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Teste de avaliação 3 2020- Biologia e Geologia 10.º anoGrupo IAs causas do magmatismo em margens de rifte e nas grandes províncias ígneas 1 (GPI) são incertas, pois as condições de formação do manto subjacente não podem, atualmente, ser observadas diretamente. A zona este-africana é um local privile...

Description

2020-2021

Teste de avaliação 3 Biologia e Geologia 10.º ano

Grupo I As causas do magmatismo em margens de rifte e nas grandes províncias ígneas 1 (GPI) são incertas, pois as condições de formação do manto subjacente não podem, atualmente, ser observadas diretamente. A zona este-africana é um local privilegiado para realizar estudos neste âmbito pois engloba tanto a GPI Africana-Arábica, como o sistema ativo do Rifte Este-Africano (REA). Na região do REA, a atividade vulcânica ocorreu inicialmente há cerca de 45 Ma-30 Ma, com um episódio vulcânico no sul da Etiópia e Quénia, após o que se formou a província de escoada basáltica continental AfricanaArábica (31 Ma-29 Ma). Há sensivelmente 29 Ma-10 Ma, a atividade vulcânica na região restringiu-se a vulcõesescudo isolados no Planalto Etíope e no sul da Etiópia e Turkana. Posteriormente, o magmatismo relacionado com o rifte tornou-se generalizado ao longo de todo o leste africano, com evidências claras na zona de Afar. Atualmente, é consensual que a temperatura média do manto ronda os 1350 °C. Estudos do passado sugerem que a temperatura do manto na zona este-africana poderá ser superior à temperatura média do manto, o que foi comprovado por um estudo de 2012 que concluiu que, nesta zona, a temperatura do manto superior permaneceu acima dessa temperatura média nos últimos 40 Ma: em magmatismo recente (10 Ma-presente), a temperatura registada variou entre 1350 e 1490 °C, apenas um pouco mais elevada quando comparada com valores para outras regiões influenciadas por hotspots (figura 1). Em escoadas basálticas mais antigas, registaram-se anomalias de cerca de 170 °C. Numerosos estudos geofísicos apontam para a existência de uma zona de baixa velocidade de ondas sísmicas abaixo da placa Africana. Na estação sismográfica de Addis Ababa, na Etiópia, o tempo de chegada das ondas P é o mais retardado a nível mundial. A tabela 1 mostra os valores para as anomalias no tempo de chegadas das ondas S. Grandes províncias ígneas- acumulações de rochas magmáticas em áreas superiores a 100 000 km2, formadas num curto intervalo de tempo geológico. Poderão estar relacionadas com extinções em massa. 1

Figura 1 – Medições de temperaturas no manto em diversas ilhas oceânicas e grandes províncias ígneas. REA - Rifte este-africano, PMCA - Província magmática central do Atlântico, POJ - Planalto Ontong Java, GPIC - Grande província ígnea das Caraíbas, PIAN - Província ígnea do Atlântico Norte, BRMO - Basalto de rifte meso-oceânico.

Tabela 1 – Anomalias médias na velocidade de ondas sísmicas no manto, entre 50 e 200 km e entre 50 e 410 km de profundidade (valores negativos - as ondas chegam depois do previsto; valores positivos - as ondas chegam antes do previsto). Região Atraso ondas S Atraso ondas S aos 200 km (%) aos 410 km (%) Rifte Etiópia - 5,11 - 4,24 Afar - 5,15 - 4,19 Islândia - 3,12 - 3,31 Havai - 1,04 - 1,50 Samoa - 0,90 - 1,58 Ilhas Cook - 0,58 - 0,83 Açores - 2,25 - 1,60 Canárias + 0,32 - 0,32 Galápagos - 5,46 - 3,10 Baseado em Rooney, T.O. et al. (2012) Elevated mantle temperature beneath East Africa. Geological Society of America.

Nas questões de 1. a 8., selecione a opção que completa corretamente as afirmações. 1. Comparando o magmatismo dos riftes ativos com o das GPI, é correto afirmar que (A) o primeiro ocorre apenas em zonas oceânicas. (B) nas GPI apenas se formarão rochas vulcânicas e nos riftes apenas rochas plutónicas. (C) nos riftes ativos a extrusão de lava é praticamente contínua e que nas GPI ocorre de forma geologicamente rápida. (D) o segundo apenas ocorre em zonas continentais. 2. A formação do manto (A) apenas pode ser estudada, atualmente, através da análise de testemunhos de sondagens e análise de xenólitos. (B) é analisada, atualmente, através de métodos geofísicos, como os sísmicos, entre outros. (C) esteve limitada aos primeiros milhões de anos da Terra. (D) e a sua dinâmica não tem qualquer efeito à superfície. 3. A litosfera é uma camada com elevado interesse científico, nomeadamente no estudo da origem de sismos tectónicos. Esta camada terrestre (A) engloba a crusta e parte do manto inferior. (B) é constituída essencialmente por silicatos de alumínio. (C) encontra-se no estado sólido dúctil, pelo que permite o movimento da camada suprajacente. (D) encontra-se no estado sólido rígido e apresenta movimentos. 4. O atraso das ondas sísmicas é ___ na zona da Etiópia, o que indica a presença de materiais ___ do que os materiais adjacentes. (A) elevado (...) menos rígidos (B) elevado (...) mais rígidos (C) pouco significativo (...) menos rígidos (D) pouco significativo (...) mais rígidos 5. Na zona este-africana, a diferença no valor de temperatura no manto relativamente ao valor médio (A) foi superior nos últimos 10 Ma do que entre 10 e 40 Ma. (B) foi superior à diferença verificada em todas as ilhas vulcânicas. (C) atingiu valores máximos entre 10 e 40 Ma. (D) foi máxima tendo sido de 140 °C. 6. A análise da figura 1 permite concluir que (A) a maior diferença de temperatura no manto, relativamente ao valor médio, verificou-se nas GPI. (B) nas GPI, a diferença de temperatura no manto, relativamente ao valor médio, é sempre superior à das ilhas vulcânicas. (C) na PMCA os valores de temperatura no manto são os mais elevados. (D) nos Açores, foram medidas apenas temperaturas inferiores ao valor médio no manto.

7. As anomalias na propagação das ondas S (A) evidenciam que em todas as regiões se verificaram atrasos na sua propagação.

(B) foram mais acentuadas em Addis Ababa a 200 e a 200 km de profundidade. (C) são sempre superiores nas ilhas oceânicas. (D) indicam a presença de materiais a elevadas temperaturas, aos 410 km de profundidade, em todas as regiões apresentadas.

8. A velocidade das ondas sísmicas (A) diminuiu na descontinuidade crusta-manto. (B) aumenta na transição da litosfera para a astenosfera. (C) diminui na transição da astenosfera para a mesosfera. (D) aumenta na descontinuidade núcleo externo-núcleo interno. 9. Ordene as afirmações A a E, de modo a reconstituir a sequência de fenómenos que se inicia com a atividade no Rifte Este-Africano (REA) e que culmina na formação de um novo oceano. A. Generalização do magmatismo associado ao REA. B. Erupção vulcânicas no sul da Etiópia e Quénia. C. Erupções de vulcões-escudo na Etiópia e Turkana. D. Formação da GPI Africana-Arábica. E. Formação de nova litosfera oceânica com separação de duas placas litosféricas.

Grupo II

Os suplementos de antioxidantes contribuem para evitar situações de elevado stresse oxidativo (acumulação de espécies reativas de oxigénio, ERO), que pode potenciar lesões musculares, diminuição da imunidade e fadiga. As ERO são compostos químicos altamente instáveis e reativos, derivados do oxigénio, que se formam durante a atividade celular e, particularmente, em situações de infeção. Provocam danos em várias estruturas celulares, como os lípidos de membrana e mesmo no DNA. São exemplos de ERO o peróxido de hidrogénio (H2O2) e o anião superóxido (O2-). Durante a atividade física, aumenta a produção de ERO, logo, pela sua ação na redução destas moléculas, é lógico pensar-se em fornecer grandes doses de suplementos antioxidantes a atletas, para melhorar a sua performance. Os suplementos de vitamina C são dos mais utilizados, nomeadamente por atletas, mas ainda se debate a importância de suplementos desta vitamina para praticantes profissionais de atividade física. A vitamina C desempenha uma importante função imunológica, na síntese de colagénio 1 e de cortisol2, para além de, indiretamente, remover ERO que podem danificar as células. Esta última função é particularmente importante, pois registaram-se aumentos acentuados de ERO em situações de exercício físico moderado a intenso. Mas os ERO atuam também a nível celular no sentido de promover adaptações ao treino, o que é inibido pela vitamina C. Foram efetuados estudos em humanos com o objetivo de analisar o efeito da combinação de vitamina C e E no desempenho desportivo: a vitamina E atua como antioxidante e a vitamina C contribui para a regeneração de vitamina E. Os resultados estão representados na tabela 1. Existem evidências de que pequenas doses de vitamina C (0,2 g), ingeridas em 5 porções de frutos e vegetais diariamente poderão ser suficientes para reduzir o stresse oxidativo sem ultrapassar o valor limite que inibe as adaptações ótimas ao treino. Ao mesmo tempo, poderá prevenir o aparecimento de doenças como cancro. colagénio - proteína animal com função estrutural na pele, ossos, tendões e ligamentos. Confere resistência e flexibilidade. 2 cortisol - hormona envolvida na resposta ao stresse e no metabolismo da glicose no fígado. 1

Dose diária de vitamina C (g)

Duração

Resultado

0,5 (+ 0,36 g de vit. E)

16 semanas

4,0%

0,2 (+ 0,14 g de vit. E)

4 semanas

1,5%

1

8 semanas

9,3%

Sem valores de vit. C e vit. E 0,8 (+ 1 g vit. E) 1,5 1 0,4 Aumento da performance relativamente ao controlo

Durante o exercício 8 semanas 1 semana Antes do exercício 2 semanas

2,0% 4,7% 1,7% 0,8% 8,9%

Diminuição da performance relativamente ao controlo

Tabela 1 – Efeitos de diferentes doses de vitamina C na prática de exercício, em diferentes estudos. Baseado em Braakhuis, A.J. (2012) Effect of Vitamin C Supplements on Physical Performance. American College of Sports Medicine.

Nas questões de 1. a 7., selecione a opção que completa corretamente as afirmações. 1. Segundo as informações, as ERO podem afetar a atividade celular por reação com (A) a membranar celular. (B) as proteínas e com o DNA. (C) os organelos que produzem energia e com os ribossomas. (D) os ribossomas e com o material genético. 2. Substâncias como os antioxidantes (A) podem promover a formação de ERO. (B) contribuem para prevenir lesões musculares. (C) estão associadas a uma diminuição da imunidade do organismo. (D) são produzidas em situação de repouso ou quando ocorre uma infeção. 3. Relativamente à vitamina C é correto afirmar que (A) inibe a formação de uma substância que elimina ERO. (B) entra na constituição de ossos e pele e está envolvida no metabolismo da glicose no fígado. (C) atua diretamente como antioxidante. (D) poderá contribuir para a inibição de algumas adaptações das células ao esforço físico. 4. São exemplos de glícidos estruturais ___, enquanto ___ são classificados como glícidos de reserva. (A) o amido e o glicogénio (...) a celulose e a quitina (B) a celulose e a quitina (...) o amido e o glicogénio (C) a celulose e a quitina (...) o amido e a frutose (D) o amido e a lactose (...) a glicose e a quitina 5. Em células humanas é possível observar, tal como em células bacterianas, (A) membrana celular, ribossomas e mitocôndrias. (B) apenas organelos não-membranares e material genético disperso no citoplasma. (C) membrana celular e material genético num invólucro membranar. (D) membrana celular, citoplasma e ribossomas. 6. No estudo descrito, a variável dependente foi (A) a variação na eficácia do desempenho desportivo. (B) a dose diária de vitamina C. (C) a presença ou ausência de vitamina E no tratamento. (D) a duração da aplicação dos suplementos. 7. As afirmações I a III dizem respeito aos dados do texto e da figura 1. I - Quanto maior o período de suplementação com vitamina C, melhor é o desempenho desportivo. II - O efeito da suplementação com vitamina C no desempenho desportivo parece variar com a dose e com a duração. III - Quadruplicando o tempo de aplicação, quadruplica o efeito, independentemente da dose de vitamina C e E.

Selecione a opção que permite classificar corretamente as afirmações. (A) A afirmação III é verdadeira, as afirmações I e II são falsas. (B) A afirmação II é verdadeira, as afirmações I e III são falsas. (C) As afirmações II e III são verdadeiras, a afirmações I é falsa. (D) As afirmações I e II são falsas, a afirmação III é verdadeira. 8. Explique em que medida uma dieta equilibrada poderá ser uma opção mais adequada do que a suplementação com antioxidantes para atletas, de forma a maximizar o desempenho desportivo. 9. Justifique a afirmação, com base nos dados fornecidos: “É necessária mais pesquisa para determinar os benefícios da suplementação com vitamina C em atletas”.

Grupo III

Número de lobos

A reintrodução de lobos-cinzentos no Parque Nacional de Yellowstone (PNY), o mais antigo parque nacional nos EUA, é um dos exemplos mais simbólicos de conservação de vida selvagem do século XX. Esta espécie foi reintroduzida em 1995-1996 com a libertação de 31 indivíduos, após tentativas mal sucedidas para controlar o aumento das populações de alguns herbívoros e consequente degradação da vegetação, como o abate de indivíduos. Em sete anos, o lobo-cinzento recolonizou os 8991 km2 do parque e diversas porções adjacentes, nos 72 800 km2 do grande ecossistema de Yellowstone. No PNY existem todas as espécies nativas de grandes carnívoros: urso-cinzento, urso-negro, puma e lobo-cinzento. A evolução de população de lobo-cinzento está representada na figura 1. Um estudo sobre a evolução da população de lobo-cinzento no PNY focou a sua análise em 1530 km2 no norte do PNY, que corresponde à área de distribuição de inverno. Aqui, são comuns sete espécies de ungulados (ou animais de casco): cervo, bisonte, veado-mula, veado-de-cauda-branca, alce, antílope-americano e carneiro-selvagem. Para além destas espécies, existe um ungulado não-nativo (cabra-da-montanha). A introdução deste predador de topo teve influência nas populações de urso-cinzento e de alguns necrófagos, como coiotes, corvos e águias, que se alimentam das carcaças das presas do lobo. Também se observou um aumento no crescimento de árvores, importante fonte de alimento para os cervos mas também para algumas espécies de aves, pequenos mamíferos, castores e alces. Em Isle Royale, uma ilha num dos maiores lagos da América do Norte, também foram introduzidos lobos, criados em zoológicos, de forma a controlar as populações de alces. A introdução não foi bem sucedida, mas alguns lobos colonizaram naturalmente a ilha, com consequências na população de alces (figura 2). Na figura 3 estão representadas algumas relações bióticas entre organismos em Isle Royale, considerado um ecossistema mais simples que Yellowstone.

PNY

Território norte do PNY

Figura 1 – Variação nas populações de lobo-cinzento do PNY e, do total, os que ocupavam o território norte, entre 1995 e 2001.

Figura 2 – Variações no número de alces e lobos, em Isle Royale, entre 1959 e 2002.

Raposa-vermelha

Corvo

Lobo

Esquilo-vermelho

Lebre-americana

Alce

Castor

Espécies de coníferas

Plantas de folha caduca

Abeto balsâmico

Bétula

Competição

Plantas aquáticas

Predação

Figura 3 – Relações entre organismos em Isle Royale. Baseado em Smith, D.W. et al. (2003) Yellowstone after wolves. American Institute of Biological Sciences

Nas questões de 1. a 4., selecione a opção que completa corretamente as afirmações. 1. No PNY, espécies ___ podem servir de alimento a ___. (A) de árvores (...) lobo-cinzento e castores. (B) como o cervo e o alce (...) urso-cinzento e castores. (C) de árvores (...) alces e castores. (D) como o cervo e o alce (...) corvos e castores.

2. Relativamente ao ecossistema de Isle Royale, é incorreto afirmar que (A) o primeiro nível trófico inclui plantas de folha caduca e plantas aquáticas. (B) o lobo é um consumidor de 2ª ordem. (C) se a população de alces se extinguir, o lobo obrigatoriamente desaparecerá. (D) o corvo alimenta-se de presas do lobo, sendo por isso considerados competidores.

3. Os organismos que têm a função de reciclar os cadáveres das presas do lobo e de outros consumidores (A) estão representados na figura 3. (B) são seres macroscópicos, como bactérias e fungos. (C) são os corvos e os coiotes. (D) são essenciais para que a matéria orgânica seja transformada em matéria inorgânica, disponibilizada aos produtores. 4. A evolução das populações de lobos no PNY entre 1995 e 2001 permite concluir que (A) a população aumentou de forma contínua, de ano para ano. (B) a tendência foi para um aumento da população de lobos, nesse período. (C) em cada ano, a maior parte dos lobos viviam na região a norte do PNY. (D) os alces foram a principal presa do lobo.

5. As afirmações I a III dizem respeito aos dados fornecidos. I- Os lobos que foram introduzidos em Isle Royale provenientes de zoológicos poderiam não ter capacidade para sobreviver em meio selvagem. II- Com a introdução dos lobos, será previsível uma diminuição nas populações de castores, devido à menor abundância de alimento para estes roedores. III- A evolução das populações de lobos e alces em Isle Royale deverá ser exatamente igual no PNY. Selecione a opção que permite classificar corretamente as afirmações. (A) A afirmação I é verdadeira, as afirmações II e III são falsas. (B) A afirmação III é verdadeira, as afirmações I e II são falsas. (C) As afirmações I e II são verdadeiras, a afirmações III é falsa. (D) As afirmações I e III são falsas, a afirmação II é verdadeira. 6. Ordene as afirmações identificadas pelas letras de A a E, de modo a traduzir a organização biológica num ecossistema, desde a estrutura mais complexa até à mais simples. A. As células musculares do lobo necessitam de energia para que o organismo procure e capture presas. B. É necessário um grupo de cerca de 15 lobos para matar um alce adulto. C. Geralmente, apenas o lobo alfa (dominante) se reproduz. D. Várias espécies do habitat do lobo competem entre si. E. Os lobos, assim como os restantes animais e plantas do PNY, estão bem adaptados a condições da estepe, com grandes amplitudes térmicas. 7. Uma série de estudos sugere que o sistema de pastagens em Yellowstone é estável e altamente produtivo e que os herbívoros ungulados contribuem para um aumento da circulação de nutrientes e aumento da produtividade do sistema. Explique de que forma ocorre a circulação de nutrientes no PNY, partindo do exemplo referido. Na resposta, devem ser utilizados os seguintes conceitos: nível trófico, matéria e ciclo.

8. Previamente à libertação dos lobos no PNY, foram criados modelos sobre o efeito da introdução da espécie, subsistindo a dúvida: A introdução de um predador de topo teria como efeito a estabilização ou a desestabilização das populações de presas? Preveja a evolução das populações do lobo-cinzento e das suas presas no PNY, após a reintrodução do predador.

Grupo IV

Os diamantes constituem um dos mais antigos materiais terrestres, muitas vezes com mais de 3,9 Ga (giga anos). São conhecidos pelas suas propriedades físicas particulares, o que os torna altamente valiosos para aplicações na indústria e joalharia. Mas estes minerais permitem também obter informações preciosas sobre regiões profundas da Terra: os diamantes podem transportar fragmentos da Terra profunda, nomeadamente minerais como a ringwoodite, um mineral de olivina. Admite-se que cerca de 95% dos diamantes, os “diamantes litosféricos”, cristalizam sob cratões 1, a profundidades superiores a 130-150 km no manto superior; os restantes 5%, os “diamantes ultraprofundos”, deverão formar-se entre os 410 e os 660 km de profundidade (figura 2). Experiências laboratoriais demonstram que muitos dos minerais incluídos nos diamantes apenas se formam em condições de elevada pressão e elevada temperatura, o que permite obter informação geológica preciosa sobre o interior do planeta. A comunidade científica admite que os diamantes poderão formar-se também nas placas em subducção, o principal fenómeno geológico capaz de hidratar rochas do manto. Assim, será de esperar que os diamantes formados nestas zonas possam conter inclusões de minerais hidratados em regiões profundas. Um conjunto de investigadores procurou perceber se os diamantes e os minerais neles incluídos poderão fornecer ...