Universidade Federal de Campina Grande – UFCG

Professora: Márcia M. Rios Ribeiro

Estagiários-docentes (Programa de Pós-Graduação em Eng. Civil e Ambiental):

José Augusto de SouzaMarcondes Loureiro de C. Batista

Período 2009.2

CICLOS BIOGEOQUÍMICOS

DEFINIÇÃO

Tratam-se de movimentos cíclicos que envolvem elementos químicos

presentes no meio biológico e o ambiente geológico;

Elementos que são necessários ao desenvolvimento dos tecidos vivos;

BIO GEO

Porque os organismos vivos

interagem no processo de síntese

orgânica e decomposição dos

elementos

Porque o meio terrestre é a fonte dos

elementos

Porque são ciclos de

elementos químicos

QUÍMICOS

Elementos químicos mais presentes nos seres vivos ( % por peso)

Fonte: BIOLOGIA – BSCS: versão Verde, vol.1, 1979

As principais características observadas nos ciclos biogeoquímicos são:

Um deposito geológico (atmosfera ou litosfera);

Inclusão dos seres vivos (vegetais, animais e microrganismos);

Câmbios químicos;

Movimento do elemento químico desde o meio físico até os organismos e seu retorno a este;

Para a ecologia, o fator mais importante de um ciclo biogeoquímicos é o fato de que os componentes bióticos e abióticos aparecem intimamente entrelaçados.

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.

Água Os depósitos são o mar, rios, lagos, rochas sedimentares.

FósforoOs reservatórios são as rochas formadas em remotas eras

geológicas.

Enxofre O maior reservatório são as rochas e sedimentos.

Ciclos Sedimentares - depósito está na crosta terrestre, composto dos seguintes nutrientes:

Desta forma os ciclos biogeoquímicos podem ser divididos em dois tipos:

Ciclos (de nutrientes) gasosos

Cujo depósito ou reservatório geológico é a atmosfera: (rápidos e fechados) - Ciclo do Carbono - Ciclo do Oxigênio - Ciclo do Nitrogênio

Ciclos (de nutrientes) sedimentares Cujo reservatório geológico são as rochas sedimentares: ( lentos) - Ciclo do Fósforo - Ciclo do Enxofre

A participação antrópica nos ciclos biogeoquímicos dá-se pela utilização do ar, da água e do solo como sumidouro de seus despejos.

O elemento carbono (C) é o principal constituinte de tudo o que é orgânico e

embora o dióxido de carbono (CO2) represente apenas 0,35% dos gases que

compõem a atmosfera, o carbono é um elemento que nos últimos anos tem

provocado mudanças profundas em todo a terra.

O Ciclo do carbono se inicia a partir do momento em que as plantas, ou

outros organismos autótrofos¹, absorvem o gás carbônico da atmosfera e o

utilizam na fotossíntese (ou quimiossíntese no caso de alguns organismos)

incorporando-o às suas moléculas. Então o carbono passa para o próximo

nível trófico² quando os animais herbívoros ingerem as plantas e absorvem

parte do carbono incorporado na forma de açúcares.

¹ - organismos que, a partir de compostos inorgânicos, fabrica seu próprio alimento mediante fotossíntese ou quimiossíntese.

² - Referente à nutrição ou o posicionamento na cadeia alimentar.

CICLO DO CARBONO

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.

Em consequência destas queimas, a concentração de CO2 na

atmosfera aumentou nos últimos anos

EFEITO ESTUFAEFEITO ESTUFA

O efeito estufa é hoje  uma das principais

preocupações de governos e de

instituições internacionais ligadas ao

problema ambiental. Estimativas

elaboradas há cerca de duas décadas

indicavam que ele causaria o aquecimento

global entre 1 e 4 º C no século 21. O

melhor conhecimento hoje disponível

levou a se corrigir a estimativa para baixo

(1 a 1,5 ºC) e permitiu divisar melhor as

possíveis conseqüências desse efeito.

Fonte: Ferreira. em http://ecen.com/eee26/emis_omar.htm. pesquisado em 15/01/09

Resultados de medições de concentração a partir de 1750, 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.

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. pesquisado em 15/01/09

CICLO DO OXIGÊNIO

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 oxigênio é o elemento mais abundante na crosta terrestre e nos

oceanos, e o segundo na atmosfera, que se encontra 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.

FLUXO DO OXIGÊNIOFLUXO DO OXIGÊNIO

A maior fonte do oxigênio presente na atmosfera e biosfera é a

fotossíntese que transforma dióxido de carbono e água em oxigênio e

açúcar;

6CO2 + 6H2O + energia → C6H12O6 + 6O2

O oxigênio também tem um ciclo entre a biosfera e a litosfera, através

das conchas de carbonato de cálcio (CaCO3) produzidas por

organismos marinhos

A fotossíntese nos oceanos contribui aproximadamente com 45% do

oxigênio total livre no ciclo do oxigênio. O crescimento da população de

organismos que fazem fotossíntese é limitada principalmente pela

disponibilidade de fósforo dissolvido.

CICLO DO NITROGÊNIO

O nitrogênio é um componente que entra na composição de duas moléculas

orgânicas de considerável importância para os seres vivos: as proteínas e os ácidos

nucléicos.

Embora presente em grande concentração no ar atmosférico, essencialmente na

combinação molecular N2, poucos são os organismos que o assimilam nessa forma.

Apenas certas bactérias e algas cianofíceas podem retirá-lo do ar na forma de N2

e incorporá-lo às suas moléculas orgânicas.

Algumas bactérias nitrificantes na superfície do solo realizam a conversão do

nitrogênio, transformam a amônia em nitratos, disponibilizando esse elemento

diretamente às plantas e indiretamente aos animais, através das relações tróficas:

produtor e consumidor.

CICLO DO FÓSFORO

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 fósforo é o material genético constituinte das moléculas dos ácidos

ribonucléico (RNA) e desoxirribonucléico (DNA) e componente dos ossos e

dentes.

O fósforo aparece principalmente na forma de fosfato (PO4-3), obtido a

partir da degradação das rochas (minerais).

Drenado gradativamente para o mar, o fosfato passa por processos de

sedimentação, sendo incorporado às rochas. Podendo retornar ao

ecossistema terrestre por meio dos processos geológicos, como a elevação

do leito no mar ou o rebaixamento do nível das águas.

Existem dois ciclos do fósforo que acontecem em escalas de tempo bem diferentes:

Uma parte do elemento recicla-se localmente entre o solo, as plantas, consumidores e decompositores, em uma escala de tempo relativamente curta, que podemos chamar “ciclo de tempo ecológico”.

Outra parte do fósforo ambiental sedimenta-se e é incorporada às rochas; seu ciclo envolve uma escala de tempo muito mais longa, que pode ser chamada “ciclo de tempo geológico”.

CICLO DO ENXOFRECICLO DO ENXOFRE

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. 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 decompõem 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.

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;

Os processos inorgânicos são responsáveis por muitas destas

transformações;

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

ambiente;

As atividades humanas também liberam grandes quantidades de

enxofre, principalmente através da queima de combustíveis fósseis;

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

da crosta terrestre outro, menor, na atmosfera.

CICLO DA ÁGUACICLO DA ÁGUA

Podemos definir ciclo hidrológico como a seqüência “fechada” de fenômenos

pelos quais a água passa do globo terrestre para a atmosfera, na fase de

vapor, e regressa àquele, nas fases líquida e sólida.

A água ocupa 70% da superfície da Terra. A maior parte, 97%, é salgada.

Apenas 3% do total é água doce, onde 77% está congelada, 22% compõem-se

de água subterrânea, o restante está na atmosfera, animais, plantas. Apenas

0,01% vai para os rios, ficando disponível para uso.

A água é uma das matérias-primas da fotossíntese: seus átomos de

hidrogênio irão fazer parte da glicose fabricada, e seus átomos de oxigênio

se unem para formar o O2 (gás oxigênio) liberado para a atmosfera

O grande problema dos recursos hídricos é a sua irregularidade no que se refere

A distribuição espacial e as demandas, como mostram as figuras a seguir.

Situação do Brasil

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

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

EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO

Discorra sobre a participação antrópica nos ciclos biogeoquímicos

A concentração de Co2 atmosférico é mais baixa ao meio dia e mais alta a noite. Usando o ciclo do carbono, explique como isto é possível.

Descreva o ciclo hidrológico enumerando as etapas.