A GEOLOGIA, OS GEÓLOGOS
E OS SEUS MÉTODOS
 
A GEOLOGIA E OS GEÓLOGOS
A Geologia é o estudo científico da estrutura e origem da
Terra e dos seus materiais, bem como dos processos que
levaram à...
Petrologia (estudo das rochas e sua composição minerlógica
e química).
Paleontologia (estudo da Vida e sua Evolução, atrav...
Hidrogeologia (trata da circulação de águas no subsolo, da
procura de aquíferos, captações, etc.)
Geologia aplicada (desig...
A Geologia, como qualquer outra ciência, depende pois direta ou
indiretamente de outras áreas de conhecimento que lhe perm...
A Geologia não se fica por ser uma ciência, ela está
presente no modo como se passa a apreciar a paisagem, a
beber um copo...
Destruição de edifícios devido a deslizamentos
causados pela chuva em Hong Kong (Press &
Siever, 1998)
Figura 2
Figura 2
Exploração de petróleo nos mares do Ártico
(Skinner & Porter, 1995)
Figura 2
Destruição causada pelo furacão Hugo. Restos de uma
casa nas arribas erodidas de Charleston, na Carolina do
Sul (...
Figura 2
Colapso da via rápida de Nimitz, Oakland, Califórnia,
durante um sismo devido à falha de Santo André a 17 de
Outu...
O objeto de estudo da Geologia vai desde o mais pequeno
átomo até aos continentes e oceanos. Os Geólogos
estudam erupções ...
Figura 3 – Geólogos trabalhando. a)
Colhendo amostras de lava a 2000 ºC
de vulcões do Havai; b) escavando
restos de dinoss...
A TERRA E OS SEUS
SUBSISTEMAS EM
INTERACÇÃO
SUBSISTEMAS TERRESTRES (ATMOSFERA,
HIDROSFERA, GEOSFERA E BIOSFERA)
A nova ciência estuda a Terra como um sistema de muitas
partes interactuantes, centrando-se nas mudanças entre as partes.
...
Cada um destes quatro sistemas pode ser subdividido em unidades mais
pequenas.
Figura 4 – Representação do sistema Terra (...
CONCEITODE SISTEMA
Um sistema pode ser definido como qualquer porção do
Universo que pode ser isolada do resto do Universo...
Podem ser definidos três tipos de sistemas: sistema
isolado, fechado e aberto (fig.5).
Um sistema isolado é aquele cujas f...
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 muito
perto disso (fig.6). A energia chega à Terra em
abundância na form...
Figura 6 – A Terra é praticamente um sistema fechado. Os sistemas mais
pequenos que a Terra, atmosfera, hidrosfera, geosfe...
Isto temduas implicações principais:
1. Porque a quantidade de matéria num sistema fechado é finita,
os recursos geológico...
CICLOS E FLUXOS
Devido à matéria ser constantemente transferida de um
sistema aberto para outro, poderemos indagar porque ...
ATMOSFERA
A atmosfera é atualmente composta essencialmente
por três gases: azoto, oxigénio e árgon (fig. 7). Os
outros gas...
Outros Gases (0,04%)
Dióxido de Carbono (CO2)
Neon (Ne)
Hélio (He)
Metano (CH4)
Kripton (Kr)
Óxido Nitroso (N2O)
Hidrogéni...
Figura 8 – Camadas
protetoras de O, O2 e O3 da
atmosfera (adaptado de
Skinner e t al, 1999)
A atmosfera divide-se em quatro camadas mais pequenas:
troposfera, estratosfera, mesosfera e termosfera, que têm
determina...
HIDROSFERA
A hidrosfera é o somatório de toda a
água existente na superfície terrestre.
O maior reservatório de água são o...
Surpreendentemente, o maior reservatório de água doce
localiza-se nas zonas geladas dos pólos, que contém 74 %
de toda a á...
CICLOHIDROLÓGICO
O ciclo hidrológico descreve o fluxo de água entre as várias reservas da
hidrosfera (fig.11). O total da ...
O movimento de água no ciclo hidrológico é acionado
pelo calor do Sol, que causa e vapo ração da água dos oceanos e
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GEOSFERA
A Litosfera, sinónimo de
geosfera, é uma camada rígida
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BIOSFERA
A Terra apresenta três aspetos que a tornam única: o
contínuo rearranjo dos continentes e oceanos (por um
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(adaptado de Skinner e t al,
1999).
INTERAÇÃO DE SUBSISTEMAS
INTERACÇÕES ENTRE ATMOSFERA – HIDROSFERA
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INTERAÇÃO DE SUBSISTEMAS
Figura 15– Suposto ambiente da Terra primitiva (segundo Silva e t al, 1997).
Admite-se que a presença de hidrogénio impediria a existência de
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A produção de quantidades significativas de oxigénio livre e a sua
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INTERAÇÃO DE SUBSISTEMAS
CICLODOAZOTO
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Figura 20 – Ciclo do azoto (adaptado de Skinner e t al, 1999).
O azoto é removido da atmosfera e tornado acessível
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Solução de N2 no oceano;
Oxidação de N...
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  1. 1. A GEOLOGIA, OS GEÓLOGOS E OS SEUS MÉTODOS   A GEOLOGIA E OS GEÓLOGOS
  2. 2. A Geologia é o estudo científico da estrutura e origem da Terra e dos seus materiais, bem como dos processos que levaram à sua formação ao longo do tempo. Porextensão, esta designação tem sido aplicada a outros planetas e satélites. Das disciplinas englobadas na Geologia, destacam-se: Estratigrafia (estudo da sucessão das rochas, sobretudo sedimentares, utilizando dados sedimentológicos, paleontológicos, geoquímicos, etc., com vertentes de índole cronológica e paleogeográfica). Mineralogia (estudo dos minerais, sobretudo com base na Cristalografia e na composição química).
  3. 3. Petrologia (estudo das rochas e sua composição minerlógica e química). Paleontologia (estudo da Vida e sua Evolução, através de vestígios – os fósseis – conservados nas rochas; Paleobotânica, Paleozoologia, Micropaleontologia, Paleoecologia são disciplinas nela contidas ou intimamente relacionadas; tem papel muito importante em Estratigrafia). Geologia estrutural (termo quase sinónimo de tectónica; é o estudo da deformação das rochas, em escala centimétrica (microtectónica), regional (geologia estrutural) e mundial (tectónica global)). Geoquímica (estudo do comportamento químico dos elementos, tanto nas rochas como nas águas e na atmosfera).
  4. 4. Hidrogeologia (trata da circulação de águas no subsolo, da procura de aquíferos, captações, etc.) Geologia aplicada (designação abrangente, incluindo, entre outros aspectos, a pesquisa de minérios, petróleo, carvão, etc.). Geologia de engenharia (estudos relacionados, no geral, com a engenharia civil, nomeadamente, em conexão com a mecânica dos solos e a mecânica das rochas). Geologia do ambiente (estudo das componentes geológicas dos estudos ambientais nos seus diversos aspetos – preservação de património geológico, impacte e recuperação de explorações (rochas, minérios, combustíveis fósseis, etc.), riscos geológicos, etc.). Geomorfologia (estudo do relevo, sua evolução e processos
  5. 5. A Geologia, como qualquer outra ciência, depende pois direta ou indiretamente de outras áreas de conhecimento que lhe permitem compreender certos fenómenos e explicar processos envolvidos nos modelos que propõe. A sua relação com a Física, Química, Biologia e Astronomia é levada a cabo por áreas de conhecimento intermediárias que aos poucos se individualizaram como novas áreas do saber, como a Geofísica, a Geoquímica, 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 está presente no modo como se passa a apreciar a paisagem, a beber um copo de água, a trabalhar num jardim, a observar uma floresta, a nadar ao longo de uma costa, etc.. A Geologia está em todo o lado, nos produtos que compramos, nos materiais de construção e combustíveis que usamos, na comida que ingerimos, na qualidade de ambiente que temos. Ajuda a entender porque os sismos ocorrem em certos locais e não noutros, onde podemos viver de modo a evitar inundações e derrocadas, onde podemos encontrar água potável; nos aconselha a como limpar os desperdícios de décadas de negligência, ajudando-nos a sermos melhores cidadãos ao aprendermos a prevenir, em geral, danos contra o ambiente (fig.2). Além disso, podemos aprender algo sobre a idade da Terra, sobre as mudanças no planeta e dos seres vivos ao longo do tempo, e ainda sobre os outros planetas do Sistema Solar.
  7. 7. Destruição de edifícios devido a deslizamentos causados pela chuva em Hong Kong (Press & Siever, 1998) Figura 2
  8. 8. Figura 2 Exploração de petróleo nos mares do Ártico (Skinner & Porter, 1995)
  9. 9. Figura 2 Destruição causada pelo furacão Hugo. Restos de uma casa nas arribas erodidas de Charleston, na Carolina do Sul (Skinner & Porter, 1995)
  10. 10. Figura 2 Colapso da via rápida de Nimitz, Oakland, Califórnia, durante um sismo devido à falha de Santo André a 17 de Outubro de 1989 (Chernicoff & Venkatakrishnan, 1995)
  11. 11. O objeto de estudo da Geologia vai desde o mais pequeno átomo até aos continentes e oceanos. Os Geólogos estudam erupções vulcânicas, sismos, tempestades de areia, inundações, glaciares, impactos de meteoritos, alargamento de grutas; interpretam as evidências do passado da Terra, desde os vestígios das primeiras algas unicelulares encontradas em rochas, com 3 mil milhões de anos, na Austrália até aos ossos dos primeiros hominídeos, encontrados em cinzas vulcânicas, com três milhões de anos, em vales de África Oriental; estudam também as rochas lunares trazidas por astronautas e analisam dados de outros planetas do Sistema Solar (fig. 3).
  12. 12. Figura 3 – Geólogos trabalhando. a) Colhendo amostras de lava a 2000 ºC de vulcões do Havai; b) escavando restos de dinossauros em Montana (EUA); c) colhendo rochas da superfície lunar (Chernicoff & Venkatakrishnan, 1995) a) b) c)
  13. 13. A TERRA E OS SEUS SUBSISTEMAS EM INTERACÇÃO SUBSISTEMAS TERRESTRES (ATMOSFERA, HIDROSFERA, GEOSFERA E BIOSFERA)
  14. 14. A nova ciência estuda a Terra como um sistema de muitas partes interactuantes, centrando-se nas mudanças entre as partes. Uma conveniente maneira de pensar a Terra como um sistema de partes interdependentes é considerá-la como quatro vastos reservatórios de material com circulação de matéria e energia entre eles (fig. 4). As quatro reservas são: 1. A atmosfera, que é uma mistura de gases – predominantemente azoto, oxigénio, árgon, dióxido de carbono e vapor de água – que rodeia a Terra. 2. A hidrosfera, que é a totalidade de água da Terra, inclui oceanos, lagos, rios, água subterrânea, neve e gelo, mas exclui o vapor de água da atmosfera. 3. A geosfera, que é a parte sólida do planeta, composta essencialmente por rocha (qualquer massa sólida que constitui o planeta formada naturalmente, não viva, firme e coerente) e rególito (a cobertura irregular, solta, não cimentada de partículas que cobrem a Terra sólida) 4. A biosfera, que são todos os organismos da Terra e também alguma matéria orgânica ainda não decomposta.
  15. 15. Cada um destes quatro sistemas pode ser subdividido em unidades mais pequenas. Figura 4 – Representação do sistema Terra (adaptado de Skinner et al, 1999)
  16. 16. CONCEITODE SISTEMA Um sistema pode ser definido como qualquer porção do Universo que pode ser isolada do resto do Universo com o propósito de ser observado e medidas as suas alterações. Um sistema é apenas um conceito, no qual escolhemos os limites que nos convém para o estudo. Uma folha pode ser um sistema, mas faz parte de um sistema maior (uma árvore), que por sua vez faz parte de um sistema ainda maior (uma floresta).
  17. 17. Podem ser definidos três tipos de sistemas: sistema isolado, fechado e aberto (fig.5). Um sistema isolado é aquele cujas fronteiras impedem a troca tanto de matéria como de energia. É um sistema mais imaginário que real, pois normalmente existem sempre trocas de energia. Um sistema fechado é aquele cujas fronteiras permitem a troca de energia, mas não de matéria. Como exemplo temos uma nave espacial em que se minimizam as perdas de matéria, havendo trocas de calor com o exterior. Um sistema aberto é aquele que permite a troca de matéria e energia com o exterior. Uma ilha é um exemplo de um sistema aberto, em que há entrada da água da chuva e que depois 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 muito perto disso (fig.6). A energia chega à Terra em abundância na forma de radiação solar. A energia também sai do sistema na forma de radiações infravermelhas. Também não é totalmente correto dizer que nenhuma matéria atravessa a fronteira do sistema Terra, porque perdemos uma pequena percentagem de átomos de hidrogénio da parte superior da atmosfera e ganhamos algum material extraterrestre na forma de meteoritos. No entanto, a quantidade de matéria que entra e sai do sistema Terra é tão minúscula comparada com a massa da Terra que o sistema pode ser considerado como fechado.
  20. 20. Figura 6 – A Terra é praticamente um sistema fechado. Os sistemas mais pequenos que a Terra, atmosfera, hidrosfera, geosfera e biosfera são sistemas 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 para agora e para o futuro. Algum dia poderá ser possível visitar um asteróide com o propósito de extrair níquel e ferro; poderá haver ainda no futuro uma estação espacial na Lua ou em Marte, para exploração mineira. Por enquanto, é mais realista pensar que os recursos da Terra são finitos e por isso limitados. 2. Se ocorrem alterações numa parte do sistema fechado, o resultado dessas alterações vão eventualmente afetar outras partes do sistema. A Terra como um todo é um sistema fechado, mas as suas partes são um sistema aberto, de modo que matéria e energia podem ser transferidos entre eles. Estes pequenos sistemas abertos são dinâmicos e interdependentes. Quando algo perturba um deles, os outros também são alterados. Um dos principais desafios da ciência do sistema Terra é entender as interações dinâmicas entre os diferentes sistemas abertos de modo a ser possível prever as respostas necessárias para quando uma das partes do sistema é perturbada.
  22. 22. CICLOS E FLUXOS Devido à matéria ser constantemente transferida de um sistema aberto para outro, poderemos indagar porque é que esses sistemas parecem tão estáveis. Porque é que a composição da atmosfera é basicamente constante por longos períodos? Porque é que o mar não se torna mais salgado? Porque é que rochas com 2 mil milhões de anos têm a mesma composição? As respostas a estas questões são as mesmas: muitos dos processos naturais da Terra seguem ciclos que são estabilizados por “feedback” negativo. Materiais e energia fluem de um sistema para outro, mas os sistemas não se alteram muito, porque os diferentes fluxos contrabalançam-se. Estes ciclos de materiais e de interações dinâmicas entre subsistemas têm ocorrido desde que a Terra se formou e continuam atualmente. Alg uns e xe m plo s básico s po de m se rvir para e sclare ce r a im po rtância do s ciclo s no siste m a Te rra. São o ciclo da e ne rg ia, o ciclo hidro ló g ico , o s ciclo s bio g e o q uím ico s, e o ciclo das ro chas.
  23. 23. ATMOSFERA A atmosfera é atualmente composta essencialmente por três gases: azoto, oxigénio e árgon (fig. 7). Os outros gases menores também são importantes, pois contribuem para o efeito de estufa. A atmosfera aquece devido à energia solar que atinge o planeta e que em parte é absorvida e parte é refletida. A camada de ozono situada na estratosfera constitui o principal filtro para os raios ultravioleta, evitando danos e mutações nas células dos seres vivos. Sem esta camada 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 constituem 99,96 % do ar (adaptado de Skinner e t al, 1999).
  25. 25. Figura 8 – Camadas protetoras de O, O2 e O3 da atmosfera (adaptado de Skinner e t al, 1999)
  26. 26. A atmosfera divide-se em quatro camadas mais pequenas: troposfera, estratosfera, mesosfera e termosfera, que têm determinados padrões de temperatura; não é possível estabelecer um limite certo para o topo da atmosfera (fig. 9). Figura 9 – Variação da temperatura com a altitude na atmosfera. A atmosfera é dividida em quatro zonas; a termosfera continua até uma altitude de 700 km (adaptado de Skinner e t al, 1999).
  27. 27. HIDROSFERA A hidrosfera é o somatório de toda a água existente na superfície terrestre. O maior reservatório de água são os oceanos, que contêm mais de 95,96 % de toda a água (fig. 10). Isto significa que a maioria da água do ciclo hidrológico é salina, água não potável – um facto que tem importantes implicações para o Homem, porque está dependente da água doce, como recurso, para beber, para a agricultura e usos industriais. Figura 10 – Distribuição da água na Terra. A quantidade de água presente nos vários reservatórios naturais é representada por esferas de volumes comparativos (adaptado de Press & Siever, 1998).
  28. 28. Surpreendentemente, o maior reservatório de água doce localiza-se nas zonas geladas dos pólos, que contém 74 % de toda a água doce, que pode estar armazenada durante milhares de anos antes de ser reciclada. Da restante água não congelada, quase 98,5 % reside na água subterrânea. Só uma pequena fração da água do ciclo hidrológico reside na atmosfera ou na superfície de rios e lagos. Em geral, existe uma correlação entre o tamanho médio do reservatório e o tempo médio que a água permanece no reservatório, conhecido por tempo de residência. O tempo de residência nos reservatórios maiores, como nos oceanos 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. CICLOHIDROLÓGICO O ciclo hidrológico descreve o fluxo de água entre as várias reservas da hidrosfera (fig.11). O total da água no sistema hidrológico é limitada, mas pode haver largas flutuações nos locais de reservatório, como sejam inundações numa área e secas noutra – mas a uma escala global essas flutuações não alteram o volume total de água na Terra. Figura 11 – Ciclo hidrológico da água (adaptado de Skinner e t al, 1999).
  30. 30. O movimento de água no ciclo hidrológico é acionado pelo calor do Sol, que causa e vapo ração da água dos oceanos e superfícies terrestres. O vapor de água produzido entra na atmosfera e move-se em conjunto com o ar circulante. Parte do vapor de água condensa, sob condições certas de temperatura e humidade, e cai na forma de pre cipitação (como chuva e neve) em terra ou oceanos. A chuva que cai nos solos pode evaporar diretamente ou pode ser captada pela vegetação e, eventualmente, retornar à atmosfera através das folhas pelo processo de transpiração , ou pode ser encaminhada para cursos de água. Parte pode infiltrar- se no solo, e tornar-se parte dos vastos reservatórios de ág ua subte rrâne as, podendo voltar à superfície através de nascentes. A neve pode permanecer no solo por uma ou duas estações até derreter e fluir através do solo ou por cursos de água. A neve que alimenta os glaciares pode ficar “retida” muito mais tempo, até milhares de anos, mas, eventualmente, derrete ou evapora e retorna aos oceanos.
  31. 31. GEOSFERA A Litosfera, sinónimo de geosfera, é uma camada rígida que engloba a Crosta terrestre e a parte mais externa do Manto superior, que atinge uma profundidade entre 50 km (nos oceanos) e 100 km (nos continentes), e que se situa sobre a Astenosfera (camada plástica constituída por rochas parcialmente fundidas). A Litosfera é rígida por estar relativamente fria por se situar à superfície do planeta (fig.12). Segundo a tectónica de placas a Terra caracteriza-se pela formação, movimento e destruição das largas e rígidas placas litosféricas existentes na superfície do planeta. Figura 12 – Estrutura interna da Terra (segundo Alcaravela & Rodrigues, 1996).
  32. 32. BIOSFERA A Terra apresenta três aspetos que a tornam única: o contínuo rearranjo dos continentes e oceanos (por um processo chamado Tectónica de Placas), uma quantidade de água substancial e a vida. A biosfera é o somatório de todos os seres vivos e da matéria orgânica em decomposição. Sem a atmosfera e hidrosfera, a biosfera não poderia ter evoluído. A vida começou, apesar da intensa radiação e pouco oxigénio, há cerca de 3,5 mil milhões de anos. Encontra-se organizada em diferentes níveis, desde o mais simples, a célula, até ao mais complexo, a biosfera (fig. 13).
  33. 33. Figura 13 – Níveis de organização da matéria (adaptado de Skinner e t al, 1999).
  34. 34. INTERAÇÃO DE SUBSISTEMAS INTERACÇÕES ENTRE ATMOSFERA – HIDROSFERA Atmosfera e hidrosfera estão ligadas por parte do ciclo hidrológico, nomeadamente devido à evaporação da água da superfície terrestre e pela queda de chuva ou neve
  35. 35. INTERAÇÃO DE SUBSISTEMAS INTERACÇÕES ENTRE ATMOSFERA – GEOSFERA As erupções vulcânicas libertam vapor de água para a atmosfera, assim como gases ricos em enxofre, dióxido de carbono e poeiras que influenciam a quantidade de luz que atinge o planeta e que afeta o grau de evaporação e queda de chuva, que por sua vez, afeta o grau de meteorização e erosão dos solos (fig.14). O ciclo de muitos elementos ou compostos químicos faz-se entre estes dois subsistemas. Figura 14 – Contributos da atividade vulcânica para a atmosfera (adaptado de Press & Siever, 1998).
  36. 36. INTERAÇÃO DE SUBSISTEMAS INTERACÇÕES ENTRE ATMOSFERA – BIOSFERA Um dos reconhecimentos científicos atuais é a grande amplitude em que a vida afeta as outras partes do sistema Terra. A composição química da atmosfera é bastante diferente da que existia quando não havia vida (fig.15). Admite-se que a atmosfera primitiva teria sido próxima da mistura gasosa emitida pelos vulcões atuais, mas com menor oxigenação e maior grau de hidrogenação. Esta atmosfera teria um carácter redutor ou neutro, contrariamente à atmosfera atual, que apresenta características oxidantes. A atmosfera primitiva corresponderia a uma mistura de metano, amoníaco, vapor de água, hidrogénio. Deveria ter ainda monóxido ou mesmo algum dióxido de carbono, azoto, sulfureto de hidrogénio e dióxido sulfuroso em
  37. 37. INTERAÇÃO DE SUBSISTEMAS Figura 15– Suposto ambiente da Terra primitiva (segundo Silva e t al, 1997).
  38. 38. Admite-se que a presença de hidrogénio impediria a existência de oxigénio, porque nesse caso reagiriam entre si violentamente para formar água. As moléculas de hidrogénio, pouco densas, não podendo ser retidas pela força gravítica terrestre, escapar-se-iam para o espaço. O oxigénio resultante da fotodissociação da água não ficaria muito tempo livre, combinar-se-ia com gases como o metano e o monóxido de carbono para dar água e dióxido de carbono. Também poderia combinar-se com materiais da crosta como o ferro de certos minerais, conferindo às rochas geradas uma coloração avermelhada. Entretanto, também parte desse O2 libertado combinar-se-ia com NH3 para formar N2 e H2O (ver fig.) À medida que hidrogénio se foi perdendo e a quantidade de CH4 foi diminuindo, a quantidade de compostos de carbono, como o CO2, foi aumentando. Os seres vivos primitivos poderiam também libertar CO2 resultante dos seus processos metabólicos. Em determinado momento, deixaria de existir CH4 e verificar-se-ia uma acumulação de CO2 na atmosfera e também nos oceanos. Para determinadas concentrações de CO2 começa a verificar-se a reação com iões de cálcio existentes nas águas dos oceanos, estabelecendo-se um equilíbrio, de modo que a sua abundância passou a ser mais ou INTERAÇÃO DE SUBSISTEMAS
  39. 39. A produção de quantidades significativas de oxigénio livre e a sua conservação na atmosfera, provavelmente só ocorreu após a vida ter evoluído até ao aparecimento dos seres fotossintéticos (fig.16). Pela fotossíntese, na presença de luz solar, água e dióxido de carbono, produz-se compostos orgânicos (carbohidratos) e oxigénio. O primeiro oxigénio biológico gerado na Terra ficou ainda retido nos sedimentos. Só mais tarde, há cerca de 1000 M.a., começou a acumular-se na atmosfera. Deste modo ir-se-ia passando de uma atmosfera redutora a uma atmosfera oxidante e levou ao aparecimento de seres aeróbios (que respiram oxigénio). Figura 16 – Evoluçã o dos gases da atmosfer a terrestre (segund o Oliveira e t al, 1999). INTERAÇÃODE SUBSISTEMAS
  40. 40. Uma parte do oxigénio atmosférico originaria o ozono na alta atmosfera, sob ação dos raios ultravioletas. 2O2 O3 + 1/2 O2 A 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 até aí apenas podiam viver sob uma camada de água protetora. Considera- se que foi há cerca de 415 M.a. que o ozono atingiu a concentração atual. Se a vida na Terra atingisse um estado de equilíbrio em que o total dos seres vivos fosse constante, e a remoção de CO2 da atmosfera por fotossíntese igualasse o CO2 libertado por respiração (carbohidratos na presença de oxigénio vão originar dióxido de carbono e água), não haveria nem adição nem subtração de CO2 da atmosfera. Mas, pelas idades geológicas tem havido um ligeiro desequilíbrio, um ligeiro excesso da fotossíntese em detrimento da respiração. Isto não só criou uma baixa concentração de CO2 na atmosfera, e uma maior concentração de O2, mas também resultou no aprisionamento de carbono na geosfera, em minerais ricos em carbono, como carbonato INTERAÇÃO DE SUBSISTEMAS
  41. 41. INTERACÇÕES ENTRE HIDROSFERA – GEOSFERA INTERAÇÃO DE SUBSISTEMAS Hidrosfera e geosfera estão relacionadas também pelo ciclo hidrológico, uma vez que a água da chuva, rios, lagos, águas subterrâneas, oceanos, e glaciares estão em contacto com a geosfera. É de realçar o enorme efeito químico e físico da água, nas mais diversas formas, como agente de meteorização e de erosão das paisagens. A composição química da água está também dependente do tipo de solo ou rocha com que contacta.
  42. 42. INTERAÇÃO DE SUBSISTEMAS INTERACÇÕES ENTRE HIDROSFERA – BIOSFERA Os seres vivos são constituídos em grande parte por água e estão dependentes da dela para sobreviverem, mesmo nos desertos. As plantas, em grandes áreas como as florestas tropicais, influenciam grandemente a quantidade de vapor de água que vai até a atmosfera por transpiração, influenciando por sua vez a precipitação.
  43. 43. INTERAÇÃO DE SUBSISTEMAS INTERACÇÕES ENTRE GEOSFERA – BIOSFERA Os seres vivos são agentes de meteorização química e física. As plantas devido ao crescimento das raízes e a substâncias químicas produzidas conseguem alterar os minerais das rochas. Os líquenes e musgos são particularmente eficazes na degradação de felspatos e plagioclases (fig.17). Figura 17 – Líquen foliáceo (adaptado de Nápoles & Branco, 1999)
  44. 44. INTERAÇÃO DE SUBSISTEMAS Animais como certos bivalves, térmitas, toupeiras, doninhas, etc., aceleram a meteorização química pois ao escavarem o solo permitem a circulação de água e ar (fig.18). Figura 18 – a) O Pho las dactylus é um molusco bivalve que perfura a rocha com os rebordos serrilhados da extremidade da concha; b) os orifícios nas rochas costeiras de arenito e argila compacta revelam a atividade de foladídeos (segundo Resomnia Editores, 1990).
  45. 45. INTERAÇÃO DE SUBSISTEMAS A ação do Homem atual têm sido a mais preponderante na alteração da paisagem. Por outro lado, a partir de restos de seres vivos ou da sua atividade podem resultar rochas, como sejam as rochas sedimentares biogénicas: calcários coralígeno e conquífero, carvão e petróleo (figura 19). Figura 19 – A – Cálcário conquífero. B – Calcário coralígeno (segundo Gramaxo e t al, 1997).
  46. 46. INTERAÇÃO DE SUBSISTEMAS IMPACTOHUMANO A biosfera está no centro do diagrama por uma razão especial. Alterações significativas ocorrem nos fluxos entre a biosfera e os outros subsistemas, nomeadamente devido à ação humana. Algumas das razões são notícias todos os dias, o buraco de ozono, o aumento de CO2 na atmosfera, chuvas ácidas, poluição em geral, o consumo de recursos não renováveis (como o petróleo), a extinção de plantas e animais, etc. O Homem desde sempre alterou o seu ambiente, mas a população era pequena, essas alterações eram lentas e não alteravam o sistema Terra. Agora a população é maior e está a crescer a um ritmo mais acelerado. Em 1998 a população mundial estava perto dos 6 biliões de indivíduos e aumenta cerca de 90 milhões cada ano. Muitos tipos de animais grandes, em diversos tempos, viveram na Terra. Através da longa história da Terra, nunca houve, no entanto, uma espécie com um tão grande número de animais como a população humana.
  47. 47. INTERAÇÃO DE SUBSISTEMAS IMPACTOHUMANO O Homem vai a quase todo o sítio à procura de recursos que necessita. No processo, tornou as chuvas mais ácidas e causou a erosão dos solos férteis. Causou o aumento da desertificação e alterou 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 alterações globais são os tópicos do intenso estudo de muitos cientistas. Uma vez mais o Uniformitarismo é o seu guia: o presente não é só a chave para entender o passado, como também é a chave para entender o futuro. As alterações globais não podem ser vistas apenas negativamente. A maioria das atividades humanas tornaram o mundo um lugar mais agradável para viver. Por exemplo, a abundante comida provém da agricultura moderna. Os nossos antecessores tiveram muito mais trabalho para se alimentarem do
  48. 48. INTERAÇÃO DE SUBSISTEMAS IMPACTOHUMANO Causámos algumas alterações ao ambiente que podem ser perigosas, mas a maioria dessas alterações aconteceram acidentalmente. Quando começamos a queimar carvão há 300 anos, o CO2 ainda não tinha sido descoberto, e por isso, ninguém tinha a ideia de que algum dia a atmosfera iria mudar. Se dizemos que o clima se torna mais quente devido a estas alterações da atmosfera, o gelo na Antárctica pode derreter significativamente, o nível do mar pode subir e as cidades costeiras podem inundar. Certamente são consequências importantes que temos de considerar, mas não podemos esquecer que dizemos que pode acontecer, pois ainda não entendemos suficientemente o sistema Terra para termos a certeza.
  49. 49. INTERAÇÃO DE SUBSISTEMAS INTERACÇÕES ENTRE ATMOSFERA – HIDROSFERA – GEOSFERA – BIOSFERA Como exemplo deste tipo de interações temos os ciclos bioquímicos de alguns elementos ou compostos químicos. Um ciclo bioquímico envolve tanto processos biológicos, como respiração, fotossíntese e decomposição, como processos não biológicos como meteorização, formação de solos e sedimentação. Nestes ciclos os organismos podem ser importantes reservatórios para alguns elementos. Os ciclos do azoto, enxofre, oxigénio, carbono e fósforo são muito importantes porque cada um destes elementos é crítico para a manutenção da vida.
  50. 50. INTERAÇÃO DE SUBSISTEMAS CICLODOAZOTO Os aminoácidos são componentes essenciais para todos os organismos. Têm o nome de am ino porque contêm grupos amina (NH2). O azoto é assim essencial para todas as formas de vida. A figura 20 mostra os reservatórios, a massa estimada de nitrogénio em cada reservatório, e as vias pelas quais o azoto se move entre os reservatórios. O azoto existe em três formas na natureza. Na atmosfera está presente na forma N2; quando reduzido forma amónia – NH3 e oxidado forma nitrato – NO3. Só a forma reduzida do azoto participa nas reações bioquímicas; o N2 só pode ser usado diretamente 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 acessível para a biosfera em três formas: Solução de N2 no oceano; Oxidação de N2 por descargas da luz, para criar NO3, e que através da chuva passa da atmosfera para os solos e oceanos. Certas plantas, algas e bactérias podem reduzir NO3 a NH3, tornando o azoto disponível ao resto da biosfera; Redução de N2 a NH3 através da ação de bactérias fixadores de azoto para o solo ou oceanos. O azoto reduzido é rapidamente assimilado pela biosfera. Estando o azoto reduzido ele tende a permanecer nesse estado na biosfera. Uma pequena fração de azoto reduzido pode ser oxidado para N2 e voltar para a atmosfera, mas a principal via pela qual o azoto retorna a atmosfera é pela redução do nitrato. Esta via é mantida

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