Exame de Biologia e Geologia 2025 · 2.ª fase — item I.16, resolvido

O ponto de partida. O item pede-te para ligar a física do isótopo à biologia da cadeia alimentar. Os critérios procuram três elementos:

• (A) porque é que o ${}^{14}\mathrm{C}$ serve de relógio — é radioativo e decai;
• (B) como entra nas plantas — pela fotossíntese;
• (C) como chega aos animais — pela alimentação.

O enunciado nomeia a matéria vegetal e a matéria animal das paleofezes: cada uma pede o seu elo, e a última frase («faça referência às características do ${}^{14}\mathrm{C}$») pede o primeiro.

1.º — ler o enunciado: o que já te dão

O enunciado conta-te o princípio da história: nas camadas altas da atmosfera, os raios cósmicos atuam sobre o nitrogénio e formam ${}^{14}\mathrm{C}$; o ${}^{14}\mathrm{C}$ reage com o oxigénio e forma ${}^{14}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$. Fica a saber que há ${}^{14}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ na atmosfera, misturado com o $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ normal (de ${}^{12}\mathrm{C}$). Como a formação e o decaimento se equilibram, a proporção de ${}^{14}\mathrm{C}$ no $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ atmosférico mantém-se aproximadamente constante. A tua resposta parte daqui.

2.º — (A) o ${}^{14}\mathrm{C}$ é um relógio porque decai

Um isótopo radioativo tem núcleos instáveis, que se desintegram espontaneamente ao longo do tempo (o ${}^{14}\mathrm{C}$ volta a dar azoto). Esse decaimento faz-se a um ritmo constante e conhecido: metade dos átomos desaparece a cada período de semivida, que para o ${}^{14}\mathrm{C}$ é de cerca de 5730 anos, e não depende da temperatura, da pressão nem do tipo de molécula onde o átomo está.

Agora a lógica da datação:

• enquanto um organismo está vivo, troca carbono com o ambiente (incorpora-o pela fotossíntese ou pela alimentação), e a proporção de ${}^{14}\mathrm{C}$ no seu corpo acompanha a da atmosfera;
• quando morre, deixa de incorporar carbono, e o ${}^{14}\mathrm{C}$ que tem vai diminuindo, sem reposição;
• medindo quanto ${}^{14}\mathrm{C}$ resta e comparando com a proporção inicial, calcula-se há quanto tempo morreu.

É esta a «característica do ${}^{14}\mathrm{C}$» que o enunciado pede: ser radioativo, com um decaimento a ritmo constante que permite calcular a idade.

3.º — (B) as plantas incorporam o ${}^{14}\mathrm{C}$ na fotossíntese

As plantas absorvem $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ da atmosfera para a fotossíntese — e não distinguem o ${}^{14}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ do ${}^{12}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$. No ciclo de Calvin, o carbono do $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ é fixado e incorporado nas moléculas orgânicas que a planta sintetiza: glicose, amido, celulose, e daí proteínas e lípidos. Por isso a matéria orgânica vegetal das paleofezes — os cereais, os frutos silvestres, as leguminosas da dieta dos mineiros — contém ${}^{14}\mathrm{C}$.

4.º — (C) os animais recebem-no pela alimentação

Os animais são heterotróficos: não fixam $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$. Obtêm a matéria orgânica comendo plantas — ou animais que comeram plantas — e usam as moléculas digeridas e absorvidas para sintetizar as suas próprias moléculas orgânicas (proteínas, lípidos, glícidos). O ${}^{14}\mathrm{C}$ que estava na planta passa assim ao animal, ao longo da cadeia alimentar. É por isso que a matéria animal das paleofezes — as carnes bovinas e de javali — também contém ${}^{14}\mathrm{C}$, e pode ser datada pelo mesmo método.

o método serve para estas idades

As paleofezes têm entre cerca de 250 e 3300 anos (1301 a. C. a 1783 d. C.). São idades inferiores ao período de semivida: ainda resta muito ${}^{14}\mathrm{C}$ para medir com precisão. O método do ${}^{14}\mathrm{C}$ é útil até algumas dezenas de milhares de anos; para rochas com milhões de anos usam-se outros isótopos, de semivida muito mais longa.

como este item é corrigido (por níveis, $12$ pontos)

• nível 5 — $12$ pontos: os três elementos, com rigor;
• nível 4 — $10$ pontos: os três, com falhas de rigor;
• nível 3 — $8$ pontos: dois, com rigor;
• nível 2 — $6$ pontos: dois, com falhas de rigor;
• nível 1 — $4$ pontos: um, com rigor.

Não há nível para um elemento com falhas: vale $0$. É o item mais pesado da prova — cada elemento esquecido custa $4$ pontos, e escrever os três elos vale a pena.

como se arruma uma resposta de nível 5

Três parágrafos, um por elemento, pela ordem A → B → C. Para cada um: o facto e a consequência. (A) radioativo, decai a ritmo constante → a quantidade que resta permite calcular a idade. (B) plantas absorvem ${}^{14}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ na fotossíntese → ${}^{14}\mathrm{C}$ nas moléculas orgânicas vegetais. (C) animais comem plantas e usam essa matéria para sintetizar as suas moléculas → ${}^{14}\mathrm{C}$ também na matéria animal. A resposta de exame deste item segue exatamente este esqueleto.

onde se perdem pontos

• Explicar só a datação e esquecer a biologia. O decaimento sozinho é o elemento A; sem a fotossíntese e a alimentação ficas, no máximo, no nível 1 ($4$ pontos).
• Explicar a matéria vegetal e esquecer a animal (ou vice-versa). O enunciado pede as duas: são os elementos B e C.
• Dizer que «os animais respiram ${}^{14}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$» ou que «absorvem ${}^{14}\mathrm{C}$ do ar». Os animais não fixam $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$; o ${}^{14}\mathrm{C}$ chega-lhes pelos alimentos. É um erro de rigor que pode anular o elemento C.
• Dizer que o ${}^{14}\mathrm{C}$ «aumenta» ou «se forma» na matéria orgânica depois da morte. É o contrário: depois da morte só diminui.
• Falar de «decaimento» sem dizer para que serve. O elemento A pede a ligação: o decaimento a ritmo constante é o que permite determinar a idade.
• Dizer que as plantas absorvem ${}^{14}\mathrm{C}$ «pela raiz». O carbono entra nas plantas como $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$, pelas folhas, para a fotossíntese.

para reconhecer o próximo item deste tipo

Sempre que um elemento passa do ambiente para os seres vivos (carbono, azoto, um contaminante, um isótopo), a cadeia é a mesma: produtores incorporam-no (fotossíntese, absorção pela raiz) → consumidores recebem-no pela alimentação e usam-no para sintetizar as suas moléculas → passa de nível trófico em nível trófico. E um isótopo radioativo serve para datar porque decai a ritmo constante (período de semivida): o que resta mede o tempo decorrido. Se o item nomear dois tipos de matéria (vegetal e animal), a resposta tem de ter um elo para cada um.