Biology · Livro 1 · Grades 1–9

Biologia do ensino fundamental

Biologia do ensino fundamental · Grades 1–9

46O que é a respiração?

Ponha um tatuzinho num pote fechado e, horas depois, o ar do pote mudou: parte do oxigênio dele sumiu, substituído por gás carbônico. Repita com uma semente germinando, um cogumelo, um peixinho dourado, uma colherada de solo vivo — o mesmo resultado, todas as vezes. A Proposição 26.5 mostrou a troca no seu próprio peito; neste ano a ideia se abre em toda a largura dela: a troca não é um costume humano, e sim uma propriedade da própria vida.

46.1 A respiração, definida e medida

Definição 46.1 (Respiração)

A respiração é a troca gasosa pela qual um ser vivo retira oxigênio do que está em volta dele e libera gás carbônico. Ela não deve ser confundida com os movimentos respiratórios — os movimentos visíveis do peito da Definição 26.1: esses movimentos são um jeito de servir à respiração; a respiração em si é a troca gasosa, e ela acontece em toda célula viva, com movimentos ou sem nenhum.

Proposição 46.2 (Como a troca é mostrada)

Dois testes clássicos de bancada revelam a respiração:

  • uma sonda de oxigênio num recipiente fechado mostra o nível de oxigênio caindo enquanto um ser vivo fica lá dentro;
  • a água de cal, um líquido transparente que fica leitoso na presença de gás carbônico, turva quando o ar do recipiente passa por ela.

Oxigênio caindo mais água de cal turvando, com um recipiente de controle sem vida ficando inalterado (Método 22.1 — o teste justo nos acompanha em toda parte): isso é respiração, medida.

Demonstração. Admitido neste nível. ∎

O respirador mais discreto da bancada: um pote de ervilhas brotando pode esgotar o oxigênio dele em um dia.
O respirador mais discreto da bancada: um pote de ervilhas brotando pode esgotar o oxigênio dele em um dia.

Observação 46.4 (As plantas também respiram)

A Observação 40.5 disse isso de passagem; o pote prova: uma planta em vaso no escuro baixa o oxigênio do pote e turva a água de cal como qualquer animal. À luz do dia, a fabricação das produtoras mascara o efeito — consumindo muito mais gás carbônico do que a respiração libera —, mas a respiração nunca para. Ser verde não dispensa uma célula de respirar no sentido largo; nada que esteja vivo é dispensado.

46.2 Por que os seres vivos respiram

Proposição 46.5 (A respiração dá energia às células)

O objetivo da troca é a energia. Em toda célula viva, os nutrientes (Definição 25.3) são lentamente queimados com o oxigênio que a respiração traz: a energia deles é liberada para o trabalho da célula — contrair, construir, comandar — e o gás carbônico é o resto queimado, levado embora. A “fatia queimada” da Proposição 41.6 era exatamente isso, vista pelo balanço; aqui ela é vista pela célula.

Demonstração. Admitido neste nível. ∎

Exemplo 46.6 (A comparação com o fogo, usada com honestidade)

A chama de uma vela também consome oxigênio e libera gás carbônico — queimar e respirar são de fato o mesmo tipo de química. As diferenças importam tanto quanto: a queima da célula é lenta, sem chama, espalhada por milhares de passinhos, e a energia dela é capturada para o trabalho em vez de se perder como luz e queimadura. A respiração é a combustão domesticada — fogo na coleira, em cada célula sua.

Exemplo 46.7 (Lendo a demanda)

Como a queima dá força ao trabalho, a demanda acompanha o esforço: a criança em disparada do Exemplo 26.6 respira muito mais rápido que a criança lendo na poltrona; a ervilha germinando — construindo uma planta a toda velocidade (Definição 9.4) — respira muito mais rápido que a semente seca e à espera ao lado dela, cuja respiração fica quase em zero por anos. A respiração é o ronco do motor da vida: alto no esforço e no crescimento, um sussurro na dormência, mudo só na morte.

46.3 A respiração em todo hábitat

Proposição 46.8 (Uma necessidade, muitos arredores)

Todo ser vivo precisa obter o oxigênio dele do que está em volta — e os arredores diferem. O ar é rico em oxigênio; a água guarda bem menos, dissolvido (o Exercício 26.11 encontrou a consequência); o solo e a lama guardam menos ainda. Onde e como um ser vivo mora é, portanto, moldado pelo jeito como ele resolve o problema de oxigênio dele — o assunto dos dois próximos capítulos, para o equipamento dos animais (Capítulo 47) e para a economia da água (Capítulo 48).

Demonstração. Admitido neste nível. ∎

Método 46.9 (Testar uma pergunta sobre respiração)

Para testar qualquer afirmação sobre respiração (“as sementes respiram mais rápido no calor”, “a lama da lagoa respira”):

  1. feche o sujeito num recipiente, com uma sonda de oxigênio ou uma armadilha de água de cal;
  2. monte o controle gêmeo — o mesmo recipiente, com o sujeito ausente ou sem vida;
  3. varie uma condição de cada vez, se a afirmação citar alguma (calor, umidade, escuro);
  4. leia o veredito na diferença: oxigênio caído, água de cal turvada — contra a imobilidade do controle.

Exemplo 46.10 (O método numa semente fria)

Afirmação: ervilhas germinando respiram mais devagar no frio. Dois potes de ervilhas brotando, um à temperatura ambiente e outro na geladeira; armadilhas de água de cal nos dois; um terceiro sem vida como controle. No dia seguinte: a água de cal do pote quente está leitosa, a do pote frio mal ficou embaçada, a do controle está transparente. Veredito: a respiração acompanha o ritmo de trabalho das ervilhas — a regra das condições da Proposição 42.8, medida em gás.

46.4 Exercícios

Exercício 46.1 ★

Defina respiração e distinga a respiração dos movimentos respiratórios.

Solução

Solução de Exercício 46.1.

A respiração é a troca gasosa pela qual um ser vivo retira oxigênio do que está em volta dele e libera gás carbônico. Os movimentos respiratórios são só o bombeamento visível do peito — um jeito de servir à troca; a própria troca acontece em toda célula viva.

Exercício 46.2 ★

Diga os dois testes de bancada que revelam a respiração e o que cada um mostra.

Solução

Solução de Exercício 46.2.

Uma sonda de oxigênio num recipiente fechado — mostra o nível de oxigênio caindo; e a água de cal — um líquido transparente que fica leitoso quando o gás carbônico passa por ele.

Exercício 46.3 ★

Por que toda experiência de respiração precisa de um recipiente de controle sem vida?

Solução

Solução de Exercício 46.3.

Para provar que a mudança vem do sujeito vivo, e não do recipiente, do calor do dia ou da própria água de cal: o gêmeo do teste justo, com a vida como única diferença.

Exercício 46.5 ★

Liste cinco seres vivos bem diferentes mostrados respirando no Exemplo 46.3.

Solução

Solução de Exercício 46.5.

Um camundongo, um tatuzinho, ervilhas germinando, um cogumelo, caramujos de lagoa — e uma colherada de solo vivo.

Exercício 46.6 ★

Como dá para mostrar que uma planta respira, se a luz do dia mascara o efeito?

Solução

Solução de Exercício 46.6.

Teste no escuro: com a fabricação movida a luz parada, o oxigênio do pote cai e a água de cal turva — a respiração desmascarada.

Exercício 46.7 ★★

Dê duas semelhanças honestas e duas diferenças honestas entre a queima de uma vela e a respiração de uma célula.

Solução

Solução de Exercício 46.7.

Semelhanças: os dois consomem oxigênio e liberam gás carbônico; os dois liberam a energia do combustível. Diferenças: a queima da célula é lenta e sem chama, em milhares de passinhos; e a energia dela é capturada para o trabalho em vez de se perder como luz e calor de uma vez só.

Exercício 46.8 ★★

Ponha em ordem de taxa de respiração, com motivos: uma ervilha seca, uma ervilha germinando, uma criança em disparada, uma criança lendo.

Solução

Solução de Exercício 46.8.

Criança em disparada (trabalho muscular pesado) >> criança lendo (a despesa fixa e tranquila do corpo) >> ervilha germinando (construindo rápido, mas pequena) >> ervilha seca (dormente — respiração quase em zero). A taxa acompanha o trabalho.

Exercício 46.9 ★★

Um pote lacrado de ervilhas brotando passa a noite fechado; uma vela descida ali dentro na manhã seguinte apaga na hora. Explique com este capítulo — e diga o que a armadilha de água de cal teria mostrado nesse meio-tempo.

Solução

Solução de Exercício 46.9.

A noite inteira, a respiração das ervilhas brotando consumiu o oxigênio do pote e liberou gás carbônico; pela manhã sobra pouco oxigênio demais para manter uma chama acesa. A água de cal teria turvado sem parar ao longo da noite.

Exercício 46.10 ★★

Planeje, com o Método 46.9, a experiência para: “o solo vivo respira; o solo assado e sem vida não”.

Solução

Solução de Exercício 46.10.

Dois recipientes com sondas e armadilhas de água de cal: um com solo vivo fresco, outro com o mesmo solo assado até ficar sem vida — a única diferença. Se o oxigênio do pote vivo cair e a água de cal dele turvar enquanto o gêmeo assado fica inalterado, foi a vida do solo que fez isso.

Exercício 46.11 ★★

Por que quem administra um armazém de grãos teme que pilhas de grão úmido esquentem sozinhas? Ligue o Exemplo 46.7 ao calor da pilha de composto (Exemplo 42.7).

Solução

Solução de Exercício 46.11.

O grão úmido acorda: a germinação começa, e a respiração sobe de um sussurro até o ritmo da ervilha brotando — bilhões de grãos queimando as reservas deles ao mesmo tempo, aquecendo a pilha como as equipes de trabalho do composto. O calor acelera ainda mais o trabalho: uma pilha úmida pode se aquecer até estragar. Grão seco dorme frio; grão úmido é uma fornalha lenta.

Exercício 46.12 ★★★

“Os movimentos respiratórios são comportamento; a respiração é química; os primeiros servem à segunda.” Defenda cada parte com uma observação deste capítulo ou do Capítulo 26.

Solução

Solução de Exercício 46.12.

Comportamento: dá para observar os movimentos respiratórios — os movimentos do peito, quinze vezes por minuto (Exemplo 26.2). Química: a respiração acontece em coisas sem peito nenhum — ervilhas, cogumelos, solo — e é detectada só por testes de gás. Serviço: os movimentos respiratórios existem para renovar o ar dos pulmões e a troca gasosa poder continuar — disparando exatamente quando a queima das células dispara (Exemplo 26.6).

46.5 Problema: Os potes lacrados

Problema 46.1

Problema de fim de semana — seis potes, dois mistérios, uma troca gasosa

Para a feira de ciências, a turma prepara seis potes lacrados, cada um com uma sonda de oxigênio e uma armadilha de água de cal: A — pedrinhas; B — ervilhas secas; C — ervilhas germinando; D — um camundongo (com comida, água e só por algumas horas, sob a vigilância do professor); E — uma planta verde na luz; F — uma planta do mesmo tipo dentro de uma caixa escura.

Parte I — As previsões.

  1. Preveja as leituras de A e diga o papel de A na experiência.
  2. Preveja B e C, e explique a diferença, embora os dois potes tenham “as mesmas” ervilhas.
  3. Preveja D e diga por que o professor limita as horas.
  4. E e F têm plantas idênticas. Preveja a tendência do oxigênio de cada pote e concilie a diferença usando a Observação 46.4.

Parte II — Resultados e leituras.

  1. Os dados da manhã batem com as previsões — só que uma colega fica espantada porque a planta de F “respira como um animal”. Exponha o que F de fato mostra e o que E esconde.
  2. O oxigênio de C caiu três vezes mais rápido que o de B, por grama de ervilha. Traduza esse fator de três nos termos do Exemplo 46.7.
  3. A água de cal de D turvou mais rápido que todas. Dê a cadeia — do corpo quente e em movimento do camundongo até o líquido leitoso — em quatro passos.
  4. Diga a única conclusão que B, C, D e F apoiam, numa frase começando com “Todo ser vivo…”.

Parte III — Indo mais fundo.

  1. Um sétimo pote é proposto: fatias de cogumelo. Preveja as leituras dele e diga que ponto, no nível dos grandes grupos de seres vivos, ele acrescentaria ao Exemplo 46.3.
  2. Quem visita a feira pergunta por que o pote C interessa a quem planta. Responda com o armazém de grãos do Exercício 46.11.
  3. Um oitavo pote: água de lagoa com a lama dela. O oxigênio cai durante a noite. Quem no pote está respirando, e por que esse achado importa para a pergunta do Capítulo 48?
  4. Feche o cartaz da feira com a distinção do capítulo: que potes mostraram movimentos respiratórios e quais mostraram respiração? (Cuidado — uma das palavras cobre todos.)
Solução

Solução de Problema 46.1.

1. Nenhuma mudança: oxigênio estável, água de cal transparente. A é o controle sem vida — a imobilidade contra a qual todos os outros potes são lidos.

2. B: mudança quase imperceptível — as ervilhas secas estão dormentes, com a respiração quase em zero. C: queda clara do oxigênio e turvação — a germinação é construção a toda velocidade, e o trabalho é pago em respiração.

3. D: a queda e a turvação mais rápidas de todas — um mamífero quente e em movimento queima muito. As horas são limitadas porque o camundongo está consumindo o oxigênio do pote dele; a experiência precisa terminar bem antes de o ar ficar curto.

4. E: oxigênio estável ou subindo — a fabricação da planta iluminada consome gás carbônico e libera mais oxigênio do que a respiração dela usa. F: oxigênio caindo, água de cal turvando — no escuro a fabricação para e a respiração, que nunca parou, aparece claramente.

5. F mostra que a planta respira sempre — oxigênio para dentro, gás carbônico para fora, como o camundongo. E esconde essa mesma respiração debaixo do negócio maior do dia: as entradas e saídas da fabricação a engolem. Juntos, os gêmeos separam as duas trocas.

6. A ervilha germinando está trabalhando três vezes mais por grama — construindo raiz e broto a todo vapor — e a respiração é o ronco do motor desse trabalho.

7. Os músculos e o corpo quente do camundongo queimam nutrientes com oxigênio; a queima libera gás carbônico no ar do pote; o ar retido passa pela água de cal; o gás carbônico deixa a água de cal leitosa.

8. “Todo ser vivo respira — animal, planta, semente acordada ou quase adormecida — retirando oxigênio e liberando gás carbônico.”

9. Oxigênio caindo, água de cal turvando — o cogumelo respira. Ele acrescenta que a regra também cobre os fungos: nem planta nem animal, e nenhuma exceção.

10. Porque um armazém é o pote C em escala de galpão: o grão mantido úmido começa a germinar e a respirar com força, aquecendo e estragando o estoque — as regras de secura de quem administra são controle de respiração.

11. Tudo o que está lá dentro: os caramujos de lagoa e os bichinhos, os decompositores da lama, as plantas e as células verdes sozinhas nas horas escuras delas. Isso importa porque todos os moradores da lagoa dependem de um único e pequeno estoque de oxigênio dissolvido — a economia que os próximos capítulos abrem.

12. Só D — o camundongo — mostrou movimentos respiratórios: movimentos visíveis do peito servindo à troca gasosa dele. Todos os potes com vida dentro mostraram respiração: B fraquinho, C, D e F com clareza, E mascarado pela fabricação da luz do dia, mas respirando do mesmo jeito.

Termos definidos neste capítulo

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