Professora Leonilda Brandão da Silva

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1 COLÉGIO ESTADUAL HELENA KOLODY E.M.P. TERRA BOA - PARANÁ Professora Leonilda Brandão da Silva

2 Capítulo 15 - p. 198

3 PROBLEMATIZAÇÃO Como os elementos químicos encontrados nos seres vivos circulam pela natureza? Que desequilíbrios os seres humanos vem causando nos ciclos desses elementos? O que você sabe sobre: Sequestro de carbono? Efeito estufa? Aquecimento global? Protocolo de Kyoto? Créditos de carbono?

4 Ler o texto introdutório: p. 198

5 Na natureza nada se cria, nada se perde, tudo se transforma. Lavoisier

6 Os organismos retiram constantemente da natureza substâncias e elementos químicos, que depois retornam ao ambiente. O processo contínuo de retirada e devolução de elementos químicos à natureza constitui os ciclos biogeoquímicos.

7 As cadeias de carbono que formam as moléculas de açúcar são fabricadas pelos seres autotróficos por meio da fotossíntese, na qual ocorre absorção do CO 2 do ambiente. A absorção do carbono atmosférico pelas plantas e outros seres autotróficos e sua transformação em substâncias orgânicas são chamadas de fixação do carbono ou sequestro do carbono. Dessa forma, o carbono passa a circular pela cadeia alimentar na forma de moléculas orgânicas. Sua volta ao ambiente se dá na forma de CO 2 por meio da respiração de praticamente todos os seres vivos e da decomposição de seus corpos após a morte.

8 Absorção de energia luminosa Fotossíntese 6CO 2 + 6H 2 O Luz C 6 H 12 O 6 + 6O 2 Respiração celular Liberação de energia C 6 H 12 O 6 + 6O 2 6CO 2 + 6H 2 O + Energia

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10 Boa parte do CARBONO da Terra está nos compostos minerais carbonatos (depósitos de conchas ou esqueletos) e nos depósitos orgânicos fósseis (carvão mineral, petróleo e o gás natural), que se originaram de vegetais e outros organismos, durante centenas de milhões de anos. Essas formas de carbono podem voltar à atmosfera pela oxidação lenta em contato com o ar ou pela queima de combustíveis fósseis. A produção de CO 2 pela respiração e pela decomposição deveria ser naturalmente compensada pelo consumo desse gás na fotossíntese. No entanto, o ser humano não tem respeitado a natureza, libera esse gás na atmosfera, a uma velocidade muito maior que a de assimilação pela fotossíntese. As reservas de carvão e de petróleo estão sendo consumidas em pouco + de um século. O resultado é um desequilíbrio no ciclo do carbono, com aumento progressivo de CO 2 na atmosfera.

11 EFEITO ESTUFA p. 200 A luz do Sol passa pelo vidro e é absorvida pelas plantas e por outros objetos, que se aquecem e emitem raios infravermelhos (radiação infravermelha ou radiação térmica). Por meio da radiação ocorre a transferência de calor de um corpo para outro. A radiação infravermelha não atravessa bem o vidro como faz a luz (radiação ultravioleta); isso faz com que o calor fique preso, mantendo a estufa aquecida.

12 De maneira semelhante ao que ocorre numa estufa de plantas, as radiações do Sol (onda infravermelha ou onda térmica) passam pela atmosfera e esquentam a superfície do planeta. Uma parte desses raios atravessa a atmosfera e vai para o espaço. Outra parte é absorvida por certos gases (CO 2 ) da atmosfera e irradiada de volta para a Terra. Desse modo, a atmosfera mantém a temperatura do planeta nos níveis que conhecemos hoje 15ºC. Esse efeito é chamado EFEITO ESTUFA.

13 O efeito da atmosfera sobre a temperatura da Terra é chamado efeito estufa, pois lembra o que acontece nas estufas de vidros. Ele mantém a temperatura média da Terra em torno de 15ºC. Sem ele, o planeta estaria permanentemente coberto de gelo e sua temperatura média estaria em torno de -18ºC.

14 É o efeito estufa antrópico resulta em um desequilíbrio energético do planeta e contribui para o aquecimento global.

15 GASES QUE COLABORAM PARA O EFEITO ESTUFA Diversos gases na atmosfera colaboram para o efeito estufa, entre eles: o vapor de água, o gás carbônico, o metano, o dióxido de nitrigênio e os clorofluorcarbo-nos (CFCs). O CO 2 é o principal, sendo responsável por cerca 63% do efeito. O gás metano é produzido na decomposição da matéria orgânica, no cultivo de arroz em regiões alagadas, na decomposição do lixo, na fermentação no intestino de cupins de ruminantes. O NO 2 é produzido na combustão de matéria orgânica, e os CFCs são gases de aplicações industriais.

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17 Aquecimento global: as evidências Nos últimos anos a temperatura média da Terra tem aumentado. Os cientistas acreditam que isso ocorra devido à intensificação do efeito estufa. Medidas feitas por satélites comprovam que cada vez menos radiação infravermelha escapa para o espaço. Ao mesmo tempo vem aumentando a quantidade dessa radiação que volta para a Terra. Esse fenômeno é o Aquecimento Global. Há fortes evidências de que a intensificação do efeito estufa resulta principalmente do aumento da concentração de CO 2 na atmosfera. A produção desse gás pela respiração e decomposição deveria ser naturalmente compensada pelo seu consumo na fotossíntese. No entanto, com o aumento da produção de CO 2 por causa da queima de combustíveis fósseis (em motores, indústrias e usinas) e, em menor grau, pelas queimadas de florestas -, a concentração desse gás vem aumentando gradativamente.

18 No início da Revolução Industrial, no final do século XVIII, a concentração de CO 2 era de 280 ppm. No final da década de 1950 passou para 315 ppm, e em 2011 atingiu cerca 392 ppm. Estudos indicam que a concentração de CO 2 na atmosfera é a maior dos últimos 800 mil anos, e que nove dos dez anos mais quentes (desde 1880) ocorreram no séc. XXI. Embora os climatologistas afirmem que a temperatura média da Terra está em elevação, isso não impede que, em algum ano, tenhamos um inverno rigoroso. Outros estudos mostram aumento no ritmo do derretimento do gelo nos polos e diminuição das geleiras nos Andes e no Himalaia. Em 2011, a temperatura média no Ártico foi a mais alta desde que as medições começaram, em 1880: o Ártico ficou 2,28ºC mais quente do que a média do período de 1951 a O degelo nos últimos verões também tem sido maior.

19 Aquecimento global: possíveis consequências Em 2007, um relatório do IPCC elaborado por especialistas concluiu que muito provavelmente (95%) o aquecimento global se deve ao aumento das emissões de CO 2 provocadas pelo ser humano. Um aumento de + de 2ºC seria suficiente para provocar inundações, mais frequentes, ciclones tropicais e furacões mais intensos, aumento de chuvas em latitudes + extremas e menos chuva nas áreas subtropicais. O aquecimento do planeta tb poderá interferir nos caminhos das correntes de ar e de água e alterar o regime de chuvas, afetando mais profundamente o clima de várias regiões. Todas essas mudanças climáticas poderiam prejudicar a a- gricultura. A seca, a falta de água e os problemas na agricultura poderão fazer com que 600 milhões de pessoas sejam atingidas pela fome, desnutrição até o fim deste século.

20 Outro fator seria a proliferação de insetos (se reproduzem melhor em clima quente) que atacam plantações e transmitem doenças. Há ainda risco de perda da biodiversidade. Entre 20% a 30% das ssp podem ser extintas caso a temperatura aumente até 2,5ºC. Parte da Amazônia poderá ser transformada em savana. Degelo de parte das calotas polares. Elevação do nível dos mares. Inundações doa áreas litorâneas, muitas ilhas ficarão submersas. Todas essas previsões dependem do que vai ocorrer com as emissões de carbono no futuro.

21 O que fazer? Em 2005, entrou em vigor o Protocolo de Kyoto: em que cerca de 190 países apoiaram a redução da emissão de CO 2 de 5,2% em média entre os anos de 2008 e 2012 (as cotas de redução variam de 6 a 8% conforme o país). Em 2012, o Protocolo de Kyoto foi prorrogado até 2020, estabelecendo-se que novos encontros serão realizados a fim de que todos os países do mundo se comprometam a reduzir suas emissões. No Brasil, a lei instituiu a Política Nacional sobre Mudanças do Clima, que formaliza o compromisso do país em reduzir entre 35,1% e 38,9% a emissão de CO 2 até Para atingir as metas estabelecidas, por exemplo, para reduzir o consumo de combustíveis fósseis pela utilização de e- quipamentos mais eficientes, que queimem menos combustíveis. Outra saída, é investir em fontes alternativas e energia, que não emitem CO 2.

22 O Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL) Os países em desenvolvimento, que não precisam cumprir, por enquanto, metas obrigatórias de redução, podem ser beneficiadas pelo MDL. Governos ou empresas desses países, que não precisam reduzir, mas que, reduzem as emissões, podem vender esses créditos a empresas ou governos das nações ricas. Em troca, estas contabilizam para si essas reduções e recebem créditos de carbono, que contariam para atingir suas metas de redução das emissões. O argumento é que para o planeta como um todo, o importante é reduzir a emissão total de CO 2, não importando a região.

23 O que pode ser feito para reduzir as emissões CO 2 Troca dos combustíveis fósseis (gasolina e diesel) por álcool que polui menos. Projetos de reflorestamento aumentando a quantidade de árvores que absorvem o CO 2. Redução do gás metano. Novas tecnologias para armazenar ou bombear para o interior o subsolo ou fundo do mar o CO 2 eliminado nas indústrias. Além das medidas tomadas por governos e empresas, cada um de nós pode colaborar: diminuindo o consumo de energia, usar transportes coletivos, carro à álcool, manter motores regulados, reduzindo volume de lixo, reciclando e reaproveitando.

24 PROBLEMATIZAÇÃO Como os elementos químicos encontrados nos seres vivos circulam pela natureza? Que desequilíbrios os seres humanos vem causando nos ciclos desses elementos? O que você sabe sobre: Sequestro de carbono? Efeito estufa? Aquecimento global? Protocolo de Kyoto? Créditos de carbono?

25 EFEITO ESTUFA VÍDEOS: Ciclo do carbono Duração:1:00 Derretimento das geleiras na Groelândia - Parte 01 Fantástico: derretimento das geleiras da Groelandia - ONU alerta sobre Impactos do aquecimento global 2:50

26 ATIVIDADES P. 199 a 203 1) Explique o significado de ciclos biogeoquímicos.(2) 2) O que significa fixação do carbono ou sequestro do carbono? (3) 3) Como se dá a volta (devolução) do carbono ao ambiente? (3) 4) Esquematize o ciclo do gás carbônico. (6) Co 5) Como o ser humano vem alterando a concentração de CO 2 na atmosfera? Qual a relação entre esse desequilíbrio no ciclo do carbono e a temperatura média do planeta? (4)

27 6) Explique Efeito Estufa. (3) 7) Além do CO 2, quais os gases que colaboram com o efeito estufa? (2) 8) Por que se recomenda o reflorestamento como forma de diminuir o problema causado pela emissão de CO 2? (2) 9) O que são créditos de carbono? (3) 10)Como cada um de nós pode colaborar para diminuir a emissão de CO 2 no ambiente? (3)

28 PROBLEMATIZAÇÃO Como o oxigênio chega à atmosfera? Qual a importância do O 2 para os seres vivos? O que você sabe sobre: Camada de ozônio? Protocolo de Montreal? Fixação do nitrogênio? Rotação de cultura? Adubação verde?

29 Os átomos de oxigênio estão nos + variados compostos minerais e orgânicos, mas sua presença na forma de molécula de oxigênio livre (O 2 ) como é usado na respiração e na combustão depende da fotossíntese. Nessa forma compõe 21% da atmosfera. Esse gás é produzido durante a fotossíntese e consumido quando essas moléculas são oxidadas na respiração ou na combustão. Por isso, o ciclo do oxigênio está muito relacionado ao do carbono.

30 15 a 30 Km - estratosfera

31 Parte do oxigênio (O 2 ) da atmosfera combina-se com metais do solo (como Fe) e forma óxidos. Na estratosfera, parte é transformado em ozônio O 3 pelos raios ultravioletas do Sol. O inverso tb ocorre. Essas duas reações (O 2 O 3 ) permitem que se mantenha na estratosfera uma camada de ozônio em equilíbrio, que funciona com filtro protetor, retendo cerca de 80% de toda radiação ultravioleta. A maior concentração de ozônio está entre 20 e 25 km de altitude. Com a destruição dessa camada, mais raios UV chegam à Terra, o que representa sério perigo p/ o ser humano e para o meio ambiente.

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33 Destruição da camada de ozônio A camada de ozônio vem sendo destruída por gases liberados por aviões supersônicos, cinzas de vulcões e, principalmente, pelos clorofluorcarbonos (CFCs), grupo de gases usados nas indústrias, com destaque para CF 2, Cl 2, CFCl 3. Os CFCs são muito estáveis e sobem lentamente até a estratosfera, onde começam a destruir o o- zônio. Além disso, também colaboram para o aumento do efeito estufa.

34 Sob a ação dos raios ultravioletas, os CFCs liberam átomos de cloro, que reagem com o ozônio e o transformam em oxigênio. No fim da reação, os átomos de cloro são regenerados e destroem outras moléculas de ozônio. Apenas um átomo de cloro pode teoricamente decompor + de cem mil moléculas de ozônio, ao longo do anos. CF 2 Cl 2 CF 2 Cl + Cl Cl + O 3 ClO + O 2 ClO + O Cl + O 2 O processo de formação de ozônio a partir do oxigênio não é interrompido, mas a sua velocidade é inferior à de destruição, o que leva a uma redução Buraco na Camada de Ozônio.

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36 Produtos onde eram encontrados os CFCs Nos anos de 1930, os CFCs foram considerados extremamente práticos, pois eram inertes, não inflamáveis, nem tóxicos ou corrosivos, e podiam ser utilizados para dar pressão em embalagens spray (aerossóis) de inseticidas e desodorantes. Também foram usados como gás de refrigeração em geladeiras e ar-condicionado, e na fabricação de espuma de plástico e isopor. Apenas em 1970 ficou comprovada a ação danosa desses gases sobre a camada de ozônio. Quando aqueles aparelhos são concertados ou viram sucatas, esses gases escapam para a atmosfera e o resultado é a formação de buracos na camada de ozônio, que correspondem a regiões em que essa camada é mais fina, pelas quais os raios ultravioletas passam em maior quantidade.

37 Algumas medições, revelaram uma destruição mai-or do ozônio chegando a 50% - sobre a Antártida, mas trata-se de um fenômeno cíclico. A massa de ar com gases que destroem o ozônio permanece estacionária em certas estações do ano, piorando a situação. Com a mudança de estação o ar é renovado e a destruição diminui.

38 CONSEQUÊNCIAS DO BURACO NA CAMADA de O 3 O aumento da passagem de radiação UV pode: Reduzir a fotossíntese comprometendo colheitas. Destruir o fitoplâncton provocando desequilíbrios nos e- cossistemas aquáticos. No ser humano, esse tipo de radiação aumenta a incidência de câncer de pele (por causa do aumento da taxa de mutações), de cataratas (lesões no cristalino) e de prejuízos ao sistema imunológico. Em setembro de 1987 foi assinado o Protocolo de Montreal e, desde então, as emissões de CFCs diminuíram 97% nos países industrializados e 84% nos demais. Além de não produzir mais CFC em 2007 o Brasil proibiu sua importação. O últimos estudos confirmam que a expansão do buraco na camada de ozônio está contida. No entanto, alguns gases usados em substituição (HFC, HCFC-22) tb intensificam o efeito estufa.

39 VÍDEO: Buraco na Camada de Ozônio - Duração: 2:10

40 A água é fundamental para os seres vivos, pois possibilita a ocorrência das reações químicas, ajuda a regular a temperatura e facilita e transporte de substâncias. Cerca de 71% da superfície da Terra é coberta por á- gua em estado líquido. Do total desse volume, 97% estão nos oceanos. Cerca de 2% da água do planeta está no estado sólido, nas regiões próximas aos polos e no topo de montanhas muito elevadas. A água doce no estado líquido está nos rios, lagos, represas, infiltrada no solo e nas rochas, nas nuvens e nos seres vivos corresponde 1% do total de água do planeta.

41 A energia solar desempenha importante papel no ciclo hidrológico. Graças a ela, a água sofre constante evaporação e penetra na atmosfera em forma de vapor. Nas camadas + altas e + frias da atmosfera, o vapor de água se condensa e forma as nuvens. As gotas de água nas nuvens são tão pequenas q a turbulência e as correntes de ar mantêm-nas flutuando. Qdo várias gotas se juntam, elas podem ficar muito pesadas p/ se manter no ar e se precipitam na forma de chuva, neve ou granizo. Por escoamento superficial, a água pode formar rios e lagos e voltar para o aceano. Pode tb infiltrar-se no solo e formar os lençóis subterrâneos ou freáticos, ou os aquíferos.

42 Há dois tipos de ciclo da água: Ciclo curto ou pequeno: que ocorre pela evaporação dos oceanos, rios, mares e lagos e sua volta a superfície da Terra na forma de chuva e neve. Ciclo longo ou grande: o que a água passa pelo corpo dos seres vivos antes de voltar ao ambiente. Ela é retirada do solo pelas raízes dos vegetais e utilizada na fotossíntese e pode, pela cadeia alimentar, ir para o corpo dos animais. A água volta para a atmosfera por meio da transpiração ou da respiração e volta para o solo por meio da urina, das fezes ou da decomposição das folhas e dos cadáveres. O conjunto de evaporação e transpiração é chamado de evapotranspiração.

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44 Os ser humano vem consumindo grandes quantidades de água doce de rios, lagos e lençóis subterrâneos. O consumo excessivo e a poluição aceleram a escassez de água limpa. Ler o texto: A escassez de água p. 206

45 Vídeo: Ciclo da água Duração: 3:31

46 O nitrogênio é um elemento químico fundamental p/ o ser vivo, pois entra na constituição de substâncias importantes, como as proteínas e os ácidos nucleicos. Entretanto, apesar de 78% da atmosfera ser constituída de gás nitrogênio (N 2 muito estável), a maioria dos seres vivos não pode utilizá-lo diretamente. Os vegetais só conseguem usá-lo na forma de amônia (NH 3 ) ou de nitrato (NO - 3). Os animais aproveitam o nitrogênio na forma de a- minoácidos.

47 ETAPAS DO CICLO DO NITROGÊNIO FIXAÇÃO AMONIFICAÇÃO NITRIFICAÇÃO DESNITRIFICAÇÃO

48 1) FIXAÇÃO DO NITROGÊNIO A transformação do gás nitrogênio em amônia, que pode ser incorporada às substâncias orgânicas, é chamada de fixação do nitrogênio. A fixação é feita por algumas bactérias que conseguem utilizar o nitrogênio atmosférico e o transformam em amônia (NH 3 ). A amônia pode ser incorporada às substâncias orgânicas ao combinar-se como CO2 para formar aminoácidos. 2N 2 + 6H 2 O 4NH 3 + 3O 2 Entre as cianobactérias fixadoras, estão a Nostoc e a Anabaena, e entre as bactérias, a Azotobacter e a Clostridium, encontradas no solo e na água. Há também as bactérias do gênero Rhizobium, que vivem nas raízes das leguminosas.

49 Examinando essas raízes, encontramos pequenos nódulos com milhões de bactérias fixadoras (Rhizobium). Uma parte do nitrogênio fixado é fornecido à leguminosa que a utiliza na síntese de aminoácidos e nucleotídeos, o excesso é liberado no solo na forma de amônia. Essas bactérias funcionam como adubo vivo ao fornecer nitrogênio à planta, que lhes dá alimento associação mutualística BACTERIORRIZA.

50 2) AMONIFICAÇÃO Uma parte da amônia do solo origina-se da fixação do nitrogênio. Outra parte é formada a partir da decomposição dos cadáveres e excretas. Realizado por bactérias e fungos decompositores, esse processo é chamado de amonificação.

51 3) NITRIFICAÇÃO O fenômeno de transformação da amônia em nitrato é chamado de nitrificação e ocorre em 2 etapa. Nitrosação: a maior parte da amônia não é absorvida pelas plantas, sendo oxidada em nitrito pelas bactérias notrosas (gênero Nitrosomonas, Nitrosococus e Nitrosolobus (quiomintéticas). Nitratação: os nitritos formados pelas bactérias nitrosas são liberados no solo e oxidados por outras bactérias quimiossintéticas chamadas nítricas (gênero Nitrobacter); nessa oxidação, forma-se os nitratos. Os nitratos absorvidos são utilizados pelas plantas na fabricação de proteínas e de seus ácidos nucleicos. Pela cadeia, passam para o corpo dos animais.

52 4) DESNITRIFICAÇÃO No solo, além das bactérias de nitrificação, existem outras, como a Pseudomonas denitrificans. Na ausência de O 2, essas bactérias usam nitrato para oxidar compostos orgânicos (respiração anaeróbia) e produzir energia. Por meio da desnitrificação, uma parte dos nitratos do solo é transformada novamente em gás nitrogênio (N 2 ) e volta para a atmosfera e com isso fecha-se o ciclo.

53 1) FIXAÇÃO 4) DESNITRIFICAÇÃO 2) AMONIFICAÇÃO 3) NITRIFICAÇÃO

54 Nome do Processo Agente Equação Fixação Bactéria Rhizobium e N2 => sais Nostoc (alga cianofícea) nitrogenados Amonização Bactérias decompositoras N orgânico => NH4 Nitrosação Bactéria Nitrosomonas e Nitrosococcus NH4 => NO2 Nitrito Nitratação Bactéria Nitrobacter NO2 => NO3 Desnitrificação Resumo dos processos no ciclo do Nitrogênio: Bactérias Desnitrificantes (Pseudomonas) NO3 => N2 Nitrato Amônia Gás Nitrogênio

55 FERTIZIAÇÃO DO SOLO Embora no solo haja uma quantidade limitada de nitratos, sais de amônia e de outros minerais necessários às plantas, nos ecossistemas naturais a morte e a decomposição promovem a rápida reciclagem desses elementos. Nas culturas agrícolas, uma parte dos vegetais é consumida nas cidades; portanto, sai do ecossistema e impede a reciclagem dos sais. Para compensar isso, são fornecidos ao solo nitrogênio, fósforo, potássio e outros elementos na forma de adubos ou fertilizantes sintéticos.

56 Outra maneira de devolver ao solo os sais de nitrogênio é por meio da rotação de cultura, em que se alterna o plantio de arroz, milho, trigo, etc. com plantas leguminosas. Como vimos, estas repõem pela fixação os sais de nitrogênio que outros vegetais retiram do solo. Além disso, após a colheita, folhas e ramos das leguminosas podem ser enterrados no solo para servir de adubo natural adubação verde.

57 PROBLEMATIZAÇÃO Como o oxigênio chega à atmosfera? Qual a importância do O 2 para os seres vivos? Por que o nitrogênio é um elemento fundamental para os seres vivos? O que você sabe sobre: Camada de ozônio? Protocolo de Montreal? Fixação do nitrogênio? Rotação de cultura? Adubação verde?

58 ATIVIDADES P. 199 a 203 1) Qual a proporção de O 2 livre na atmosfera? (1) 2) Explique a importância da camada de ozônio na atmosfera. (2) 3) Que gases são os responsáveis pela destruição da camada de ozônio? Como eles danificam a atmosfera? (3) 4) Qual o objetivo do Protocolo de Montreal e o que ele já atingiu? (3) 5) Esquematize o ciclo da água na natureza. (6) 6) Por que o nitrogênio é um elemento fundamental para os seres vivos? (2)

59 7) Qual a proporção de N 2 livre na atmosfera? (1) 8) Explique o que é fixação do nitrogênio, amonificação, nitrificação e desnitrificação e quais as seres vivos que realizam cada etapa. (6) 9) Em relação aos gases CFCs, responda: a) Como eles danificam a atmosfera? (3) b)como isso pode afetar a saúde humana? Por quê? (3) c) Que importante medida foi tomada em relação a esse problema? (3) 10)Explique rotação de cultura e qual sua importância. (4) 11)O que é adubação verde. (4)

60 ATIVIDADES RESPONDER: Aplique seus conhecimentos 1 a 24 p. 209 a 214

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