Os Ciclos Biogeoquímicos

A biogeoquímica é uma ciência que estuda a troca de materiais entre os componentes bióticos e abióticos da biosfera.

Os seres vivos mantêm constante troca de matéria com o ambiente. Os elementos químicos são retirados do ambiente, utilizados pelos seres vivos e novamente devolvidos ao ambiente, num processo que constitui os ciclos biogeoquímicos.

Vamos analisar, aqui, os ciclos dos quatro elementos químicos que entram na composição da matéria orgânica: o carbono, o hidrogênio, o oxigênio e o nitrogênio. Desses quatro elementos, o hidrogênio e o carbono não têm existência livre na biosfera, sendo encontrados associados ao oxigênio, formando, respectivamente, água e gás carbônico. Por essa razão, as trocas de hidrogênio e de carbono entre os seres vivos e o ambiente são estudadas nos ciclos da água e do gás carbônico. Discutiremos aqui, então, quatro ciclos biogeoquímicos: o da água, o do gás carbônico, o do oxigênio e o do nitrogênio.

Ciclo da Água

Na natureza, a água é encontrada em três estados físicos: sólido, líquido e gasoso. A maior parte, aproximadamente 98%, está sobre a superfície da Terra sob a forma líquida: são os mares, os rios e as lagoas, além de uma pequena quantidade encontrada no interior do corpo dos seres vivos e no interior do solo.

A água salgada compreende a maior parte da água líquida. A água doce é encontrada sob as formas sólida (75%), líquida (quase 25%) e gasosa, sendo esta última representada por pequeníssima quantidade de vapores de água encontrada na atmosfera.

A pequena, embora importantíssima, quantidade de vapor de água encontrada na atmosfera tem duas origens:

• evaporação: da água líquida (salgada ou doce);

• transpiração: dos seres vivos.

A água que se evapora transporta energia e, à medida que sobe à atmosfera, é resfriada. O resfriamento causa a condensação dos vapores de água, que voltam à superfície terrestre sob a forma líquida (chuva). Havendo resfriamento excessivo, os vapores de água podem dar origem, ainda na atmosfera, à água no estado sólido, que cai sob a forma de neve ou de granizo.

O que se pode concluir dessas informações é que a água está em constante mudança de estado físico e que há permanente troca dessa substância entre a superfície da Terra, os seres vivos e a atmosfera. O conjunto de todos esses processos constitui o ciclo da água na natureza.

Ciclo do gás carbônico

O gás carbônico é encontrado na atmosfera na proporção aproximada de 0,03% e também, em proporção semelhante, dissolvido nas águas superficiais de mares, rios e lagos. O gás carbônico é retirado do ar ou da água pelo processo de fotossíntese e a eles devolvido pela respiração.

A decomposição do corpo de organismos mortos também participa do ciclo do CO2, pois nesse processo os microorganismos oxidam a matéria orgânica, liberando CO2 para a atmosfera.

Outro fator de liberação de gás carbônico para a atmosfera é a queima de combustíveis fósseis, representados principalmente pelo carvão-de-pedra e pelo petróleo.

A constante queima de combustíveis fósseis tem provocado aumento significativo da taxa de gás carbônico no ar, causando grande preocupação em termos do futuro da Terra. Assim, em virtude do aumento do carbono, maior quantidade de calor está sendo retida na atmosfera, pois o CO2 é um dos elementos que contribui para o incremento do efeito estufa.

Ciclo do Oxigênio

O oxigênio participa não somente da composição da água e do gás carbônico, mas também de numeroso compostos orgânicos e inorgânicos. Na atmosfera e na hidrosfera é encontrado livre, sob a forma de substância pura, simples, de fórmula O2. É uma gás liberado pelos organismos fotossintetizantes, através do processo de fotossíntese. É utilizado para a respiração de plantas e de animais, processo que resulta na produção de gás carbônico.

A manutenção das taxas de oxigênio e de gás carbônico no ambiente depende desses dois processos opostos: a fotossíntese e a respiração. A fotossíntese é realizada somente durante o dia; a respiração é um processo contínuo, realizado pelas plantas e pelos animais, de dia e de noite.

É interessante notar que o oxigênio é uma substância que não somente garante a vida na Terra, mas também origina-se da atividade vital. Praticamente todo o oxigênio livre da atmosfera e da hidrosfera tem origem biológica, no processo de fotossíntese.

O O2 produzido pode participar também da formação da camada de ozônio (O3) na atmosfera. A presença de ozônio na atmosfera é de extrema importância para a humanidade, pelo papel que exerce de filtro das radiações ultravioletas, as quais, úteis em determinada intensidade, são nocivas em intensidades maiores.

A nocividade das radiações ultravioletas está ligada a doenças como o câncer de pele e as alterações genéticas, por induzirem mutações indesejáveis.

A camada de ozônio vem sendo progressivamente destruída, principalmente por ação de um gás conhecido por clorofluorcarbono, também designado por suas iniciais, CFC. O clorofluorcarbono é utilizado em sprays (aerossóis), condicionadores de ar, geladeiras, espuma plástica, componentes eletrônicos e outros produtos.

O CFC liberado na atmosfera atravessa a troposfera, atingindo a estratosfera, onde se situa a camada de ozônio.

O encontro do CFC com o ozônio determina a redução da quantidade de ozônio pelo seguinte processo:

• radiação ultravioleta do Sol quebra as moléculas de CFC deixando livres átomos de cloro: