Texto: Ciclos Biogeoquímicos

Ciclos Biogeoquímicos

Os ciclos biogeoquímicos são fenômenos naturais e permanentes que ocorrem com diferentes substâncias químicas. São transformações cíclicas dessas substâncias que envolvem todos os seres vivos e seus processos biológicos, tais como a fotossíntese, a respiração celular, a decomposição, entre outros. Essas transformações dependem de fenômenos físicos que influenciam os estados da matéria bem como as especificidades geográficas onde ocorrem. Nesse contexto, a disponibilidade de compostos químicos nitrogenados, carbonados, assim como a água, determina a sobrevivência dos seres vivos, ao mesmo tempo em que a existência de seres vivos está relacionada com a disponibilidade desses compostos. As mais diversas substâncias orgânicas são produzidas somente pelos seres vivos. Entre elas as proteínas, os lipídios, os carboidratos, os ácidos nucleicos etc. Já as substâncias inorgânicas estão presentes na natureza e podem ser encontradas em elementos geológicos como o solo e as rochas. 
 
 
 

Ciclo da Água

A água tem grande destaque na composição da estrutura viva, ela representa de 70 a 85% em média do peso de um organismo. É essencial, insubstituível, e sua carência leva à dificuldade do organismo em realizar todos os processos necessários à manutenção da vida.
 
 
 
É comum ouvir que a água vai acabar no planeta. Você concorda com essa afirmação? Se considerarmos que a água é uma ciclagem permanente, passando por todos os estados físicos – sólido (gelo), água líquida e vapor –, não podemos imaginar que ela um dia possa acabar. Como sabemos, o calor do sol que aquece os mares, lagos e oceanos é responsável pela evaporação da água, levando grandes quantidades de vapor para atmosfera. 
 
 
 
A transpiração das plantas, principalmente em grandes formações florestais, também contribui para aumentar a umidade atmosférica. Em algum momento as águas concentradas em nuvens são descarregadas pelas chuvas ou em nevascas. Toda essa massa de água que circula entre o céu e a terra não tem como acabar. Mas é importante destacar o papel das plantas na retenção da água, principalmente nos lençóis subterrâneos. 
 
Ciclo da água
 

A formação dos aquíferos se deve fundamentalmente à infiltração da água das chuvas, favorecida pelas raízes das plantas em grandes extensões vegetais. Nesse contexto, a distribuição da água em mananciais nas diversas regiões do Planeta propicia a sobrevivência de populações humanas e de outros seres vivos, sempre que o equilíbrio dos ecossistemas é mantido.
 
 
 
A água dificilmente acabará no Planeta Terra, entretanto a sua disponibilidade e distribuição pode ser afetada pela degradação dos ecossistemas; além disso, a poluição dos mananciais pode comprometer a sua qualidade, tornando o seu consumo inviável para os seres humanos.
 
 
  • 1 - Condensação: Precipitação da água através das chuvas que promovem a recarga hídrica nos rios, lagos, nascentes, lençóis subterrâneos, mares e oceanos.
 
  • 2 - Absorção: Através das raízes os vegetais capturam a água do solo.
 
  • 3 - Ingestão: A água representa uma necessidade básica para a constituição da vida. Os animais estão constantemente se hidratando.
 
  • 4 - Alimentação: Uma parte da água obtida pelos animais vem dos alimentos.
 
  • 5 - Transpiração: Animais e vegetais através da transpiração devolvem a água no estado de vapor para a atmosfera.
 
  • 6 - Excreção: Eliminação de água através da urina.
 
  • 7 - Evaporação: Conforme a temperatura a água dos rios, lagos e oceanos, a água retorna para a atmosfera na forma de vapor.
 
 
 

O Teor da Água nos Seres Vivos

O teor da água nos seres vivos pode variar conforme fatores específicos. Veja:
 
 
  • Idade: Quanto mais jovem o indivíduo maior a sua porcentagem de água.  Ex.: Bebê - 85 %  Velho - 70 %  Adulto -75%;  
 
  • Atividade metabólica: Quanto maior a atividade maior a percentagem de água. Ex: Gorduras - 20%  Ossos - 25%  Encéfalo - 85%;
 
  • Espécie: Alguns Celenterados, como a Água viva, possuem 95% de água; vegetais, como os esporos e as sementes, tem de  10 a 15%. 
 

 

Ciclo do Carbono

O carbono é o principal elemento químico constituinte da matéria viva. Está presente em todas as substâncias orgânicas, como nas proteínas, nos lipídios, nos carboidratos e ácidos nucleicos e nos componentes básicos dos seres vivos. 
 
 
 
Na atmosfera o carbono encontra-se na forma de gás carbônico (CO2) numa concentração de aproximadamente 0,03% do ar atmosférico. Esse gás é absorvido no processo fotossintético, realizado pelas algas e plantas (seres autótrofos), e convertido em compostos orgânicos, integrados à biomassa desses seres vivos e consumidos em processos energéticos do seu metabolismo.
 
 
 
Os organismos heterótrofos que não realizam fotossíntese também necessitam dessas substâncias orgânicas e são obrigados a adquiri-las através da alimentação. Assim constituem uma cadeia alimentar formada pelos produtores (autótrofos), consumidores (heterótrofos) e decompositores (heterótrofos). Nesse fluxo contínuo da matéria o carbono, presente nas substâncias orgânicas, constituintes dos organismos vivos, acaba retornando para o ar atmosférico, sob a forma de gás carbono, após passar pelos processos energéticos celulares tais como a respiração e a fermentação.
 
Ciclo do carbono
 

O carbono das plantas, dos animais e dos microorganismos decompositores pode seguir três caminhos:
 
 
 
  • No processo de respiração, o CO2 retorna para a atmosfera.
 
  • Passa para animais em um nível trófico superior via cadeia alimentar.
 
  • Com a morte e consequente decomposição dos restos orgânicos, o CO2 é eliminado na atmosfera.
 
 

Outra forma de retorno do carbono para as atmosfera se dá por meio da queima de combustíveis fósseis (gasolina, óleo diesel, gás natural etc.), além das queimadas florestais que também liberam o CO2 para o ar. Vale lembrar que esses processos são promovidos pela ação humana e foram acentuados nas últimas décadas. O debate sobre o aquecimento global tem estimulado uma maior reflexão sobre o papel do ser humano na intensificação do “efeito estufa” e as consequências já observadas nas mudanças climáticas no Planeta Terra.
 
 
  • 1 -  Fotossíntese: O CO2 atmosférico é absorvido através do processo fotossintético realizado pelos vegetais, algas e cianobactérias.
 
  • 2 - Alimentação: Os organismos heterotróficos, tais como os animais, não fazem fotossíntese, portanto, como consumidores de uma cadeia alimentar, ingerem alimentos de origem vegetal ou animal.
 
  • 3 e 4 - Respiração: Os vegetais e os animais realizam o mesmo processo de respiração celular. A glicose (C6H12O6) é consumida para obtenção de energia com liberação de CO2.
 
  • 5 - Decomposição: A matéria orgânica tais como folhas secas, troncos apodrecidos, cadáveres de animais e outros, sob condições muito especiais de temperatura e umidade, são consumidos por microorganismos decompositores (fungos e bactérias) que eliminam o CO2 como produto final.
 
  • 6 - Fossilização: A matéria orgânica é mantida sob condições especiais durante a formação dos combustíveis fósseis num processo que levou milhões de anos para ocorrer, tendo iniciado com o soterramento de florestas e de grandes lagos, com todos os seus animais, plantas e microorganismos.
 
  • 7 - Combustão: O contínuo uso dos combustíveis fósseis representa uma grave ameaça à atmosfera e ao ambiente. A queima desses combustíveis pelos automóveis e pelas indústrias lança no ar grandes quantidades de CO2, intensificando o “efeito estufa”.
 

Ciclo do Nitrogênio

O nitrogênio é constituinte de duas importantes moléculas orgânicas: as proteínas e os ácidos nucleicos (DNA e RNA). Está presente no ar atmosférico em um percentual de aproximadamente 79%, na forma de gás N2. Apenas as bactérias e cianobactérias são capazes de absorver o nitrogênio nessa forma. Esses microorganismos conseguem assimilar o N2 e utilizá-lo na produção de substâncias orgânicas nitrogenadas que vão se incorporar na cadeia alimentar.
 
 
 
A partir dos microorganismos, o nitrogênio torna-se disponível para as plantas, normalmente sob a forma de amônia (NH3) ou nitrato (NO3-). Essa transformação do N2 atmosférico em amônia ou nitrato, realizada pelas bactérias e cianobactérias denomina-se fixação do nitrogênio. Fenômenos físicos como os relâmpagos (descargas elétricas), também desempenham esse papel. Outra possibilidade é a fixação industrial, que está relacionada com a produção e aplicação de fertilizantes no solo.
 
 
 
Bactérias do gênero Rhizobium realizam a fixação do nitrogênio, e vivem associadas com plantas, principalmente da família das leguminosas. Esses microorganismos são encontrados em nódulos ou nodosidades, nas raízes, estabelecendo uma relação de mutualismo. As bactérias recebem proteção e nutrientes (glicose) das plantas e em troca lhes fornecem o nitrogênio aproveitável, na forma de amônia ou nitrato.
 
 
 
Os animais conseguem o nitrogênio apenas através da alimentação, ingerindo proteínas e absorvendo os seus aminoácidos. Através do metabolismo energético geram produtos nitrogenados de excreção, tais como a ureia o ácido úrico e a amônia.
 
 
Ciclo do nitrogênio

A amônia (NH3) encontrada no solo também é utilizada por bactérias autotróficas para produzir energia. Conhecidas como bactérias nitrificantes (Nitrosomas, Nitrobacter etc.), transformam a amônia em nitrito ou nitrato num processo denominado nitrificação. Por outro lado, toda matéria orgânica, tal como folhas secas, troncos apodrecidos, cadáveres de animais e outros, sob condições muito especiais de temperatura e umidade, é consumida por microorganismos decompositores (fungos e bactérias) que devolvem a amônia como produto final.
 
 
 
O gás nitrogênio volta para a atmosfera, eliminado no processo de desnitrificação, o qual também é realizado por bactérias desnitrificantes que transformam a amônia em nitrogênio livre na forma de N2.
 
 
 
A ciclagem do nitrogênio se deve em grande parte à presença de bactérias no solo, sobretudo na camada orgânica encontrada na sua porção mais superficial. Por isso, o uso inadequado da terra como derramamento de produtos tóxicos, queimadas e desflorestamento pode provocar a eliminação total desses importantes agentes recicladores de matéria de forma irreversível.
 
 
 
  • 1 - Fixação do Nitrogênio: ocorre por descargas elétricas.
      BIOFIXAÇÃO: ocorre através de bactérias do solo ou associadas às raízes de plantas (ex. leguminosas).
 
 
  • 2 - Absorção: uma vez disponível, o nitrato ou a amônia são nutrientes importantes absorvidos pelas raízes dos vegetais.
 
  • 3 - Alimentação: o nitrogênio, incorporado à cadeia alimentar é um elemento básico na estrutura dos aminoácidos e consequentemente de proteínas, fundamentais na dieta dos animais.
 
  • 4 - Excreção: a amônia, ureia e o ácido úrico são catabólitos resultantes do metabolismo dos aminoácidos liberados na urina dos animais. 
 
  • 5 - ​Decomposição: os restos orgânicos resultantes da morte dos seres vivos são aproveitados pelos fungos e bactérias para obtenção de energia.
 
  • 6 - Nitrificação ou Nitrosação: bactérias nitrificantes do solo convertem a amônia em nitrito.
 
  • 7 - Nitrificação ou Nitratação: bactérias nitrificantes do solo convertem o nitrito em nitrato.
 
  • 8 - ​Desnitrificação: bactérias desnitrificantes do solo convertem o nitrato ou amônia em nitrogênio atmosférico.
 
 

Em Resumo

A matéria está em constante processo de transformação e ciclagem na natureza. As substâncias que constituem os seres vivos passam por diversos processos físicos e biológicos que alteram a sua estrutura química. As moléculas são transferidas ao longo de uma cadeia alimentar, são sintetizadas e decompostas, exercendo funções distintas no metabolismo de um ser vivo.
Já é cadastrado? Faça o Login!