Ciclos Biogeoquímicos

CICLO DA ÁGUA

A água é o composto inorgânico mais abundante, tanto na constituição dos seres vivos como no ambiente. O ciclo da água pode ser dividido em ciclo curto e ciclo longo. No ciclo curto as águas contidas nos mares, rios, lagos, a que se encontra misturada com o solo, é aquecida pelo calor do sol, evapora-se do ambiente e se condensa em forma de nuvens na atmosfera, devido ao resfriamento em maiores altitudes. Depois, ocorre a precipitação na forma líquida, como chuva ou neblina, ou na forma sólida, como neve ou granizo, voltando novamente à terra. No ciclo longo, participam os seres vivos, no processo de respiração, transpiração e excreção.

Obs: algumas interferências de ações antrópicas no Ciclo da Água:
Na região amazônica, em associação com o acúmulo pluviométrico já vindo do litoral e a evaporespiração das plantas, há a formação de um fenômeno chamado "Rios Voadores", nome recebido pelo alto potencial pluviométrico. As grandes nuvens formadas são levadas para a região dos Andes, porém, as Cordilheiras, pelo sua enorme altitude, impede que as nuvens avancem, fazendo-as retroceder e, segundo a Massa de Ar Equatorial Continental (mEc), tais nuvens são orientadas a seguir o fluxo em direção às  regiões do Sudeste e Sul do país, levando chuva em abundância.
Porém, com o desmatamento, há uma diminuição na evaporespiração, ocasionando nuvens menos potentes e menores, diminuindo o regime pluvial das regiões que recebem tais nuvens.
Outra forma de interferência no Ciclo da Água é a contaminação da água pelos S02 e S03 eliminados pelas chaminé de indústrias, e a formação, em geral, de ácido sulfúrico (H2SO4), tal ácido é corrosível, podendo matar seres aquáticos (que são os mais sensível para poluição), além de corroer construções, tornar a água impura para o consumo, etc.
Por fim, outra interferência a ser citada é a contaminação por metais pesados, como o Mercúrio (Hg), usado irregularmente na mineração, dentre esses metais, alguns são acumulados, isso é, não são eliminados na forma de excreção quando ingerido por um ser vivo. Tais metais são armazenados (bioacumulação) e\ou no fígado e no tecido adiposo. O referido processo é chamado de Biomagnificação.

CICLO DO CARBONO

O carbono é um elemento muito importante, pois faz parte da composição química de todos os compostos orgânicos. O carbono é um elemento disponível na atmosfera. Os seres fotossintetizantes retiram o carbono da atmosfera pelo processo da fotossíntese. E o mesmo é encontrado sob duas formas: na forma de CO2 (dióxido de carbono) existente no ar e dissolvido na água, e na composição das moléculas dos seres vivos e pelos depósitos de combustíveis fósseis. Pelo processo da fotossíntese o CO2 é fixado e transformado em matéria orgânica pelos produtores. Os consumidores adquirem carbono ingerindo a matéria orgânica.

Tanto os animais como os vegetais perdem carbono pela respiração. O carbono que fica retido na biomassa retorna à terra pelos excrementos e cadáveres dos animais e restos dos vegetais, que serão decompostos em elementos químicos pela ação dos decompositores.

OBSERVAÇÃO:

EFEITO ESTUFA
O gradativo aumento do dióxido de carbono é um dos fatores responsáveis pelo aumento do Efeito Estufa, já que este gás retém calor, contribuindo para o aumento da temperatura do planeta. Vale salientar que o efeito estufa sempre ocorreu e é fundamental para a manutenção da temperatura terrestre, pois, sem ele a terra seria muito fria e não existiria vida em abundância (é válido dizer que o  principal gás do efeito estufa natural é o vapor de água). O que vem afetando o efeito estufa, é o aumento de certos gases, como CO2 e CH4, com a exagerada exploração e consumo de petróleo, gás, carvão, as queimadas e a destruição das florestas que geram aquecimento global (o CO2 também é devolvido à atmosfera pelo processo de mineralização da matéria orgânica realizado pelos decompositores). O aquecimento que estamos presenciando não só altera o clima do planeta bem como os níveis dos mares. Além de ser alterado o nível da água do mar, com o aumento da temperatura deste, ocorrerá que o Oxigênio, que é mais facilmente sensibilizado na água em uma temperatura amena, terá dificuldade em diluir-se e regiões mais afastadas da superfície, como os Bentos, terão uma deficiência desse elemento. 

CICLO DO OXIGÊNIO

O oxigênio surgiu na Terra pela ação da fotossíntese, e cerca de 21% da atmosfera terrestre são constituídos de oxigênio (O2) livre; o oxigênio encontra-se também dissolvido na água.

O ciclo do oxigênio se encontra intimamente ligado com o ciclo do carbono, uma vez que o fluxo de ambos está associado aos mesmos fenômenos: fotossíntese e respiração. Os processos de fotossíntese liberam oxigênio para a atmosfera, enquanto os processos de respiração e combustão o consomem. Parte do O2 da estratosfera é transformado pela ação de raios ultravioletas em ozônio (O3). Este forma uma camada que funciona como um filtro, evitando a penetração de 80% dos raios ultravioletas. A liberação constante de clorofluorcarbonos (CFC) leva a destruição da camada de ozônio.

O oxigênio é utilizado nas atividades respiratórias de todos os animais e vegetais.

É um gás comburente, alimenta as combustões. Ao combinado com metais no solo, forma óxidos metálicos. Forma a camada de ozônio (O3) que protege a Terra contra a ação dos raios ultravioleta. Pela ação dos seres fotossintetizantes, o oxigênio volta à atmosfera; principalmente pela ação do fitoplâncton.

As equações químicas que regem estes dois processos de suma importância ao ciclo do carbono e oxigênio são:

Fotossíntese: 6CO2 + 6H2O + luz solar → C6H12O6 + 6O2

Respiração: C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6 H2O + energia

CICLO DO NITROGÊNIO

Por fazer parte das moléculas dos ácidos nucleicos, das proteínas, da clorofila e de alguns outros compostos, o nitrogênio (N2) é de fundamental importância para a vida na Terra. O nitrogênio é encontrado na forma N2 (gás nitrogênio) e representa 78% de todo o ar atmosférico. São raros os seres vivos que aproveitam o nitrogênio diretamente da atmosfera. Alguns microrganismos conhecidos como fixadores de nitrogênio possuem a capacidade de fixar o nitrogênio em suas moléculas orgânicas.

As bactérias dos gêneros Rhizobium e Azotobacter, são cianobactérias que são grandes fixadores de nitrogênio tanto do ar como da água. Esses microrganismos, quando morrem, liberam nitrogênio na forma de amônia (NH3) para o solo. A amônia é aproveitada por outras bactérias do solo, sendo transformada em nitratos (NO3-) — nitrificação, que pode ser utilizada pelas plantas. As bactérias do gênero Rhizobium vivem em nódulos presentes nas raízes de algumas leguminosas, e têm a capacidade de reter o nitrogênio, transformando-o em nitratos e recebendo açúcares e abrigo da planta; é um caso de simbiose ou mutualismo.

As cianobactéria, por serem excelentes fixadoras de nitrogênio, possuem um grande poder adaptativo, conseguindo sobreviver em ambientes estéreis, procedendo como organismos pioneiros na instalação de uma comunidade.

As plantas aproveitam o nitrogênio na forma de nitratos, e estes passam a fazer parte das moléculas orgânicas. Os animais, alimentando-se dos vegetais, adquirem os nitratos. Na cadeia alimentar, as proteínas e os ácidos nucleicos acabam por ser degradados, produzindo resíduos nitrogenados, que são eliminados pela excreção dos animais. Os resíduos nitrogenados também voltam ao solo quando morrem animais e vegetais (amonificação). A amônia, voltando ao solo, pode passar novamente pelo processo de nitrificação (a amônia possui um alto teor de toxicidade, precisando estar bem diluída para ser utilizada por alguns seres vivos, dentre eles, as algas, que vivem em ambientes aquáticos). Nem todo composto nitrogenado sofre a ação das bactérias nitrificantes; alguns são convertidos, pela ação das bactérias desnitrificantes, em gás nitrogênio, que é liberado para a atmosfera.

Em função da associação de leguminosas com bactérias Rhizobium, essas plantas são de suma importância nos processos de rotação de cultura e recuperação de solos.

Resumo Esquemático:

• Fixação: Consiste na transformação do nitrogênio gasoso em substâncias aproveitáveis pelos seres vivos (amônia e nitrato). Os organismos responsáveis pela fixação são bactérias, retiram o nitrogênio do ar fazendo com que este reaja com o hidrogênio para formar amônia.

• Amonificação: Parte da amônia presente no solo, é originada pelo processo de fixação. A outra é proveniente do processo de decomposição das proteínas e outros resíduos nitrogenados, contidos na matéria orgânica morta e nas excretas. Decomposição ou amonificação é realizada por bactérias e fungos.

• Nitrificação: É o nome dado ao processo de conversão da amônia em nitritos e, em seguida, em nitratos, este é absorvido pelas plantas em um processo chamado de assimilação.

• Desnitrificação: As bactérias desnitrificantes (como, por exemplo, a Pseudomonas desnitrificans), são capazes de converter os nitratos em nitrogênios molecular, que volta a atmosfera fechando o ciclo.

Obs: Eutrofização é um tipo de interferência das atividades humanas nos Ciclos Biogeoquímicos. Tendo os pesticidas, adubos e outros produtos usados na agricultura sendo ricos de Nitrogênio (N) e Fósforo (P), quando são descartados em uma ambiente aquático, tais nutrientes favoreciam a reprodução desenfreada de fitoplânctons na superfície luminosa e rica em oxigênio do ambiente aquático. Forma-se uma camada superficial composta por esses plânctons, tal camada impede que o oxigênio e a luz incida nas camadas inferior, respectivamente, a região dos zooplânctons e dos néctons (seres maninhos que já são capazes de resistir à corrente, diferentemente dos plânctons) e Bentos, região ocupada por seres que precisam de pouca luz e oxigênio para sobreviver, além de suportarem a pressão. 
Como a diluição do oxigênio diminuída, ocorrerá a morte em massa de grande parte dos seres vivos da localidade e, portanto, será necessário que tais corpos sejam decompostos, porém, as bactérias decompositores precisam de uma Demanda Biológica de Oxigênio (DBO) para realizar tal função.
Com o não obstante número de espécies mortas, ocorrerá a diminuição da diversidade no local.

Ciclo do Enxofre

O enxofre é encontrado nas rochas sedimentares, (formadas por depósitos que se acumularam pela ação da natureza) nas rochas vulcânicas, no carvão , no gás natural etc.

O enxofre é essencial para a vida, faz parte das moléculas de proteína, sendo reciclado sempre que um animal ou planta morre. Quando apodrecem, as substâncias chamadas de “sulfatos”, combinados com a água são absorvidos pelas raízes das plantas. Os animais o obtêm comendo vegetais ou comendo outros animais.

Quando o ciclo é alterado, animais e plantas sofrem, isso vem acontecendo através da constante queima de carvão, petróleo e gás.

Ciclo do Fósforo

Além da água, do carbono, do nitrogênio e do oxigênio, o fósforo também é importante para os seres vivos. Esse elemento faz parte, por exemplo, do material hereditário e das moléculas energéticas de ATP.

Em certos aspectos, o ciclo do fósforo é mais simples do que os ciclos do carbono e do nitrogênio, pois não existem muitos compostos gasosos de fósforo e, portanto, não há passagem pela atmosfera. Outra razão para a simplicidade do ciclo do fósforo é a existência de apenas um composto de fósforo realmente importante para os seres vivos: o íon fosfato.

As plantas obtêm fósforo do ambiente absorvendo os fosfatos dissolvidos na água e no solo. Os animais obtêm fosfatos na água e no alimento

A decomposição devolve o fósforo que fazia parte da matéria orgânica ao solo ou à água. Daí, parte dele é arrastada pelas chuvas para os lagos e mares, onde acaba se incorporando às rochas. Nesse caso, o fósforo só retornará aos ecossistemas bem mais tarde, quando essas rochas se elevarem em consequência de processos geológicos e, na superfície, forem decompostas e transformadas em solo.

Assim, existem dois ciclos do fósforo que acontecem em escalas de tempo bem diferentes. Uma parte do elemento recicla-se localmente entre o solo, as plantas, consumidores e decompositores, em uma escala de tempo relativamente curta, que podemos chamar “ciclo de tempo ecológico”. Outra parte do fósforo ambiental sedimenta-se e é incorporada às rochas; seu ciclo envolve uma escala de tempo muito mais longa, que pode ser chamada “ciclo de tempo geológico”.

Ciclo do Cálcio

O cálcio é um elemento que participa de diversas estruturas dos seres vivos, ossos, conchas, paredes celulares das células vegetais, cascas calcárias de ovos, além de atuar em alguns processos fisiológicos, como a concentração muscular e a coagulação do sangue nos vertebrados. As principais fontes desse elemento são as rochas calcárias, que, desgastando-se com o tempo, liberam-no para o meio. No solo, é absorvido pelos vegetais e, por meio das cadeias alimentares, passa para os animais. Toneladas de calcária são utilizadas com frequência para a correção da acidez do solo, notadamente nos cerrados brasileiros, procedimento que, ao mesmo tempo, libera o cálcio para o uso pela vegetação e pelos animais.

Nos oceanos o cálcio obtido pelos animais pode servir para a construção de suas coberturas calcárias. Com a morte desses seres, ocorre a decomposição das estruturas contendo calcário – conchas de moluscos, revestimentos de foraminíferos – no fundo dos oceanos, processo que contribui para a formação dos terrenos e rochas contendo calcário. Movimentos da crosta terrestre favorecem o afloramento desses terrenos, tornando o cálcio novamente disponível para o uso pelos seres vivos