ORIENTAÇÕES RESUMO TEÓRICO. BIOLOGIA 3 Prof.: Vinícius (Minguado) LISTA 12 CICLOS BIOGEOQUÍMICOS CICLO DO NITROGÊNIO. Algumas etapas do ciclo:

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1 BIOLOGIA 3 Prof.: Vinícius (Minguado) LISTA 12 CICLOS BIOGEOQUÍMICOS ORIENTAÇÕES A lista 12 traz questões que abordam os mais importantes ciclos de elemento e substâncias, assunto bastante cobrado pelos vestibulares. Faça os exercícios com muito foco e atenção. Não se esqueça de treinar a escrita das questões dissertativas e de tirar todas as suas dúvidas. Bons estudos! =D CICLO DO CARBONO RESUMO TEÓRICO CICLO DO NITROGÊNIO Algumas etapas do ciclo: Fixação: transformação do nitrogênio atmosférico (N2) em compostos que podem ser aproveitados pelos seres vivo, isto é, amônia (NH3) e nitratos (NO3 - ). Amonificação: além da amônia oriunda da fixação, existe no solo amônia proveniente da decomposição dos seres vivos. É realizadas por bactérias e fungos. Nitrificação: transformação de amônia em nitratos. Desnitrificação: bactérias desnitrificantes podem converter amônia (NH3) e nitratos (NO3 - ) em nitrogênio atmosférico (N2), fechando o ciclo. Adubação verde (rotação de culturas) Efeito Estufa A atmosfera do nosso planeta deixa passar radiação solar, porém nem toda essa radiação é refletida e devolvida para o espaço. Uma grande parte dela é retida em nosso planeta. Isso acontece sobretudo devido ao acúmulo de CO2 (gás do efeito estufa). É responsável por manter relativamente alta a temperatura do nosso planeta, uma vez que a radiação retida aquece a Terra. Consiste na alternância de culturas de leguminosas e de não leguminosas. As primeiras (feijão, soja, lentilha etc) conseguem fixar o nitrogênio do ar e devolvem ao solo os compostos nitrogenados absorvidos pelas culturas de não leguminosas. CICLO DA ÁGUA Atenção! Não confunda efeito estufa com aquecimento global. O efeito estufa é um processo natural de manutenção da temperatura do planeta. O aquecimento global decorre do aumento da concentração de gases como o CO2 na atmosfera devido à atividade humana, fazendo com que seja mais intensa essa retenção da radiação solar. CASD Vestibulares BIO 3 1

2 EXERCÍCIOS RESOLVIDOS 1. (UFPB 2012) Em busca de uma sustentabilidade do planeta, procuram-se diferentes fontes de energia alternativas mais eficientes e menos poluentes, a exemplo da produção do etanol a partir da cana de açúcar. Essa produção de combustível está ligada diretamente a um dos ciclos biogeoquímicos, ilustrado na figura a seguir: d) é absorvido por bactérias radicícolas que utilizam a energia solar, formando compostos nitrogenados como o nitrato, que é utilizado pelos vegetais. e) precisa ser transformado por alguns seres procariontes em alguns compostos nitrogenados, para assim serem assimilados por vegetais e, então, entrarem na cadeia alimentar. Resolução: O gás nitrogênio (N2) é transformado em compostos solúveis, como o íon nitrato, por microrganismos, como certas bactérias e cianobactérias. Na forma de nitratos, o elemento nitrogênio pode ser aproveitado pelas plantas para a produção de substâncias, como aminoácidos, proteínas e ácidos nucleicos (DNA e RNA). Esses compostos nitrogenados são essenciais para o desenvolvimento dos seres vivos. Alternativa E. Ciclo do Carbono EXERCÍCIOS PROPOSTOS Com base nessa figura, julgue os itens a seguir: ( ) O ciclo representado é o do oxigênio. ( ) A letra C representa os decompositores. ( ) A transpiração está representada na etapa 4. ( ) A respiração está representada nas etapas 2 e 3. ( ) O acúmulo do carboidrato utilizado na produção de etanol está relacionado à etapa 1. Resolução: O ciclo do carbono está representado no esquema, porque os decompositores (C) e organismos heterotróficos, ambos aeróbicos, consomem o oxigênio do meio e liberam CO2 durante a respiração celular. A etapa 4 pode representar a respiração dos organismos decompositores ou a queima de combustíveis fósseis. F - V - F - V - V. 2. (UFTM 2012) O nitrogênio (N2) é um gás presente na atmosfera e sem ele provavelmente não haveria vida na terra como existe atualmente. Ele é fundamental para a formação de compostos nitrogenados presentes nos seres vivos. Pode-se afirmar que esse gás: a) é absorvido diretamente da atmosfera por animais e vegetais e é utilizado na síntese de aminoácidos e nucleotídeos. b) é fixado por fungos e algas unicelulares, que sintetizam proteínas e ácidos nucleicos, e estes são ingeridos e absorvidos por animais e vegetais. c) pode ser utilizado diretamente por leguminosas, sem a participação de micro-organismos, o que justificaria a biomassa do feijão e da soja, rica em proteínas. 1. (Fuvest 2012) Uma das consequências do efeito estufa é o aquecimento dos oceanos. Esse aumento de temperatura provoca: a) menor dissolução de CO2 nas águas oceânicas, o que leva ao consumo de menor quantidade desse gás pelo fitoplâncton, contribuindo, assim, para o aumento do efeito estufa global. b) menor dissolução de O2 nas águas oceânicas, o que leva ao consumo de maior quantidade de CO2 pelo fitoplâncton, contribuindo, assim, para a redução do efeito estufa global. c) menor dissolução de CO2 e O2 nas águas oceânicas, o que leva ao consumo de maior quantidade de O2 pelo fitoplâncton, contribuindo, assim, para a redução do efeito estufa global. d) maior dissolução de CO2 nas águas oceânicas, o que leva ao consumo de maior quantidade desse gás pelo fitoplâncton, contribuindo, assim, para a redução do efeito estufa global. e) maior dissolução de O2 nas águas oceânicas, o que leva à liberação de maior quantidade de CO2 pelo fitoplâncton, contribuindo, assim, para o aumento do efeito estufa global. 2. (ENEM 2011) Moradores sobreviventes da tragédia que destruiu aproximadamente 60 casas no Morro do Bumba, na Zona Norte de Niterói (RJ), ainda defendem a hipótese de o deslizamento ter sido causado por uma explosão provocada por gás metano, visto que esse local foi um lixão entre os anos 1960 e Jornal Web. Disponível em: Acesso em: 12 abr (adaptado). O gás mencionado no texto é produzido: a) como subproduto da respiração aeróbia bacteriana. b) pela degradação anaeróbia de matéria orgânica por bactérias. CASD Vestibulares Frente 3 2

3 c) como produto da fotossíntese de organismos pluricelulares autotróficos. d) pela transformação química do gás carbônico em condições anaeróbias. e) pela conversão, por oxidação química, do gás carbônico sob condições aeróbias. 3. (ENEM 2011) Segundo dados do Balanço Energético Nacional de 2008, do Ministério das Minas e Energia, a matriz energética brasileira é composta por hidrelétrica (80%), termelétrica (19,9%) e eólica (0,1%). Nas termelétricas, esse percentual é dividido conforme o combustível usado, sendo: gás natural (6,6%), biomassa (5,3%), derivados de petróleo (3,3%), energia nuclear (3,1%) e carvão mineral (1,6%). Com a geração de eletricidade da biomassa, pode-se considerar que ocorre uma compensação do carbono liberado na queima do material vegetal pela absorção desse elemento no crescimento das plantas. Entretanto, estudos indicam que as emissões de metano (CH4) das hidrelétricas podem ser comparáveis às emissões de CO2 das termelétricas. MORET, A. S.; FERREIRA, I. A. As hidrelétricas do Rio Madeira e os impactos socioambientais da eletrificação no Brasil. Revista Ciência Hoje. V. 45, n 265, 2009 (adaptado). No Brasil, em termos do impacto das fontes de energia no crescimento do efeito estufa, quanto à emissão de gases, as hidrelétricas seriam consideradas como uma fonte: a) limpa de energia, contribuindo para minimizar os efeitos deste fenômeno. b) eficaz de energia, tornando-se o percentual de oferta e os benefícios verificados. c) limpa de energia, não afetando ou alterando os níveis dos gases do efeito estufa. d) poluidora, colaborando com níveis altos de gases de efeito estufa em função de seu potencial de oferta. e) alternativa, tomando-se por referência a grande emissão de gases de efeito estufa das demais fontes geradoras. Gás carbônico Transferência de Moléculas orgânicas a) I e II I e IV I e III Energia b) I e IV II I, III e IV c) I, II e IV III I, II, III e IV d) I, II e III III e IV I, II, III e IV e) II, III e IV II e III I e III 5. (UFJF 2010) A exploração da camada geológica denominada Pré-sal, que abrange desde o litoral do Espírito Santo a Santa Catarina, pode colocar o Brasil entre as 10 maiores reservas de petróleo do mundo. Segundo as expectativas, o incremento das reservas representará um crescimento dos atuais 14,4 bilhões de barris de óleo para algo entre 70 e 107 bilhões de barris. A exploração da camada Pré-sal está diretamente relacionada ao ciclo do carbono. Sobre esse ciclo é INCORRETO afirmar que: a) a quantidade de CO2 na atmosfera atual é menor do que na atmosfera primitiva do planeta. b) a quantidade de CO2 na atmosfera aumentou nos últimos duzentos anos. c) a quantidade de carbono na forma de petróleo vem aumentando com a exploração da camada Pré-sal. d) as quantidades das diferentes formas em que podemos encontrar o carbono mudam constantemente com a queima de combustíveis fósseis. e) a quantidade total de carbono no planeta Terra não mudou significativamente nos últimos cinquenta anos. 6. (FGV 2009) Os organismos mantêm constante troca de matéria com o ambiente. Os elementos químicos são retirados do ambiente pelos organismos, utilizados e novamente devolvidos ao meio, definindo os chamados ciclos biogeoquímicos. A figura representa um desses ciclos. 4. (Fuvest 2010) No esquema adiante, as setas numeradas de I a IV indicam transferências de moléculas ou energia entre seres vivos e entre eles e o ambiente. Assinale a alternativa do quadro a seguir que mostra, corretamente, as passagens em que há transferência de gás carbônico, de moléculas orgânicas ou de energia. É correto dizer que a figura representa o ciclo: a) do fósforo, e as setas A e B representam, respectivamente, o trifosfato de adenosina (ATP) e o difosfato de adenosina (ADP). b) do oxigênio, e as setas A e B representam, respectivamente, a fotossíntese e a respiração. c) da água, e as setas A e B representam, respectivamente, a precipitação e a evapotranspiração. d) do nitrogênio, e as setas A e B representam, respectivamente, a biofixação e a desnitrificação. e) do carbono, e as setas A e B representam, respectivamente, a fotossíntese e a respiração. CASD Vestibulares Frente 3 3

4 7. (PUC-RJ 2008) Considerando que todos os seres vivos necessitam de uma fonte de carbono para construir suas moléculas orgânicas, a diferença essencial entre os autotróficos e heterotróficos, respectivamente, é: a) usar carbono orgânico e carbono inorgânico. b) usar carbono inorgânico e carbono orgânico. c) usar carbono da água e do ar. d) usar metano e gás carbônico. e) realizar respiração aeróbia e fermentação. 8. (UFMG 2008) A fotossíntese e a respiração são processos fundamentais para a manutenção da biodiversidade na Terra. Considerando-se esses dois processos, é CORRETO afirmar que ambos: a) ocorrem em seres heterotróficos. b) participam do ciclo do carbono. c) produzem diferentes formas de energia. d) se realizam alternadamente durante o dia. O gráfico mostra a variação na concentração de gás carbônico atmosférico (CO2), nos últimos 600 milhões de anos, estimada por diferentes métodos. A relação entre o declínio da concentração atmosférica de CO2 e o estabelecimento e a diversificação das plantas pode ser explicada, pelo menos em parte, pelo fato de as plantas: a) usarem o gás carbônico na respiração celular. b) transformarem átomos de carbono em átomos de oxigênio. c) resfriarem a atmosfera evitando o efeito estufa. d) produzirem gás carbônico na degradação de moléculas de glicose. e) imobilizarem carbono em polímeros orgânicos, como celulose e lignina. 11. (Fuvest 2012) A figura abaixo mostra alguns dos integrantes do ciclo do carbono e suas relações. 9. (ENEM) Há diversas maneiras de o ser humano obter energia para seu próprio metabolismo utilizando energia armazenada na cana-de-açúcar. O esquema a seguir apresenta quatro alternativas dessa utilização. A partir dessas informações, conclui-se que: a) a alternativa 1 é a que envolve maior diversidade de atividades econômicas. b) a alternativa 2 é a que provoca maior emissão de gás carbônico para a atmosfera. c) as alternativas 3 e 4 são as que requerem menor conhecimento tecnológico. d) todas as alternativas requerem trabalho humano para a obtenção de energia. e) todas as alternativas ilustram o consumo direto, pelo ser humano, da energia armazenada na cana. 10. (Fuvest) a) Complete a figura acima, indicando com setas os sentidos das linhas numeradas, de modo a representar a transferência de carbono entre os integrantes do ciclo. b) Indique o(s) número(s) da(s) linha(s) cuja(s) seta(s) representa(m) a transferência de carbono na forma de molécula orgânica. 12. (UERJ 2013) O esquema abaixo indica etapas do ciclo do carbono em um ecossistema lacustre. Os conjuntos A e B representam importantes atividades metabólicas encontradas em seres vivos desse lago. CASD Vestibulares Frente 3 4

5 Considere as atividades metabólicas encontradas em animais e em cianobactérias desse ecossistema. Aponte quais desses seres vivos realizam tanto o conjunto A quanto o conjunto B de atividades. Justifique sua resposta, utilizando as informações do esquema. 13. (PUC-RJ 2012) Cientistas do mundo inteiro pesquisam bons processos que permitam armazenar no jargão técnico, sequestrar carbono no solo, para evitar que esse elemento seja liberado na atmosfera e colabore para o aquecimento global. A presença de matéria orgânica no solo, além de reter carbono com eficácia, é essencial para aumentar sua fertilidade. Biocarvão as terras pretas dos índios e o sequestro de carbono. Ciência Hoje, n.º 281, maio de a) Explique o que é sequestro de carbono e como esse processo pode contribuir para a mitigação do aquecimento global. b) Faça um esquema e explique as rotas percorridas pelo carbono em seu ciclo biogeoquímico. 14. (Unesp 2011) Em comemoração aos cinco séculos do descobrimento do País, em 21 de setembro de 2000 foi inaugurado no Horto Florestal da cidade de São Paulo o Arboreto 500 anos. No local foram plantadas 500 mudas de 24 espécies de árvores nativas do Brasil. Em 2008, aos 8 anos, a área possuía exemplares com altura de até 26 metros, como o mutambo e o ingá. Nesse ano, os organizadores do Arboreto 500 anos resolveram calcular o sequestro de CO2 pelas árvores plantadas. Para isso, calcularam o volume dos troncos, ramos, raízes e densidade da madeira das árvores do local. Estimaram que, em oito anos, o Arboreto absorveu 60 toneladas de CO2. Contudo, os pesquisadores acreditam que este número esteja subestimado, pois, ao longo dos oito anos de crescimento das árvores, o total de carbono sequestrado teria sido maior que aquele presente quando do cálculo do volume dos troncos, ramos e raízes. Outro importante fator deveria ter sido considerado. Que processo fisiológico permitiu às árvores o acúmulo de 60 toneladas de carbono e que fator deveria ter sido considerado no cômputo do total de carbono sequestrado pelas árvores do Arboreto ao longo dos oito anos? Justifique suas respostas. 15. (Unicamp 2008) Muito se tem comentado sobre o aquecimento global, e um dos assuntos mais debatidos é o aumento do aquecimento provocado por emissões de CO2 e sua relação com o efeito estufa. Um dos métodos mais discutidos para neutralizar o CO2 consiste na realização de cálculos específicos para saber quanto CO2 é lançado na atmosfera por determinada atividade, e quantas árvores devem ser plantadas para absorver esse CO2. Por outro lado, sabe-se que se, por absurdo, todo o CO2 fosse retirado da atmosfera, as plantas desapareceriam do planeta. a) Explique como as plantas retiram CO2 da atmosfera e por que elas desapareceriam se todo o CO2 fosse retirado da atmosfera. CASD Vestibulares Frente 3 5

6 b) Considerando o ciclo do carbono esquematizado na figura a seguir, identifique e explique os processos biológicos responsáveis pelo retorno do CO2 para a atmosfera. c) Indique uma outra atividade humana que também pode contribuir para a intensificação do efeito estufa. Justifique. 17. (UERJ) O esquema adiante representa o ciclo do carbono na biosfera. Nele estão indicados os reservatórios desse elemento e seus processos de transferência entre os reservatórios. 16. (Unicamp) O aquecimento global é assunto polêmico e tem sido associado à intensificação do efeito estufa. Diversos pesquisadores relacionam a intensificação desse efeito a várias atividades humanas, entre elas a queima de combustíveis fósseis pelos meios de transporte nos grandes centros urbanos. a) Nomeie e descreva o processo de transferência que é acelerado pela ação do ser humano. a) Explique que relação existe entre as figuras A e B e como elas estariam relacionadas com a intensificação do efeito estufa. b) Por que a intensificação do efeito estufa é considerada prejudicial para a Terra? b) Explique como o desequilíbrio no ciclo do carbono causado por essa ação antropogênica pode afetar a temperatura terrestre. 18. (Fuvest 2014) Considere a situação hipotética de lançamento, em um ecossistema, de uma determinada quantidade de gás carbônico, com marcação radioativa no carbono. Com o passar do tempo, esse gás se dispersaria pelo ambiente e seria incorporado por seres vivos. Considere as seguintes moléculas: I. Moléculas de glicose sintetizadas pelos produtores. II. Moléculas de gás carbônico produzidas pelos consumidores a partir da oxidação da glicose sintetizada pelos produtores. III. Moléculas de amido produzidas como substância de reserva das plantas. IV. Moléculas orgânicas sintetizadas pelos decompositores. CASD Vestibulares Frente 3 6

7 Carbono radioativo poderia ser encontrado nas moléculas descritas em a) I, apenas. b) I e II, apenas. c) I, II e III, apenas. d) III e IV, apenas. e) I, II, III e IV. Ciclo do Nitrogênio 19. (UFG 2014) O semiárido brasileiro exige do pequeno produtor estratégias para alimentação do gado durante a seca. Para garantir a sobrevivência do rebanho nesse período, uma das possibilidades é o plantio de Cactaceae por adensamento, utilizando adubação com ureia (CO(NH2)2) nos períodos de chuva. Considerandose o ciclo do nitrogênio na natureza, essa estratégia de adubação justifica-se, pois, no solo, a hidrólise desse adubo químico simula a a) nitrificação da matéria orgânica, disponibilizando NH4 +. b) nitrificação da matéria orgânica, disponibilizando NH3. c) desnitrificação da matéria orgânica, disponibilizando N2. d) amonificação da matéria orgânica, disponibilizando NO. e) amonificação da matéria orgânica, disponibilizando NH3. A respeito da dinâmica desse ciclo e das informações obtidas no esquema, é correto afirmar: a) As plantas convertem o componente inorgânico em moléculas orgânicas que contém nitrogênio, que poderá ser transferido para os outros níveis tróficos através das cadeias alimentares. b) As bactérias desnitrificantes convertem o nitrogênio molecular, presente na atmosfera, fixando-o ao solo na forma orgânica. c) A reciclagem dos resíduos nitrogenados pelos consumidores permite a reutilização desses compostos pelas bactérias nitrificantes. d) O nitrato fixado pelas bactérias desnitrificantes deve ser convertido inicialmente em nitrito e finalmente em amônia para que possam estar acessíveis aos vegetais. e) Consumidores e decompositores que consomem matéria nitrogenada se posicionam invariavelmente no 1º nível trófico das cadeias alimentares. 22. (UERJ 2011) O nitrogênio é um dos principais gases que compõem o ar atmosférico. No esquema abaixo, estão resumidas algumas etapas do ciclo biogeoquímico desse gás na natureza. TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: O ciclo do nitrogênio é extremamente importante para os seres vivos. Esse elemento faz parte de diversos compostos orgânicos, como proteínas e ácidos nucleicos. Na tabela, há exemplos de formas químicas do nitrogênio incorporadas por alguns seres vivos. 20. (UERJ 2014) No ciclo do nitrogênio, as bactérias desnitrificantes estão relacionadas à função apontada em: a) conversão da amônia em nitrito b) produção de nitrato a partir da amônia c) liberação de gás nitrogênio para o ambiente d) incorporação de nitrogênio molecular em aminoácidos 21. (UESC 2011) O esquema a seguir representa de forma parcial o ciclo do nitrogênio presente na natureza com alguns dos seus componentes bióticos. O processo de nitrificação, composto de duas etapas, e o de desnitrificação, ambos executados por microrganismos, estão identificados, respectivamente, pelos seguintes números: a) 2 e 3; 4 b) 1 e 5; 7 c) 4 e 6; 8 d) 2 e 5; (PUC-RJ 2008) Johanna Dobereiner foi uma pesquisadora pioneira no Brasil, que correlacionou a maior produção de biomassa vegetal em leguminosas com a presença de nódulos em suas raízes. Essas estruturas estão relacionadas a que processo a seguir descrito? a) Denitrificação. b) Fixação de N2. c) Fixação do CO2. d) Respiração das raízes. e) Amonificação. CASD Vestibulares Frente 3 7

8 24. (UFSCar) Em várias regiões do mundo, a dieta das populações humanas é predominantemente vegetariana. O aumento da quantidade e qualidade das proteínas vegetais é um dos objetivos das pesquisas agrícolas e muitas se dedicam, por exemplo, ao estudo de microrganismos que vivem associados às raízes de plantas leguminosas. O interesse nesses microrganismos justifica-se porque eles: a) sintetizam proteínas a partir do N2 atmosférico, disponibilizando-as para as plantas. b) fixam NO2 na forma de nitratos, que podem ser utilizados no metabolismo de proteínas. c) fixam o N2 atmosférico na forma de cátions amônio, que podem ser utilizados pelas plantas para a síntese de proteínas. d) sintetizam N2 na forma de nitritos, que podem ser utilizados para a síntese de proteínas. e) fixam NO2 e NO3 na forma de cátions amônio, que podem ser utilizados no metabolismo das proteínas. 27. (Unesp 2013) A batalha pelo elemento é impiedosa, assim como aquela por água, ar ou sexo, mas apenas de vez em quando a verdade de suas negociações é exposta em toda sua brutalidade. As plantas que comem animais são apenas um exemplo entre muitos para mostrar o quão competitivo o negócio deve ser, e como a Natureza recorre às conveniências mais improváveis para tirar o máximo do pouco que há disponível. (Steve Jones. A Ilha de Darwin, 2009.) 25. (Unifesp) Considere alimentação como o processo pelo qual um organismo obtém energia para sua sobrevivência. Usando esta definição, atente para o fato de que ela vale para todos os organismos, inclusive os vegetais. Entre as plantas, as chamadas "carnívoras" atraem, prendem e digerem pequenos animais em suas folhas. Elas vivem em terrenos pobres e utilizam o nitrogênio dos tecidos desses animais em seu metabolismo. Com esses pressupostos, assinale a alternativa que contém a afirmação correta. a) As plantas carnívoras não dependem do nitrogênio dos animais que capturam para se alimentar. Assim, mesmo sem capturar, são capazes de sobreviver havendo temperatura, umidade e luminosidade adequadas. b) O nitrogênio é importante para a alimentação de vegetais em geral, sendo absorvido pelas raízes ou folhas. Plantas carnívoras que não capturam animais morrerão por falta desse alimento. c) Havendo acréscimo de nitrogênio ao solo, as plantas carnívoras são capazes de absorvê-lo pelas raízes. Com esse nitrogênio, produzirão o alimento de que precisam, sem a necessidade de capturas. d) O nitrogênio integra a estrutura de proteínas e lipídeos que servirão de alimento para as plantas. Daí a importância de as carnívoras efetivamente capturarem os animais. e) O nitrogênio é usado pelas plantas carnívoras e demais plantas como complemento alimentar. Existem outros nutrientes mais importantes, como o fósforo e o potássio, que são essenciais e não podem faltar aos vegetais. No texto, o autor refere-se a um elemento químico, abundante na atmosfera, mas não no solo onde a planta cresce. Esse elemento é essencial para o desenvolvimento das plantas, uma vez que irá constituir suas proteínas e ácidos nucleicos. Qual é o elemento químico referido pelo autor e, considerando que na natureza as plantas carnívoras o obtêm dos animais que capturam, explique de que forma as espécies vegetais não carnívoras o obtêm. 28. (UFF 2012) Analise o esquema do ciclo do nitrogênio apresentado abaixo. 26. (Unifesp) Considere um organismo que esteja posicionado numa teia alimentar exclusivamente como consumidor secundário. Para sua sobrevivência, necessita de água, carbono, oxigênio e nitrogênio. O número mínimo de organismos pelos quais esses elementos passam antes de se tornarem disponíveis, da forma em que se encontram em sua fonte na natureza, para esse consumidor secundário, será: CASD Vestibulares Frente 3 8

9 a) Preencha as lacunas a, b, c e d com o número correspondente a estes quatro compostos do ciclo do nitrogênio: 1-Nitrato NO, 2-Amônia NH, 3-Nitrito 3 NO 2 e 4-Gás Nitrogênio N 2. b) Qual a importância das bactérias X para esse ciclo e, consequentemente, para as práticas agrícolas? c) Que reação química, ou biotransformação, ocorre com o nitrogênio na presença das bactérias Y? 29. (UERJ) A atividade metabólica dos seres vivos atua no processo de fixação de gases encontrados na atmosfera. No esquema a seguir, são mostrados alguns organismo que participam de importantes processos de fixação dos gases atmosféricos X e Y (UERJ) A ureia é importante fonte nutricional na agricultura e na pecuária, sendo usada como fertilizante do solo e como alimento para vários animais que também produzem e excretam ureia. a) Nomeie e defina as duas principais etapas de decomposição da ureia no solo. b) Indique dois tipos de substâncias orgânicas nitrogenadas sintetizadas pelos vegetais a partir dos nutrientes gerados pela decomposição da ureia. 32. (Fuvest) Num campo, vivem gafanhotos que se alimentam de plantas e servem de alimento para passarinhos. Estes são predados por gaviões. Essas quatro populações se mantiveram em números estáveis nas últimas gerações. a) Qual é o nível trófico de cada uma dessas populações? Nomeie os gases X e Y. Em seguida, indique como se realizam suas respectivas etapas iniciais de fixação, representadas no esquema pelas setas 1 e (UFRRJ) Muitas leguminosas apresentam, em suas raízes, nódulos causados por bactérias fixadoras de nitrogênio em células vegetais. a) Como denominamos esta relação ecológica? b) Descreva o que ocorre nesta relação ecológica, destacando as vantagens para os organismos envolvidos. b) Explique de que modo a população de plantas poderá ser afetada se muitos gaviões imigrarem para esse campo. c) Qual é a trajetória dos átomos de carbono que constituem as proteínas dos gaviões desde sua origem inorgânica? d) Qual é o papel das bactérias na introdução do nitrogênio nessa cadeia alimentar? CASD Vestibulares Frente 3 9

10 33. (Fuvest) a) O esquema mostra, de maneira simplificada, o ciclo de que elemento químico? b) Que informação, dada pelo esquema, permite identificar esse elemento químico? c) Cite duas classes de macromoléculas presentes nos seres vivos, que contenham esse elemento químico. Condição B: atmosfera normal, com nitrogênio suficiente para multiplicação de bactérias e para a liberação de nitratos. Os resultados obtidos mostraram que as bactérias na condição A se multiplicaram com metade da eficiência daquelas na condição B. Esses resultados experimentais corroboram ou invalidam a hipótese testada? Justifique sua resposta. 36. (Fuvest) Após alguns meses de monitoramento de uma região de floresta temperada (de julho a dezembro de 1965), a vegetação de uma área foi derrubada e impediu-se o crescimento de novas plantas. Tanto a área de floresta intacta quanto a área desmatada continuaram a ser monitoradas durante os dois anos e meio seguintes (de janeiro de 1966 a junho de 1968). O gráfico a seguir mostra as concentrações de nitratos presentes nas águas de chuva drenadas das duas áreas para córregos próximos. 34. (Unesp) A fixação biológica de nitrogênio vem sendo estudada há 50 anos. Neste período, muitos conhecimentos em relação a esse processo foram produzidos. a) Quais são os organismos responsáveis pela fixação biológica de nitrogênio? b) Por que a presença desses organismos no solo contribui para sua fertilização? 35. (UFRJ) O crescimento da soja ('Glycinia max') é influenciado por bactérias fixadoras de nitrogênio (do gênero 'Rhizobium'), que vivem em associação com suas raízes. As plantas obtêm nitratos das bactérias e, em troca, as bactérias recebem nutrientes úteis para seu crescimento. Pesquisadores formularam a hipótese de que as plantas só transfeririam nutrientes para as bactérias em resposta à obtenção dos nitratos. Para testar essa hipótese, os pesquisadores mantiveram as bactérias em associação com as raízes de uma mesma planta de soja, mas em duas condições experimentais diferentes: Condição A: atmosfera com nitrogênio suficiente para a multiplicação das bactérias, mas insuficiente para que nitratos fossem liberados; a) Se, em 1968, a vegetação da área intacta tivesse sido removida e ambas as áreas tivessem sido imediatamente usadas para cultivo de cereais, era de se esperar que houvesse maior produtividade de grãos em uma delas? Por quê? b) Qual elemento químico do nitrato é fundamental para a manutenção de um ecossistema? Por quê? CASD Vestibulares Frente 3 10

11 37. (Fuvest) O esquema representa o ciclo do elemento nitrogênio. Ciclo do Água 39. (Unifesp) Observe a figura, que se refere ao ciclo da água em escala global. a) Explique de que maneira os animais obtêm nitrogênio para a fabricação de suas substâncias orgânicas. b) Em quais dos processos indicados por letras (A, B, C, D e E) participam bactérias? c) Qual a importância do processo E para a continuidade da vida? 38. (UERJ 2014) Em seu processo de fixação biológica, o gás atmosférico nitrogênio é convertido em compostos inorgânicos nitrogenados. Um exemplo desse mecanismo de conversão ocorre na relação simbiótica entre bactérias do gênero Rhizobium e raízes de leguminosas. Indique duas vantagens dessa relação simbiótica, uma para a planta e outra para a bactéria. Em seguida, cite o íon nitrogenado usado preferencialmente pelas plantas no processo de fixação e nomeie uma das moléculas, encontradas nas células vegetais, que incorpora esse íon. (Valores entre parênteses expressos em bilhões de bilhões de gramas [1018] e bilhões de bilhões de gramas por ano. Modificado de R. G. Barry & R. J. Chorley. Atmosphere, Weather and Climate, 1970.) Pela análise da figura, pode-se concluir que a quantidade de água que evapora por ano da superfície da Terra para a atmosfera... a quantidade precipitada. A energia... pela água promove sua evaporação. Posteriormente, a condensação do vapor formado... a energia potencial da água na forma de calor. A... e não a... determina o fluxo de água através do ecossistema. Nesse texto, as lacunas devem ser preenchidas, respectivamente, por a)... supera... absorvida... absorve... precipitação... evaporação b)... supera... liberada... libera... evaporação... precipitação c)... iguala... liberada... absorve... precipitação... evaporação d)... iguala... liberada... libera... precipitação... evaporação e)... iguala... absorvida... libera... evaporação... precipitação 40. (ENEM) A falta de água doce no Planeta será, possivelmente, um dos mais graves problemas deste século. Prevê-se que, nos próximos vinte anos, a quantidade de água doce disponível para cada habitante será drasticamente reduzida. Por meio de seus diferentes usos e consumos, as atividades humanas interferem no ciclo da água, alterando: a) a quantidade total, mas não a qualidade da água disponível no Planeta. b) a qualidade da água e sua quantidade disponível para o consumo das populações. c) a qualidade da água disponível, apenas no subsolo terrestre. d) apenas a disponibilidade de água superficial existente nos rios e lagos. e) o regime de chuvas, mas não a quantidade de água disponível no Planeta. CASD Vestibulares Frente 3 11

12 41. (UFMG) Nesta figura, os canudos simbolizam fontes de retirada de água do Planeta: RESOLUÇÕES E GABARITOS Ciclo do Carbono 1. [A] O aquecimento das águas oceânicas provoca menor dissolução de O2 no mar e menor consumo desse gás pelas algas do fitoplâncton. Consequentemente, esse efeito causa o aumento do efeito estufa global. 1. Considere esta afirmativa: "A água da Terra está acabando." a) APRESENTE um argumento a favor dessa afirmativa. b) APRESENTE um argumento contra essa afirmativa. 2. Em um dos processos metabólicos de obtenção de energia conhecidos, os seres vivos devolvem água ao ambiente. EXPLIQUE como ocorre esse processo. 2. [B] A degradação anaeróbica da matéria orgânica por bactérias metanogênicas produz metano como subproduto. O gás metano pode causar explosões em lixões abandonados se não for corretamente canalizado ou dispensado. 3. [D] As áreas represadas para o abastecimento de hidrelétricas são fontes importantes de produção de metano (CH4) devido à intensa decomposição anaeróbica da biomassa vegetal morta e submersa. 4. [C] Os produtores, ao realizarem fotossíntese, retiram o gás carbônico do ambiente (I), produzindo matéria orgânica (III) que é transferida aos consumidores na cadeia alimentar. O gás carbônico produzido pelos produtores (II) e consumidores (IV) durante a respiração celular é liberado para o ambiente. Em todos os processos (I, II, III e IV) há transferência de energia. Esse esquema resume o ciclo do carbono na natureza. 5. [C] A camada brasileira de petróleo pré-sal está, atualmente, na fase de prospecção. Não se pode afirmar que a quantidade de carbono vem aumentando, pois essa reserva ainda se encontra inexplorada. 6. [E] Trata-se do ciclo do carbono, em que A representa a fotossíntese, que consome CO2, enquanto B indica a respiração, que libera esse gás para o ambiente. 42. (Unicamp) A cidade ideal seria aquela em que cada habitante pudesse dispor, pelo menos, de 12 m2 de área verde (dados da OMS). Curitiba supera essa meta com cerca de 55 m2 por habitante. A política ambiental da prefeitura dessa cidade prioriza a construção de parques, bosques e praças que, além de proporcionar áreas de lazer, desempenham funções como amenizar o clima, melhorar a qualidade do ar e equilibrar o ciclo hídrico, minimizando a ocorrência de enchentes. a) Explique como as plantas das áreas verdes participam do ciclo hídrico, indicando as estruturas vegetais envolvidas nesse processo e as funções por elas exercidas. b) Qual seria o destino da água da chuva não utilizada pelas plantas no ciclo hídrico? 7. [B] Os seres autotróficos, como as plantas, absorvem CO2 da atmosfera para a realização da fotossíntese, processo pelo qual é produzida glicose (molécula orgânica). Já os seres heterotróficos obtêm o alimento do meio, logo o carbono que absorvem já está na forma de compostos orgânicos. 8. [B] A fotossíntese retira CO2 do meio e a respiração devolve o gás carbônica ao meio. 9. [D] Todas as alternativas propostas envolvem o trabalho humano para a obtenção e utilização da energia armazenada nos carboidratos produzidos pela cana-deaçúcar. 10. [E] As moléculas de celulose e de lignina possuem vários átomos de carbono. As plantas absorvem o gás carbônico do meio e o utilizam para produzir essas moléculas. Assim, o carbono fica preso nelas e não volta para o ambiente. CASD Vestibulares Frente 3 12

13 11. a) Teremos as seguintes setas e sentidos: b) Os números serão: 6, 7, 8, 9 e 10. Plantas Animais... 6 Animais Fungos decompositores... 7 Plantas Fungos decompositores... 8 Plantas Combustíveis fósseis... 9 Animais Combustíveis fósseis Cianobactérias. Essas bactérias realizam tanto a respiração quanto a fotossíntese, formando matéria orgânica, liberando oxigênio e consumindo gás carbônico e água nesse processo. 13. a) A fixação do carbono ou sequestro do carbono consiste na absorção do carbono atmosférico pelas plantas e outros seres autotróficos e na sua transformação em substâncias orgânicas. Em condições naturais, sem a interferência humana, a produção de gás carbônico pela respiração e decomposição deve ser compensada pelo consumo desse gás na fotossíntese. O que se observa, no entanto, é que a liberação do gás carbônico na atmosfera devido a atividades humanas como queima de combustíveis fósseis e de madeira é feita a uma velocidade muito maior do que a assimilação pela fotossíntese, resultando no aumento progressivo do gás carbônico na atmosfera, o que vem provocando um aumento na temperatura média da Terra. Mecanismos que aumentem o sequestro de carbono por organismos autotróficos (como o reflorestamento p. ex.) reduzem a disponibilidade desse gás na atmosfera, contribuindo para mitigar o processo de aquecimento global. b) O carbono atmosférico que foi fixado pelas plantas e outros seres autotróficos através da fotossíntese entra na cadeia alimentar na forma de moléculas orgânicas. Seu retorno ao ambiente se dá na forma de gás carbônico, através da respiração dos organismos, da decomposição de seus corpos após a morte e pela queima de combustíveis fósseis, como o carvão mineral, o petróleo e o gás natural. A fermentação alcoólica realizada por microrganismos, como certas bactérias e fungos, também contribui para o aumento nos níveis do gás carbônico atmosférico. 14. O acúmulo de carbono nas árvores ocorreu através da fixação desse elemento na forma de compostos orgânicos pela fotossíntese realizada pelas plantas. No cômputo geral, deveria ser considerado o carbono desprendido durante a respiração celular, bem como a sua quantidade presente nas folhas, flores, frutos e sementes produzidas pelas árvores ao longo do intervalo de tempo considerado. 15. a) O CO2 é absorvido pelas plantas por difusão, através dos estômatos e da cutícula. O gás carbônico é utilizado no processo de fotossíntese, por meio do qual as plantas produzem alimento orgânico. b) Os processos são a respiração animal e vegetal, decomposição e queima de combustíveis. Na respiração, o carbono é eliminado sob a forma de gás carbônico; os processos de decomposição também liberam esse gás, tanto por fermentação como por respiração. Combustão de matéria orgânica devolve à atmosfera carbono sob a forma de gás carbônico. 16. a) O aumento de CO2 na atmosfera está diretamente relacionado com o aumento da temperatura global. O CO2 retém raios infravermelhos, fato que provoca aumento de temperatura. b) Alterações climáticas como aumento da temperatura da água nos oceanos e derretimento das geleiras. c) O desmatamento, ou seja, a diminuição da fotossíntese pode aumentar a quantidade de CO2 na atmosfera e com isso elevar a temperatura do planeta. 17. a) Combustão. A queima de combustíveis fósseis transfere carbono do compartimento geológico para o compartimento atmosférico. b) A emissão de carbono por queima de combustíveis fósseis provoca o aumento de CO2 e outros gases estufa na atmosfera. Como consequência, há a retenção de radiação infravermelha (calor) e aumento de temperatura do planeta (aquecimento global). 18. [E] Uma vez que moléculas de gás carbônico com marcação radioativa no carbono sejam lançadas no ambiente, poderão ser incorporadas pelos produtores, por meio da fotossíntese. A glicose assim produzida poderá ser armazenada na forma de amido, ou consumida pelos seres vivos no processo de oxidação da glicose (respiração). Finalmente, o carbono presente nas moléculas orgânicas obtidas pelos decompositores poderá participar da síntese de suas próprias moléculas orgânicas. CASD Vestibulares Frente 3 13

14 Ciclo do Nitrogênio 19. [E] A estratégia proposta para a alimentação do gado, durante a seca, no semiárido brasileiro inclui o plantio de cactáceas por adensamento e adubação com ureia, nos períodos de chuva. A decomposição da ureia disponibiliza amônia (NH3) para que as plantas produzam compostos nitrogenados que farão parte da dieta do gado. 20. [C] As bactérias desnitrificantes são responsáveis pela liberação do gás nitrogênio N 2 a partir de compostos nitrogenados como a amônia NH 3 e nitrato 3 NO. 21. [A] As bactérias desnitrificantes transformam nitrato e amônia em nitrogênio molecular (N2). A reciclagem dos compostos orgânicos é realizada pelos organismos decompositores, representados por bactérias e fungos. A nitrificação consiste na conversão de amônia (NH3) em nitrito (NO2) e de nitrito em nitrato que então é absorvido pelos vegetais. O 1º nível trófico das cadeias alimentares é ocupado pelos organismos autótrofos como as algas e os vegetais. 22. [A] As setas 2 e 3 indicam a nitrificação, processo de formação de nitratos no solo realizado pelas bactérias nitrificantes. A seta 2 indica a nitrosação, formação do nitrito a partir de amônia realizada por bactérias dos gêneros Nitrosomonas e Nitrosococcus. A seta 3 indica a nitratação, formação de nitrato a partir da oxidação de nitrito realizado por bactérias do gênero Nitrobacter. A desnitrificação, transformação de nitratos em N2, está indicado pela seta [B] Nos nódulos presentes nas raízes das leguminosas se concentram bactérias fixadoras de nitrogênio atmosférico. 24. [C] 25. [A] De fato, as plantas carnívoras não dependem diretamente do nitrogênio dos animais que capturam para se alimentar, já que elas realizam a fotossíntese para produzir glicose (o alimento das células). Porém, é importante notar que elas utilizam o nitrogênio dos insetos (o solo é pobre em compostos nitrogenados) para formas proteínas e enzimas. 26. [B] Os consumidores secundários obtêm diretamente do meio o oxigênio e a água que utilizam em seus processos metabólicos. A nutrição orgânica é representada, principalmente, por carboidratos (compostos de carbono), produzidos pelos produtores e assimilados pelos consumidores primários que lhes servem de alimento. Os compostos nitrogenados são fixados por bactérias, transferidos dos produtores aos consumidores primários, chegando, finalmente, ao consumidor secundário por meio da alimentação. 27. O elemento químico referido pelo autor é o nitrogênio. As espécies vegetais não carnívoras obtêm o nitrogênio de que necessitam a partir de bactérias do solo e de bactérias que vivem associadas com suas raízes. Esses microrganismos, como, por exemplo, os rizóbios, são capazes de fixar o nitrogênio atmosférico na forma de íons amônio NH a) a = 4, b = 2, c = 3, d = 1 b) A bactéria X fixa o nitrogênio atmosférico no solo, o que contribui para o enriquecimento do solo com sais nitrogenados que favorecem o crescimento das plantas. c) Desnitrificação do Nitrato para liberação do gás nitrogênio atmosférico. 29. Gás X: nitrogênio. A fixação do nitrogênio é feita pelo rizóbio que gera, a partir de nitrogênio e água, a amônia necessária à goiabeira. Gás Y : gás carbônico. A fixação do CO2 é feita pela atividade fotossintética da goiabeira que transforma este gás em compostos orgânicos. 30. a) Mutualismo. b) As bactérias fixam o nitrogênio do ar, facilitando sua absorção pelas plantas. Já as células vegetais fornecem para as bactérias substâncias orgânicas produzidas a partir da fotossíntese. Os dois indivíduos associados se beneficiam da relação que é fundamental à sobrevivência de ambos. 31. a) Mineralização ou amonificação: decomposição da ureia por bactérias do solo, produzindo NH 4+. Nitrificação: oxidação do NH 4+ por bactérias nitrificantes do solo, gerando NO 3. b) Dois dentre os tipos de substância: - proteínas - aminoácidos - ácidos nucléicos 32. a) Plantas são produtores, gafanhotos são consumidores primários, pássaros são consumidores secundários e os gaviões são consumidores terciários. b) O aumento populacional dos gaviões acarretará de imediato uma diminuição no número de pássaros. Este fato tem como consequência o aumento no número de insetos herbívoros. O resultado esperado será, então, uma diminuição na população de plantas da região. c) O gás carbônico é fixado pelos produtores, através da fotossíntese, em compostos orgânicos, entre os quais glicose, aminoácidos, etc. As proteínas vegetais, produzidas a partir do encadeamento dos aminoácidos, serão transferidas pela cadeia alimentar até o nível trófico ocupado pelos gaviões. d) As bactérias atuam nos ecossistemas realizando os seguintes fenômenos: fixação biológica do nitrogênio, decomposição da matéria orgânica e nitrificação de compostos nitrogenados produzidos através da excreção dos animais e da decomposição da matéria morta. Esses processos produzem amônia e nitratos que podem ser absorvidos e aproveitados pelos produtores do ecossistema. CASD Vestibulares Frente 3 14

15 33. a) Ciclo do nitrogênio. b) Fixado por bactérias e cianobactérias. c) Proteínas e ácidos nucléicos (DNA e RNA). 34. a) Fixação por bactérias e cianobactérias. b) As bactérias transformam nitrogênio livre em nitrato, facilitando a sua absorção. 35. Corroboram. Na medida que o nitrogênio não limitava a multiplicação das bactérias, o maior crescimento na condição B deve-se ao aporte de nutrientes liberados pelas plantas. Isso ocorre somente em função da liberação de nitratos pelas bactérias. água para o ambiente. O2 + (CH2O)n CO2 + H2O + E 42. a) Absorvem água do solo (pelos absorventes radiculares), ocorre transporte pelo xilema e eliminação da água pelo estômato. b) A água não evaporada pelas plantas pode evaporar, direcionar-se para rios e lagos ou infiltrar nos lençóis freáticos. 36. a) A maior produtividade de grãos deve ocorrer na área intacta porque nessa região a taxa de nutrientes minerais do solo, inclusive o nitrato, é mais elevada, uma vez que ainda não ocorreu a erosão e a lixiviação. b) O elemento químico presente no nitrato (NO3 ) é o nitrogênio. Esse elemento é utilizado na síntese de compostos orgânicos nitrogenados como as proteínas e os ácidos nucléicos (DNA e RNA). 37. a) Os animais obtêm nitrogênio para a realização de seus processos biológicos a partir dos alimentos que consomem. b) Todos. c) A decomposição contribui para a reciclagem dos nutrientes minerais na natureza. 38. A associação entre as raízes das plantas e as bactérias do gênero Rhizobium é um caso de mutualismo. As bactérias convertem o Na atmosférico em amônia (NH3) e íons amônio (NH4 + ) que são absorvidos pelas plantas e utilizados na síntese de compostos nitrogenados, como aminoácidos, proteínas e ácidos nucleicos (DNA e RNA). Em troca, as bactérias utilizam a matéria orgânica produzida pelos vegetais para a produção de energia e síntese dos compostos orgânicos necessários às suas atividades vitais. Ciclo da Água 39. [E] A água evaporada é igual à quantidade de água precipitada (378). A evaporação absorve energia e a condensação do vapor de água a libera. A evaporação e não a precipitação determina o fluxo de água através do ecossistema. 40. [B] As atividades humanas causam poluição nas águas continentais, provocando redução na disponibilidade desse recurso para as populações que habitam os ecossistemas terrestres a) A água POTÁVEL, utilizável, realmente está acabando, devido à destruição de mananciais e florestas. b) A água é reciclada, portanto, mesmo imprópria, em algum local do planeta, a água estará presente, de uma maneira aproveitável ou não. 2. A respiração aeróbia é uma reação exotérmica que, através da oxidação de compostos orgânicos, libera CASD Vestibulares Frente 3 15