QUESTÃO ENEM RESOLVIDA: ECOLOGIA | CICLO DO CARBONO | DESEQUILÍBRIOS AMBIENTAIS

O dióxido de carbono passa para o estado sólido (gelo seco) a −78 °C e retorna ao estado gasoso à temperatura ambiente. O gás é facilmente solubilizado em água, capaz de absorver radiação infravermelha da superfície da Terra e não conduz eletricidade. Ele é utilizado como matéria-prima para a fotossíntese até o limite de saturação. Após a fixação pelos organismos autotróficos, o gás retorna ao meio ambiente pela respiração aeróbica, fermentação, decomposição ou por resíduos industriais, queima de combustíveis fósseis e queimadas. Apesar da sua importância ecológica, seu excesso causa perturbações no equilíbrio ambiental.

Considerando as propriedades descritas, o aumento atmosférico da substância afetará os organismos aquáticos em razão da

A) redução do potencial hidrogeniônico da água.

B) restrição da aerobiose pelo excesso de poluentes.

C) diminuição da emissão de oxigênio pelos autótrofos.

D) limitação de transferência de energia entre os seres vivos.

E) retração dos oceanos pelo congelamento do gás nos polos.

Moléculas fundamentais para os seres vivos, tais como carboidratos, proteínas, lipídeos, dentre outras, contêm carbono em sua estrutura. Esse elemento está presente, também, no meio abiótico: como gás carbônico (dióxido de carbono ou CO₂) na atmosfera e sob a forma de íons carbonato (CO₃^-2) e bicarbonato (HCO₃^–) dissolvidos nas águas de lagos, rios e, principalmente, oceanos. Além disso, há carbono nas moléculas de carbonato de cálcio (CaCO₃) em estruturas calcárias em certos organismos vivos e constituindo as rochas sedimentares.

O carbono não fica estático, há um fluxo contínuo desse elemento entre os componentes biótico e abiótico de todos os ecossistemas do planeta. Esse movimento global entre o ambiente abiótico, que inclui a atmosfera, oceanos, continentes e os seres vivos é conhecido como ciclo do carbono.

Antes da ocorrência da Revolução Industrial (por volta de 1750), o ciclo do carbono encontrava-se em equilíbrio. Grandes quantidades de carbono fluíam da atmosfera para os ecossistemas terrestres e oceanos e vice-versa, mas esses movimentos praticamente se anulavam. A partir da Revolução Industrial, a quantidade de energia exigida pela sociedade aumentou acentuadamente, levando à queima de grandes quantidades de combustíveis, especialmente aqueles denominados combustíveis fósseis (petróleo, carvão e gás natural). Esse processo, juntamente com a queima de madeira (e a consequente necessidade de desmatamento de grandes áreas), lançou na atmosfera um volume de CO₂ que superou a capacidade que o ciclo do carbono pode suportar.

O CO₂ presente na atmosfera é incorporado à matéria orgânica que constitui o corpo dos organismos produtores, principalmente pelo processo de fotossíntese realizado por vegetais, algas e cianobactérias. A fotossíntese possibilita, então, a passagem do carbono do meio abiótico (no caso, atmosfera) para o biótico (produtores). Essa incorporação de carbono pelos produtores é o que se denomina fixação ou sequestro de carbono.

O produto básico da fotossíntese é a glicose, que os produtores utilizam para gerar celulose, amido, aminoácidos, ácidos nucleicos e outras moléculas orgânicas. Uma parcela significativa da matéria orgânica resultante da fotossíntese é utilizada para obtenção de energia por meio da realização da respiração celular pelo próprio produtor, bem como pelos consumidores (que se alimentaram do produtor ou de outro consumidor) e decompositores (responsáveis por degradar os organismos que morreram). Como resultado da respiração celular, o carbono presente nas moléculas orgânicas retorna à atmosfera sob a forma de CO₂.

Um fluxo equivalente de carbono ocorre nos ecossistemas aquáticos: as algas e cianobactérias, por meio da fotossíntese, utilizam o dióxido de carbono dissolvido na água para gerar moléculas orgânicas. Estas, por sua vez, constituem a matéria-prima para obtenção de energia pela respiração celular que, então, devolve o CO₂ para o ambiente.

As trocas de carbono entre os seres vivos e o ambiente são relativamente rápidas, mas também existem reservatórios de carbono mais estáveis. Quando os organismos mortos encontram-se em ambientes com baixa concentração de oxigênio, o processo de decomposição não ocorre ou se dá parcialmente. Com isso, a matéria orgânica não decomposta passa, ao longo de milhões de anos, por processos físicos e químicos que a transformam em combustíveis fósseis: carvão, gás natural e petróleo. O carbono desses combustíveis estava imobilizado há milhões de anos, ou seja, não fluía entre os meios abiótico e biótico.  Portanto, quando os combustíveis fósseis são extraídos e queimados para atender as necessidades de energia das atividades humanas, o carbono retido nesses compostos há milhões de anos é liberado como CO₂. A queima de madeira, também com o objetivo de obter energia, libera para atmosfera (como CO₂) o carbono que deveria permanecer, pelo menos por algumas décadas, nas moléculas orgânicas que constituem o corpo das árvores.

A consequência do aporte extra de dióxido de carbono proveniente da utilização dos combustíveis fósseis e da queima da madeira é um desequilíbrio do ciclo do carbono. A concentração atmosférica de CO₂ aumenta ao longo do tempo e o resultado é o aquecimento global. Medições realizadas nos últimos cinquenta anos mostram um aumento contínuo na concentração de CO₂ na atmosfera, um padrão que não mostra sinais de desaceleração.

O dióxido de carbono é um dos gases que contribui para existência do efeito estufa, sem o qual, o planeta Terra apresentaria temperaturas muito baixas para o desenvolvimento e a manutenção da vida. Entretanto, como visto, atividades antrópicas têm promovido o aumento contínuo da concentração de CO₂, resultando na intensificação do efeito estufa. As consequências são o aquecimento global e as mudanças climáticas.

Reverter o aquecimento global constitui um processo lento e complexo, que demanda mudanças profundas na relação humana com a natureza. Entretanto, há medidas que podem ser adotadas em curto prazo e que podem provocar a redução da concentração atmosférica e das emissões de dióxido de carbono: reduzir o desmatamento e as queimadas, bem como substituir os combustíveis fósseis por fontes não poluentes de energia – como a solar e a eólica.

Como visto, os ecossistemas aquáticos também estão integrados ao ciclo do carbono. Uma parcela significativa do CO₂ atmosférico se dissolve nas águas oceânicas. O dióxido de carbono flui da atmosfera para as águas superficiais dos oceanos principalmente por difusão simples, originando ácido carbônico (H₂CO₃).

O excesso de CO₂, resultante das atividades humanas (uso de combustíveis fósseis, incêndios etc) está provocando a acidificação das águas superficiais dos oceanos. O pH (potencial hidrogeniônico) das águas superficiais na atualidade é mais baixo do que era no período que precedeu a Revolução Industrial. A acidificação das águas oceânicas é nociva para os organismos marinhos, especialmente para aqueles que produzem estruturas a base de carbonato de cálcio (CaCO₃), como as conchas e os corais. Essas estruturas calcárias são dissolvidas na presença de ácido.

A questão proposta pede para que seja identificada a consequência para os organismos aquáticos resultante do aumento da concentração atmosférica de CO₂.

Uma quantidade significativa do dióxido de carbono da atmosfera move-se, principalmente por difusão simples, para as águas oceânicas superficiais. Esse gás, então, reage com a água produzindo ácido carbônico (H₂CO₃) que se dissocia incialmente em H⁺ e HCO₃^– (bicarbonato). Em seguida, o bicarbonato gera H⁺ e CO₃^-2 (carbonato). A figura a seguir, utilizada em questão da prova do ENEM de 2014, ilustra esse processo.

Com maior concentração de CO₂ na atmosfera, uma maior quantidade irá se difundir para as águas oceânicas. Isso irá resultar em concentração aumentada de ácido carbônico que, por sua vez, gera maior quantidade de H⁺.

Uma quantidade aumentada de cátions H⁺ provoca redução mais acentuada do pH (potencial hidrogeniônico) da água, ou seja, causa a acidificação da água dos oceanos. A água ácida produz efeitos nocivos para os organismos marinhos, especialmente aqueles que produzem estruturas calcárias, como moluscos marinhos e corais. O esqueleto calcário dos corais e as conchas (também calcárias) dos moluscos são diretamente afetadas pela acidez da água e pode resultar na morte desses animais.

Portanto, o aumento da concentração de CO₂ na atmosfera leva à redução do potencial hidrogêniônico, isto é, do pH da água dos oceanos (alternativa A).