Os Ciclos Biogeoquímicos

Ciclos Biogeoquímicos

 A Biogeoquímica é a ciência que estuda a circulação de matéria entre os componentes vivos e físico-químicos da Biosfera. Os ciclos biogeoquímicos são a retirada e o aproveitamento dos elementos químicos do ambiente, sua utilização pelos organismos vivos e sua devolução ao ambiente, estabelecendo uma constante troca de matéria entre os seres vivos e o meio ambiente.  

Os elementos químicos necessários ao crescimento e ao desenvolvimento das plantas e animais tais como nitrogênio, cálcio, fósforo, enxofre e potássio tendem a circular na biosfera (conjunto dos ecossistemas existentes no planeta Terra), do meio ambiente para os organismos e dos organismos para o meio ambiente.

Depois de reciclados pelo corpo dos animais, os tais elementos retornam ao solo até serem reaproveitados novamente pelas plantas. A vida do solo do planeta Terra depende da reciclagem de nutrientes.

Uma vez que, de acordo com a Lei da Conservação da Massa, a matéria não pode ser criada ou destruída, todos os átomos da matéria são levados através dos sistemas da Terra, posto que sob diversas formas.

Em outras palavras, a Terra só recebe energia do sol, que é liberada como calor, enquanto todos os outros elementos químicos permanecem dentro de um sistema fechado que é a Terra (biosfera).

A biogeoquímica, também, pode ser caracterizada como o estudo das trocas de materiais entre os componentes vivos (biótica) e não vivos (abiótica).

Os principais ciclos biogeoquímicos da biosfera e da natureza são:

CICLO DO CARBONO:

Como componente principal dos compostos biológicos, o carbono pode ser encontrado em todos os seres vivos, bem como em muitas coisas não-vivas, como por exemplo no interior da Terra, em minerais, na atmosfera e nos oceanos. 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 ciclo do carbono envolve um estágio sólido e um gasoso. O estágio sólido representa o carbono encerrado ou encrostado nas rochas (pedras calcárias) e nos combustíveis fósseis, como o  petróleo por exemplo, fixados pela fotossíntese durante milhões de anos e o estágio gasoso é observado na fotossíntese, por exemplo.

• No ciclo do carbono, observa-se a utilização de gás carbônico pelos seres vivos para a realização da fotossíntese e a incorporação do carbono às suas moléculas. Os animais que se alimentam desses produtores, então, absorvem o carbono. No processo de respiração e na decomposição de plantas e animais, o carbono é devolvido ao meio na forma de gás carbônico.

• Para que o carbono das moléculas de CO2 (gás carbônico) fique disponível para os produtores e depois consumidores e decompositores, ele deve ser fixado em moléculas orgânicas através de processos autotróficos como fotossíntese e quimiossíntese. Por meio da respiração e fermentação, o Co2 volta para o meio ambiente, processo este chamado Ciclo Biológico. Uma curiosidade é que aproximadamente a cada 20 anos ocorre a renovação do carbono atmosférico.

• No ciclo "lento" ou geológico, no qual o carbono é sedimentado e comprimido sob as placas tectônicas, 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 retorno do carbono a atmosfera ocorre por erupções vulcânicas após a fusão das rochas, processo de longa duração que depende dos mecanismos geológicos também.

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Figura 1 - Ciclo do Carbono

CICLO DO NITROGÊNIO:

Apesar do nitrogênio apresentar uma proporção aproximada de 79% na atmosfera, sua forma gasosa não é utilizada de forma direta pela maioria dos seres vivos. Apenas certas bactérias e algas azuis possuem a capacidade altamente especializada de assimilar o nitrogênio da atmosfera e convertê-lo numa forma que pode ser usada pelas células A fixação do nitrogênio realizada pelas bactérias, algas azuis e fungos que vivem livres no solo ou associados às raízes de plantas é denominada de fixação biológica ou biofixação.Esses organismos transformam N2 atmosférico em amônia (NH3). A “Nitrificação” é a conversão dos íons amônio em nitrito e nitrato, onde nitrito é a oxidação dos íons amônio e resíduos nitrogenados, que por sua vez são liberados para o ambiente ou oxidados a nitrato.

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

•  A amônia será transformada em nitrito e nitrato pelas bactérias nitrificantes ou em nitrogênio pelas bactérias desnitrificantes (Nitrossomonas e Nitrobacter). Assim, o nitrogênio retorna a atmosfera na forma gasosa, permitindo a continuidade do ciclo.
• Outra forma de fixação de nitrogênio é a fixação industrial, realizada por indústrias de fertilizantes, onde se consegue uma elevada taxa de fixação de nitrogênio na atmosfera.

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Figura 2 - Ciclo do Nitrogênio

       

CICLO DO OXIGÊNIO:

O oxigênio representa cerca de 21% do ar atmosférico, sendo de extrema importância para os seres vivos, usado tanto nos processos respiratórios quanto nos energéticos. O ciclo do carbono e do oxigênio são muito relacionados, tendo em vista que ambos fazem parte dos processos de fotossíntese e respiração. O oxigênio é o elemento mais abundante na crosta terrestre e nos oceanos, e o segundo na atmosfera.

Praticamente todo o oxigênio que tem livre na atmosfera e na hidrosfera tem origem biológica, no processo de fotossíntese. Desse O2 livre produzido, uma parte é absorvida pelos seres vivos através do processo da respiração e devolvida à atmosfera sob a forma de CO2 e H2O, isto é, oxigênio combinado. As plantas terrestres usam o gás carbônico (CO2) do ar como combustível para a fotossíntese e liberam oxigênio (O2) para a atmosfera. As plantas aquáticas como algas usam carbonatos dissolvidos na água e liberam o oxigênio. Acontece exatamente o oposto com os animais que respiram O2 e liberam CO2.

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