Pular para o conteúdo

Mudanças Globais

Ciências Ambientais do AP · Tópico 9

Treinar
Videoaula para este tópico Abrir a página do vídeo
8:14

Mudanças Globais

Em mil novecentos e oitenta e cinco, cientistas estudando o céu acima da Antártida encontraram algo assustador: um buraco na camada de ozônio, o fino escudo que mantém a…

Narração em inglês · Legendas em inglês + 中文 gravadas

9.1

Depleção do Ozônio Estratosférico

Programa

Compreensão Duradoura (STB-4): Atividades humanas locais e regionais podem ter impactos em nível global.

Objetivo de Aprendizagem STB-4.A: Explicar a importância do ozono estratosférico para a vida na Terra.

  • STB-4.A.1 A camada de ozono estratosférica é importante para a evolução da vida na Terra e para a saúde contínua e sobrevivência da vida no planeta.
  • STB-4.A.2 A depleção do ozono estratosférico é causada por fatores antropogênicos, como clorofluorcarbonetos (CFCs), e fatores naturais, como o derretimento de cristais de gelo na atmosfera no início da primavera antártica.
  • STB-4.A.3 Uma diminuição no ozono estratosférico aumenta os raios UV que atingem a superfície da Terra. A exposição a raios UV pode levar ao câncer de pele e catarata em humanos.

Fonte: College Board AP Course and Exam Description

Depleção do ozônio estratosférico

A camada de ozônio 臭氧层 alta na estratosfera absorve radiação ultravioleta nociva ultravioleta 紫外线. CFCs 氯氟烃 (clorofluorcarbonetos, usados antes em refrigerantes e aerossóis) sobem e liberam cloro que destrói o ozônio, afinando-a (o "buraco no ozônio" antártico). Mais UV atingindo a superfície eleva câncer de pele, cataratas e danos às colheitas.

Um mapa de satélite da NASA do Hemisfério Sul com uma grande mancha azul-escura de ozônio muito baixo centrada sobre a Antártida
O buraco no ozônio 臭氧洞 sobre a Antártida (azul escuro) em um mapa da NASA: este é onde a camada de ozônio afinou mais
Vocabulário Treinar
Inglês Chinês Pinyin
ozone layer/ˈəʊzəʊn ˈleɪə/ 臭氧层 chòu yǎng céng
ultraviolet/ˌʊltrəˈvaɪəlɪt/ 紫外线 zǐ wài xiàn
CFCs/ˌsiː ef ˈsiːz/ 氯氟烃 lǜ fú tīng
Montreal Protocol/ˌmɒntrɪˈɔːl ˈprəʊtəkɒl/ 蒙特利尔议定书 méng tè lì ěr yì dìng shū
9.2

Reduzindo a Depleção do Ozônio

Programa

Compreensão Duradoura (STB-4): Atividades humanas locais e regionais podem ter impactos em nível global.

Objetivo de Aprendizagem STB-4.B: Descrever produtos químicos usados para substituir clorofluorcarbonetos (CFCs).

  • STB-4.B.1 A depleção do ozono pode ser mitigada substituindo produtos químicos que depletam o ozono por substitutos que não degradam a camada de ozono. Hidrofluorcarbonetos (HFCs) são um desses substitutos, mas alguns são fortes gases de efeito estufa.

Fonte: College Board AP Course and Exam Description

Protocolo de Montreal 蒙特利尔议定书 (1987) eliminou progressivamente CFCs mundialmente e é um raro sucesso ambiental – a camada de ozônio está lentamente se recuperando. Substitutos (como HFCs e HCFCs) substituíram CFCs, embora alguns sejam eles próprios gases de efeito estufa.

9.3

Efeito Estufa

Programa

Compreensão Duradoura (STB-4): Atividades humanas locais e regionais podem ter impactos em nível global.

Objetivo de Aprendizagem STB-4.C: Identificar os gases de efeito estufa.

  • STB-4.C.1 Os principais gases de efeito estufa são dióxido de carbono, metano, vapor d'água, óxido nitroso e clorofluorcarbonetos (CFCs).
  • STB-4.C.2 Embora o vapor d'água seja um gás de efeito estufa, ele não contribui significativamente para as mudanças climáticas globais devido ao seu curto tempo de permanência na atmosfera.
  • STB-4.C.3 O efeito estufa resulta na temperatura superficial necessária para a existência da vida na Terra.

Objetivo de Aprendizagem STB-4.D: Identificar as fontes e a potência dos gases de efeito estufa.

  • STB-4.D.1 O dióxido de carbono, que possui um potencial de aquecimento global (GWP) de 1, é usado como ponto de referência para a comparação de diferentes gases de efeito estufa e seus impactos nas mudanças climáticas globais. Os clorofluorcarbonetos (CFCs) têm o maior GWP, seguidos pelo óxido nitroso e depois pelo metano.

Fonte: College Board AP Course and Exam Description

O efeito estufa

O efeito estufa 温室效应 mantém a Terra aquecida: gases de efeito estufa 温室气体 deixam a luz solar entrar mas retêm o calor infravermelho emissivo. Este efeito natural torna a Terra habitável. O problema é o efeito estufa intensificado – humanos adicionando gases extras que retêm mais calor.

Os gases de efeito estufa absorvem o calor que a Terra emite e devolvem parte dele
Gases de efeito estufa absorvem o calor emitido pela Terra e devolvem parte dele
Vocabulário Treinar
Inglês Chinês Pinyin
greenhouse effect/ˈɡriːnhaʊs ɪˈfekt/ 温室效应 wēn shì xiào yìng
greenhouse gases/ˈɡriːnhaʊs ˈɡæsɪz/ 温室气体 wēn shì qì tǐ
methane/ˈmiːθeɪn/ 甲烷 jiǎ wán
global warming potential (GWP)/ˈɡləʊbl ˈwɔːmɪŋ pəˈtenʃl/ 全球变暖潜能值 quán qiú biàn nuǎn qián néng zhí
Global climate change/ˈɡləʊbl ˈklaɪmət tʃeɪndʒ/ 气候变化 qì hòu biàn huà
9.4

Aumentos nos Gases de Efeito Estufa

Programa

Compreensão Duradoura (STB-4): Atividades humanas locais e regionais podem ter impactos em nível global.

Objetivo de Aprendizagem STB-4.E: Identificar as ameaças à saúde humana e ao ambiente impostas pelo aumento dos gases de efeito estufa.

  • STB-4.E.1 As mudanças climáticas globais, causadas pelo excesso de gases de efeito estufa na atmosfera, podem levar a uma variedade de problemas ambientais, incluindo o aumento do nível do mar resultante do derretimento de geleias e expansão da água do oceano, e vetores de doença se espalhando das regiões tropicais em direção aos polos. Esses problemas podem levar a mudanças na dinâmica populacional e migrações populacionais em resposta.

Fonte: College Board AP Course and Exam Description

Atividades humanas elevam gases de efeito estufa: $\text{CO}_2$ da queima de combustíveis fósseis e desmatamento, metano 甲烷 de gado, aterros e plantações de arroz, e óxido nitroso de fertilizantes. Metano retém muito mais calor por molécula do que $\text{CO}_2$, mas é menos abundante.

Para comparar gases justamente, usamos potencial de aquecimento global (GWP) 全球变暖潜能值 – quanto calor uma unidade de um gás retém num período definido, relativo a $\text{CO}_2$. $\text{CO}_2$ é a referência, com GWP = 1, assim todo outro gás é medido contra ele. Ordenado por GWP: CFCs são os mais altos, depois óxido nitroso, depois metano – todos retêm muito mais calor por molécula do que $\text{CO}_2$. Mas GWP sozinho não decide impacto: $\text{CO}_2$ ainda causa o maior aquecimento geral porque é emitido em enorme quantidade. O exame espera ambas as ideias – alto GWP e quanto é emitido.

Mineração e combustão de carvão: a queima de combustíveis fósseis é o principal motor do aumento do CO2 atmosférico
Mineração e combustão de carvão: queimar combustíveis fósseis é o principal motor do aumento de CO2 atmosférico
9.5

Mudança Climática Global

Programa

Compreensão Duradoura (STB-4): Atividades humanas locais e regionais podem ter impactos em nível global.

Objetivo de Aprendizagem STB-4.F: Explicar como as mudanças no clima, de curto e longo prazo, impactam os ecossistemas.

  • STB-4.F.1 A Terra passou por mudanças climáticas ao longo do tempo geológico, com grandes variações nas temperaturas globais causando períodos de aquecimento e resfriamento, conforme registrado com $\text{CO}_2$ dados e núcleos de gelo.
  • STB-4.F.2 Os efeitos das mudanças climáticas incluem o aumento das temperaturas, o degelo do permafrost e do gelo marinho, o aumento do nível do mar e o deslocamento de populações costeiras.
  • STB-4.F.3 Ecossistemas marinhos são afetados por mudanças no nível do mar, algumas positivamente, como em novos habitats formados em plataformas continentais agora inundadas, e outras negativamente, como em comunidades mais profundas que podem deixar de estar na zona fótica da água do mar.
  • STB-4.F.4 Ventos gerados pela circulação atmosférica ajudam a transportar calor por toda a Terra. As mudanças climáticas podem alterar padrões de circulação, pois mudanças de temperatura podem impactar as células de Hadley e a corrente de jato.
  • STB-4.F.5 Correntes oceânicas, ou a esteira oceânica, transportam calor por todo o mundo. Quando essas correntes mudam, isso pode ter um grande impacto no clima global, especialmente em regiões costeiras.
  • STB-4.F.6 As mudanças climáticas podem afetar o solo através de alterações na temperatura e precipitação, o que pode impactar a viabilidade do solo e potencialmente aumentar a erosão.
  • STB-4.F.7 As regiões polares da Terra estão mostrando tempos de resposta mais rápidos às mudanças climáticas globais porque o gelo e a neve nesses locais refletem a maior quantidade de energia de volta ao espaço, levando a um ciclo de feedback positivo.
  • STB-4.F.8 À medida que a Terra esquenta, esse gelo e neve derretem, significando que menos energia solar é irradiada de volta ao espaço e, em vez disso, é absorvida pela superfície terrestre. Isso, por sua vez, causa mais aquecimento nas regiões polares.
  • STB-4.F.9 O tempo de resposta às mudanças climáticas globais no Ártico deve-se a ciclos de retroalimentação positiva envolvendo o derretimento do gelo marinho e o degelo da tundra, e a subsequente liberação de gases de efeito estufa como o metano.
  • STB-4.F.10 Uma consequência da perda de gelo e neve em regiões polares é o impacto sobre as espécies que dependem do gelo para habitat e alimento.

Fonte: College Board AP Course and Exam Description

Mudança climática global 气候变化 is the long-term shift in climate from the enhanced greenhouse effect: rising average temperatures, melting ice, rising sea levels 海平面, more extreme weather, and shifting rainfall. It disrupts ecosystems, agriculture, and human communities worldwide.

Uma parede alta de gelo glacial com um grande bloco a cair no mar numa nuvem de spray
Uma geleira 冰川 quebrando-se no mar. O aquecimento derrete gelo terrestre, que adiciona água ao oceano e eleva o nível do mar
Vocabulário Treinar
Inglês Chinês Pinyin
sea levels/siː ˈlevlz/ 海平面 hǎi píng miàn
9.6

Aquecimento dos Oceanos

Programa

Compreensão Duradoura (STB-4): Atividades humanas locais e regionais podem ter impactos em nível global.

Objetivo de Aprendizagem STB-4.G: Explicar as causas e efeitos do aquecimento dos oceanos.

  • STB-4.G.1 O aquecimento dos oceanos é causado pelo aumento de gases de efeito estufa na atmosfera.
  • STB-4.G.2 O aquecimento dos oceanos pode afetar as espécies marinhas de diversas maneiras, incluindo perda de habitat, e alterações metabólicas e reprodutivas.
  • STB-4.G.3 O aquecimento dos oceanos está causando branqueamento de corais, que ocorre quando a perda de algas nos corais faz com que estes fiquem brancos. Alguns corais se recuperam e outros morrem.

Fonte: College Board AP Course and Exam Description

À medida que o clima aquece, os oceanos absorvem a maior parte do calor extra. O aquecimento dos oceanos causa branqueamento de corais 珊瑚白化 (corais expulsam suas algas e podem morrer), altera as faixas das espécies, reduz o oxigênio dissolvido e – com o derretimento do gelo – eleva o nível do mar através da expansão térmica.

Uma colónia de coral ramificada completamente branca como osso, ao lado de recifes saudáveis mais escuros
Uma colônia de coral branqueada: águas mais quentes fizeram-na expelir suas algas coloridas, deixando apenas o esqueleto branco. Se o calor persistir, o coral morre
Vocabulário Treinar
Inglês Chinês Pinyin
coral bleaching/ˈkɒrəl ˈbliːtʃɪŋ/ 珊瑚白化 shān hú bái huà
ocean acidification/ˈəʊʃn əˌsɪdɪfɪˈkeɪʃn/ 海洋酸化 hǎi yáng suān huà
calcium carbonate/ˈkælsɪəm ˈkɑːbəneɪt/ 碳酸钙 tàn suān gài
invasive species/ɪnˈveɪsɪv ˈspiːsiːz/ 入侵物种 rù qīn wù zhǒng
9.7

Acidificação dos Oceanos

Programa

Compreensão Duradoura (STB-4): Atividades humanas locais e regionais podem ter impactos em nível global.

Objetivo de Aprendizagem STB-4.H: Explicar as causas e efeitos da acidificação dos oceanos.

  • STB-4.H.1 A acidificação dos oceanos é a diminuição do pH dos oceanos, principalmente devido ao aumento das concentrações de $\text{CO}_2$ na atmosfera, e pode ser expressa por equações químicas.
  • STB-4.H.2 À medida que mais $\text{CO}_2$ é liberado na atmosfera, os oceanos, que absorvem uma grande parte desse $\text{CO}_2$, tornam-se mais ácidos.
  • STB-4.H.3 As atividades antropogênicas que contribuem para a acidificação dos oceanos são aquelas que levam ao aumento das concentrações de $\text{CO}_2$ na atmosfera: queima de combustíveis fósseis, emissões veiculares e desmatamento.
  • STB-4.H.4 A acidificação dos oceanos danifica os corais porque a acidificação dificulta a formação de suas conchas, devido à perda de carbonato de cálcio.

Fonte: College Board AP Course and Exam Description

O oceano absorve cerca de um quarto do nosso $\text{CO}_2$, que forma ácido carbônico – acidificação dos oceanos 海洋酸化. O pH mais baixo torna mais difícil para corais, moluscos e plâncton construírem conchas e esqueletos de carbonato de cálcio 碳酸钙, ameaçando as cadeias alimentares marinhas.

Explorar

Como o oceano se acidifica

Os oceanos absorvem CO$_2$, que forma ácido carbônico e baixa o pH da água do mar. Mesmo uma pequena queda representa um grande aumento na acidez (a escala é logarítmica) e prejudica os organismos formadores de conchas.

9.8

Espécies Invasoras

Programa

Compreensão Duradoura (EIN-4): A saúde de uma espécie está estreitamente ligada a seu ecossistema, e pequenas mudanças ambientais podem ter grande impacto.

Objetivo de Aprendizagem EIN-4.A: Explicar os problemas ambientais associados às espécies invasoras e estratégias para controlá-las.

  • EIN-4.A.1 Espécies invasoras são espécies que podem viver e, às vezes, prosperar fora de seu habitat normal. Espécies invasoras podem ser benéficas em alguns casos, mas são consideradas invasoras quando ameaçam espécies nativas.
  • EIN-4.A.2 Espécies invasoras são frequentemente generalistas e r-selected, portanto podem superar as espécies nativas na competição por recursos.
  • EIN-4.A.3 Espécies invasoras podem ser controladas por meio de uma variedade de intervenções humanas.

Fonte: College Board AP Course and Exam Description

Uma espécie invasora 入侵物种 é uma espécie não nativa que se espalha e prejudica seu novo ecossistema. Sem predadores naturais, ela supera as nativas, propaga doenças e reduz a biodiversidade (kudzu, mexilhões-zebra, pítonas-birmanas). O comércio e as viagens humanas as transportam ao redor do mundo.

Uma encosta coberta de árvores completamente soterrada por uma espessa manta verde de vide kudzu
A vide invasora kudzu sufocando um grupo de árvores. Sem predadores naturais na sua nova casa, cobre e mata tudo o que alcança
9.9

Espécies Ameaçadas

Programa

Compreensão Duradoura (EIN-4): A saúde de uma espécie está estreitamente ligada a seu ecossistema, e pequenas mudanças ambientais podem ter grande impacto.

Objetivo de Aprendizagem EIN-4.B: Explicar como as espécies se tornam ameaçadas e estratégias para combater o problema.

  • EIN-4.B.1 Uma variedade de fatores pode levar uma espécie a ficar ameaçada de extinção, como ser caçada extensivamente, ter dieta limitada, ser superada por espécies invasoras ou ter requisitos específicos e limitados de habitat.
  • EIN-4.B.2 Nem todas as espécies estarão em perigo de extinção quando expostas às mesmas mudanças em seu ecossistema. Espécies que conseguem se adaptar a mudanças em seu ambiente ou que conseguem migrar para um novo ambiente têm menos probabilidade de enfrentar a extinção.
  • EIN-4.B.3 Pressões seletivas são quaisquer fatores que alteram os comportamentos e a aptidão dos organismos dentro de um ambiente.
  • EIN-4.B.4 Espécies em um determinado ecossistema competem por recursos como território, alimento, parceiros e habitat, e essa competição pode levar ao ameaçamento ou extinção.
  • EIN-4.B.5 Estratégias para proteger populações animais incluem criminalizar a caça furtiva, proteger habitats de animais e legislação.

Fonte: College Board AP Course and Exam Description

Uma espécie ameaçada 濒危物种 está em risco de extinção. As causas são resumidas como HIPPO: perda de Hábitat (Habitat), Espécies invasoras (Invasive), Poluição (Pollution), crescimento da População (Population) humana e Sobreexplotação (Overharvesting). A proteção inclui leis (como o Endangered Species Act), áreas protegidas e reprodução em cativeiro.

Um recife de coral: perda de habitat, aquecimento e acidificação colocam comunidades inteiras de recifes em risco de extinção
Um recife de coral: perda de habitat, aquecimento e acidificação colocam comunidades inteiras de recifes em risco de extinção
Explorar

Uma população sob pressão

Quando as mortes superam os nascimentos, uma população diminui rumo à extinção. Abaixo de um tamanho crítico, a baixa diversidade genética e eventos aleatórios tornam a recuperação mais difícil.

Vocabulário Treinar
Inglês Chinês Pinyin
endangered species/enˈdeɪndʒəd ˈspiːsiːz/ 濒危物种 bīn wēi wù zhǒng
habitat fragmentation/ˈhæbɪtæt ˌfræɡmənˈteɪʃn/ 栖息地破碎化 qī xī dì pò suì huà
The ozone hole/ðɪ ˈəʊzəʊn həʊl/ 臭氧洞 chòu yǎng dòng
A glacier/ə ˈɡleɪʃə/ 冰川 bīng chuān
9.10

Impactos Humanos na Biodiversidade

Programa

Compreensão Duradoura (EIN-4): A saúde de uma espécie está estreitamente ligada a seu ecossistema, e pequenas mudanças ambientais podem ter grande impacto.

Objetivo de Aprendizagem EIN-4.C: Explicar como as atividades humanas afetam a biodiversidade e estratégias para combater o problema.

  • EIN-4.C.1 HIPPCO (destruição de habitat, espécies invasoras, crescimento populacional, poluição, mudança climática e superexploração) descreve os principais fatores que levam à diminuição da biodiversidade.
  • EIN-4.C.2 Fragmentação de habitat ocorre quando habitats amplos são divididos em áreas menores e isoladas. Causas da fragmentação de habitat incluem a construção de estradas e dutos, desmatamento para agricultura ou desenvolvimento urbano, e exploração madeireira.
  • EIN-4.C.3 A escala da fragmentação de habitat que tem efeito adverso sobre os habitantes de um dado ecossistema variará de espécie para espécie dentro desse ecossistema.
  • EIN-4.C.4 As mudanças climáticas globais podem causar perda de habitat via alterações na temperatura, precipitação e elevação do nível do mar.
  • EIN-4.C.5 Alguns organismos foram parcial ou totalmente domesticados e agora são manejados para retorno econômico, como colônias de abelhas e gado doméstico. Essa domesticação pode ter impacto negativo na biodiversidade desse organismo.
  • EIN-4.C.6 Algumas formas pelas quais os humanos podem mitigar o impacto da perda de biodiversidade incluem a criação de áreas protegidas, uso de corredores de habitat, promoção de práticas sustentáveis de uso da terra e restauração de habitats perdidos.

Fonte: College Board AP Course and Exam Description

Juntas, a perda de hábitat, as mudanças climáticas, a poluição, as espécies invasoras e a sobreexplotação estão impulsionando uma rápida perda de biodiversidade – alguns chamam isso de sexta grande extinção. Reduzir essas pressões, conservar o hábitat e adotar práticas sustentáveis são as formas de desacelerar isso e proteger os serviços ecossistêmicos dos quais toda a vida depende.

Um fator específico e amplamente cobrado em provas é a fragmentação do hábitat 栖息地破碎化: grandes habitats contínuos são fragmentados em manchas menores e isoladas por estradas, dutos e desenvolvimento urbano. A fragmentação é pior do que a simples perda de área, pois as pequenas manchas cortam populações umas das outras, reduzem a diversidade genética e expõem mais borda (edge) a predadores e espécies invasoras.

In-situ and ex-situ conservation protect species
In-situ and ex-situ conservation protect species

Exemplo resolvido. O CO$_2$ atmosférico subiu de cerca de 280 ppm antes da industrialização para cerca de 420 ppm hoje. A porcentagem de aumento é $\dfrac{420-280}{280}\times100\% = \dfrac{140}{280}\times100\% = 50\%$. Esse aumento de aproximadamente 50% no principal gás de efeito estufa de longa duração é o motor central do efeito estufa intensificado e do aquecimento moderno.

9.10

Dicas de prova

  • Mantenha a depleção do ozônio (CFCs deixam entrar mais UV) e as mudanças climáticas (gases de efeito estufa retêm mais calor) como dois problemas diferentes.
  • Explique o efeito estufa natural e a versão intensificada causada pelo excesso de CO₂ e metano.
  • Conecte o aquecimento dos oceanos (branqueamento de corais) e a acidificação dos oceanos (CO₂ → ácido carbônico → conchas mais fracas).
  • Uma espécie invasora é perigosa porque não possui predadores naturais em seu novo lar.
  • Resuma as ameaças à biodiversidade com HIPPO (Perda de Hábitat, Espécies invasoras, Poluição, População, Sobreexplotação).

Aulas interativas sobre este tópico

Passe por ele passo a passo, com exercícios de verificação instantânea.

Provas Anteriores

Mais tópicos em Ciências Ambientais do AP

Entrar ou criar conta

IGCSE, A-Level & AP