Termodinâmica nos sistemas biológicos

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Rodrigues, D. & Bento, L. F. J. 2014. Termodinâmica nos sistemas biológicos. UFRJ, Departamento de Ecologia. 
Disponível em http://graduacao.cederj.edu.br/ava/login/index.php 
 
TERMODINÂMICA NOS SISTEMAS BIOLÓGICOS 
Daniela Rodrigues & Luiz Fernando Jardim Bento 
Departamento de Ecologia, UFRJ 
 
Todos os organismos necessitam energia para sobreviver e se reproduzir, e a fonte primordial de 
energia na Terra advém do sol. Contudo, cerca de 99% ou mais desta energia não é utilizada pelos 
organismos, sendo perdida na forma de calor. Apenas 1% desta energia é capturada pelas plantas, as quais 
fazem o processo de fotossíntese e a armazenam na forma de energia química. Esta energia é então 
disponibilizada para aqueles organismos que não realizam a fotossíntese. Em adição, a energia solar 
disponível varia grandemente na superfície terrestre, tanto no tempo quanto no espaço. 
A energia existe em duas formas: potencial e cinética. Energia potencial é aquela armazenada nas 
células, ou seja, é a disponível e capaz de desenvolver algum trabalho. Este potencial pode ser transformado 
em energia cinética, a qual é a energia em ação. Duas leis da termodinâmica governam o armazenamento e 
o gasto de energia: A primeira lei afirma que a energia não pode ser criada nem destruída. Ela pode mudar 
de forma, passar de um lugar para outro, ou agir sobre a matéria de várias formas. Esta lei é denominada Lei 
da Conservação de Energia. Por exemplo, a transformação de energia potencial em energia química nas 
células acarreta em energia também dissipada na forma de calor. 
Embora a quantidade total de energia em cada reação não aumente nem diminua, muito da energia 
potencial degrada-se em uma forma incapaz de produzir trabalho. Esta energia é transferida para o ambiente 
circundante na forma de calor. Esta redução na energia potencial é comumente chamada de entropia, a qual 
é também conhecida como o grau de desordem de um sistema. 
A transferência de energia envolve a segunda lei da termodinâmica, a qual é denominada Lei da 
Entropia. Esta lei afirma que nenhum processo envolvendo uma transformação de energia ocorrerá 
espontaneamente a menos que haja uma degradação de energia de uma forma concentrada para uma forma 
mais dispersa. Deste modo, a entropia aumenta. Portanto, existe uma tendência de que toda a energia será 
transformada em uma forma mais dispersa em um fluxo único e contínuo. 
De início, nos parece que os sistemas biológicos, dado o seu alto grau de ordem, não parecem se 
adequar a segunda lei da termodinâmica, razão pela qual a vida é por vezes chamada de “entropia reversa”. 
Organismos, ecossistemas e toda a biosfera são capazes de criar e manter um alto grau de ordem energética 
interior (baixa entropia), o qual é alcançado à custa de uma conversão contínua de energia mais dispersa 
através da respiração. A energia dos alimentos é convertida em energia mais dispersa (ou seja, calor) 
somente enquanto existe vida. Sem um fluxo contínuo de energia, os organismos não conseguem sobreviver 
e por isso chegam finalmente a um equilíbrio termodinâmico – a morte. A vida é uma luta constante contra 
este equilíbrio, sendo uma manutenção pontual de uma baixa entropia perante a tendência geral de aumento 
da entropia. 
 
Literatura de Suporte: 
Odum, E.P. 2004. Fundamentos de Ecologia. 7
a
 ed. Lisboa, Gulbenkian Editora. 927p. 
Smith, T.M & Smith, R.L. 2012. Elements of Ecology. 8
a
 ed. Boston, Benjamin Cunnings. 612p.