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. ∎
Exemplo 46.3 (A galeria dos que respiram)
Rode os dois testes numa coleção: um camundongo — queda rápida, turvação rápida; um tatuzinho — o mesmo, em escala menor; uma ervilha germinando — inconfundível (um pote de ervilhas brotando pode esgotar o oxigênio dele em um dia); um cogumelo — sim; caramujos de lagoa — sim; uma colherada de solo vivo — sim, com os bilhões de decompositores dele respirando juntos (Exemplo 42.2). Só o pote de controle — pedrinhas, areia seca — não muda nada.
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”):
- feche o sujeito num recipiente, com uma sonda de oxigênio ou uma armadilha de água de cal;
- monte o controle gêmeo — o mesmo recipiente, com o sujeito ausente ou sem vida;
- varie uma condição de cada vez, se a afirmação citar alguma (calor, umidade, escuro);
- 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 46.4 ★
Qual é o objetivo da respiração, segundo a Proposição 46.5? O que é o gás carbônico, nessa história?
Solução
Solução de Exercício 46.4.
A energia: em toda célula, os nutrientes são queimados lentamente com o oxigênio, liberando a energia deles para o trabalho da célula. O gás carbônico é o resto queimado, levado embora.
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.
- Preveja as leituras de A e diga o papel de A na experiência.
- Preveja B e C, e explique a diferença, embora os dois potes tenham “as mesmas” ervilhas.
- Preveja D e diga por que o professor limita as horas.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Diga a única conclusão que B, C, D e F apoiam, numa frase começando com “Todo ser vivo…”.
Parte III — Indo mais fundo.
- 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.
- Quem visita a feira pergunta por que o pote C interessa a quem planta. Responda com o armazém de grãos do Exercício 46.11.
- 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?
- 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.