aula 06 ciclo do carbono
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Ciclo do Carbono
José Luiz Attayde
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O átomo de Carbono• Vários compostos em diferentes estados de oxidação (
ariando de !" a #"$
• O C%" é o estado mais reduzido& en'uanto o CO é o
estado mais oxidado de carbono)• O carbono or*+nico é sempre mais reduzido 'ue o CO
e mais oxidado 'ue o C%"
• A transformação de um estado mais oxidado para umestado mais reduzido de carbono consome ener*ia
(reação de redução$
• A transformação de um estado mais reduzido para um
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,s-topos do Carbono(,s-topos . átomos com o mesmo n/mero at0mico mas com n/mero de massa diferente& ou se1a&
possuem o mesmo n/mero de pr-tons e elétrons mas possuem n/mero de n2utrons diferente $
• ,s-topos radioatios – 3"C . 4 pr-tons # 5 neutrons
• ,s-topos estáeis – 3C . 4 pr-tons # 4 neutrons (# lee$ – 36C . 4 pr-tons # 7 neutrons (# pesado$ – 85&589 de 3C e 3&339 de 36C – :eaç;es (bio$'u<micas não distin*uem os is-topos – =as >á uma discriminação f<sica do is-topo mais
pesado (fracionamento isot-pico$ 'ue pode alterar acomposição isot-pica : de um substrato para umproduto
• : . raro?abundante . pesado?lee . 36C?3C
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Fracionamento Isotópico
Substrato R = 3/9 =1/3 Produto R
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Fracionamento Isotópico
Substrato R = 2/3 Produto R = 1/6
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Fator de fracionamento
Fator de enriquecimento isotópico
01813,0101813,1!1! =−=−= α ε
01813,10109""#,0
0111"#0,0$====
planta
CO
produto
subsratro
R
R
R
Rα
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%ota&'o ( ) des*io de R em re+a&'o a
um padr'o pr-determinado
Padrão Elemento R
Pee dee Belamite (PDB) Carbon 0,0112372
Atmosfera itro!"nio 0,003676#
$%&' *i!"nio 0,002000#2
$%&' De+trio 0,0001##76
10001! ⋅−=
padrão
amostra
R
Rδ
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C Floresta Referência
-28,0 Tropical – Santarém Ometto et al. (2002)
-27,8 Tropical – Manaus Ometto et al. (2002)
-27,7 Tropical – Ji-aran! Ometto et al. (2002)
-27," Tropical – Jara #lo$% et al. ("&&')
-27,2 Tropical – Manaus Sterner et al. ("&&7)
-2*,8 Tropical – Manaus Sterner et al. ("&&7)
-27,+ Tropical – Manaus Sterner et al. ("&&7)
-27,8 Tropical – Manaus Sterner et al. ("&&7)
-27,* Tropical – uiana ucmann et al. ("&&7a)
-27,& Tropical – uiana ucmann et al. ("&&7a)
-2/,+ erra%o – ras1lia Miran%a et al. ("&&7)
-2",8 erra%o - ras1lia Miran%a et al. ("&&7)
-"7,7 astaem – Manaus Ometto et al (2002)
-"7,2 astaem - Santarém Ometto et al (2002)
-"/,+ astaem – Ji-aran! Ometto et al (2002)
alores %e δ130biogênico
em 3lorestas tropicais, cerra%o e
pasta)em.
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Com-osi.ão /sot0-ia da $e!eta.ão
.rs tipos de p+antas quanto ao cic+o fotossinttico0
• P+antas que se1uem o cic+o 23 !2a+*in
• P+antas que se1uem o cic+o 2# !atc4-S+ac5
• P+antas que se1uem o cic+o 267
• 8" da p+antas se1uem o cic+o 230 e.x :r*ores
• P+antas 2# s'o 1ram;neas 4erb:ceas0 e.x. mi+4o ,cana, capim
<s 3 tipos de p+antas s'o isotopicamente distintos
7uito >ti+ nos estudos bio1eoquimicos sobre os impactos
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Ciclo do Carbono
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Orçamento @lobal de Carbono
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# "
! "
#
#
!
Óxico Anóxico
E s t a
d o
d e
O x i d a ç ã o
R e d
u z i d
o
O x i d a
d o
Ciclo do Carbono
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#
#
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Fotossíntese Respiração
CO2
CH2O
Óxico Anóxico
E s t a
d o
d e
O x i d a ç ã o
R e d
u z i d
o
O x i d a
d o
Ciclo do Carbono
CO2
Foto-oxidação
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#
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Fotossíntese Respiração
CO2
CH2O
Metano (CH!
Metano"#nese
Óxico Anóxico
E s t a
d o
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O x i d a ç ã o
R e d
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O x i d a
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Fer$entação
Ciclo do Carbono
CO2
Foto-oxidação
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Fotossíntese Respiração
CO2
CH2O
Metano (CH!
Metano"#nese
Óxico Anóxico
E s t a
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R e d
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O x i d a
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Metanotro%a
Fer$entação
Ciclo do Carbono
CO2
Foto-oxidação
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=etano (C%"$
=etanoBual a import+ncia do metanoD
- @ás com capacidade de absorção dasradiaç;es solares& assim como o CO()
- A'uece 6 ezes mais 'ue o CO(E
- ,mportante *ás na manutenção doclima do Flaneta)
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=etano (C%"$
Gormação de =etanoB• =etano*2nese
– realizado por ar'ueobactérias
metano*2nicas& – é o /ltimo está*io da decomposição do
carbono em ários ambientes anaer-bicos)
• A metano*2nese pode ser consideradaum dos mais importantes processos dede*radação da matéria or*+nica emsedimentos a'uáticos an-xicos)
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=etano (C%"$
• A produção de C%" pode ocorrer atraés da
decomposição parcial de moléculas de
acetato (3$ bem como pela transformação de
CO em C%" ($& como se*uem as reaç;esB
– C%6COO! C%" # CO (metano*2nese
acetoclástica$
– CO # " % C%" # %O (metano*2nese
autotr-Hca$)
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=etano (C%"$
Consumo de =etano• =etanotroHaB
– Ia presença de oxi*2nio& o C%" pode ser
oxidado resultando na formação de CO atraés da ação de microor*anismosdenominados bactérias metanotr-HcasE
– C%" # O CO # %O (metanotroHa$ – A metanotroHa consome até 89 do C%"
produzido no sedimento& 'ue c>e*aria naatmosfera por difusão)
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Gontes de =etano Alimentação%umana
'antação de Arroz&ecuria
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Gontes de =etano plan<cies deinundação
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Gontes de =etano La*os
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Gontes de =etano ! La*os
)*i''er +a,es . +a"o*i/u
• Cerca de "m deanaerobiose e Kmde sedimentos no
fundoE• =assia Frodução de
=etanoE
• m eentos de fortemudança de entos&
liberação de metano eCO causando mortenos ilare1os pr-ximos(mil>ares de pessoas$E
• Atualmente& o metano
é aproeitado como
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Gontes de =etano :eserat-rios
Mode'o0Reser/atórios de Hidre'1tric
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=etano (C%"$
• cossistemas a'uáticos eutroHzadosB – alta produtiidade ecossist2mica& – ac/mulo de matéria or*+nica no sedimento&
– ocorr2ncia de sedimentos anaer-bios com aconse'Mente formação de s<tios deprodução de C%")
• ntão& ecossistemas eutroHzadospodem ser considerados importantesfontes de emissão de C%" para aatmosfera (Casper
et al) $)
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i-xido de Carbono CO
• @ás extremamente importante aometabolismo dos or*anismos fotoss<ntese e respiraçãoE
• =atéria prima da produção de matériaor*+nicaE
• Frincipal produto Hnal da decomposição
da matéria or*+nicaE• @ás causador do efeito estufa manutenção da temperatura do Flaneta)
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feito stufa
• Gen0meno naturalB =anutenção da Pemperatura (clima$ da Perra pelaretenção de calor (radiação infra!
ermel>o$ por *ases estufaEFrincipais *ases estufaB i-xido de carbono(CO$& metano (C%"$ e -xido nitroso (IO$E
• Aumento nas concentraç;es de *asesestufa na atmosfera podem resultar noaumento da temperatura do FlanetaE
=udanças climáticas *lobais)
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O destino do CO antropo*2nico
pta,e 34 continents 5 678
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=,QQRQ S:AQ,L,:AQ @
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Carbono Or*+nico
• Carbono or*+nico particulado (COF$ 9 & TmE
• Carbono or*+nico dissolido (CO$ : & TmE
– @rupo de mais de ") moléculasE
– Carbono >/micoB decomposição parcial de e*etais
superiores com tecidos de sustentação
– Carbono não >/micoB excretas de or*anismos e
decomposição da matéria or*+nica particulada
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For$as do CO;
• xistem in/meras formas& desdebem simples até muito complexasE
0OO4
04O0 O
0O4
00OO4
O4
0
O04/
O4
0
0O4
O
0O4
O
0
O04/
042O4
0
04
042O4
04O4
4/0O04
04
04
O4
O
O
O04/
042O4 O04/
04
04
042O4
O4
4/0O
O
04
04
O
042 O 0
4/0OO4
O04/
4/0O
4/0O
#i)nina
C 3 O < i ;i ' id
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Car3ono Or"<nico ;isso'/ido(CO;!
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2I?
2<P 2<?+i@i*ia&'o
2<$
Fitop+Ancton
eterotróficos
+i@i*ia&'o
ressuspens'o
i!+ra 1110 ?esen4o esquemático das entradas, f+u@o e sa< das do carbono em +a1os sob condiçBes aer - bicas 7acr -fitas
aquáticas, perif < ton e fitop+Ancton s'o as principais *ias aut-ctones de entrada de carbono nos sistemas 6 *e1etaç'o e animais
terrestres s'o as principais formas de entrada de carbono a+-ctone 6s setas em +in4as c4eias indicam f+u@o de carbono entre
or1anismos e compartimentos, as setas traceCadas indicam o f+u@o de carbono em re+açBes tr -ficas !inc+uindo a a+ça microbianaD*er cap< tu+o e a seta cinEa indica processos fotoqu< micos de de1radaç'o do 2<? !foto-de1radaç'o ou foto-o@idaç'o
xo do car3ono nu$ ecossiste$a a=uti
04+
Adaptado de stees et al) (33$
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Siblio*raHa :ecomendada
• :icUlefs& :)) 3) A conomia daIatureza) Pradução da 4 edição) ditora@uanabara Woo*an) Capítu'os 2> e 2
• Se*on& =)E %arper& J)L) X PoYsend& C):)8) colo*iaB de indiiduos aecossistemas) Pradução da " dição)ditora Artmed) Capítu'o 68
• Zeat>ers& W)C) et al) 36 Gundamentals ofcosystem Qcience) Academic FressCapítu'o ?
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Parefas para a pr-xima aula
• Amaz0niaB uma fonte ou sumidourode C para a atmosferaD – Arti*o de :ic>ey et al) Iature "34B
437!4 – Outros arti*os mais recentes 'ue citam
este arti*o
• miss;es antropo*2nicas de *asesde efeito estufa são a principal causado a'uecimento *lobalD