retira do solo, entretanto, são essenciais para o seu metabolismo, sem os quais ela não consegue crescer e se reproduzir.
As plantas, algas e certas bactérias, através da fotossíntese, produzem seu próprio alimento e energia para os processos metabólicos, e são chamados de autotróficos. Todos os outros seres, como animais e insetos e algumas bactérias, dependem de outros seres para se alimentar e produzir energia. Fica fácil entender, então, que a fotossíntese é um dos processos mais importantes para a vida na Terra.
As 5 esferas do planeta Terra
Antes de entrar em mais detalhes sobre o Ciclo de Carbono, eu queria explicar alguns conceitos que vão nos ajudar a entender mais facilmente os locais onde se desenvolve o Ciclo de Carbono, vamos dizer, o palco onde se desenrola toda essa atividade.
O sistema terrestre é dividido em camadas, ou esferas, algumas das quais você já conhece.
Atmosfera: é uma camada de gases, comumente conhecida por ar, que separa a superfície da Terra do espaço, que é retida pela gravidade da mesma. É ela que protege a vida sobre a Terra e que permite a existência da água líquida. Em volume, o ar seco é composto por 78,09% de Nitrogênio (N), 20,95% de Oxigênio (O), 0,93% de argônio (Ar), 0,04% de dióxido de Carbono (CO2), Metano (CH4) e pequenas quantidades de outros gases, além de uma quantidade variável de vapor d’água (grego: “atmós”= vapor). A atmosfera tem aproximadamente 100 km de espessura. É na atmosfera que se desenvolve toda a dinâmica climática, como ventos, chuvas, tufões, tempestades, nevascas, etc.
Biosfera: é a finíssima camada na qual se desenvolvem todos os seres vivos da Terra, o conjunto de todos os ecossistemas e biomas terrestres. É um sistema que troca constantemente energia e matéria com os demais sistemas e é fundamentalmente alimentado pela energia da luz do Sol. Toda a matéria orgânica da Terra, biomassa, é encontrada na biosfera. Todo o carbono na forma orgânica encontra-se na biosfera.
Hidrosfera: todas as estruturas de água, em seus estados líquido, sólido (gelo) e gasoso, que estão na superfície da Terra, como rios, mares, lagoas, geleiras, mas também a água do subsolo. A hidrosfera abriga uma enorme variedade de vida e, portanto, matéria orgânica, que possui carbono em sua composição. A água de mares e rios também possui carbono dissolvido diretamente através do contato com o ar, através do processo de difusão. Pântanos são grandes fontes de metano, também um composto de carbono.
Pedosfera: é a camada mais externa da superfície da Terra, a pele de Terra, na qual se desenvolve o solo (grego: “pedon” = solo) e todos os seus processos de criação e transformação; ela é o fundamento sobre o qual se desenvolve toda a vida e fica localizada abaixo da cobertura vegetativa da biosfera e acima da hidrosfera e litosfera. Ela é uma camada muito fina, geralmente menor do que algumas dezenas de metros, resultante da interação (intemperismo) da atmosfera e biosfera com a camada rochosa abaixo, a litosfera.
Litosfera: é a camada exterior e rígida da superfície da Terra, composta por minerais e rochas (grego: “litos” = rocha), que forma a crosta terrestre, resultante do endurecimento do magma do manto da Terra, com uma espessura que varia entre 5 km a 100 km. Apesar de sua espessura, ela é apenas uma “casquinha” da Terra, semelhante à casca do ovo. No seu interior ficam o manto e o núcleo da Terra, formado por rochas em altíssima temperatura, em estado líquido.
Todas estas camadas, ou esferas, estão interagindo continuamente, influenciando umas às outras.
Agora vamos voltar ao Ciclo de Carbono Terrestre.
Figura 01 - Ciclo de Carbono Terrestre
Começando no alto da ilustração, você pode ver o estoque de carbono na atmosfera. Através do processo de fotossíntese as plantas sequestram carbono da atmosfera. É através da fotossíntese que o carbono da atmosfera passa e ser incorporado na biosfera terrestre. Esse carbono sequestrado da atmosfera se transforma em estoque de carbono na biomassa das plantas. Inicialmente este carbono fica na biomassa aérea, a parte das plantas que vemos. Além disso as plantas também respiram, absorvendo e liberando carbono e oxigênio para a atmosfera.
As plantas, por sua vez, vão perdendo folhas, galhos e tronco, que caem sobre o solo e formam o que é chamado de serapilheira (inglês: litter), uma rica camada de matéria orgânica, em diversos estágios de decomposição. Através da ação de minhocas, insetos, fungos, bactérias, etc., essa biomassa formada pelo decaimento vai sendo decomposta, em um processo que transforma os compostos orgânicos em moléculas cada vez menores e mais estáveis.
Por outro lado, a árvore envia a glicose formada na fotossíntese para as raízes. Através da exsudação essa passa através da superfície da raiz para o solo, em um processo semelhante ao suor. Por outro lado, as raízes formam associações simbióticas com os fungos, chamadas de micorriza, através dos quais açúcares (carboidratos) e vitaminas são consumidos por fungos que, em troca, fornecem água, nutrientes (P, Cu, N, K, Zn) e proteção para as raízes. A soma de toda a matéria orgânica viva no solo forma a biomassa subterrânea, ou o estoque de carbono na biomassa do solo.
À medida que os organismos do solo, incluindo insetos, fungos, bactérias, algas, etc., bem como as raízes das plantas, vão morrendo, estes incorporam-se à matéria orgânica em decomposição no solo. Progressivamente esta matéria orgânica vai se transformando em compostos orgânicos mais simples, até retornar a uma forma de minerais, disponíveis novamente para as plantas. Chamamos a este processo de mineralização, formando o estoque de carbono no solo.
Todos os organismos do solo, das raízes aos microrganismos que já citei, utilizam o oxigênio presente no solo para a respiração. Na respiração, eles absorvem oxigênio e liberam gás carbônico, formando assim o processo de respiração do solo. O carbono, por sua vez, retorna à atmosfera, onde entra novamente no ciclo.
O Ciclo de Carbono é o grande responsável pela síntese da Vida sobre a Terra. Através dele e, em especial, através da fotossíntese, as plantas retiram o CO2 da atmosfera e o transformam em substâncias orgânicas cada vez mais complexas. Todos os outros seres, como animais e humanos, se alimentam das substâncias produzidas pelas plantas. Pela respiração e posteriormente pela morte, decomposição e oxidação da matéria orgânica, o carbono retorna à atmosfera, em um ciclo contínuo e infinito. Assim, o Ciclo de Carbono é o grande doador da Vida na Terra.
No próximo post, vamos ver a interação de animais e seres humanos com o ciclo de carbono.
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