Estimando a interconversão entre CO2 e a matéria orgânica no ambiente usando modelos matemáticos e algumas considerações

Autores

DOI:

https://doi.org/10.5216/rbn.v17i1.61889

Palavras-chave:

volume da atmosfera, mudanças climáticas, modelos matemáticos, matéria orgânica, extinção de plantas

Resumo

Os objetivos foram usar modelos matemáticos para analisar a interconversão entre a quantidade de matéria orgânica produzida e a consequente variação na concentração de CO2 na atmosfera e discutir, amparado nos dados apresentados e da literatura, prováveis mudanças no ambiente da terra ao longo da sua idade. Constatações científicas e evidências indicam que as concentrações dos gases CO2 e O2 variaram ao longo da existência da terra e as variações foram em consequência do ambiente existente ao longo da evolução do planeta, resultando em mudanças em todos os outros processos que dependiam dos referidos gases. Reações químicas ocorreram e, como consequência surgiram, abióticamente, produtos orgânicos como o petróleo e outros, dando origem à química orgânica e, redução drástica da concentração de CO2 e elevação do O2 na atmosfera. Nas plantas atuais para cada O2 produzido na etapa fotoquímica da fotossíntese um CO2 é assimilado na etapa bioquímica. Amparado por esta relação e pelos resultados apresentados neste trabalho pode-se inferir que os primeiros organismos fotossintetizantes se originaram na terra numa Era em que a concentração do gás CO2 já se encontrava possivelmente numa concentração abaixo de 1000 ppm. Com estes organismos teve início a bioquímica. Os resultados sugerem que a redução na concentração do CO2tenha sido linear em relação a idade da terra, antes da origem dos organismos fotossintetizantes. Esta relação não existiu a partir da origem destes organismos, em função das grandes alterações que ocorreram no ambiente. Há indícios de que em certos períodos as concentrações de CO2 reduziram-se abaixo do nível mínimo para certas plantas resultando na sua extinção e de organismos que dependiam delas

Downloads

Não há dados estatísticos.

Biografia do Autor

Tomás Aquino Portes, Universidade Federal de Goiás

Professor Titular aposentado (continua como voluntário) da Universidade Federal de Goiás (ICB/UFG/Departamento de Botânica). Possui mestrado em Ciências Agrárias (Fisiologia Vegetal) pela Universidade Federal de Viçosa (1977), doutorado e pós-doutorado em Biologia Vegetal pela Universidade Estadual de Campinas (1990/2011). Trabalhou como pesquisador na EMBRAPA de 1975 a 1995. A partir de 1995, por concurso, transferiu-se para a Universidade Federal de Goiás. Na Universidade, além de professor na graduação e pós-graduação bem como orientador no mestrado e doutorado, foi presidente da CAD (Comissão de Avaliação Docente), membro da CPPD (Comissão Permanente de Pessoal Docente), chefe de Departamento (Departamento de Biologia Geral/Botânica) por nove anos, Vice-diretor do Instituto de Ciências Biológicas (ICB), membro e presidente do Conselho Consultivo da Funape (Fundação de Apoio à Pesquisa da UFG) e, Diretor Executivo da Funape, coordenador do Programa de Pós-Graduação em Biologia (PPGBio) nos anos de 2004 e 2005. Além de outras atividades como elaboração dos sites do ICB e da pós-graduação em Biologia. Participou por três vezes da seleção para chefe geral do Centro Nacional de Pesquisa em Arroz e Feijão (CNPAF), para tal elaborou o Memorial Descritivo e Plano de Trabalho. Na Embrapa, além dos trabalhos de pesquisa em fisiologia do feijoeiro, foi coordenador do Programa Nacional em Pesquisa (PNP) em feijão. Participou diretamente no desenvolvimento da produção de feijão de terceira época, irrigado (feijão de inverno), representando atualmente mais de 18% da produção brasileira de feijão. Participou do trabalho: distribuição profunda do fertilizante, cujo resultado foi utilizado pelos fabricantes das semeadoras que ajustaram suas máquinas para distribuir o fertilizante a 10 - 12 cm abaixo das sementes. Participou do primeiro trabalho sobre mecanização da colheita do feijão em Goiás. Primeiro trabalho,no Brasil, com fotossíntese e emissão da fluorescência pela clorofila a, participou diretamente nos trabalhos de recuperação de pastagens degradadas (Sistema Barreirão) que resultou no Sistema de Integração Lavoura x Pecuária (ILP), reintegrando milhares de hectares de terras degradadas ao sistema produtivo. Introduziu no Brasil o Guandu anão, muito utilizado na recuperação de áreas degradadas. Recebeu em 1997 o Prêmio Total na Agricultura, Ministério da Agricultura. Foi o coordenador geral da primeira Reunião Nacional de Pesquisa em Feijão (RENAFE), em 1982, atualmente Congresso de Feijão. Publicou 41 artigos em revistas científicas, quatro livros, oito capítulos de livros, 13 artigos em jornais. Orientou 16 alunos de mestrado e cinco de doutorado. Participou a convite de 16 bancas de mestrado, oito de doutorado e quatro bancas de concurso público. Tem experiência na área de Ecofisiologia Vegetal, consorciação de culturas, integração lavoura x pecuária, fotossíntese, fluorescência, carbono x nitrogênio, análise de crescimento de plantas.

Referências

Abelson, P. H. 1978. Organic matter in the earth's crust. Ann. Rev. Earth Planet. Sci. 6: 325-51.

Bambach, R. K. 2006. Phanerozoic Biodiversity Mass Extinctions, Annu. Rev. Earth Planet. Sci. 34: 127 – 155.

Bellefroid, E. J., A. V. S. Hood, P. F. Hoffman, M. F. Thomas, C. T. Reinhard & N. J. Planavsky. 2018. Constraints on Paleoproterozoic atmospheric oxygen levels. PNAS, 115: 8104-8109. DOI: www.pna.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1806216115

Blankenship, R. E. 2014. Molecular mechanisms of photosynthesis. 2. ed. Oxford, Wiley Blackwell.

Bright, R. M., E. Davin, T. O’Halloran, J. Pongratz, K. Zhao & A. Cescatti. 2017. Local temperature response to land cover and management change driven by nonradiative processes. Nat. Clim. Change. 7: 296–302. DOI:10.1038/nclimate3250

Chave, J., R. Condit, S. Lao, J. P. Caspersen, R. B. Foster & S. P. Hubbell. 2003. Spatial and temporal variation of biomass in a tropical forest: result from a large census plot in Panama. J. Ecology. 91: 240-252.

Cox P. M., R. A. Betts, C. D. Jones, S. A. Spall & I. J. Totterdell. 2000. Acceleration of global warming due to carbon-cycle feedbacks in a coupled climate model. Nature. 408: 184-187. DOI: https://doi.org/10.1038/35041539

Ehleringer, J. R., R. F. Sage, L. B. Flanagan & R. W. Pearcy. 1991. Climate change and the evolution of C4 Photosynthesis. Trends Ecol. Evol. 6: 95-99. DOI: https://doi.org/10.1016/0169-5347(91)90183-X

Ehleringher, J. R., T. C. Cerling & M. D. Dearing. 2005. A history of atmospheric CO2 and its effects on plant, animals, and ecosystems. Ecological Studies. v. 177. New York, Springer.

Ehleringher, J. R., T. C. Cerling & B. R. Helliker. 1997. C4 photosynthesis, atmospheric CO2, and climate. Oecologia. 112: 285-299.

Farquhar, J., A. L. Zerkle & A. Bekker. 2011. Geological constraints on the origin of oxygenic photosynthesis. Photosyn. Res. 107: 11–36.

Farquhar, G. D. & S. Von Caemmerer. 1982. Modelling of photosynthetic response to environmental conditions, pp. 549–588. In: Lange, O. L, P.S. Nobel, C. B. Osmond & H. Ziegler (Eds.). Physiological plant ecology II. Water relations and carbon assimilation, Encyclopedia of Plant Physiology. v. 12B. Berlin/Heidelberg/New York, Springer.

Foucher, P. Y., A. Chédin, R. Armante, C. Boone, C. Crevoisier & P. Bernath. 2011. Carbon dioxide atmospheric vertical profiles retrieved from space observation using ACE-FTS solar occultation instrument. Atmos. Chem. Phys. 11: 255-2470. DOI: https://doi.org/10.5194/acp-11-2455-2011.

Franck, S., K. Kossacki & C. Bounama. 1999. Modelling the global carbon cycle for the past and future evolution of the earth system. Chem. Geol. 159: 305–317.

Graham, D. & E. A. Chapman. 1979. Interactions between photosynthesis and respiration in higher plants. pp. 150-160. In: Pirson, A. & M. H. Zimmerman (Eds). Photosynthesis II. Photosynthetic carbon metabolism and related process. Berlin, Springer-Velag.

Gowik, U. & P. Westhoff. 2011.The path from C3 to C4 photosynthesys. Plant Physiol. 155: 56-63.

Hatch, M. D. & C. R. Slack. 1966.Photosynthesis by sugarcane leaves. A new carboxilation reaction and the pathway of sugar formation. Biochem. J. 101: 103-111.

Heldt, H. W. & B. Piechulla. 2011. Plant Biochemistry. 4 ed. London, Elsevier.

Howe, P. D., E. M. Markowitz, T. M. Lee, C. Y. Ko, & A. Leiserowitz. 2013. Global perceptions of local temperature change. Nat. Clim. Change. 3: 352–356.

IPCC. 2007. Intergovernmental Panel on Climate Change Fourth Assessment Report: Climate Change 2007. Synthesis Report. World Meteorological Organization, Geneva.

Kerbauy, G. B. 2008. Fisiologia Vegetal. 2 ed. Rio de Janeiro, Editora Guanabara-Koogan S. A.

Makarieva, A. M. & V. G. Gorshkov. 2007. Biotic pump of atmospheric moisture as driver of the hydrological cycle on land. Hydrol. Earth Syst.Sci. 11: 1013-1033.

Negron-Mendoza A. & S. Ramos-Bernal. 2000. Chemical Evolution in the Early Earth. pp. 71-84. In: Chela-Flores J., G. A. Lemarchand & J. Oró (Eds). Astrobiology. Dordrecht, Springer. DOI: https://doi.org/10.1007/978-94-011-4313-4_6

Osborne, C. P. & D. J. Beerling. 2006. Nature´s green revolution: the remarkable evolutionary rise of C4 plants. Phil. Trans. R. Soc. B. 361: 173-194. DOI: https://doi.org/10.1098/rstb.2005.1737

Portes T. A., S. I. C. Carvalho, I. P. Oliveira & J. Kluthcouski. 2000. Análise de crescimento de uma cultivar de braquiária em cultivo solteiro e consorciado com cereais. Pesq. Agropec. Brasil. 35: 1349-1358.

Portes, T. A. & S. I. C. Carvalho. 2009. Crescimento e alocação de fitomassa de cinco gramíneas forrageiras em condições de Cerrado. Rev. Bio. Neotrop. 6: 01-14.

Portes, T. A. 2020. Earth CO2 dynamics: from CO2 to organic matter and back CO2, a flow estimate. Rev. Biol. Neotrop. 17: 47­-55. DOI: https://doi.org/10.5216/rbn.v17i1.59419

Ruzmaikin, A. & A. Byalko. 2015. On the relationship between atmospheric carbon dioxide and global temperature. Am. J. Clim. Change. 4: 181-186. DOI: http://dx.doi.org/10.4236/ajcc.2015.43014

Saatchia, S. S., N. L. Harris, S. Brown, M. Lefskyd, E. T. A. Mitchard, W. Salas, B. R. Zutta, W. Buermann, S. L. Lewis, S. Hagen, S. Petrova, L. White, M. Silman & A. Morel. 2011. Benchmark map of forest carbon stocks in tropical regions across three continents. PNAS. 108: 9899–9904. DOI: www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1019576108

Sage, R. F. 1995. Was low atmospheric CO2 during the Pleistocene a limiting factor for the origin of agriculture? Global Change Biol. 1: 93-106. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1365-2486.1995.tb00009.x

Sage, R. F. 1999. Why C4 photosynthesis. pp. 3-16. In: Sage R. & R. K. Monson (Eds.). C4 plant biology. San Diego, Academic Press.

Sage, R. F. 2004 The evolution of C4 photosynthesis. New Phytol. 161: 341-370.

Sage, R. F. 2005. Atmospheric CO2, Environmental Stress, and the Evolution of C4 Photosynthesis. pp. 185-213. In: Ehleringer, J. R., T. Cerling & M. D. Dearing (Eds.). A history of atmospheric CO2 and its effects on plants, animals, and ecosystems. New York, Springer.

Salati, E. & C. A. Nobre. 1991. Possible climatic impacts of tropical deforestation. Clim. Change. 19: 177-196.

Sheil, D. & D. Murdiyarso. 2009. How forests attract rain: an examination of a new hypothesis. BioScience. 59: 341–347. DOI: https://doi.org/10.1525/bio.2009.59.4.12

Shukla J., C. Nobre & P. Sellers. 1990. Amazon deforestation and climate change. Science. 247: 1322-1325. DOI: 10.1126/science.247.4948.1322

Sikolia, S., E. Beck, & J. C. Onyango. 2009. Carbon dioxide compensation points of some dicots of the Centrospermeae species and their ecological implications for agroforestry. Int. J. Botany. 5: 67-75.

Schopf, J. W. 1983. Earth's earliest biosphere: Iis origin and evolution. Princeton, University Press.

Taiz, L; E. Zeiger, I. M Møller, & A. Murphy. 2014. Plant physiology and development. 6 ed. Sunderland, Sinauer Associates/ Oxford University Press.

Tolbert, N. E. 1979. Glycolate metabolism by higher plants and algae. pp. 338-351. In: Gibbs, M. & E. Latzko (Eds). Photosynthesis II: Photosynthetic carbon metabolism and related processes (Encyclopedia of Plant Physiology New Ser.6). Berlin, Springer-Verlag.

Tolbert, N.E., C. Benker & E. Beck. 1995. The oxygen and carbon dioxide compensation points of C3 plants: possible role in regulation atmospheric oxygen. Proc. Natl Acad. Sci. 92: 11230-11233.

Walker, D. A. 1992. Energy, plants and Man. Brighton, East Sussex, Oxygraphics Limited.

Walker, J. C. G. 1990. Precambrian evolution of the climate system. Palaeogeogr., Palaeoclimatol., Paiaeoecol. Global Planet. Change. 2: 261-289. DOI: https://doi.org/10.1016/0921-8181(90)90005-W

Downloads

Publicado

27-06-2020

Como Citar

PORTES, T. A. Estimando a interconversão entre CO2 e a matéria orgânica no ambiente usando modelos matemáticos e algumas considerações. Revista de Biologia Neotropical / Journal of Neotropical Biology, Goiânia, v. 17, n. 1, p. 56–67, 2020. DOI: 10.5216/rbn.v17i1.61889. Disponível em: https://revistas.ufg.br/RBN/article/view/61889. Acesso em: 29 mar. 2024.

Edição

Seção

Artigos