A GEOLOGIA, OS GEÓLOGOSE OS SEUS MÉTODOS A GEOLOGIA E OS GEÓLOGOS
A Geologia é o estudo científico da estrutura e origem daTerra e dos seus materiais, bem como dos processos quelevaram à s...
Petrologia (estudo das rochas e sua composição minerlógicae química).Paleontologia (estudo da Vida e sua Evolução, através...
Hidrogeologia (trata da circulação de águas no subsolo, daprocura de aquíferos, captações, etc.)Geologia aplicada (designa...
A Geologia, como qualquer outra ciência, depende pois direta ouindiretamente de outras áreas de conhecimento que lhe permi...
A Geologia não se fica por ser uma ciência, ela estápresente no modo como se passa a apreciar a paisagem, abeber um copo d...
Destruição de edifícios devido a deslizamentoscausados pela chuva em Hong Kong (Press &Siever, 1998)Figura 2
Figura 2Exploração de petróleo nos mares do Ártico(Skinner & Porter, 1995)
Figura 2Destruição causada pelo furacão Hugo. Restos de umacasa nas arribas erodidas de Charleston, na Carolina doSul (Ski...
Figura 2Colapso da via rápida de Nimitz, Oakland, Califórnia,durante um sismo devido à falha de Santo André a 17 deOutubro...
O objeto de estudo da Geologia vai desde o mais pequenoátomo até aos continentes e oceanos. Os Geólogosestudam erupções vu...
Figura 3 – Geólogos trabalhando. a)Colhendo amostras de lava a 2000 ºCde vulcões do Havai; b) escavandorestos de dinossaur...
A TERRA E OS SEUSSUBSISTEMAS EMINTERACÇÃOSUBSISTEMAS TERRESTRES (ATMOSFERA,HIDROSFERA, GEOSFERA E BIOSFERA)
A nova ciência estuda a Terra como um sistema de muitaspartes interactuantes, centrando-se nas mudanças entre as partes.Um...
Cada um destes quatro sistemas pode ser subdividido em unidades maispequenas.Figura 4 – Representação do sistema Terra (ad...
CONCEITODE SISTEMAUm sistema pode ser definido como qualquer porção doUniverso que pode ser isolada do resto do Universo c...
Podem ser definidos três tipos de sistemas: sistemaisolado, fechado e aberto (fig.5).Um sistema isolado é aquele cujas fro...
Figura 5 – Tipos de sistemas: a) sistema isolado; b) sistema fechado; c)sistema aberto (adaptado de Skinner e t al, 1999)
A Terra é um sistema fechado – ou pelo menos está muitoperto disso (fig.6). A energia chega à Terra emabundância na forma ...
Figura 6 – A Terra é praticamente um sistema fechado. Os sistemas maispequenos que a Terra, atmosfera, hidrosfera, geosfer...
Isto temduas implicações principais:1. Porque a quantidade de matéria num sistema fechado é finita,os recursos geológicos ...
CICLOS E FLUXOSDevido à matéria ser constantemente transferida de umsistema aberto para outro, poderemos indagar porque é ...
ATMOSFERAA atmosfera é atualmente composta essencialmentepor três gases: azoto, oxigénio e árgon (fig. 7). Osoutros gases ...
Outros Gases (0,04%)Dióxido de Carbono (CO2)Neon (Ne)Hélio (He)Metano (CH4)Kripton (Kr)Óxido Nitroso (N2O)Hidrogénio (H2)O...
Figura 8 – Camadasprotetoras de O, O2 e O3 daatmosfera (adaptado deSkinner e t al, 1999)
A atmosfera divide-se em quatro camadas mais pequenas:troposfera, estratosfera, mesosfera e termosfera, que têmdeterminado...
HIDROSFERAA hidrosfera é o somatório de toda aágua existente na superfície terrestre.O maior reservatório de água são osoc...
Surpreendentemente, o maior reservatório de água docelocaliza-se nas zonas geladas dos pólos, que contém 74 %de toda a águ...
CICLOHIDROLÓGICOO ciclo hidrológico descreve o fluxo de água entre as várias reservas dahidrosfera (fig.11). O total da ág...
O movimento de água no ciclo hidrológico é acionadopelo calor do Sol, que causa e vapo ração da água dos oceanos esuperfíc...
GEOSFERAA Litosfera, sinónimo degeosfera, é uma camada rígidaque engloba a Crosta terrestre ea parte mais externa do Manto...
BIOSFERAA Terra apresenta três aspetos que a tornam única: ocontínuo rearranjo dos continentes e oceanos (por umprocesso c...
Figura 13 – Níveis deorganização da matéria(adaptado de Skinner e t al,1999).
INTERAÇÃO DE SUBSISTEMASINTERACÇÕES ENTRE ATMOSFERA – HIDROSFERAAtmosfera e hidrosfera estão ligadas por parte do ciclo hi...
INTERAÇÃO DE SUBSISTEMASINTERACÇÕES ENTRE ATMOSFERA – GEOSFERAAs erupções vulcânicas libertam vapor de água para a atmosfe...
INTERAÇÃO DE SUBSISTEMASINTERACÇÕES ENTRE ATMOSFERA –BIOSFERAUm dos reconhecimentos científicos atuais é a grandeamplitude...
INTERAÇÃO DE SUBSISTEMASFigura 15– Suposto ambiente da Terra primitiva (segundo Silva e t al, 1997).
Admite-se que a presença de hidrogénio impediria a existência deoxigénio, porque nesse caso reagiriam entre si violentamen...
A produção de quantidades significativas de oxigénio livre e a suaconservação na atmosfera, provavelmente só ocorreu após ...
Uma parte do oxigénio atmosférico originaria o ozono na alta atmosfera,sob ação dos raios ultravioletas. 2O2O3+1/2 O2A cam...
INTERACÇÕES ENTRE HIDROSFERA –GEOSFERAINTERAÇÃO DE SUBSISTEMASHidrosfera e geosfera estão relacionadas também pelociclo hi...
INTERAÇÃO DE SUBSISTEMASINTERACÇÕES ENTRE HIDROSFERA –BIOSFERAOs seres vivos são constituídos em grande parte porágua e es...
INTERAÇÃO DE SUBSISTEMASINTERACÇÕES ENTRE GEOSFERA – BIOSFERAOs seres vivos são agentes demeteorização química e física.As...
INTERAÇÃO DE SUBSISTEMASAnimais como certos bivalves, térmitas, toupeiras,doninhas, etc., aceleram a meteorização química ...
INTERAÇÃO DE SUBSISTEMASA ação do Homem atual têm sido a mais preponderantena alteração da paisagem.Por outro lado, a part...
INTERAÇÃO DE SUBSISTEMASIMPACTOHUMANOA biosfera está no centro do diagrama por uma razão especial.Alterações significativa...
INTERAÇÃO DE SUBSISTEMASIMPACTOHUMANOO Homem vai a quase todo o sítio à procura de recursos quenecessita. No processo, tor...
INTERAÇÃO DE SUBSISTEMASIMPACTOHUMANOCausámos algumas alterações ao ambiente que podemser perigosas, mas a maioria dessas ...
INTERAÇÃO DE SUBSISTEMASINTERACÇÕES ENTRE ATMOSFERA – HIDROSFERA –GEOSFERA – BIOSFERAComo exemplo deste tipo de interações...
INTERAÇÃO DE SUBSISTEMASCICLODOAZOTOOs aminoácidos são componentes essenciais paratodos os organismos. Têm o nome de am in...
Figura 20 – Ciclo do azoto (adaptado de Skinner e t al, 1999).
O azoto é removido da atmosfera e tornado acessívelpara a biosfera em três formas:Solução de N2 no oceano;Oxidação de N2 p...
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  1. 1. A GEOLOGIA, OS GEÓLOGOSE OS SEUS MÉTODOS A GEOLOGIA E OS GEÓLOGOS
  2. 2. A Geologia é o estudo científico da estrutura e origem daTerra e dos seus materiais, bem como dos processos quelevaram à sua formação ao longo do tempo. Porextensão,esta designação tem sido aplicada a outros planetas esatélites.Das disciplinas englobadas na Geologia, destacam-se:Estratigrafia (estudo da sucessão das rochas, sobretudosedimentares, utilizando dados sedimentológicos,paleontológicos, geoquímicos, etc., com vertentes de índolecronológica e paleogeográfica).Mineralogia (estudo dos minerais, sobretudo com base naCristalografia e na composição química).
  3. 3. Petrologia (estudo das rochas e sua composição minerlógicae química).Paleontologia (estudo da Vida e sua Evolução, através devestígios – os fósseis – conservados nas rochas;Paleobotânica, Paleozoologia, Micropaleontologia,Paleoecologia são disciplinas nela contidas ou intimamenterelacionadas; tem papel muito importante em Estratigrafia).Geologia estrutural (termo quase sinónimo de tectónica; é oestudo da deformação das rochas, em escala centimétrica(microtectónica), regional (geologia estrutural) e mundial(tectónica global)).Geoquímica (estudo do comportamento químico doselementos, tanto nas rochas como nas águas e naatmosfera).
  4. 4. Hidrogeologia (trata da circulação de águas no subsolo, daprocura de aquíferos, captações, etc.)Geologia aplicada (designação abrangente, incluindo, entreoutros aspectos, a pesquisa de minérios, petróleo, carvão,etc.).Geologia de engenharia (estudos relacionados, no geral,com a engenharia civil, nomeadamente, em conexão com amecânica dos solos e a mecânica das rochas).Geologia do ambiente (estudo das componentes geológicasdos estudos ambientais nos seus diversos aspetos –preservação de património geológico, impacte erecuperação de explorações (rochas, minérios, combustíveisfósseis, etc.), riscos geológicos, etc.).Geomorfologia (estudo do relevo, sua evolução e processos
  5. 5. A Geologia, como qualquer outra ciência, depende pois direta ouindiretamente de outras áreas de conhecimento que lhe permitemcompreender certos fenómenos e explicar processos envolvidos nosmodelos que propõe.A sua relação com a Física, Química, Biologia e Astronomia é levadaa cabo por áreas de conhecimento intermediárias que aos poucos seindividualizaram como novas áreas do saber, como a Geofísica, aGeoquímica, a Paleontologia e a Astrogeologia (fig.8).Figura 1 – Relação da Geologia com outras ciências (segundo Alcaravela,
  6. 6. A Geologia não se fica por ser uma ciência, ela estápresente no modo como se passa a apreciar a paisagem, abeber um copo de água, a trabalhar num jardim, a observaruma floresta, a nadar ao longo de uma costa, etc.. AGeologia está em todo o lado, nos produtos que compramos,nos materiais de construção e combustíveis que usamos, nacomida que ingerimos, na qualidade de ambiente que temos.Ajuda a entender porque os sismos ocorrem em certos locaise não noutros, onde podemos viver de modo a evitarinundações e derrocadas, onde podemos encontrar águapotável; nos aconselha a como limpar os desperdícios dedécadas de negligência, ajudando-nos a sermos melhorescidadãos ao aprendermos a prevenir, em geral, danos contrao ambiente (fig.2). Além disso, podemos aprender algo sobrea idade da Terra, sobre as mudanças no planeta e dos seresvivos ao longo do tempo, e ainda sobre os outros planetasdo Sistema Solar.
  7. 7. Destruição de edifícios devido a deslizamentoscausados pela chuva em Hong Kong (Press &Siever, 1998)Figura 2
  8. 8. Figura 2Exploração de petróleo nos mares do Ártico(Skinner & Porter, 1995)
  9. 9. Figura 2Destruição causada pelo furacão Hugo. Restos de umacasa nas arribas erodidas de Charleston, na Carolina doSul (Skinner & Porter, 1995)
  10. 10. Figura 2Colapso da via rápida de Nimitz, Oakland, Califórnia,durante um sismo devido à falha de Santo André a 17 deOutubro de 1989 (Chernicoff & Venkatakrishnan, 1995)
  11. 11. O objeto de estudo da Geologia vai desde o mais pequenoátomo até aos continentes e oceanos. Os Geólogosestudam erupções vulcânicas, sismos, tempestades deareia, inundações, glaciares, impactos de meteoritos,alargamento de grutas; interpretam as evidências dopassado da Terra, desde os vestígios das primeiras algasunicelulares encontradas em rochas, com 3 mil milhões deanos, na Austrália até aos ossos dos primeiros hominídeos,encontrados em cinzas vulcânicas, com três milhões deanos, em vales de África Oriental; estudam também asrochas lunares trazidas por astronautas e analisam dadosde outros planetas do Sistema Solar (fig. 3).
  12. 12. Figura 3 – Geólogos trabalhando. a)Colhendo amostras de lava a 2000 ºCde vulcões do Havai; b) escavandorestos de dinossauros em Montana(EUA); c) colhendo rochas dasuperfície lunar (Chernicoff &Venkatakrishnan, 1995)a)b)c)
  13. 13. A TERRA E OS SEUSSUBSISTEMAS EMINTERACÇÃOSUBSISTEMAS TERRESTRES (ATMOSFERA,HIDROSFERA, GEOSFERA E BIOSFERA)
  14. 14. A nova ciência estuda a Terra como um sistema de muitaspartes interactuantes, centrando-se nas mudanças entre as partes.Uma conveniente maneira de pensar a Terra como umsistema de partes interdependentes é considerá-la como quatrovastos reservatórios de material com circulação de matéria eenergia entre eles (fig. 4). As quatro reservas são:1. A atmosfera, que é uma mistura de gases – predominantementeazoto, oxigénio, árgon, dióxido de carbono e vapor de água – querodeia a Terra.2. A hidrosfera, que é a totalidade de água da Terra, incluioceanos, lagos, rios, água subterrânea, neve e gelo, mas exclui ovapor de água da atmosfera.3. A geosfera, que é a parte sólida do planeta, compostaessencialmente por rocha (qualquer massa sólida que constitui oplaneta formada naturalmente, não viva, firme e coerente) erególito (a cobertura irregular, solta, não cimentada de partículasque cobrem a Terra sólida)4. A biosfera, que são todos os organismos da Terra e tambémalguma matéria orgânica ainda não decomposta.
  15. 15. Cada um destes quatro sistemas pode ser subdividido em unidades maispequenas.Figura 4 – Representação do sistema Terra (adaptado de Skinner etal, 1999)
  16. 16. CONCEITODE SISTEMAUm sistema pode ser definido como qualquer porção doUniverso que pode ser isolada do resto do Universo com opropósito de ser observado e medidas as suas alterações.Um sistema é apenas um conceito, no qual escolhemosos limites que nos convém para o estudo. Uma folha podeser um sistema, mas faz parte de um sistema maior (umaárvore), que por sua vez faz parte de um sistema aindamaior (uma floresta).
  17. 17. Podem ser definidos três tipos de sistemas: sistemaisolado, fechado e aberto (fig.5).Um sistema isolado é aquele cujas fronteiras impedem atroca tanto de matéria como de energia. É um sistema maisimaginário que real, pois normalmente existem sempretrocas de energia.Um sistema fechado é aquele cujas fronteiras permitem atroca de energia, mas não de matéria. Como exemplotemos uma nave espacial em que se minimizam as perdasde matéria, havendo trocas de calor com o exterior.Um sistema aberto é aquele que permite a troca de matériae energia com o exterior. Uma ilha é um exemplo de umsistema aberto, em que há entrada da água da chuva e quedepois escorre dos rios para o mar.
  18. 18. Figura 5 – Tipos de sistemas: a) sistema isolado; b) sistema fechado; c)sistema aberto (adaptado de Skinner e t al, 1999)
  19. 19. A Terra é um sistema fechado – ou pelo menos está muitoperto disso (fig.6). A energia chega à Terra emabundância na forma de radiação solar. A energiatambém sai do sistema na forma de radiaçõesinfravermelhas. Também não é totalmente correto dizerque nenhuma matéria atravessa a fronteira do sistemaTerra, porque perdemos uma pequena percentagem deátomos de hidrogénio da parte superior da atmosfera eganhamos algum material extraterrestre na forma demeteoritos. No entanto, a quantidade de matéria queentra e sai do sistema Terra é tão minúscula comparadacom a massa da Terra que o sistema pode serconsiderado como fechado.
  20. 20. Figura 6 – A Terra é praticamente um sistema fechado. Os sistemas maispequenos que a Terra, atmosfera, hidrosfera, geosfera e biosfera sãosistemas abertos (adaptado de Skinner e t al, 1999).
  21. 21. Isto temduas implicações principais:1. Porque a quantidade de matéria num sistema fechado é finita,os recursos geológicos do planeta são tudo o que temos paraagora e para o futuro. Algum dia poderá ser possível visitar umasteróide com o propósito de extrair níquel e ferro; poderá haverainda no futuro uma estação espacial na Lua ou em Marte, paraexploração mineira. Por enquanto, é mais realista pensar que osrecursos da Terra são finitos e por isso limitados.2. Se ocorrem alterações numa parte do sistema fechado, oresultado dessas alterações vão eventualmente afetar outraspartes do sistema. A Terra como um todo é um sistema fechado,mas as suas partes são um sistema aberto, de modo que matériae energia podem ser transferidos entre eles. Estes pequenossistemas abertos são dinâmicos e interdependentes. Quando algoperturba um deles, os outros também são alterados. Um dosprincipais desafios da ciência do sistema Terra é entender asinterações dinâmicas entre os diferentes sistemas abertos demodo a ser possível prever as respostas necessárias para quandouma das partes do sistema é perturbada.
  22. 22. CICLOS E FLUXOSDevido à matéria ser constantemente transferida de umsistema aberto para outro, poderemos indagar porque é que essessistemas parecem tão estáveis. Porque é que a composição daatmosfera é basicamente constante por longos períodos? Porqueé que o mar não se torna mais salgado? Porque é que rochas com2 mil milhões de anos têm a mesma composição? As respostas aestas questões são as mesmas: muitos dos processos naturais daTerra seguem ciclos que são estabilizados por “feedback”negativo. Materiais e energia fluem de um sistema para outro, masos sistemas não se alteram muito, porque os diferentes fluxoscontrabalançam-se. Estes ciclos de materiais e de interaçõesdinâmicas entre subsistemas têm ocorrido desde que a Terra seformou e continuam atualmente.Alg uns e xe m plo s básico s po de m se rvir para e sclare ce r aim po rtância do s ciclo s no siste m a Te rra. São o ciclo da e ne rg ia, ociclo hidro ló g ico , o s ciclo s bio g e o q uím ico s, e o ciclo das ro chas.
  23. 23. ATMOSFERAA atmosfera é atualmente composta essencialmentepor três gases: azoto, oxigénio e árgon (fig. 7). Osoutros gases menores também são importantes, poiscontribuem para o efeito de estufa. A atmosferaaquece devido à energia solar que atinge o planeta eque em parte é absorvida e parte é refletida. A camadade ozono situada na estratosfera constitui o principalfiltro para os raios ultravioleta, evitando danos emutações nas células dos seres vivos. Sem estacamada a vida em terra teria sido impossível (fig.8).
  24. 24. Outros Gases (0,04%)Dióxido de Carbono (CO2)Neon (Ne)Hélio (He)Metano (CH4)Kripton (Kr)Óxido Nitroso (N2O)Hidrogénio (H2)Ozono (O3)0,035%0,0018%0,00052%0,00014%0,00010%0,00005%0,00005%0,000007%Figura 7 – Composição da atmosfera. O azoto, oxigénio e árgon constituem99,96 % do ar (adaptado de Skinner e t al, 1999).
  25. 25. Figura 8 – Camadasprotetoras de O, O2 e O3 daatmosfera (adaptado deSkinner e t al, 1999)
  26. 26. A atmosfera divide-se em quatro camadas mais pequenas:troposfera, estratosfera, mesosfera e termosfera, que têmdeterminados padrões de temperatura; não é possívelestabelecer um limite certo para o topo da atmosfera (fig. 9).Figura 9 – Variação da temperatura com aaltitude na atmosfera. A atmosfera édividida em quatro zonas; a termosferacontinua até uma altitude de 700 km(adaptado de Skinner e t al, 1999).
  27. 27. HIDROSFERAA hidrosfera é o somatório de toda aágua existente na superfície terrestre.O maior reservatório de água são osoceanos, que contêm mais de 95,96% de toda a água (fig. 10). Istosignifica que a maioria da água dociclo hidrológico é salina, água nãopotável – um facto que temimportantes implicações para oHomem, porque está dependente daágua doce, como recurso, para beber,para a agricultura e usos industriais.Figura 10 – Distribuição da água na Terra. Aquantidade de água presente nos váriosreservatórios naturais é representada poresferas de volumes comparativos (adaptado dePress & Siever, 1998).
  28. 28. Surpreendentemente, o maior reservatório de água docelocaliza-se nas zonas geladas dos pólos, que contém 74 %de toda a água doce, que pode estar armazenada durantemilhares de anos antes de ser reciclada. Da restante águanão congelada, quase 98,5 % reside na água subterrânea.Só uma pequena fração da água do ciclo hidrológico residena atmosfera ou na superfície de rios e lagos.Em geral, existe uma correlação entre o tamanho médio doreservatório e o tempo médio que a água permanece noreservatório, conhecido por tempo de residência. O tempode residência nos reservatórios maiores, como nosoceanos e nos gelos, é de muitos milhares de anos,enquanto nos reservatórios de pequeno volume é menor –alguns dias na atmosfera, a algumas semanas em rios.
  29. 29. CICLOHIDROLÓGICOO ciclo hidrológico descreve o fluxo de água entre as várias reservas dahidrosfera (fig.11). O total da água no sistema hidrológico é limitada,mas pode haver largas flutuações nos locais de reservatório, comosejam inundações numa área e secas noutra – mas a uma escala globalessas flutuações não alteram o volume total de água na Terra.Figura 11 – Ciclo hidrológicoda água (adaptado deSkinner e t al, 1999).
  30. 30. O movimento de água no ciclo hidrológico é acionadopelo calor do Sol, que causa e vapo ração da água dos oceanos esuperfícies terrestres. O vapor de água produzido entra naatmosfera e move-se em conjunto com o ar circulante. Parte dovapor de água condensa, sob condições certas de temperatura ehumidade, e cai na forma de pre cipitação (como chuva e neve)em terra ou oceanos.A chuva que cai nos solos pode evaporar diretamente oupode ser captada pela vegetação e, eventualmente, retornar àatmosfera através das folhas pelo processo de transpiração , oupode ser encaminhada para cursos de água. Parte pode infiltrar-se no solo, e tornar-se parte dos vastos reservatórios de ág uasubte rrâne as, podendo voltar à superfície através de nascentes.A neve pode permanecer no solo por uma ou duas estações atéderreter e fluir através do solo ou por cursos de água. A neveque alimenta os glaciares pode ficar “retida” muito mais tempo,até milhares de anos, mas, eventualmente, derrete ou evapora eretorna aos oceanos.
  31. 31. GEOSFERAA Litosfera, sinónimo degeosfera, é uma camada rígidaque engloba a Crosta terrestre ea parte mais externa do Mantosuperior, que atinge umaprofundidade entre 50 km (nosoceanos) e 100 km (noscontinentes), e que se situa sobrea Astenosfera (camada plásticaconstituída por rochasparcialmente fundidas). ALitosfera é rígida por estarrelativamente fria por se situar àsuperfície do planeta (fig.12).Segundo a tectónica de placas aTerra caracteriza-se pelaformação, movimento edestruição das largas e rígidasplacas litosféricas existentes nasuperfície do planeta.Figura 12 – Estrutura interna da Terra(segundo Alcaravela & Rodrigues, 1996).
  32. 32. BIOSFERAA Terra apresenta três aspetos que a tornam única: ocontínuo rearranjo dos continentes e oceanos (por umprocesso chamado Tectónica de Placas), uma quantidadede água substancial e a vida.A biosfera é o somatório de todos os seres vivos e damatéria orgânica em decomposição. Sem a atmosfera ehidrosfera, a biosfera não poderia ter evoluído.A vida começou, apesar da intensa radiação e poucooxigénio, há cerca de 3,5 mil milhões de anos. Encontra-seorganizada em diferentes níveis, desde o mais simples, acélula, até ao mais complexo, a biosfera (fig. 13).
  33. 33. Figura 13 – Níveis deorganização da matéria(adaptado de Skinner e t al,1999).
  34. 34. INTERAÇÃO DE SUBSISTEMASINTERACÇÕES ENTRE ATMOSFERA – HIDROSFERAAtmosfera e hidrosfera estão ligadas por parte do ciclo hidrológico,nomeadamente devido à evaporação da água da superfície terrestre e pela quedade chuva ou neve
  35. 35. INTERAÇÃO DE SUBSISTEMASINTERACÇÕES ENTRE ATMOSFERA – GEOSFERAAs erupções vulcânicas libertam vapor de água para a atmosfera,assim como gases ricos em enxofre, dióxido de carbono e poeirasque influenciam a quantidade de luz que atinge o planeta e que afetao grau de evaporação e queda de chuva, que por sua vez, afeta ograu de meteorização e erosão dos solos (fig.14).O ciclo de muitos elementos ou compostos químicos faz-se entreestes dois subsistemas.Figura 14 –Contributos daatividade vulcânicapara a atmosfera(adaptado de Press& Siever, 1998).
  36. 36. INTERAÇÃO DE SUBSISTEMASINTERACÇÕES ENTRE ATMOSFERA –BIOSFERAUm dos reconhecimentos científicos atuais é a grandeamplitude em que a vida afeta as outras partes do sistemaTerra.A composição química da atmosfera é bastante diferente daque existia quando não havia vida (fig.15).Admite-se que a atmosfera primitiva teria sido próxima damistura gasosa emitida pelos vulcões atuais, mas commenor oxigenação e maior grau de hidrogenação. Estaatmosfera teria um carácter redutor ou neutro,contrariamente à atmosfera atual, que apresentacaracterísticas oxidantes.A atmosfera primitiva corresponderia a uma mistura demetano, amoníaco, vapor de água, hidrogénio. Deveria terainda monóxido ou mesmo algum dióxido de carbono,azoto, sulfureto de hidrogénio e dióxido sulfuroso em
  37. 37. INTERAÇÃO DE SUBSISTEMASFigura 15– Suposto ambiente da Terra primitiva (segundo Silva e t al, 1997).
  38. 38. Admite-se que a presença de hidrogénio impediria a existência deoxigénio, porque nesse caso reagiriam entre si violentamente para formarágua. As moléculas de hidrogénio, pouco densas, não podendo ser retidaspela força gravítica terrestre, escapar-se-iam para o espaço. O oxigénioresultante da fotodissociação da água não ficaria muito tempo livre,combinar-se-ia com gases como o metano e o monóxido de carbono paradar água e dióxido de carbono. Também poderia combinar-se commateriais da crosta como o ferro de certos minerais, conferindo às rochasgeradas uma coloração avermelhada. Entretanto, também parte desse O2libertado combinar-se-ia com NH3 para formar N2 e H2O (ver fig.)À medida que hidrogénio se foi perdendo e a quantidade de CH4 foidiminuindo, a quantidade de compostos de carbono, como o CO2, foiaumentando. Os seres vivos primitivos poderiam também libertar CO2resultante dos seus processos metabólicos. Em determinado momento,deixaria de existir CH4 e verificar-se-ia uma acumulação de CO2 naatmosfera e também nos oceanos.Para determinadas concentrações de CO2 começa a verificar-se a reaçãocom iões de cálcio existentes nas águas dos oceanos, estabelecendo-seum equilíbrio, de modo que a sua abundância passou a ser mais ouINTERAÇÃO DE SUBSISTEMAS
  39. 39. A produção de quantidades significativas de oxigénio livre e a suaconservação na atmosfera, provavelmente só ocorreu após a vidater evoluído até ao aparecimento dos seres fotossintéticos (fig.16).Pela fotossíntese, na presença de luz solar, água e dióxido decarbono, produz-se compostos orgânicos (carbohidratos) eoxigénio. O primeiro oxigénio biológico gerado na Terra ficou aindaretido nos sedimentos. Só mais tarde, há cerca de 1000 M.a.,começou a acumular-se na atmosfera. Deste modo ir-se-iapassando de uma atmosfera redutora a uma atmosfera oxidante elevou ao aparecimento de seres aeróbios (que respiram oxigénio).Figura16 –Evolução dosgases daatmosferaterrestre(segundoOliveirae t al,1999).INTERAÇÃODE SUBSISTEMAS
  40. 40. Uma parte do oxigénio atmosférico originaria o ozono na alta atmosfera,sob ação dos raios ultravioletas. 2O2O3+1/2 O2A camada de ozono, que se tornou progressivamente mais espessa,retém grande parte das radiações ultravioleta que são nocivas à vida,permitindo a conquista da áreas continentais pelos seres vivos, que atéaí apenas podiam viver sob uma camada de água protetora. Considera-se que foi há cerca de 415 M.a. que o ozono atingiu a concentraçãoatual.Se a vida na Terra atingisse um estado de equilíbrio em que o total dosseres vivos fosse constante, e a remoção de CO2 da atmosfera porfotossíntese igualasse o CO2 libertado por respiração (carbohidratos napresença de oxigénio vão originar dióxido de carbono e água), nãohaveria nem adição nem subtração de CO2 da atmosfera. Mas, pelasidades geológicas tem havido um ligeiro desequilíbrio, um ligeiroexcesso da fotossíntese em detrimento da respiração. Isto não só criouuma baixa concentração de CO2 na atmosfera, e uma maiorconcentração de O2, mas também resultou no aprisionamento decarbono na geosfera, em minerais ricos em carbono, como carbonatoINTERAÇÃO DE SUBSISTEMAS
  41. 41. INTERACÇÕES ENTRE HIDROSFERA –GEOSFERAINTERAÇÃO DE SUBSISTEMASHidrosfera e geosfera estão relacionadas também pelociclo hidrológico, uma vez que a água da chuva, rios, lagos,águas subterrâneas, oceanos, e glaciares estão emcontacto com a geosfera. É de realçar o enorme efeitoquímico e físico da água, nas mais diversas formas, comoagente de meteorização e de erosão das paisagens.A composição química da água está também dependentedo tipo de solo ou rocha com que contacta.
  42. 42. INTERAÇÃO DE SUBSISTEMASINTERACÇÕES ENTRE HIDROSFERA –BIOSFERAOs seres vivos são constituídos em grande parte porágua e estão dependentes da dela para sobreviverem,mesmo nos desertos.As plantas, em grandes áreas como as florestastropicais, influenciam grandemente a quantidade devapor de água que vai até a atmosfera portranspiração, influenciando por sua vez a precipitação.
  43. 43. INTERAÇÃO DE SUBSISTEMASINTERACÇÕES ENTRE GEOSFERA – BIOSFERAOs seres vivos são agentes demeteorização química e física.As plantas devido aocrescimento das raízes e asubstâncias químicasproduzidas conseguem alteraros minerais das rochas. Oslíquenes e musgos sãoparticularmente eficazes nadegradação de felspatos eplagioclases (fig.17). Figura 17 – Líquen foliáceo(adaptado de Nápoles &Branco, 1999)
  44. 44. INTERAÇÃO DE SUBSISTEMASAnimais como certos bivalves, térmitas, toupeiras,doninhas, etc., aceleram a meteorização química pois aoescavarem o solo permitem a circulação de água e ar(fig.18).Figura 18 – a) O Pho las dactylus é um molusco bivalve que perfura arocha com os rebordos serrilhados da extremidade da concha; b) osorifícios nas rochas costeiras de arenito e argila compacta revelam aatividade de foladídeos (segundo Resomnia Editores, 1990).
  45. 45. INTERAÇÃO DE SUBSISTEMASA ação do Homem atual têm sido a mais preponderantena alteração da paisagem.Por outro lado, a partir de restos de seres vivos ou da suaatividade podem resultar rochas, como sejam as rochassedimentares biogénicas: calcários coralígeno econquífero, carvão e petróleo (figura 19).Figura 19 – A – Cálcário conquífero. B – Calcáriocoralígeno (segundo Gramaxo e t al, 1997).
  46. 46. INTERAÇÃO DE SUBSISTEMASIMPACTOHUMANOA biosfera está no centro do diagrama por uma razão especial.Alterações significativas ocorrem nos fluxos entre a biosfera e osoutros subsistemas, nomeadamente devido à ação humana.Algumas das razões são notícias todos os dias, o buraco de ozono, oaumento de CO2 na atmosfera, chuvas ácidas, poluição em geral, oconsumo de recursos não renováveis (como o petróleo), a extinção deplantas e animais, etc.O Homem desde sempre alterou o seu ambiente, mas a população erapequena, essas alterações eram lentas e não alteravam o sistemaTerra. Agora a população é maior e está a crescer a um ritmo maisacelerado. Em 1998 a população mundial estava perto dos 6 biliões deindivíduos e aumenta cerca de 90 milhões cada ano. Muitos tipos deanimais grandes, em diversos tempos, viveram na Terra. Através dalonga história da Terra, nunca houve, no entanto, uma espécie com umtão grande número de animais como a população humana.
  47. 47. INTERAÇÃO DE SUBSISTEMASIMPACTOHUMANOO Homem vai a quase todo o sítio à procura de recursos quenecessita. No processo, tornou as chuvas mais ácidas e causou aerosão dos solos férteis. Causou o aumento da desertificação ealterou a composição da atmosfera, dos oceanos, rios e lagos.Estamos a influenciar todos os subsistemas ao alterar o ambiente.A nossa ação reflete-se a nível de alterações globais do planeta.Medições, monitorizações e o entendimento das alteraçõesglobais são os tópicos do intenso estudo de muitos cientistas.Uma vez mais o Uniformitarismo é o seu guia: o presente não ésó a chave para entender o passado, como também é a chavepara entender o futuro.As alterações globais não podem ser vistas apenasnegativamente. A maioria das atividades humanas tornaram omundo um lugar mais agradável para viver. Por exemplo, aabundante comida provém da agricultura moderna. Os nossosantecessores tiveram muito mais trabalho para se alimentarem do
  48. 48. INTERAÇÃO DE SUBSISTEMASIMPACTOHUMANOCausámos algumas alterações ao ambiente que podemser perigosas, mas a maioria dessas alteraçõesaconteceram acidentalmente. Quando começamos aqueimar carvão há 300 anos, o CO2 ainda não tinha sidodescoberto, e por isso, ninguém tinha a ideia de quealgum dia a atmosfera iria mudar. Se dizemos que oclima se torna mais quente devido a estas alterações daatmosfera, o gelo na Antárctica pode derretersignificativamente, o nível do mar pode subir e ascidades costeiras podem inundar. Certamente sãoconsequências importantes que temos de considerar,mas não podemos esquecer que dizemos que podeacontecer, pois ainda não entendemos suficientemente osistema Terra para termos a certeza.
  49. 49. INTERAÇÃO DE SUBSISTEMASINTERACÇÕES ENTRE ATMOSFERA – HIDROSFERA –GEOSFERA – BIOSFERAComo exemplo deste tipo de interações temos os ciclosbioquímicos de alguns elementos ou compostosquímicos.Um ciclo bioquímico envolve tanto processos biológicos,como respiração, fotossíntese e decomposição, comoprocessos não biológicos como meteorização, formaçãode solos e sedimentação. Nestes ciclos os organismospodem ser importantes reservatórios para algunselementos. Os ciclos do azoto, enxofre, oxigénio, carbonoe fósforo são muito importantes porque cada um desteselementos é crítico para a manutenção da vida.
  50. 50. INTERAÇÃO DE SUBSISTEMASCICLODOAZOTOOs aminoácidos são componentes essenciais paratodos os organismos. Têm o nome de am ino porquecontêm grupos amina (NH2). O azoto é assimessencial para todas as formas de vida. A figura 20mostra os reservatórios, a massa estimada denitrogénio em cada reservatório, e as vias pelas quaiso azoto se move entre os reservatórios.O azoto existe em três formas na natureza. Naatmosfera está presente na forma N2; quandoreduzido forma amónia – NH3 e oxidado forma nitrato– NO3. Só a forma reduzida do azoto participa nasreações bioquímicas; o N2 só pode ser usadodiretamente por algumas bactérias especializadas.
  51. 51. Figura 20 – Ciclo do azoto (adaptado de Skinner e t al, 1999).
  52. 52. O azoto é removido da atmosfera e tornado acessívelpara a biosfera em três formas:Solução de N2 no oceano;Oxidação de N2 por descargas da luz, para criar NO3, eque através da chuva passa da atmosfera para os solose oceanos. Certas plantas, algas e bactérias podemreduzir NO3 a NH3, tornando o azoto disponível ao restoda biosfera;Redução de N2 a NH3 através da ação de bactériasfixadores de azoto para o solo ou oceanos. O azotoreduzido é rapidamente assimilado pela biosfera.Estando o azoto reduzido ele tende a permanecer nesseestado na biosfera. Uma pequena fração de azotoreduzido pode ser oxidado para N2 e voltar para aatmosfera, mas a principal via pela qual o azoto retorna aatmosfera é pela redução do nitrato. Esta via é mantida

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