So processos naturais que reciclam elementos em diferentes
formas qumicas do meio ambiente para os organismos, e, depois,
vice-versa. gua, carvo, oxignio, nitrognio, fsforo e outros
elementos percorrem estes ciclos, unindo os componentes vivos e
no-vivos da Terra.
Sendo a Terra um sistema dinmico, em evoluo, o movimento e a
estocagem de seus materiais afetam todos os processos fsicos,
qumicos e biolgicos.
Um ciclo biogeoqumico o movimento ou o ciclo de um determinado
elemento ou elementos qumicos atravs da atmosfera, hidrosfera,
litosfera e biosfera da Terra.
Introduo 3.
Os ciclos esto intimamente relacionados com processos
geolgicos, hidrolgicos e biolgicos. Como exemplo, pode-se lembrar
que um modesto conhecimento sobre o ciclo geolgico (aqui referido
como um conjunto dos processos responsveis pela formao e destruio
dos materiais da Terra, subdividido em: ciclo hidrolgico e ciclo
das rochas) valioso para o conhecimento e compreenso de nosso
ambiente, que intimamente relacionado aos processos fsicos, qumicos
e biolgicos. Por exemplo, para avaliar o impacto ambiental de um
material perigoso, como a gasolina, que vazou para o subsolo, as
propriedades qumicas, fsicas e biolgicas do solo, rochas e gua
deveriam ser entendidas.
Introduo 4. 5.
A gua na natureza pode ser encontrada nos trs estados fsicos:
slido, lquido e gasoso. Os oceanos e mares constituem cerca de 97%
de toda gua; dos 3% restantes, 2,25% esto em forma de gelo nas
geleiras e nos polos, e apenas 0,75% esto nos rios, lagos e lenis
freticos.
A quantidade de gua na forma de vapor na atmosfera reduzidssima
quando comparada s grandes quantidades que so encontradas nos
outros estados, mas apesar dessa pequena quantidade, ela
fundamental na determinao das condies climticas e de vital
importncia para os seres vivos. A gua encontrada na atmosfera
proveniente da evapotranspirao que compreende a transpirao dos
seres vivos e a evaporao da gua lquida. A evapotranspirao exige
energia para ser realizada.
Ciclo da gua 6.
Pode-se afirmar que essa energia provm do sol, atuando
diretamente na evaporao e indiretamente na transpirao, afinal a
transpirao dissipa calor do organismo para o ambiente, A gua gasosa
da atmosfera se condensa e pode precipitar na forma de chuva
(lquida), ou por um resfriamento excessivo na forma slida (neve ou
granizo).
Nos continentes e ilhas, a evapotranspirao menor do que a
precipitao, o que possibilita a formao de rios, lagos e lenis
freticos. O processo inverso ocorre nos oceanos e mares, onde a
precipitao menor que a evapotranspirao.
Ciclo da gua 7.
Isso poderia sugerir que um dia os oceanos iriam secar, mas
ento, por que isso no ocorre?
No ocorre porque o excesso de gua dos continentes de alguma
forma levado aos mares e oceanos por ao dos rios, que sempre
desembocam nos mares e oceanos.
O esquema ilustra a maneira como a gua sai do ambiente e como
ela retorna a esse ambiente. Mais uma vez conveniente observar que
todo o movimento que a gua realiza cclico, ou seja, ela sai do
ambiente, percorre o seu caminho, seja ele na terra, ou na
atmosfera, cumpre todas as suas funes, e depois disso quando ocorre
a precipitao ela volta ao seu ponto inicial ficando disponvel para
novamente recomear o seu ciclo na natureza.
Ciclo da gua 8.
COMO A AO HUMANA AFETA O CICLO DA GUA?
As aes humanas podem esgotar o fornecimento da gua subterrnea,
causando uma escassez e o consequente afundamento da terra ao
extrair-se o lquido. Ao remover a vegetao, a gua flui sobre o solo
mais rapidamente, de modo que tem menos tempo para ser absorvida na
superfcie. Isto provoca um esgotamento da gua subterrnea e a eroso
acelerada do solo.
Ciclo da gua 9. 10.
O Ciclo das Rochas inicia-se com a destruio das rochas da
superfcie pela ao dos agentes externos, como o intemperismo e a
eroso ou a aglutinao de ambos.
O intemperismo o processo de degradao das rochas, acontece
quando expostas atmosfera sofrem um ataque erosivo, provocado pelo
clima, que pode modificar o seu aspecto fsico ou a sua composio
mineralgica. A eroso o processo de desgaste mecnico, operado pelas
guas correntes, pelo vento, pelo movimento das geleiras e pelos
mares.
Os produtos resultantes da destruio so transportados por
diversos fluidos, passando a circular sobre a superfcie terrestre
por ao do calor solar e pela gravidade.
Ciclo das Rochas 11.
Quando cessa a energia que os fazem circular, eles depositam-se
nas regies mais baixas, formando ento as rochas sedimentares.
Com o passar do tempo as rochas sedimentares so sepultadas a
grandes profundidades, sofrendo consequentemente o efeito do calor
terrestre e se tornando cada vez mais duras.
Nos nveis mais profundos, cerca de 10 a 30 km, a temperaturae a
presso so maiores, acontecendo a transformao em rochas
metamrficas.
A temperatura continua aumentando cada vez mais, ocorre a fuso
e ela se transformaem rocha gnea.
Devido a ao do movimento do manto, ocorre o processo de
levantamento dessa rocha gnea, cada vez mais, ela tende a subir a
nveis superiores.
Ciclo das Rochas 12.
Aps milhes de anos, finalmente a rocha chega a superfcie
terrestre e novamente comea a sofrer a ao dos agentes externos,
reiniciando assim o ciclo.
Ciclo das Rochas 13. 14.
Vamos primeiro entender o que o carbono:
um elemento fundamental na constituio das molculas orgnicas, o
carbono utilizado primariamente pelos seres vivos est presente no
ambiente, combinado ao oxignio e formando as molculas de gs
carbnico presentes na atmosfera ou dissolvidas nas guas dos mares,
rios e lagos .
O carbono passa a fazer parte da biomassa atravs do processo da
fotossntese. Os seres fotossintetizantes incorporam o gs carbnico
atmosfera, transformando-se em molculas orgnicas.
O ciclo do carbono : O carbono absorvido pelas plantas. Uma vez
incorporado s molculas orgnicas dos produtores, poder seguir dois
caminhos: ou ser liberado novamente para a atmosfera na forma de
CO2 (dixido de carbono), como resultado da degradao das molculas
orgnicas no processo respiratrio, ou ser transferido na forma de
molculas orgnicas aos animais herbvoros quando estes comerem os
produtores (uma parte ser transferida para os decompositores que
liberaro o carbono novamente para a atmosfera, degradando as
molculas orgnicas presentes na parte que lhes coube). Os animais,
atravs da respirao, liberam atmosfera parte do carbono assimilado,
na forma de CO2.
Ciclo do Carbono 15.
Parte do carbono contido nos herbvoros ser transferida para os
nveis trficos seguintes e outra parte caber aos decompositores e,
assim, sucessivamente, at que todo o carbono fixado pela
fotossntese retorne novamente atmosfera na forma de CO2.
Ciclo do Carbono Tempo mdio de residncia de CO2: Solos - 25 a 30
anos; Atmosfera - 3 anos; Oceanos - 1500 anos; 16.
Sua grande importncia consiste no fato dele contribuir com
aproximadamente 80% do total de CO2 trocado entre a parte slida da
Terra e a atmosfera. A troca ocorre h meio bilho de anos. CO2
atmosfrico dissolve-se na gua da chuva, produzindo H2CO3. Essa
soluo cida, nas guas superficiais ou subterrneas, facilita a eroso
das rochas silicatadas (Si o elemento mais abundante da crosta
terrestre). Entre outros produtos, o intemperismo e a eroso
provocam a liberao dos ons Ca2+ e HCO3-, que podem ser lixiviados
para os oceanos. Os organismos marinhos ingerem Ca2+ e HCO3- e os
usam para construo de suas conchas carbonatadas. Quando esses
organismos morrem, as conchas depositam-se, acumulando-se como
sedimentos ricos em carbonatos. Esse sedimento de fundo,
participando do ciclo tectnico, pode migrar para uma zona cuja
presso e calor fundem parcialmente os carbonatos. A formao desse
magma libera CO2 que escapa para a atmosfera pelos vulces. A, pode
combinar-se novamente com a gua da chuva, completando o ciclo.
Ciclo do Carbono - Silicato 17.
O ciclo do carbonato-silicato contribui para a estabilidade da
temperatura atmosfrica. Exemplo: se uma mudana climtica aumenta a
temperatura do oceano, a taxa de evaporao de gua para a atmosfera
aumenta e, consequentemente, a quantidade de chuva. Aumentando-se
as precipitaes, aumenta-se o intemperismo, e assim, o fluxo de Ca2+
e HCO3- para o mar. Os organismos marinhos retiram esses ons da gua
e quando morrem contribuem para os grandes estoques de C dos
sedimentos marinhos. O resulto lquido a remoo do CO2 atmosfrico.
Assim, uma menor quantidade da energia emitida pela superfcie
terrestre aprisionada e a atmosfera resfria-se, completando o ciclo
de contribuio negativa para o aumento da temperatura da
atmosfera.
Ciclo do Carbono - Silicato 18. 19.
O Ca um elemento qumico muito importante para os seres vivos.
Nos vegetais, ele participa principalmente como ativador de
enzimas, alm de participar como componente estrutural de sais de
compostos pcticos da lamela mdia.
A maior participao do clcio nos animais est relacionada com a
formao de esqueletos, pois ele parte constituinte dos exoesqueletos
de invertebrados e conchas. Alm disso, atua em processos
metablicos: sua participao fundamental no processo de coagulao do
sangue, alm de ser muito til no processo de contrao muscular.
A fonte primria de clcio na natureza so, sem dvida, as rochas
calcrias, que, devido ao de agentes diversos, sofrem intemperismo,
o qual provoca eroso, levando os sais de clcio para o solo, de onde
so carregados pelas chuvas para os rios e mares. Assim como ocorre
com o fsforo, o clcio tende a se acumular no fundo do mar.
Ciclo do Clcio 20. Ciclo do Clcio 21.
O intemperismo pode ser entendido como o conjunto de processos
mecnicos, qumicos e biolgicos que ocasionam a destruio fsica e
qumica das rochas, formando os solos. Mais uma vez, fica muito
claro a grande participao que a gua exerce nos ciclos
biogeoqumicos; no ciclo do clcio, como no ciclo das rochas, sua
presena de suma importncia para que os ciclos possam ser
reiniciados. O mecanismo que rege o ciclo do clcio segue mais ou
menos os seguintes passos. Inicialmente o CO 2 atmosfrico
dissolve-se na gua da chuva, produzindo H 2 CO 3 . Essa soluo cida,
nas guas superficiais ou subterrneas, facilita a eroso das rochas
silicatadas e provoca a liberao de Ca 2+ e HCO 3 , entre outros
produtos, que podem ser lixiviados para o oceano. Nos oceanos, Ca
2+ e HCO 3 so absorvidos pelos animais que o utilizam na confeco de
conchas carbonatadas, que so os principais constituintes dos seus
exoesqueletos. Com a morte desses organismos, seus esqueletos se
depositam no fundo do mar, associam-se a outros tipos de resduos e
originam uma rocha sedimentar, depois de um longo perodo de tempo.
Esses sedimentos de fundo, rico em carbonato, participando do ciclo
tectnico, podem migrar para uma zona de presso e temperatura mais
elevadas, fundindo parcialmente os carbonatos. As mudanas lentas e
graduais da crosta terrestre podem fazer com que essas rochas
sedimentares alcancem a superfcie, completando o ciclo.
Ciclo do Clcio 22.
Os vegetais absorvem do solo os sais de clcio, e os animais o
obtm atravs da cadeia alimentar. Com a decomposio dos animais e
vegetais mortos, o clcio retorna ao solo.
Resumindo temos:
Ciclo do Clcio 23. 24.
um ciclo tipicamente sedimentar. O fsforo liberado dos
reservatrios - as rochas de fosfato, depsitos de guano (excremento
de aves marinhas) e depsitos de animais fossilizados - por eroso
natural e filtrao, e atravs da minerao e do uso como adubo pelo
homem, dos 103 elementos qumicos conhecidos, sabe-se que 30 a 40 so
necessrios vida. Os mais importantes so o carbono, o nitrognio, o
hidrognio, o oxignio, o fsforo e o enxofre. A esses elementos
principais acrescentam-se outros, necessrios em quantidades
menores, como o clcio, ferro, potssio, magnsio, sdio, etc. Eles
podem ser classificados em micro e macronutrientes de acordo com as
quantidades requeridas pelo seres vivos. Os elementos circulam na
biosfera entre os compartimentos abiticos e a biomassa animal e
vegetal.
Um dos nutrientes mais importantes para a construo de
organismos o fsforo. Geralmente o fsforo mais escasso que outros
nutrientes, tais como o nitrognio e o potssio. Se o sistema
florestal no reciclasse o fsforo, este poderia ficar to escasso,
que limitaria o crescimento das plantas da floresta.
Ciclo do Fsforo 25. Ciclo do Fsforo 26.
TIPOS DE CICLOS
Os ciclos podem ser classificados em trs tipos bsicos
dependendo da natureza do reservatrio abitico (Odum, 1972):
ciclos gasosos: possuem o depsito abitico na atmosfera. Graas
grande dinmica deste meio, possuem eficazes mecanismos de
autoregulao. Exemplos: ciclo do nitrognio e ciclo do oxignio;
ciclos sedimentares: o depsito abitico est na crosta terrestre
em rochas; estes ciclos so mais vulnerveis a perturbaes externas,
pelo fato deste depsito ter um tempo muito elevado de recirculao.
Exemplos: ciclo do clcio e ciclo do fsforo;
ciclos mistos: possuem ambos os depsitos (sedimentares e
atmosfricos).
Ciclo do Fsforo 27. 28.
Nitrognio essencial para todas as formas de vida, pois est
presente na estrutura dos aminocidos. A vida mantm o N na forma
molecular, N2, na atmosfera em quantidade maior que NH3 ou em
xidos, N2O, NO e NO2, ou em compostos com H, NH, HNO2 e HNO3. N2
pouco reativo, tendendo a formar pequenos compostos inorgnicos. A
maioria dos organismos no pode usar N2 diretamente sendo necessria
muita energia para quebrar a ligao N - N. Uma vez isolados, os
tomos de N podem converter-se em amnia, nitrato ou aminocidos: o
processo chama-se fixao e s ocorre por ao da luz ou da vida, sendo
o ltimo o grande responsvel.
O processo biolgico to importante, que vrias plantas
estabelecem uma simbiose com bactrias capazes de fixar nitrognio. A
diminuio de nitrognio em solos agrcolas pode ser reduzida por rotao
de culturas. Ex: soja, que fixa N, pode estar em rotatividade com
milho, que no fixa, e, assim, aumentar a fertilidade do solo. Se as
bactrias apenas fixassem nitrognio, N2 seria removido da atmosfera.
As bactrias tambm realizam o processo inverso: a imobilizao.
Ciclo do Nitrognio 29.
Tanto a remoo de N2, como a incorporao so processos controlados
por bactrias. N fertilizante e contaminante das guas subterrneas.
Fontes industriais e descargas eltricas podem fixar N. N fixo
significa N no ligado, ou seja, N atmico. Fixao industrial hoje a
maior fonte de N. xidos de N so formados a altas temperaturas
quando N2 e O2 esto presentes. Os xidos de N so a maior fonte
poluidora proveniente dos automveis. N2O diminui a camada de O3 na
estratosfera. N ao mesmo tempo essencial e txico. essencial a todas
as formas de vida e participa de vrios processos industriais,
liberando produtos txicos.
Ciclo do Nitrognio 30.
O nitrognio participa das molculas de protenas, cidos nuclicos
e vitaminas. Embora seja abundante na atmosfera (78% dos gases), a
forma gasosa (N2) muito estvel, sendo inaproveitvel para a maioria
dos seres vivos. O processo que remove N2 do ar e torna o nitrognio
acessvel aos seres vivos denominado fixao do nitrognio.
A fixao de N2 em ons nitrato (NO3-) a mais importante, pois
principalmente sob a forma desse on que as plantas absorvem
nitrognio do solo.
Ciclo do Nitrognio 31.
A fixao pode ocorrer por processos fsicos, como sob ao de
relmpagos durante tempestades, e tambm por processos industriais,
quando se criam situaes de altssima presso e temperatura para a
produo de fertilizantes comerciais. A fixao biolgica, porm, a mais
importante, representando 90% da que se realiza no planeta.
A fixao biolgica do nitrognio realizada por bactrias de vida
livre no solo, por bactrias fotossintticas, por cianofceas (algas
azuis), e principalmente por bactrias do gnero Rhizobium, que
somente o fazem quando associadas s razes de plantas leguminosas -
soja, alfafa, ervilha, etc. Nessas razes formam-se ndulos
densamente povoados pelas bactrias, onde ocorre a fixao de N2 at a
formao de nitrato. Essas plantas podem assim desenvolver-se mesmo
em solos pobres desse on.
Ciclo do Nitrognio 32. 33.
S um elemento essencial para vida no planeta
S reduzido nutriente-chave para manuteno da vida (ex.:
integridade estrutural de protenas)
S no estado oxidado (SO42-) o 2o. nion mais abundante nos rios
e oceanos
Principal agente causador de acidez em gua de chuva
Forma substncias insolveis com metais (FeS2) em solos ,
sedimentos e minerais
O ciclo do S o mais intensamente perturbado pelo homem
Ciclo do Enxofre 34.
O enxofre apresenta um ciclo que passa entre o ar e os
sedimentos, sendo que existe um grade depsito na crosta terrestre e
nos sedimentos e um depsito menor na atmosfera.
No reservatrio terrestre, os microrganismos tm funo
preponderante, pois realizam a oxidao qumica. Dessas reaes, resulta
a recuperao do enxofre dos sedimentos mais profundos.
Na crosta e na atmosfera, paralelamente, ocorrem processos
geoqumicos e meteorolgicos, tais como eroso, ao da chuva, alm de
processos biolgicos de produo e decomposio.
Ciclo do Enxofre 35. Ciclo do Enxofre Reservatrios de Enxofre
36. Ciclo do Enxofre 37. Ciclo do enxofre (principais etapas) Ciclo
do Enxofre TRANSFORMAO MECANISMO SO 2 -- , SO 4 -- - S orgnico
Assimilao por plantas S orgnico - H 2 S Diversas bactrias aerbicas
e anaerbicas S orgnico - SO 4 -- Maioria das plantas e animais,
muitas bactrias SO 4 -- - H 2 S Bactrias anaerbicas (
Desulfovibrio, Desulfotomeculum ) H 2 S - S - SO 4 -- Bactrias
aerbicas ( Thiobacillus , bactrias fotossintetizantes) 38. 39.
Os tomos do elemento oxignio, utilizados pelos seres vivos,
encontram-se combinados dois a dois, constituindo o gs oxignio, um
dos componentes da atmosferade nosso planeta, ou associados ao
hidrognio constituindo a gua ou, ainda, na forma de CO2. O oxignio
atmosfrico, na forma de 02, captado por plantas e animais para ser
utilizado no processo da respirao. Neste processo, o oxignio
combina com o hidrognio, formando molculas de gua. A gua formada na
respirao retorna para o ambiente atravs da transpirao e da excreo
utilizada nas reaes qumicas do ser vivo, acabando por fornecer os
hidrognios e os oxignios que faro parte da matria orgnica.
Neste caso, o oxignio voltar atmosfera na forma de gua e gs
carbnico, por ocasio da morte e consequente decomposio do
organismo. A gua pode ser ainda utilizada pelas plantas no processo
da fotossntese. Durante este processo, as molculas de gua sero
quebradas, passando os hidrognios a fazer parte das molculas
orgnicas sintetizadas, e o oxignio ser liberado na atmosfera, na
forma de O2.
Ciclo do Oxignio 40.
Parte do oxignio da atmosfera concentra-se entre quinze e
trinta quilmetros da superfcie, na troposfera. Nessa altura, a
radiao solar ultravioleta atinge as molculas de oxignio, que, ao
absorver esse tipo de radiao, se quebra liberando tomos de oxignio.
Como so extremamente reativos, esses tomos reagem com outras
molculas de oxignio, formandoo oznio.
Ciclo do Oxignio 41.
Interferncia das atividades humanas sobre os ciclos
biogeoqumicos