Os Ciclos Biogeoquímicos

Estágio- Docência: Camila Macêdo Medeiros

o A Biogeoquímica é a ciência que estuda a troca ou a circulação de

matéria entre os componentes vivos e físico-químicos da Biosfera

(Odum, 1971).

Bio

• Porque os organismos vivos interagem no processo de síntese orgânica e decomposição dos elementos.

Geo

• Porque o meio terrestre é a fonte dos elementos.

Químico

• Porque são ciclos de elementos químicos.

Ciclos Biogeoquímicos

Trata-se de movimentos cíclicos deelementos químicos entre o meio biológicoe o ambiente geológico.

Características: Existência de um depósito geológico;

Presença de seres vivos;

Câmbios químicos;

Movimento do elemento químico.

Ciclos Biogeoquímicos

o Os elementos necessários à vida - água, carbono, oxigênio,

nitrogênio, etc. - passam por ciclos biogeoquímicos que mantêm

sua pureza e a capacidade de serem aproveitados pelos seres

vivos.

Ciclos Biogeoquímicos

Elemento Homem

O 65,0C 18,0H 10,0N 3,3Ca 1,5P 1,0S 0,25Fe 0,005

% elementos mais presentes nos seresvivos

Elementos essenciais à vida

Nutrientes – elementos químicos e sais dissolvidos necessários aocrescimento e a reprodução dos seres vivos.

Macronutrientes –quantidades superiores à 0,2 por cento dopeso orgânico seco do ser vivo (C, H, O, N, Ca, P, S, K, Cl, Na,Mg e Fe);

Micronutrientes – quantidades inferiores à 0,2 por cento dopeso orgânico seco do ser vivo (Al, Bo, Cr, Zn, Mo, V e Co).

Classificação dos ciclosbiogeoquímicos

o Ciclos Gasosos - o depósito está na atmosfera ou hidrosfera,composto dos seguintes nutrientes:

Oxigênio Reservatório é a atmosfera

CarbonoGrande reservatório está na hidrosfera, na forma de gás carbônico.

Embora também esteja presente na atmosfera

Nitrogênio Reservatório é a atmosfera

FósforoOs reservatórios são as rochas formadas em remotas eras

geológicas

Enxofre O maior reservatório são as rochas e sedimentos

o Ciclos Sedimentares - o depósito está na crosta terrestre,

composto dos seguintes nutrientes:

o Ciclo da água - Os depósitos são o mar, rios, lagos e os lençóis

subterrâneos.

Ciclo do Carbono

o O carbono é um elemento químico de grande importância para

os seres vivos, pois participa da composição química de todos os

componentes orgânicos e de uma grande parcela dos inorgânicos

também.

o O gás carbônico se encontra na atmosfera numa concentração

bem baixa, aproximadamente 0,03% e, em proporções

semelhantes, dissolvido na parte superficial dos mares, oceanos,

rios e lagos.

Ciclo do carbono

CICLO DO CARBONO

o Parte dos restos de animais e vegetais pode não sofrer decomposição e

transformar-se em combustíveis fósseis (carvão e petróleo). Boa parte

do carbono que estava preso durante milhões de anos nessas

substâncias, está sendo devolvido à atmosfera, através da queima de

combustíveis.

o Em conseqüência destas queimas, a concentração de CO2 na atmosfera

aumentou nos últimos anos.

Ciclo do Carbono

O efeito estufa é hoje uma das principais preocupações de governos e de

instituições internacionais ligadas ao problema ambiental.

Ciclo do Carbono

EFEITO ESTUFA -CONSEQÜÊNCIAS

o Alterações nos Ecossistemas – extinção de espécies

o Derretimento das Geleiras

o Perdas na Produção Agrícola

o Alterações nas Correntes Marinhas

Fonte: Ferreira. em http://ecen.com/eee26/emis_omar.htm.

Resultados de medições de

concentração a partir de 1820,

obtidos pela análise de ar contido

em camada de gelo polar, e

informações sobre o estoque

florestal, obtidos do exame de

anéis de crescimento de árvores,

permitiram estabelecer uma base

de informações da qual se pode

deduzir a contribuição dos

combustíveis fósseis para o

carbono atmosférico.

Ciclo do Carbono

O carbono emitido pelas fontes

bióticas e pelo uso da energia é

parcialmente absorvido nos

sumidouros naturais (biomassa e

oceanos), ficando o restante na

atmosfera. Esta última parte é a

causa das preocupações a curto

prazo. Naturalmente é impossível

“carimbar” o carbono conforme sua

origem, de forma que um confronto

entre a emissão e a retenção na

atmosfera referir-se-á ao carbono

total em circulação.

Fonte: Ferreira. em http://ecen.com/eee26/emis_omar.htm.

Ciclo do Carbono

Vamos assistir um vídeo?!

Ciclo do Oxigênio

o O oxigênio se distribui em três reservatórios: a atmosfera (os gases

que rodeiam a superfície da terra), a biosfera (os organismos vivos e o

seu ambiente próximo) e a litosfera (a parte sólida exterior da terra).

o O oxigênio é o elemento mais abundante na crosta terrestre e nos

oceanos, e o segundo na atmosfera.

o Na atmosfera encontra-se como oxigênio diatômico/oxigênio

molecular (O2), dióxido de carbono (CO2), ozônio (O3), dióxido de

nitrogênio (NO2), monóxido de nitrogênio (NO), dióxido de enxofre

(SO2), etc.

Ciclo do Oxigênio

o O oxigênio molecular (O2)

representa 20% da atmosfera

terrestre. Este oxigênio satisfaz as

necessidades de todos os

organismos terrestres que o

respiram no seu metabolismo

o O principal fator na produção

de oxigênio é a fotossíntese, que

é responsável pela atual

atmosfera terrestre e pela

existência da vida

Ciclo do Oxigênio

Ciclo do Oxigênio

o O fator mais recente que afeta o ciclo do oxigênio na biosfera e obalanço de oxigênio na terra, é o próprio homem.

o Além de inalar oxigênio e de exalar dióxido de carbono, o homemcontribui para diminuir o nível de oxigênio e aumentar o de dióxido decarbono

o pela queima de combustíveis;

o pelo desmatamento e

o pela pavimentação de terras anteriormente verdes.

Alterações no ciclo do Oxigênio

Ciclo do Nitrogênio

O ciclo do nitrogênio, assim como o do carbono, é umciclo gasoso. Apesar dessa similaridade, existem algumasdiferenças notáveis entre os dois ciclos:

o a atmosfera é rica em nitrogênio (78%) e pobre em Carbono(0,032%);

o apesar da abundância de nitrogênio na atmosfera, somente umgrupo seleto de organismos consegue utilizar o nitrogêniogasoso;

o o envolvimento biológico no ciclo do nitrogênio é muito maisextenso do que no ciclo do carbono.

Ciclo do Nitrogênio

Ciclo do Nitrogênio

FIXAÇÃO

•O nitrogênio utilizável pelos seres vivos é o combinado com o hidrogêniona forma de amônia (NH3). A transformação do N2 em NH3 é chamadafixação.

Ciclo do Nitrogênio

o Fenômenos físicos, como osrelâmpagos e faíscas elétricas, sãoprocessos fixadores de nitrogênio. Aprodução de amônia por essesfenômenos atmosféricos épequeníssima, sendo praticamentenegligenciável em face àsnecessidades dos seres vivos. Afixação do nitrogênio por essesmeios é denominada fixação física.

Ciclo do Nitrogênio

o Outra forma de fixação de nitrogênio é afixação industrial, realizada por indústrias defertilizantes, onde se consegue uma elevadataxa de fixação de nitrogênio.

o A fixação do nitrogênio realizada pelasbactérias, algas azuis e fungos que vivemlivres no solo ou associados às raízes deplantas é denominada de fixação biológicaou biofixação.

AMONIZAÇÃOAMONIZAÇÃO

o Quando os decompositorescomeçam a atuar sobre a matériaorgânica nitrogenada (proteínas dohúmus, por exemplo), liberamdiversos resíduos para o ambiente,entre eles a amônia (NH3).Combinando-se com a água do solo,a amônia forma hidróxido de amônioque ionizando-se produz o íonamônio (NH4

+) e hidroxila. Esseprocesso é denominado deamonização.

Ciclo do Nitrogênio

Ciclo do Nitrogênio

NITRIFICAÇÃO

o A oxidação dos íons amônio produz nitritos comoresíduos nitrogenados, que por sua vez são liberadospara o ambiente ou oxidados a nitrato. A conversãodos íons amônio em nitrito e nitrato é conhecidapor nitrificação, que ocorre pela ação de bactériasnitrificantes (Nitrosomas, Nitrosococus, Nitrobacter).O processo de nitrificação pode ser dividido em duasetapas:

• Nitrosação: A amônia é transformada em nitrito• Nitratação: Ocorre a transformação do íon nitrito em íon

nitrato

DESNITRIFICAÇÃO

o A amônia produzida pelos fixadores ou pelaamonização pode ser aproveitada pelas bactériasnitrificantes ou ser transformada em N2 livre,desprendendo-se para a atmosfera. Essa devolução denitrogênio para a atmosfera é conhecida pordesnitrificação e é comumente realizada pelas bactériasdesnitrificantes (Pseudomonas denitificans).Aparentemente indesejável, a desnitrificação énecessária porque, se não ocorresse, a concentração denitratos no solo aumentaria de maneira desastrosa.

Ciclo do Nitrogênio

Vamos assistir um vídeo?!

Ciclo do Fósforo e do Enxofre

o O ciclo do fósforo é mais simples do que os ciclos do

carbono e do nitrogênio, pois não existem muitos

compostos gasosos de fósforo, apenas um composto de

fósforo realmente importante para os seres vivos que é o

íon fosfato.

o O fósforo é um elemento químico que participa

estruturalmente de moléculas fundamentais do

metabolismo celular, como fosfolipídios, coenzimas e

ácidos nucléicos. Além disso, é um nutriente limitante do

crescimento de plantas, especialmente as de ambientes

Ciclo do Fósforo

Fosfatona Rocha

DecompositorRochas

Fosfatono Solo

Vegetais Animais

Fosfatonos Mares

Cadeia AlimentarAlgas → Peixes →

Aves

Excrementos de Aves Marinhas

Ciclo do Fósforo

o Os grandes reservatórios de fósforo são as rochas. Esses reservatórios,

devido ao intemperismo, pouco a pouco fornecem o fósforo para os

ecossistemas, onde é absorvido pelos vegetais e posteriormente

transferido aos animais superiores e, por conseqüência, ao Homem, via

cadeia alimentar.

o O retorno do fósforo ao meio ocorre pela ação de bactérias fosfolizantes,

atuando nas carcaças de animais mortos. O fósforo retorna ao meio na

forma de composto solúvel, sendo portanto facilmente carregado pela

chuva para os lagos e rios e destes para os mares, de forma que o fundo

do mar passa a ser um grande depósito de fósforo solúvel.

Ciclo do Fósforo

Ciclo do Fósforo

As aves marinhasdesempenham um papelimportante na restituiçãodo fósforo marinho para oambiente terrestre, pois aose alimentarem de peixesmarinhos e excretarem emterra firme, trazem ofósforo de volta aoambiente terrestre.

•As proteínas dependem basicamente do enxofre. O enxofre é encontrado

no solo em combinações de sais de sulfato, sulfetos e minério. Nas

proximidades de vulcões, o enxofre é encontrado na sua forma original,

razão pela qual há muitas unidades de exploração nestas regiões.

Ciclo do Enxofre

O ciclo do enxofre compreende 6 etapas básicas:

a) As plantas absorvem compostos contendo enxofre além dos

sulfatos;

b) Na produção de aminoácidos das plantas o hidrogênio substitui o

oxigênio na composição dos sulfatos;

c) Os seres vivos se alimentam das plantas;

d) microorganismos decompõe os aminoácidos que contêm enxofre

nos restos de animais e plantas, criando sulfito de hidrogênio;

e) o enxofre é extraído do sulfito por bactérias e microorganismos;

f) sulfatos são produzidos pela ação de microorganismos na

combinação do enxofre com o oxigênio.

Ciclo do Enxofre

o O ciclo do enxofre é complicado pelo grande número de estados de

oxidação que este elemento pode assumir, incluindo o sulfeto de

hidrogênio (H2S), dióxido de enxofre (SO2), sulfato (SO42–) e ácido

sulfúrico (H2SO4), entre outros;

o Os processos inorgânicos são responsáveis por muitas destas

transformações;

o Bactérias, que seqüestram o enxofre e/ou o liberam para o meio

ambiente;

o Apresenta um ciclo com dois reservatórios: um maior, nos sedimentos

da crosta terrestre outro, menor, na atmosfera.

Ciclo do Enxofre

Ciclo da Água

o Pode definir-se ciclo hidrológico como a seqüência fechada de

fenômenos pelos quais a água passa.

Ciclo da Água

EvaporaçãoEvaporação

PrecipitaçãoPrecipitação

EscoamentoEscoamento

InfiltraçãoInfiltração

Quantidade de Água

Recursos Hídricos

Distribuição da Água no Brasil

Ciclo Hidrológico

Etapas do Ciclo Hidrológico

O desmatamento e a

retirada da cobertura

vegetal deixa o solo

desprotegido, facilitando a

erosão e o assoreamento

dos rios, lagos e lagoas.

Alterações no Ciclo da água

o A erosão do solo deixa-o impróprio para a agricultura e

atividades pastoris e o assoreamento dos rios pode provocar

enchentes catastróficas.

Alterações no Ciclo hidrológico

o O ciclo da água é um dos reguladores de todos os outros

ciclos, de tal sorte que caso ele seja quebrado ou mesmo

tenha seu equilíbrio alterado de alguma forma, todos os

outros ciclos sofrerão abalos em sua forma de atuação.

Uma alteração no ciclo da água leva, por exemplo, a uma

alteração no ciclo do fósforo. É pela ação da água que

parte do fósforo é retirado das rochas e absorvido pelas

plantas e em seguida incorporado aos organismos

superiores via alimentação.

Vamos Exercitar!!!

Comente como as atividades antrópica alteram os ciclos biogeoquímicos.

Respostas

Até a próxima aula!!!