Programa É Tempo de Química!

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1 Programa É Tempo de Química! Os Nutrientes do Solo Química na Agricultura Química 1ª Série Ensino Médio CONTEÚDOS DIGITAIS MULTIMÍDIA

2 Conteúdos Digitais Multimídia Guia Didático do Professor Coordenação Didático-Pedagógica Stella M. Peixoto de Azevedo Pedrosa Redação Gislaine Garcia Revisão Alessandra Muylaert Archer Projeto Gráfico Eduardo Dantas Diagramação Romulo Freitas Revisão Técnica Letícia R. Teixeira Produção Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro Realização Fundo Nacional de Desenvolvimento da Educação Ministério da Ciência e Tecnologia Ministério da Educação Objetivo geral: Compreender o papel do solo na nutrição das plantas. Objetivos específicos: Identificar os elementos que compõem os nutrientes do solo; Reconhecer a importância dos nutrientes para o crescimento do vegetal; Vídeo (Audiovisual) Programa: É Tempo de Química! Episódio: Os Nutrientes do Solo Duração: 10 minutos Área de aprendizagem: Química Conteúdo: química na agricultura Conceitos envolvidos: macronutrientes, bactérias, formas de absorção dos nutrientes, micronutrientes, nutrição das plantas, nutrientes. Público-alvo: 1ª série do Ensino Médio Diferenciar macronutrientes e micronutrientes; Descrever as principais formas de absorção dos elementos; Reconhecer a contribuição das bactérias para a nutrição das plantas. Pré-requisitos: Não há pré-requisitos. Tempo previsto para a atividade: Consideramos que uma aula (45 a 50 minutos cada) será suficiente para o desenvolvimento das atividades propostas.

3 Introdução Este guia refere-se ao episódio Os Nutrientes do Solo, parte da coleção É Tempo de Química!,e trata de uns dos aspectos da química na agricultura. O vídeo auxiliará na apresentação dos conceitos sobre os nutrientes do solo, servindo como instrumento de aproximação entre o tema e os alunos. Juntamente com o vídeo, este guia age como âncora na apresentação do tema, utilizando uma linguagem didática e buscando exemplos nas atividades diárias. Ressaltamos que a utilização do vídeo poderá acontecer em qualquer momento da aula, de acordo com a necessidade e o interesse de cada turma. Audiovisual Programa É Tempo de Química! Os Nutrientes do Solo Com sua experiência, você poderá fazer uso das informações extraídas dos alunos em sala e aproveitá-las na aplicabilidade do tema, transformando a aula em algo cada vez mais palpável e interessante. Recomendamos que seja providenciado com antecedência um aparelho de DVD e uma TV ou um projetor de multimídia para a reprodução do vídeo. professor! Tome como ponto de partida as dúvidas e anotações posteriores à apresentação do vídeo, pois serão a porta de entrada para o desenvolvimento do tema.

4 Conteúdos Digitais Multimídia Guia Didático do Professor 1. Desenvolvimento O guia ressalta, embora não exaustivamente, a importância dos nutrientes para o crescimento dos vegetais. É um tema muito interessante, pois permite aos alunos recorrerem às experiências do cotidiano, atrelando-as às aulas de ciências. Embora a maioria dos alunos sinta certa distância dos assuntos ligados à química, este guia tem o propósito de desmembrar o tema de forma simples e didática e transformá-lo em algo mais palpável. Propomos algumas sugestões a seguir, que podem ser levadas em consideração para o desenvolvimento de sua aula, e alguns exemplos da aplicabilidade do tema no dia-a-dia. Desenvolvimento dos Vegetais E você? Sabe do que uma planta precisa? Juca Amaral Apresentador Eis uma questão bastante interessante, que pode ser repetida para seus alunos. Indague-os sobre outros aspectos a respeito do processo de desenvolvimento de um vegetal. Observe, pelas respostas, se eles possuem algum conhecimento sobre o processo de crescimento de uma planta. Aproveite para detalhar que os vegetais são seres vivos especiais, por serem capazes de produzir seu próprio alimento e necessitarem de alguns elementos para o seu crescimento. São eles: carbono trazido em grande parte pelo ar, na forma de CO2; hidrogênio trazido pela água (H2O); e oxigênio, que chega pelo ar na forma de O2 e também pela água. O que você acha que uma planta precisa pra crescer? Depoimento Povo Fala Estes três elementos carbono (C), hidrogênio (H) e oxigênio (O) são importantíssimos no processo de crescimento da planta, uma vez que contribuem com mais de 90% em massa da composição elementar de uma planta. Contudo, não podemos descartar a importância dos nutrientes do solo para o processo de crescimento da planta. 4

5 Um bom exemplo prático sobre esse estágio inicial de crescimento dos vegetais seria lembrar aos alunos da experiência com a semente de feijão. A maioria das escolas, nas séries iniciais, utiliza a experiência do pé de feijão como exemplo de crescimento dos vegetais, pois inicialmente o vegetal só precisa dos três elementos (O, H e C) para brotar. Utilizando como material apenas o feijão, o algodão e a água e deixando a semente úmida ao ar livre, ela é capaz de brotar em algumas semanas. Os Nutrientes do Solo Você conhece as características do nosso solo? Juca Amaral Apresentador Aparentemente, o solo pode parecer menos importante para o crescimento do vegetal. Porém, voltando à experiência do pé de feijão, pergunte aos alunos em que momento o solo se faz necessário nesse processo, já que podemos observar o crescimento do feijão num recipiente qualquer, com as condições mínimas para a germinação. No entanto, explique que o máximo de produção do vegetal depende do fator de crescimento que se encontra à disposição da planta em menor quantidade. Esse fator é o solo e seus nutrientes. Antes de entrarmos na questão da absorção de nutrientes do solo pela planta, é importante destacarmos que as plantas produzem seu próprio alimento através do processo de fotossíntese. Por isso, os vegetais são especialmente analisados entre os seres vivos. Este processo consiste na conversão da energia solar em energia química. A energia solar captada pela planta, juntamente com água (H2O) e gás carbônico (CO2) é convertida em carboidratos (C6H12O6) e oxigênio (O2). Os carboidratos servem de alimento para a planta. mais detalhes! Aprofunde seus conhecimentos lendo: ZAGO,Leciana de Menezes; GOMES, Ana Cláudia; FERREIRA,Hérika Alves; SOARES, Narcisa Silva e GONÇALVES, Carlos André. Fotossíntese: Concepções dos Alunos do Ensino Médio de Itumbiara-GO e Buriti- Alegre-GO Revista Brasileira de Biociências, Porto Alegre, v. 5, supl. 1, jul. 2007,p article/viewfile/831/660. Audiovisual Programa É Tempo de Química! Os Nutrientes do Solo O Solo e Seus Elementos O solo contribui com que elementos? Rita Participante Que tal induzir os alunos a pensarem nos elementos que compõem o solo? Com as respostas dadas você poderá extrair palavras-chaves para esta explicação. 5

6 Conteúdos Digitais Multimídia Guia Didático do Professor O solo é composto de elementos essenciais como, por exemplo, os macronutrientes: nitrogênio (N) responsável pela cor das folhas e pela formação de proteínas; fósforo (P) ajuda a formar raízes fortes e também auxilia na formação de frutos e sementes; potássio (K) responsável pela formação de talos fortes e vigorosos, também protege a planta de enfermidades; cálcio (Ca) responsável pelo crescimento da raiz e talos, é um facilitador na absorção de nutrientes; magnésio (Mg) essencial na formação da clorofila, é o elemento responsável na produção de carboidratos; enxofre (S), absorvidos em maiores quantidades pelo solo. Existem também os micronutrientes: ferro (Fe), manganês (Mn), molibdênio (Mo), cobre (Cu), boro (B), cloro (Cl) e zinco (Zn), absorvidos em menor quantidade. Cogita-se a possibilidade de inserir-se o níquel (Ni) nesse grupamento. Vale lembrar que tanto os macronutrientes quanto os micronutrientes possuem a mesma importância para o desenvolvimento da planta, pois se qualquer um deles faltar, ela não irá completar o seu ciclo. Outra característica bastante interessante do solo, essa importante fonte de nutriente, seria a possibilidade de passar por transformações físicas, devido ao seu caráter modificável pelo homem, como a aração e gradagem, bem como químicas como a adubação ou calagem que, através do calcário, faz o controle da acidez do solo. Principais Formas de Absorção dos Elementos O nitrogênio é absorvido na forma de NO3- e NH4+ e é um componente de proteínas, da clorofila e de ácidos nucleicos. Tudo isso chega para as plantas pelas raízes, através dos nutrientes do solo... Douglas Participante Provavelmente, após a exibição do vídeo, surgirão dúvidas a respeito do processo de absorção dos elementos pelas plantas. Detalhe o processo, explicando primeiramente que os elementos químicos se encontram na solução do solo na forma iônica, sozinhos ou combinados a outros elementos. O quadro a seguir indica as formas absorvíveis de cada elemento e poderá ajudálo a explorar o tema: 6

7 Elemento Formas Absorvíveis Função Principal Nitrogênio (N) NO 3 - e NH 4 + Componente de proteínas, clorofila e ácidos nucleicos. Fósforo (P) H 2 PO 4 - e HPO 4 2- Transferência de energia; metabolismo; componente de ácidos nucleicos e nucleoproteínas. Potássio (K) K + Síntese de proteínas; translocação de carboidratos; ativador de enzimas. Cálcio (Ca) Ca 2+ Componente estrutural das células da parede celular; elongação celular; afeta permeabilidade celular. Magnésio (Mg) Mg 2+ Componente da clorofila; ativador de enzimas; divisão celular Enxofre (S) SO 4 2- Constituinte de proteínas; envolvido na respiração e formação de nódulos. Ferro (Fe) Fe 2+ Síntese de clorofila; reações de oxirredução; ativador enzimático. Manganês (Mn) Mn 2+ Reações de oxirredução; redução de nitrato; ativador enzimático. Cobre (Cu) Cu 2+ Ativador enzimático; redução de nitrato; respiração. Audiovisual Programa É Tempo de Química! Os Nutrientes do Solo Zinco (Zn) Zn 2+ Ativador enzimático; regula ph do meio celular. Molibdênio (Mo) MoO 4 2- Redução de nitrato; fixação de N atmosférico por leguminosas. Cloro (Cl) Cl - Reações fotoquímicas na fotossíntese. Boro (B) H 2 BO 3 - Maturação e diferenciação celular; translocação de carboidrato. Níquel (Ni) Ni + Metabolismo de fotoassimilação de carbono; metabolismo de assimilação de N em compostos orgânicos; translocação de N. Explique, em seguida, que para os elementos ou nutrientes serem absorvidos pela planta, há necessidade de mecanismos que possibilitem o contato desses íons com a raiz das plantas. Esses mecanismos são: interceptação radicular, fluxo de massa e difusão. 7

8 Conteúdos Digitais Multimídia Guia Didático do Professor dica! Você poderá saber mais sobre a importância das substâncias húmicas para a fertilidade do solo a partir do texto disponível em: embrapa.br/solosbr/pdfs/ comtec16_2003_extracao.pdf A interceptação radicular ocorre quando a planta tem uma participação ativa, ou seja, o sistema radicular se desenvolve penetrando nos poros do solo e fazendo o contato da raiz com os nutrientes. Já o fluxo de massa ocorre através do processo de transpiração da planta, pois assim ela cria um fluxo de água que vai da raiz até a superfície. Devido ao contato direto com o solo, a raiz também puxa a água em direção a ela, fazendo o encontro dos íons com a solução do solo. Os nutrientes absorvidos pela raiz deixam a área em torno dela menos concentrada. A difusão ocorre justamente da área mais concentrada do solo para a menos concentrada. Portanto, cada elemento tem sua velocidade de difusão. 8

9 Contribuição das Bactérias Não sei de onde você tirou essa ideia que as bactérias ajudam na nutrição das plantas leguminosas. Maria Participante Pergunte aos alunos o que eles sabem sobre as bactérias. Geralmente as bactérias são associadas à sujeira, infecção e contaminação, o que não deixa de ser verdade, mas essa não é a única forma de entender as bactérias. Faça uma breve exposição sobre as bactérias como sendo organismos vivos de uma única célula. Elas são os menores seres vivos conhecidos, se não considerarmos os vírus como seres vivos. Existem quatro tipos de classificação das bactérias: cocos, bacilos, vibriões e espirilos. Algumas delas realmente causam doenças e pertencem ao grupo de bactérias danosas à saúde. Porém, no âmbito da ecologia, por exemplo, desempenham uma função importante na nutrição das plantas. As bactérias atuam na decomposição de alguns animais e vegetais, reduzindo-os ao seu estado natural e, assim, o solo utiliza essa decomposição como nutriente para as plantas. dica! Para ampliar seus conhecimentos, consulte o seguinte site com informações sobre o tema: educar.sc.usp.br/ciencias/ recursos/solo.html Audiovisual Programa É Tempo de Química! Os Nutrientes do Solo A contribuição de bactérias para a nutrição de plantas leguminosas através da fixação biológica de nitrogênio é bastante conhecida. Professor Entrevistado Professor, outra observação relevante a fazer é que certas bactérias, conhecidas como rizóbios, colonizam as raízes como simbiontes, causando o desenvolvimento de estruturas altamente especializadas, denominadas nódulos. Esse processo simbiótico ocorre com a formação desses nódulos funcionais, os rizóbios, que fixam ativamente o nitrogênio atmosférico que é transferido para a planta hospedeira em troca de fotoassimilatos. Além disso, alguns produtos, como fertilizantes químicos, também são utilizados para suprir o solo com deficiência de nutrientes. Pergunte aos alunos o que eles sabem ou se já ouviram falar sobre fertilizantes químicos. 9

10 Conteúdos Digitais Multimídia Guia Didático do Professor 2. a) Existem algumas opiniões contra o uso desses produtos, porém, professor, vale a pena ressaltar em sala que o uso de fertilizantes com os devidos cuidados e dentro das normas que regem a boa prática agrícola não interfere na qualidade dos vegetais. Ao contrário, é um paliativo na deficiência de nutrientes do solo. Pergunte aos alunos se eles já observaram que existem outros seres vivos que auxiliam no processo de nutrição do solo. Insetos como minhocas, larvas e formigas formam pequenos canais que fazem o ar e a água circularem e a raiz penetrar cada vez mais. Atividades Peça aos alunos para plantarem algumas sementes de feijão em um pote com algodão e outras em um pote com terra. Eles devem observar o desenvolvimento das sementes e fazer um relatório, ao longo de quatro semanas, comparando o desenvolvimento das sementes plantadas no algodão com o das plantadas na terra. b) c) d) e) Solicite uma pesquisa sobre os indicadores apresentados por uma planta quando carece de um elemento químico. Você poderá distribuir aleatoriamente os elementos pelos alunos e cada um realizar uma pesquisa individual. Na aula seguinte, os alunos devem se reunir de acordo com o elemento pesquisado para sintetizar as suas pesquisas, que deverão ser apresentadas ainda na mesma aula. Como a carência do solo em relação a cada um dos nutrientes pode ser superada? Esta é outra pesquisa que poderá ser realizada em conjunto ou separadamente da proposta anterior. Também pode ser solicitada uma pesquisa sobre os tipos de solo que favorecem a carência de cada nutriente. Demonstre para seus alunos uma experiência simples: aqueça uma porção de terra equivalente a uma colher. Sem encostar, aproxime uma placa de vidro. Peça-lhes que observem o que acontece. É importante que eles percebam que, no vidro, a água da terra evaporada pelo calor se condensará e que a mudança de cor do material ocorre devido à queima da matéria orgânica presente no solo. 10

11 VÍDEO - AUDIOVISUAL EQUIPE PUC-RIO Coordenação Geral do Projeto Pércio Augusto Mardini Farias Departamento de Química Coordenação de Conteúdos José Guerchon Revisão Técnica Letícia R. Teixeira Nádia Suzana Henriques Schneider Assistência Camila Welikson Produção de Conteúdos Daniel Vidal CCEAD - Coordenação Central de Educação a Distância Coordenação Geral Gilda Helena Bernardino de Campos Coordenação de Audiovisual Sergio Botelho do Amaral Assistência de Coordenação de Audiovisual Eduardo Quental Moraes Coordenação de Avaliação e Acompanhamento Gianna Oliveira Bogossian Roque Coordenação de Produção dos Guias do Professor Stella M. Peixoto de Azevedo Pedrosa Assistência de Produção dos Guias do Professor Tito Tortori Redação Alessandra Muylaert Archer Gisele da Silva Moura Gislaine Garcia Tito Tortori Design Eduardo Dantas Romulo Freitas Revisão Alessandra Muylaert Archer Gislaine Garcia