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Profa. Dra. Vivian C. C. Hyodo
INTERAÇÃO MICRO-ORGANISMOS
E MEIO AMBIENTE - CICLOS
BIOGEOQUÍMICOS
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02/04/2015 2
Diagrama de produção fotossintética e do consumo orgânico numa floresta, mostrando
fontes, fluxos de energia, sumidouro de calor, reciclagem e o balanço de entradas e saídas.
Disponível em: http://www.unicamp.br/fea/ortega/eco/index.htm
CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
Organismos biológicos e seus ambientes
geológicos litosfera ou atmosfera
Movimento dos elementos químicos CICLOS
BIOGEOQUÍMICOS
Ciclos de nutrientes gasosos
Carbono, oxigênio e nitrogênio
Atmosfera reservatório
Ciclo de nutrientes sedimentares
Litosfera reservatório
Elementos liberados ação do clima
Fósforo, enxofre, iodo, etc
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CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
Ciclos de nutrientes gasosos
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COMPOSIÇÃO DA ATMOSFERA
TERRESTRE
http://agfdag.wordpress.com/2009/03/10/quanto-co2-ha/- acesso em 11/06/2012
CICLO DO CARBONO
Elemento mais significativo
49% do peso seco dos organismos
Volta ao ambiente rapidamente
Envolve fase gasosa CO2
Variações diárias e sazonais
Fatores geográficos e variados influenciam na
sua retirada pela fotossíntese e retorno pela
respiração
Carbono na forma orgânica 0,01%
Principal reserva de carbono inorgânica
99% na forma sedimentar
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CICLO DO CARBONO
http://qnint.sbq.org.br/qni/visualizarTema.php?idTema=7 - acesso em 11/06/2012
Importância do carbono
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Base de construção de moléculas orgânicas
Vida: membranas, DNA, tecidos, etc.
Estoque de energia: açúcares, lipídeos, proteínas,
petróleo, carvão, gás, etc.
Regulação do clima: CO2 e CH4
Efeito estufa: importante para manutenção da temperatura, aquecimento da Biosfera
Ciclagem biológica do carbono
Fixação do CO2
Fotossíntese dos produtores
Retorno para a atmosfera
Atividade respiratória de produtores e
consumidores quantidade razoável
Atividade respiratória dos decompositores
Processamento de materiais livres
Processamento de restos mortos de outros níveis tróficos
Processos não-biológicos
Combustão
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Retorno
mais
substancial
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O CO2 tem papel crítico
sobre o controle do clima
na Terra - absorve, reflete
e espalha a radiação
solar
http://www.rudzerhost.com/ambiente/estufa.htm
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Composição dos gases que têm aumentado na atmosfera,
provocando o efeito estufa
http://www.rudzerhost.com/ambiente/estufa.htm
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CICLO DO OXIGÊNIO
http://www.rudzerhost.com/ambiente/estufa.htm
http://www.rudzerhost.com/ambiente/estufa.htm
Ciclo do Nitrogênio
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N2: 78% da composição da atmosfera
Compostos de nitrogênio: fundamentais para a vida
(aminoácidos, proteínas em geral: tecidos musculares,
hormônios, DNA, etc.)
N: Macro-nutriente essencial para os seres vivos
Aquecimento global: ênfase ao ciclo do
carbono (CO2 e CH4)
N2O: óxido nitroso : gás de efeito estufa
(molécula com 296 vezes mais potente que o CO2)
Contaminação da água, eutrofização, chuva ácida, formação de ozônio na
troposfera (fertilizantes humanos).
Ciclo do Nitrogênio
A forma gasosa do N2 não pode ser usada pela
maioria dos organismos
Não é liberado na forma gasosa como um
produto de excreção
Envolvimento biológico no ciclo muito mais
complexo, complicado, ordenado e específico
Reservatório
Forma inorgânica amônia, nitrito e nitrato
Forma orgânica ureia, proteína e ácido nucléico
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Etapas do ciclo do Nitrogênio
Fixação do Nitrogênio
Conversão de N2 em amônia (NH3) e nitrato (NO3)
Fixadores simbiontes de nitrogênio
Bactérias (principalmente), fungos e algas
Geralmente terrestres
100X mais significativa que as livres
Rhizobium leguminosas
Alnus planta não-leguminosa
Bactérias do intestino de certos tipos de cupim
Fixadores de nitrogênio livres
Bactérias, algas e talvez alguns outros micro-organismos
Terrestres e aquáticos
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Etapas do ciclo do Nitrogênio
Amonificação
Permite que haja reciclagem sem a necessidade de
que todo o processo seja reiniciado desde o N2
atmosférico
Conversão dos nitratos à forma orgânica
Metabolismo de proteínas e ácidos nucléicos
uréia
Humanos e outros organismos
Ácido úrico Pássaros e alguns insetos
Bactérias e heterótrofas e fungos do solo e da água
Ureia ou ácido úrico → amônia
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Etapas do ciclo do Nitrogênio
Nitrificação
Conversão da amônia em nitrato
Processo lento em condições ácidas
DUAS ETAPAS
NH3 → NO2
NO2 → NO3
Denitrificação
NO3 → N2
Bactérias denitrificantes em situações anaeróbicas
nitrato como fonte de oxigênio
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02/04/2015 19
CICLO DO NITROGÊNIO
http://qnint.sbq.org.br/qni/visualizarTema.php?idTema=7 - acesso em 11/06/2012
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Nódulos nas raízes de uma
leguminosa. Relação de mutualismo
entre Rhizobium e leguminosa.
http://kaitieannablaire.pbworks.com/w/page/5658186/How%20is%20Rhizobia%20Related%20to%20You
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Alnus glutinosa (L.) Gaertn. (image from:
http://project.bio.iastate.edu/trees/campustrees/AlnusGlu/Alnus_fruit.ht
ml)
http://theworldofplants.wordpress.com/2010/12/20/alnus/alnus-glutinosa/
CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
Ciclos de nutrientes sedimentares
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Ciclo do Enxofre
Aminoácidos cisteína e metionina
Significância crítica para o metabolismo e
crescimento papel na ligação das proteínas
Absorção de sulfato (SO4) pelos produtores
Liberação e transformação em variedade de
formas
Sulfidril (SH)
Sulfito de hidrogênio (H2S)
Sulfitos (SO3)
Enxofre molecular (S)
Ciclo complexo 02/04/2015 23
Ciclo do Enxofre
Assimilação e liberação de enxofre pelos
vegetais
Absorção de sulfatos inorgânicos sulfato de
cálcio e sulfato de sódio
Assimilação direta de aminoácidos liberados na
decomposição de matéria orgânica morta ou
excretada
Participação de fungos e bactérias
Bactérias anaeróbicas redutoras de sulfatos
Liberação de quantidades significativas de O2
ligados a sulfatos
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Ciclo do Enxofre
Enxofre da atmosfera
Dióxido de enxofre (SO2)
Decomposição ou combustão de matéria orgânica
Combustão de combustíveis fósseis
Dispersão das superfícies oceânicas
Erupções vulcânicas
SO2 → SO3
SO3 H2O H2SO4 CHUVA ÁCIDA
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CICLO DO ENXOFRE
http://qnint.sbq.org.br/qni/visualizarTema.php?idTema=7 - acesso em 11/06/2012
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Ciclo do fósforo
Ocorre em poucas formas químicas
Componente de membranas celulares
DNA
Compostos orgânicos → fosfatos → plantas
Reservatório
Rochas e outros depósitos
Erosão
Aves marinhas depósitos de guano
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As plantas obtêm fósforo do ambiente absorvendo os fosfatos
dissolvidos na água e no solo. Os animais obtêm fosfatos na água e no
alimento.
CICLO DO FÓSFORO
http://qnint.sbq.org.br/qni/visualizarTema.php?idTema=7 - acesso em 11/06/2012
CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
Ciclo da água
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Ciclo da água
Alta capacidade de absorver e reter calor
Fundamental no metabolismo dos seres
vivos
Dissolve compostos
Reage para formar moléculas complexas
Alta tensão superficial
Movimentação e retenção da água em pequenos
poros
Solidificação
Molécula que se expande ao congelar
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CICLO DA ÁGUA
Reservatórios globais
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Fonte: Botkin & Keller (2005)
Conclusão
Os elementos químicos essenciais à vida tendem
a circular na biosfera
Ambiente Organismos
Os micro-organismos são cruciais para as trocas
básicas entre os organismos e o ambiente
Embora haja uma interação entre os
componentes biológicos, químicos e
geológicos dos ciclos, há um controle
biológico significativo sobre os fatores
químicos no ambiente.
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BIBLIOGRAFIA
BOTKIN, D. e KELLER, E. Environmental
Science: Earth as a Living Planet. 5th Ed.
United States of America. John Wiley & Sons,
Inc. (2005)
CARDOSO, A. A .; PITOMBO, L. R. M.;
Contribuição dos Compostos Reduzidos
de Enxofre no Balanço Global do Estoque
de Enxofre Ambiental; Quim. Nova, v. 15, p.
213-219, 1992.
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BIBLIOGRAFIA
de ANDRADE, J.B.; SARNO, P. Química
Ambiental em Ação: Uma Nova Abordagem
para Tópicos de Química Relacionados
com o Ambiente, Quim. Nova, v. 13, p. 213-
221, 1990.
de ANDRADE; M.V.; PINHEIRO, H.L.C;
PEREIRA, P. A.de P.; de ANDRADE, J.B.
“Compostos Carbonílicos Atmosféricos:
Fontes, Reatividade, Níveis de
Concentração, e Efeitos Toxicológicos”,
Quim. Nova, v.25, p. 1117-1131, 2002 02/04/2015 36
BIBLIOGRAFIA
KORMONDY, EJ; BROWN, DE. Ecologia
Humana. Ed. Atheneu, São Paulo, 503 p., 2002.
ODUM, E. Fundamentos de Ecologia. 5ª. Ed.,
2003.
http://www.unicamp.br/fea/ortega/eco/index.htm
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