Ciclos Biogeoquimicos

OS CICLOS BIOGEOQUIMICOS E OS MICROORGANISMOS

Os microrganismos desempenham um importante papel nos processos geoquímicos, tais como o ciclo do carbono e do nitrogênio, sendo genericamente importantes nos processos de decomposição de substratos e sua reciclagem. Dentre os compostos utilizados como substrato temos, alguns de grande importância atualmente: DDT, outros pesticidas, cânfora, etc.

A quantidade e os tipos de microrganismos presentes no solo dependem de fatores ambientais tais como, a quantidade de nutrientes, umidade, grau de aeração, temperatura, pH, adubação e matéria orgânica.

Interações de espécies microscópicas influem na população microbiana no solo. Como por exemplo: bactérias, fungos, algas, protozoários e vírus.

Bactérias: estão em maior quantidade no solo, sendo a maioria heterotrófica e sob a forma de bacilos esporulados. Esses organismos são responsáveis pelo odor característico de mofo e terra com aspecto arado.

As cianobactérias, bactérias fotossintetizantes produtoras de O2 atuam no processo de transformação no solo e fornecimento de nitrogênio para certas plantações; favorece o surgimento de liquens, musgos e plantas.

Fungos: centenas de diferentes espécies habitam o solo sob condições de aerobiose. O acúmulo de micélios dos fungos melhora a estrutura física do solo. As leveduras são frequentemente encontradas no solo, uma vez que folhas, troncos e frutos caem no solo.

Algas: tem frequência menor no solo do que as bactérias ou fungos. As principais espécies presentes no solo são as algas verdes (Chlorophyta) e diatomáceas (Chrysophyta). Elas podem iniciar o acúmulo de matéria orgânica devido às atividades fotossintéticas e mineralização quando associadas a fungos (líquens).

Protozoários e Vírus: muitos protozoários do solo se alimentam de bactérias e outros materiais orgânicos. Algumas bactérias do solo contem vírus bacterianos (bacteriófagos). Vírus de plantas e animais ocorrem no solo, em tecidos de plantas e animais mortos; e em excretas de animais.

CICLO DO CARBONO

O carbono encontra-se na atmosfera primariamente como CO2, sendo utilizado pelos organismos fotossintetizantes, para sua nutrição. Virtualmente, a energia para o desenvolvimento da vida na Terra é derivada, em última análise, a partir da luz solar. Esta é captada pelas plantas e microrganismos fotossintetizantes (algas e bactérias), que convertem o CO2 em compostos orgânicos, através da reação:

CO2 + H2O => (CH2O)n + O2

Os herbívoros alimentam-se de plantas e os carnívoros alimentam-se dos herbívoros.

O CO2 atmosférico torna-se disponível para a utilização na fotossíntese origina-se de duas fontes biológicas principais: 1) 5 a 10% a partir de processos de respiração e 2) 90 a 95% oriundos da degradação (decomposição ou mineralização) microbiana de compostos orgânicos.

Em termos de ciclo global, há um balanço entre o consumo de CO2 na fotossíntese e sua produção através da mineralização e respiração. Este balanço, no entanto, vem sendo fortemente alterado por atividades humanas, tais como a queima de combustíveis fósseis, promovendo um aumento da quantidade de CO2 atmosférico, resultando no conhecido “efeito estufa”.

A celulose existente nas plantas, embora seja um substrato extremamente abundante na Terra, não é utilizável pela vasta maioria dos animais. Por outro lado, vários microrganismos, incluindo fungos, bactérias e protozoários a utilizam, como fonte de carbono e energia. Destes microrganismos, muitos encontram-se no trato intestinal de vários herbívoros e nos cupins.

Muitos compostos tóxicos podem ser degradados por microrganismos, dentre eles, policlorados, DDT, pesticidas.

CICLO DO NITROGÊNIO

Quando o nitrogênio orgânico entra na cadeia alimentar, passa a constituir moléculas orgânicas dos consumidores primários, secundários, etc ... Atuando sobre os produtos de eliminação desses consumidores e do protoplasma de organismos mortos, as bactérias mineralizam o nitrogênio produzindo gás amônia (NH3) e sais de amônio (NH4+), completando a fase de amonificação do ciclo.

NH4+ e NH3 são convertidos em nitritos (NO2-) e, posteriormente, no processo de nitrificação, de nitritos em nitratos (NO3-) por um grupo de bactérias quimiossintetizantes.

A síntese industrial da amônia (NH3) a partir do nitrogênio atmosférico (N2), desenvolvida durante a Primeira Guerra Mundial, possibilitou o aparecimento dos fertilizantes sintéticos, com um conseqüente aumento da eficiência da agricultura. Entretanto, o ciclo equilibrado do nitrogênio depende de um conjunto de fatores bióticos e abióticos determinados e, portanto, nem sempre está apto a assimilar o excesso sintetizado artificialmente. Esse excesso, carregado para os rios, lagos e lençóis de água subterrâneos tem provocado o fenômeno da eutrofização, comprometendo a qualidade das águas.

Grande parte do nitrogênio existente nos organismos vivos não é obtida diretamente da atmosfera, uma vez que a principal forma de nutriente para os produtores são os nitratos (NO3-). No ciclo do nitrogênio existem quatro mecanismos diferentes e importantes:

• fixação do N atmosférico em nitratos;

• amonificação;

• nitrificação;

• desnitrificação.

Na natureza, são poucas as formas vivas capazes de promover a fixação biológica do N2. Alguns desses organismos têm vida livre, e entre eles podem-se citar certas algas azuis, como a Nostoc, e bactérias do gênero Azotobacter e Química Ambiental II – Ciclo do Nitrogênio – Prof.ª Dr.ª Ruth Néia Teixeira Lessa Clostridium. Outros, considerados os mais importantes fixadores de N2, vivem associadas às raízes de leguminosas (feijão, soja, ervilha, alfafa, etc.). Nesse caso estão as bactérias Rhizobium, que vivem normalmente no solo, de onde alcançam o sistema radicular das leguminosas jovens e penetram através dos pêlos absorventes, instalando-se finalmente nos tecidos corticais das raízes; ali se desenvolvem, fixando o N2 atmosférico e transformando-o em sais nitrogenados, que são utilizados pelas plantas. O Rhizobium, então, funciona como um verdadeiro adubo vivo, fornecendo à planta os sais de nitrogênio necessários a seu desenvolvimento. Em contrapartida, a planta fornece matéria orgânica para as bactérias, definindo uma relação de benefícios