ENEM – 2014 – parte 1 QUESTÕES COMENTADAS Ciências da Natureza e suas tecnologias Caro estudante, Trazemos para você as questões das disciplinas de Química, Física e Biologia da prova do Exame Nacional do Ensino Médio (ENEM) do ano de 2014, da prova de “Ciências da Natureza e suas tecnologias”. Esperamos que as discussões e comentários das questões se tornem objetos de aprofundamento de sua formação acadêmica e de preparação para as provas dos próximos anos. Bom aprendizado! Educar Brasil. QUESTÃO 01 Existem bactérias que inibem o crescimento de um fungo causador de doenças no tomateiro, por consumirem o ferro disponível no meio. As bactérias também fazem fixação de nitrogênio, disponibilizam cálcio e produzem auxinas, substâncias que estimulam diretamente o crescimento do tomateiro. PELZER, G. Q. et al. “Mecanismos de controle da murcha-de-esclerócio e promoção de crescimento em tomateiro mediados por rizobactérias”. Tropical PIant Pathology, v. 36, n. 2, mar. abr. 2011 (adaptado). Qual dos processos biológicos mencionados indica uma relação ecológica de competição? a) Fixação de nitrogênio para o tomateiro. b) Disponibilização de cálcio para o tomateiro. c) Diminuição da quantidade de ferro disponível para o fungo. d) Liberação de substâncias que inibem o crescimento do fungo. e) Liberação de auxinas que estimulam o crescimento do tomateiro. Comentários A relação ecológica do tipo “competição” se evidencia quando duas ou mais espécies concorrem, disputando um mesmo “recurso” do habitat onde vivem; podendo ser nutriente, água, elemento químico, abrigo etc. No caso citado, a competição entre bactérias e fungos é evidenciada pela disputa pelo elemento ferro, disponível no meio. Acontece que as bactérias em geral têm maior grau de eficiência na absorção do íon ferroso (Fe2+) e férrico (Fe3+) do que os fungos, gerando como conseqüência uma redução no crescimento dos fungos, reduzindo a incidência da doença nos tomateiros. Assim, a relação entre esses fungos e bactérias é de “competição”, enquanto entre os tomateiros e as bactérias a relação é de “simbiose”, gerando benefícios para ambos. Grau de dificuldade – Médio. O estudante não terá dificuldades para acertar a questão, se tiver conhecimento das relações ecológicas, principalmente de “competição”, para distingui-la das demais, embora própria palavra “competição” já oferece uma linha de raciocínio. No entanto, a questão exige atenção, para que o estudante não confunda a situação de competição pelo ferro, com as outras vantagens da simbiose das plantas com as bactérias no caso do cálcio e do nitrogênio, que não constituem competição. Resposta c) Diminuição da quantidade de ferro disponível para o fungo. QUESTÃO 02 O potencial brasileiro para transformar lixo em energia permanece subutilizado — apenas pequena parte dos resíduos brasileiros é utilizada para gerar energia. Contudo, bons exemplos são os aterros sanitários, que utilizam a principal fonte de energia ali produzida. Alguns aterros vendem créditos de carbono com base no Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL), do Protocolo de Kyoto. Essa fonte de energia subutilizada, citada no texto, é o a) etanol, obtido a partir da decomposição da matéria orgânica por bactérias. b) gás natural, formado pela ação de fungos decompositores da matéria orgânica. c) óleo de xisto, obtido pela decomposição da matéria orgânica pelas bactérias anaeróbias. d) gás metano, obtido pela atividade de bactérias anaeróbias na decomposição da matéria orgânica. e) gás liquefeito de petróleo, obtido pela decomposição de vegetais presentes nos restos de comida. Comentários O lixo contém grande quantidade de matéria orgânica em decomposição. As moléculas orgânicas são grandes, com vários átomos de carbono em suas cadeias, possuem grande quantidade de energia armazenada em suas ligações químicas. As bactérias anaeróbicas (que são capazes de atuar sem a presença do oxigênio do ar, uma vez que o lixo está compactado) quebram essas moléculas em moléculas pequenas, principalmente o metano (CH4), utilizando a energia liberada na quebra dessas ligações químicas em seu metabolismo. Os aterros sanitários são depósitos de lixo, em local preparado com uma base plástica de polietileno de alta densidade (P.E.A.D.), para impedir que o chorume (líquido liberado na decomposição do lixo) atinja os lençóis freáticos. Sobre essa camada plástica, são acumuladas as camadas de lixo produzidas a cada dia por uma cidade ou região. Além do chorume, a decomposição libera grande quantidade de gás combustível, o metano (CH4), que passa por tubulações instaladas em vários pontos do aterro. O metano pode e deve ser aproveitado, pois seu carbono é “limpo”, não fóssil, uma vez que esteve na atmosfera recentemente; ao contrário do carbono que tem origem no petróleo ou no carvão mineral. Se não for aproveitado, será lançado na atmosfera, constituindo um desperdício de energia. O metano pode ser recolhido e queimado em uma pequena estação termelétrica próxima ao aterro, onde o calor produzido é utilizado para ferver água sob pressão, gerando vapor, que por sua vez impulsiona um gerador para a produção de energia elétrica. Grau de dificuldade - Fácil A decomposição espontânea da matéria orgânica em geral sempre libera gás metano e o assunto é amplamente discutido ao longo dos ensinos Fundamental e Médio. Mesmo os “distratores” das opções falsas são bastante óbvias, bastando ao estudante estar minimamente informado sobre principais combustíveis. Resposta d) gás metano, obtido pela atividade de bactérias anaeróbias na decomposição da matéria orgânica. QUESTÃO 03 Na década de 1990, células do cordão umbilical de recém-nascidos humanos começaram a ser guardadas por criopreservação, uma vez que apresentam alto potencial terapêutico em consequência de suas características peculiares. O poder terapêutico dessas células baseia-se em sua capacidade de a) multiplicação lenta. b) comunicação entre células. c) adesão a diferentes tecidos. d) diferenciação em células especializadas. e) reconhecimento de células semelhantes. Comentários Os cordões umbilicais dos mamíferos placentários passaram a ser guardados para fins terapêuticos, por serem ricos em “células-tronco”; assim chamadas por serem capazes de gerar variações para diferentes “galhos”. Ou seja, são células não diferenciadas capazes de sofrerem modificações para células diferenciadas e especializadas, para assumir diferentes funções em tecidos específicos, como ossos, sangue, nervos, músculos etc, dependendo apenas de onde forem implantadas. O estudo para a implantação de células-tronco pode curar diversas enfermidades e nas terapias de combate a doenças cardiovasculares, neurodegenerativas, diabetes tipo 1, acidentes vasculares cerebrais (AVCs), doenças hematológicas, e na recuperação de tecidos danificados de difícil regeneração, como os traumas na medula espinhal, que já deixam milhares de pessoas paraplégicas ou tetraplégicas. Grau de dificuldade – Fácil. O estudante que se preocupa em acompanhar noticiários e reportagens científicas estará preparado para acertar a questão, pois o assunto do aproveitamento das células-tronco é amplamente divulgado nos meios de comunicação. Resposta d) diferenciação em células especializadas. QUESTÃO 04 A aplicação excessiva de fertilizantes nitrogenados na agricultura pode acarretar alterações no solo e na água pelo acúmulo de compostos nitrogenados, principalmente a forma mais oxidada, favorecendo a proliferação de algas e plantas aquáticas e alterando o ciclo do nitrogênio, representado no esquema. A espécie nitrogenada mais oxidada tem sua quantidade controlada por ação de microrganismos que promovem a reação de redução dessa espécie, no processo denominado desnitrificação. O processo citado está representado na etapa a) I. b) II. c) III. d) IV. e) V. Comentários O ciclo do nitrogênio (N) é um dos mais importantes ciclos da Natureza. Isso porque o nitrogênio compõe os aminoácidos, que por sua vez são os “tijolos” que compõem as grandes moléculas de proteínas. Sem proteínas, não há crescimento e desenvolvimento das plantas, que por sua vez são a base para a alimentação dos organismos heterótrofos. O nitrogênio está principalmente na forma de gás (N2) na atmosfera terrestre, compreendendo 78% do ar. Mas, as ligações triplas (N≡N) que o formam são difíceis de serem quebradas por organismos vivos. Os raios elétricos atmosféricos conseguem quebrar esse gás, oxidando-o em vários óxidos de nitrogênio, principalmente óxido de nitrogênio V (N2O5), que por sua vez reagem com a água atmosférica formando o ácido nítrico (HNO3), que por sua vez ioniza fortemente na água, formando o ânion nitrato (NO 31-). É na forma de nitrato que as plantas conseguem absorver e metabolizar o nitrogênio. Outra forma de transformação do gás nitrogênio (N2) em nitrato (NO31-) é através de bactérias fixadoras de nitrogênio, principalmente as do gênero Rhizobium, presentes em compartimentos especializados (nódulos) nas raízes de algumas plantas leguminosas, como é o caso da soja, onde desenvolvem uma relação simbiótica com a planta, convertendo e armazenando o nitrogênio na forma de nitrato (NO31-) ou amônio (NH41+). Essa particularidade das leguminosas tem sido usada, inclusive, como forma de adubação do solo, utilizando a cultura da soja, alternada com outras culturas. Ilustração retirada de uma questão de vestibular da UFMG No entanto, a questão se refere ao processo contrário, ou seja, de quando há um excesso de ânions nitrato (NO31-) no solo ou na água, o que caracteriza um excesso de nutrientes ou “eutrofização” do solo ou da água. Isso acontece mais frequentemente quando há excesso de adubação química por parte dos agricultores. Nos adubos químicos, o nitrogênio já é oferecido às plantas na forma de nitrato, nos adubos chamados “NPK”, sigla formada pelos símbolos dos elementos nitrogênio (N), fósforo (P) e potássio (K). Com esse excesso de nitrato, as bactérias promovem o processo inverso, transformando nitrato (NO 31-) em gás nitrogênio (N2). Chamamos o processo de conversão do nitrogênio gasoso em nitrato de “nitrificação”, de acordo com a equação (não balanceada) abaixo, onde o número de oxidação do nitrogênio no nitrato é “+5” e no gás nitrogênio é “zero”, já que é uma substância simples: NO31- (aq) → N2 (g) Nox = +5 Nox = 0 Portanto, a “nitrificação” ocorre com redução do nitrogênio, que ganha 5 elétrons. Da forma oposta, chamamos de “desnitrificação” a oxidação do nitrogênio, que perde 5 elétrons para ser convertido de gás nitrogênio para nitrato. Grau de dificuldade – Médio. A questão exige que o estudante identifique a espécie mais oxidada (nitrato), dentre várias contendo nitrogênio, além de saber previamente o que é “nitrificação” para deduzir e identificar o processo de “desnitrificação”. Ou seja, o estudante precisa estar bastante familiarizado com o ciclo do nitrogênio e sua importância para as plantas, assim como a química envolvida nas práticas agrícolas mais importantes. Resposta e) V. QUESTÃO 05 Uma região de Cerrado possui lençol freático profundo, estação seca bem marcada, grande insolação e recorrência de incêndios naturais. Cinco espécies de árvores nativas, com as características apresentadas no quadro, foram avaliadas quanto ao seu potencial para uso em projetos de reflorestamento nessa região. Característica Árvore 1 Árvore 2 Árvore 3 Superfície foliar Profundidade das raízes Coberta por tricomas Coberta por cera Coberta cera Baixa Alta Baixa por Árvore 4 Árvore 5 Coberta por espinhos Coberta por espinhos Baixa Alta Qual é a árvore adequada para o reflorestamento dessa região? a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5 Comentários Considerando as condições do bioma de Cerrado, com secas marcadas e rigorosas, grande insolação, e localização profunda dos lençóis freáticos, percebemos que as características ideais que as árvores devem apresentar são aquelas que favoreçam o alcance das águas subterrâneas, e as que possibilitem melhor capacidade para reter água, diminuindo a transpiração por parte de suas folhas nos períodos de seca. Assim sendo, as folhas cobertas por camadas cerosas e as raízes de grande profundidade são as características ideais para a escolha das espécies de recuperação desse bioma. Grau de dificuldade – Fácil. A questão apresenta dados suficientes para que o estudante acerte a questão usando apenas de bom senso e atenção. As características do bioma de Cerrado são amplamente discutidas nos ensinos Fundamental e Médio. Resposta b) 2 QUESTÃO 06 Embora seja um conceito fundamental para a biologia, o termo “evolução” pode adquirir significados diferentes no senso comum. A ideia de que a espécie humana é o ápice do processo evolutivo é amplamente difundida, mas não é compartilhada por muitos cientistas. Para esses cientistas, a compreensão do processo citado baseia-se na ideia de que os seres vivos, ao longo do tempo, passam por a) modificação de características. b) incremento no tamanho corporal. c) complexificação de seus sistemas. d) melhoria de processos e estruturas. e) especialização para uma determinada finalidade. Comentários As questões envolvendo o confronto de “conceitos científicos” com as idéias do “senso comum” são bastante comuns nas provas do ENEM e muito importantes para o crescimento e desenvolvimento do pensamento científico, principalmente no meio estudantil. Aliás, pode-se dizer que as mudanças de pensamento de um nível de sendo comum para níveis mais científicos são das mais importantes e fundamentais para o crescimento intelectual da população de um país, que reflete seu potencial de desenvolvimento cultural, tecnológico, econômico, social etc! Acontece também que o conceito científico de “evolução” é um dos que carrega mais preconceitos, confrontando diretamente com os dogmas religiosos da “criação”. Assim, pelo senso comum, costuma-se pensar que os cientistas são todos ateus, por não acreditarem que Deus tenha criado as diferentes formas de vida, e que as espécies tenham evoluído sozinhas, sem a interferência divina. Não é bem assim. Existem cientistas ateus, como existem cientistas com as mais diferentes crenças e religiões. Einstein, o maior cientista do século passado, acreditava em Deus. Da mesma forma, há inúmeras mentes brilhantes no setor da religião e da ciência, que procuram “campos teóricos” em que a teoria da evolução e da criação possam harmonizar, validando ambas. Segundo essa “associação teórica”, Deus pode ter criado as formas de vida e interferir quando bem entender na criação, mas também possibilitar e deixar que a evolução se processe. O fato é que há, sim, a evolução pela seleção das variedades das espécies. A variedade de uma espécie que melhor se adapta, tem mais chances de sobreviver às dificuldades apresentadas pelo ambiente. A outra variedade tende a diminuir sua população e desaparecer, como evidenciam diversas provas fósseis encontradas. De outra forma, o conceito de “evolução” carrega vários outros significados subentendidos, de origem “não científica”. Por exemplo, como cita a questão, a de que o ser humano seria “a mais evoluída das formas de vida”. Esse conceito também é oriundo de conceitos religiosos segundo os quais “o homem foi feito à imagem e semelhança de Deus”. Assim, separar conceitos religiosos de conceitos científicos não é tarefa fácil. É preciso tolerância e paciência, inclusive para não gerar conflitos entre os debatedores. Mas, o conceito de “evolução”, do ponto de vista científico não tem nada de difícil, nem complicado. Simplesmente é a verificação do fato de que ocorrem mudanças das características das espécies, ao longo do tempo, geradas por melhores ou piores adaptações de variedades dessas espécies às condições do ambiente. A ocorrência dessas mudanças é um fato, como já dissemos, comprovadas por fósseis, dados experimentais e observações dos ambientes naturais e das espécies vegetais e animais dos mais variados habitats da Terra. Para muitos religiosos e cientistas a verificação desse fato não desmerece, nem desmente a existência de Deus; ao contrário, indica uma imensa sabedoria, segundo a qual tudo está em constante transformação. Assim, “evolução” biológica é um processo de transformação contínuo, que envolve as modificações de características das espécies. Os seres humanos estão inseridos nesse contexto natural como qualquer outra espécie, estando sujeitos às modificações genéticas e de adaptação ao ambiente. Grau de dificuldade – Difícil. Os “distratores” das opções falsas estão muito bem elaborados e podem facilmente levar o estudante ao erro, principalmente os das opções “c”, “d” e “e”, onde o conceito de evolução pode ser entendido como “aperfeiçoamento”, “complexização” e “especialização” de órgãos e sistemas e não apenas como “modificações”. Resposta a) modificação de características. QUESTÃO 07 O funcionamento dos geradores de usinas elétricas baseia-se no fenômeno da indução eletromagnética, descoberto por Michael Faraday no século XIX. Pode-se observar esse fenômeno ao se movimentar um imã e uma espira em sentidos opostos com módulo da velocidade igual a v, induzindo uma corrente elétrica de intensidade i, como ilustrado na figura. A fim de se obter uma corrente com o mesmo sentido da apresentada na figura, utilizando os mesmos materiais, outra possibilidade é mover a espira para a a) esquerda e o imã para a direita com polaridade invertida. b) direita e o imã para a esquerda com polaridade invertida. c) esquerda e o imã para a esquerda com mesma polaridade. d) direita e manter o imã em repouso com polaridade invertida. e) esquerda e manter o imã em repouso com mesma polaridade. Comentários Essa questão é bastante interessante, ilustrando bem como as propriedades magnéticas influenciam nas propriedades da corrente elétrica produzida, no caso pelo movimento de um ímã ou de uma espira. Analisando a figura, percebemos que está havendo um afastamento do ímã em relação à espira. Observe que o ímã está posicionado com o seu pólo norte voltado na direção da espira. De acordo com a lei de Lenz, essa situação permite que ocorra uma força de atração entre ambos, formando um polo sul na extremidade esquerda da espira. Assim, para que outra situação provoque uma corrente elétrica no mesmo sentido, a extremidade esquerda da espira precisa continuar manifestando um pólo sul. Para se conseguir isso, é necessário inverter o ímã, voltando seu pólo sul para a espira, e fazendo, ao invés de um afastamento, um movimento de aproximação entre eles, deslocando o ímã para a direita e a espira para a esquerda. Grau de dificuldade – Difícil. A questão parece simples, mas não é. O estudante precisa entender que deverá produzir novamente a corrente elétrica, mas mantendo-a para o mesmo sentido, utilizando-se de outro procedimento; e isso exige boa capacidade de visualização e bom conhecimento da interação dos ímãs com as espiras nos motores elétricos. É muito provável que vários estudantes se confundam com os “distratores” das opções falsas, mesmo com conhecimentos razoáveis do conteúdo. Resposta a) esquerda e o imã para a direita com polaridade invertida. QUESTÃO 08 Parte do gás carbônico da atmosfera é absorvida pela água do mar. O esquema representa reações que ocorrem naturalmente, em equilíbrio, no sistema ambiental marinho. O excesso de dióxido de carbono na atmosfera pode afetar os recifes de corais. O resultado desse processo nos corais é o(a) a) seu branqueamento, levando à sua morte e extinção. b) excesso de fixação de cálcio, provocando calcificação indesejável. c) menor incorporação de carbono, afetando seu metabolismo energético. d) estímulo da atividade enzimática, evitando a descalcificação dos esqueletos. e) dano à estrutura dos esqueletos calcários, diminuindo o tamanho das populações. Comentários Um dos mais importantes equilíbrios químicos aquáticos é o que envolve a “dissolução” do dióxido de carbono (CO2). Esse equilíbrio, de forma simplificada, é percebido todos os dias nas garrafas de água mineral gaseificada ou de refrigerantes. Nesse caso, o dióxido de carbono é injetado sob pressão no ato do fechamento das garrafas, no final do processo industrial, quando grande parte de suas moléculas é forçada a reagir com a água do meio, formando ácido carbônico. CO2 (g) + H2O (l) H2CO3 (aq) Obs.: Usamos a palavra “dissolução” entre aspas acima, justamente porque ela é muito utilizada para o caso do dióxido de carbono na água; mas como vimos, trata-se de uma reação química e não de uma dissolução comum. Os equilíbrios químicos envolvem reações químicas que não se completam, porque podem ocorrer também em sentidos contrários, onde produtos passam a reagir e reagentes podem ser produzidos, dependendo de variações diversas do meio, como temperatura, pressão, concentração dos reagentes etc. No caso dos refrigerantes, por exemplo, quando abrimos a garrafa, há formação imediata de bolhas de gás carbônico, porque o equilíbrio foi deslocado para a esquerda pela diminuição da pressão no interior da garrafa. Mas, esse não é o único equilíbrio que ocorre. Há, ainda, outros equilíbrios importantes, como a ionização parcial e a ionização total do ácido carbônico, gerando ânions bicarbonato (HCO31-) e carbonato (CO32-), respectivamente. Ionização parcial: H2CO3 (aq) HCO31- (aq) + H+1 (aq) Ionização total: HCO31- (aq) CO32- (aq) + H+1 (aq) Sempre que o dióxido de carbono reage com a água, há aumento de acidez, devido ao aumento da concentração de íons hidrogênio (H+) na água. Voltando ao caso da água mineral gaseificada e dos refrigerantes, percebemos que há um característico gosto azedo quando a garrafa foi recentemente aberta, e que esse sabor vai diminuindo na medida em que o gás vai escapando da garrafa. Sabemos que o gosto azedo é típico do meio ácido. Ora, acontece que o meio ácido é agressivo a todo o tipo de carbonatos e bicarbonatos sólidos, como é o caso dos esqueletos e estruturas baseadas no calcário (carbonato de cálcio, CaCO3), como os de moluscos, cnidários, conchas e corais. Os carbonatos e bicarbonatos em contato com ácidos reagem facilmente, se decompondo, liberando gás carbônico, cátions cálcio (Ca2+) e água. CaCO3 (s) + 2 H1+ (aq) CO2 (g) + Ca2+ (aq) + H2O (l) Assim, a redução do pH das águas marinhas pode causar danos à estrutura dos exoesqueletos calcários de moluscos e cnidários formadores dos recifes de coral, reduzindo o tamanho dessas populações oceânicas. Grau de dificuldade – Difícil. A questão envolve vários equilíbrios químicos, que estão representados na ilustração. Mas, a mesma não apresenta as consequências do aumento da acidez, como o caso do ataque ao carbonato de cálcio presente em diversos organismos marinhos. Assim, o estudante pode achar que a resposta está representada no enunciado, como muitas vezes acontece nas questões do ENEM, mas o mesmo não acontece nesta. Resposta e) dano à estrutura dos esqueletos calcários, diminuindo o tamanho das populações. QUESTÃO 09 Os parasitoides (misto de parasitas e predadores) são insetos diminutos que têm hábitos muito peculiares: suas larvas podem se desenvolver dentro do corpo de outros organismos, como mostra a figura. A forma adulta se alimenta de pólen e açúcares. Em geral, cada parasitoide ataca hospedeiros de determinada espécie e, por isso, esses organismos vêm sendo amplamente usados para o controle biológico de pragas agrícolas. A forma larval do parasitoide assume qual papel nessa cadeia alimentar? a) Consumidor primário, pois ataca diretamente uma espécie herbívora. b) Consumidor secundário, pois se alimenta diretamente dos tecidos da lagarta. c) Organismo heterótrofo de primeira ordem, pois se alimenta de pólen na fase adulta. d) Organismo heterótrofo de segunda ordem, pois apresenta o maior nível energético na cadeia. e) Decompositor, pois se alimenta de tecidos do interior do corpo da lagarta e a leva à morte. Comentários Como a questão informa, a larva do inseto se comporta como parasita e predadora ao mesmo tempo, daí sendo chamada de “parasitóide”. Consumindo os tecidos da lagarta hospedeira, essa larva não pode ser considerada consumidora primária, pois está se alimentando de tecido animal e não de tecido vegetal. A lagarta hospedeira, sim, é um consumidor primário, se alimentando exclusivamente de folhas, constituindo uma praga para as lavouras. Portanto, ao se alimentar da lagarta vegetariana (consumidor primário) a larva do inseto parasitóide se comporta como consumidor secundário na cadeia alimentar proposta pela questão. Grau de dificuldade – Fácil. A questão não oferece nenhuma dificuldade de dedução da posição da larva do inseto na cadeia alimentar. Resposta b) Consumidor secundário, pois se alimenta diretamente dos tecidos da lagarta.