ciclos biogeoquímicos
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Água
Nitrogênio
Oxigênio
CarbonoCICLOS
BIOGEOQUÍMICOS
Livro 1 página 109 a 126
IMPORTÂNCIA
Com a morte de organismos ou a perda de partes de seu
corpo, a matéria orgânica é degradada por ação dos
decompositores.
Os átomos retornam ao ambiente, onde poderão ser
incorporados por outros seres vivos.
Se não houvesse esse reaproveitamento, os átomos de
alguns elementos químicos fundamentais para a
constituição de novos seres vivos poderiam tornar-se
indisponíveis para a continuidade da vida.
SER HUMANO
Acelera o movimento de muitos materiais
Interferência nos ciclos biogeoquímicos
Carência/excesso
TABELA - DISTRIBUIÇÃO DA ÁGUA NO PLANETA
Estado físico Tipos Volume da água do planeta (%)
Sólido Calotas de gelo, geleiras
2,15
Líquido OceanosÁguas subterrâneasÁguas superficiais
97,210,6260,009
Gasoso Vapor atmosférico 0,005
Reservatórios de água:
Oceanos
Calotas polares e glaciais
Aquíferos subterrâneos
Lagos e rios
Umidade do solo
Vapor de água na atmosfera
Organismos vivos
A água está associada aos processos metabólicos de
todos os seres vivos.
O ciclo transporta e faz circular a água de uma região
para outra.
É um importante agente modelador da crosta terrestre
( devido à erosão e ao transporte de sedimentos).
Condicionante de toda a cobertura vegetal do planeta, ou
seja, de toda a vida na Terra.
O ciclo hidrológico é essencial ao ambiente:
Ciclo CURTO da Água
Evaporação: água dos oceanos, lagos, rios, geleiras, água
do solo.
Formação de vapor d’água na atmosfera.
Condensação do vapor d’água nas camadas mais altas da
atmosfera, formando nuvens.
Precipitação: retorno à superfície terrestre, sob a forma
líquida ou sólida.
Obs: não ocorre a participação propriamente dita dos seres
vivos.
Ciclo LONGO da Água
Participação dos seres vivos.
Plantas: raízes absorvem a água do solo, e esta é
utilizada em seus processos biológicos.
A água é uma das matérias-primas da fotossíntese.
As plantas perdem água por meio dos seus estômatos
(superfície foliar), em um processo chamado de
evapotranspiração.Também liberam água por meio da
respiração.
Evapotranspiração vegetal: resfriamento da planta e
manutenção da umidade relativa do ar, influenciando o
regime de chuvas em várias regiões. As plantas estão
sempre perdendo água para a atmosfera,principalmente
durante o dia, quando seus estômatos estão abertos.
ex: Amazônia (a evapotranspiração vegetal é a
principal fonte de vapor d’água atmosférico)
Respiração vegetal: degradação das moléculas orgânicas
que as próprias plantas fabricam para obter energia
(fotossíntese), liberando gás carbônico e água.
Ciclo LONGO da Água
Ciclo LONGO da Água
Animais: obtêm água bebendo-a ou ingerindo-a nos
alimentos e a utilizam em seus processos biológicos.
Perdem água para o ambiente através da urina, fezes,
transpiração (suor), ou pela respiração.
Decompositores: Parte da água que plantas e animais
obsorvem é usada na síntese de substâncias orgânicas.
Seus átomos ficam incorporados aos tecidos animais e
vegetais, até a morte destes, quando serão devolvidos ao
ambiente pela ação dos decompositores
O Ciclo da Água e o AmbienteDesmatamento
Provoca alterações no ciclo da água, por reduzir a
cobertura vegetal, os níveis de evapotranspiração e,
consequentemente os índices pluviométricos;
As folhas refletem cerca de 10% da radiação solar. A
redução da cobertura vegetal diminui essa reflexão, o que
ocasiona maior aquecimento do solo. Isto acelera ainda
mais o processo de evaporação e ressecamento do solo,
aumentando assim o risco de um processo de desertificação
do ambiente.
Deixa o solo nu, facilitando a erosão e o assoreamento
dos rios, lagos e lagoas.
O Ciclo da Água e o Ambiente
Erosão
Deixa o solo impróprio para a agricultura e atividades
pastoris e o assoreamento dos rios pode provocar
enchentes catastróficas.
Assoreamento: "Entupimento" do corpo d'água, ou seja,
fenômeno causado pela deposição de sedimentos minerais
(como areia e argila) ou de materiais orgânicos. Com isso,
diminui a profundidade do curso d'água e a força da
correnteza.
O Ciclo da Água e o Ambiente
Poluição
Magnificação trófica.
A água mal tratada é um dos principais focos de
transmissão de doenças.
Destruição do Fitoplâncton: estes seres liberam na
atmosfera dimetilsulfeto, um gás cujas partículas se
aderem às moléculas de água, contribuindo para a
formação das nuvens e das chuvas. Desta forma, o
fitoplâncton interfere de maneira significativa na
pluviosidade dos ecossistemas.
O fitoplâncton constitui a base da cadeia alimentar
marinha.
Passagem dos átomos de carbono (C), provenientes do gás carbônico (CO2), para moléculas que constituem as
substâncias orgânicas dos seres vivos.
O carbono existente na atmosfera como CO2 entra na
composição das moléculas orgânicas dos seres vivos, a partir da fotossíntese.
As plantas utilizam o CO2 e água do ambiente, na presença de luz solar, para sintetizar compostos orgânicos, tais como a glicose
(C6H12O6).
Reação da fotossíntese:
6CO2 + 6 H2O + energia solar C6H12O6 + 6O2
A fixação do carbono em sua forma orgânica indica que a
fotossíntese é a base da vida na Terra. A energia solar é
armazenada como energia química nas moléculas orgânicas
da glicose.
Parte do carbono retirado do ar passa a constituir a biomassa dos seres , que poderá ser transferida para um herbívoro ou carnívoro. Dessa forma, o carbono fixado pela fotossíntese vai passando de um nível trófico para outro nas cadeias alimentares.
O carbono retorna ao meio abiótico na forma de CO2,
através da respiração dos seres vivos, da fermentação, da
decomposição e da combustão.REAÇÃO DA RESPIRAÇÃO
C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6 H2O + 640 kcal / mol de glicose
(Energia)
COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS
Restos de cadáveres de grande quantidade de organismos, em certas condições no passado, não sofreram decomposição.
Em geral, por terem sido rapidamente depositados em bacias de sedimentação, com carência de O2 (fundo do mar,
pântanos, cavernas).
Nesses ambientes, os decompositores não puderam transformar o carbono orgânico em CO2, ocorrendo então
um processo de fossilização, que levou à formação dos
combustíveis fósseis (petróleo, gás natural, carvão mineral).
Esses combustíveis armazenam em suas moléculas grande
quantidade de energia, originalmente captada da luz solar
(fotossíntese), há milhões de anos atrás.
COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS
Queima desses combustíveis fósseis em taxas cada vez mais crescentes nos últimos 150 anos para geração de energia.
Consequência: o CO2 resultante dessas combustões
passou a ser liberado na atmosfera em taxa muito
superiores à sua captação pela fotossíntese, aumentando
assim a sua concentração na atmosfera
O Ciclo do Carbono e o Ambiente
Desmatamento
1. Aumento do CO2 emitido em função da emissão no
momento da queima.
2. Redução da taxa fotossintética.
3. Queimadas de florestas.
4. Efeito estufa (desequilíbrio) – intervenções antropogênicas no ciclo do carbono.
O Ciclo do Carbono e o AmbienteEfeito estufa
1. Utilização excessiva de combustíveis fósseis (falta de incentivos para a geração de energia alternativa).
2. Desmatamento.
3. Poluição ambiental.
Intensificação do efeito estufa
1. Mudanças climáticas.
2. Aquecimento global.
3. Mudança nos níveis dos oceanos.
O oxigênio molecular (O2), indispensável à respiração
aeróbica, é o segundo componente mais abundante da
atmosfera, onde existe em uma proporção de cerca de 21%.
O oxigênio teria desaparecido da atmosfera, não fosse o contínuo reabastecimento promovido pela fotossíntese, principalmente do fitoplâncton marinho, considerado o verdadeiro "pulmão" do mundo.
O oxigênio pode ser consumido da atmosfera através das
seguintes vias: Atividade respiratória de plantas e animais; Combustão;
Formação de ozônio (O3);
Combinação com metais do solo (principalmente o ferro),
formando óxidos metálicos (oxidação).
A Camada de Ozônio
O ozônio (O3) é composto de 3 átomos de oxigênio. Não é
muito estável e pode se quebrar em O2 muito facilmente.
É encontrado nas camadas altas de nossa atmosfera,
formando uma camada que protege os seres vivos contra
uma parte da radiação do Sol que é nociva aos seres vivos.
Nos seres humanos, a exposição a longo prazo a esta
radiação está associada ao risco de dano à visão, à supressão
do sistema imunológico e ao desenvolvimento do câncer de
pele.
Os animais também sofrem as consequências. Prejuízo para
os estágios iniciais do desenvolvimento de peixes, camarões,
caranguejos e outras formas de vida aquáticas e redução na
produtividade do fitoplâncton, base da cadeia alimentar
aquática.
O Buraco na Camada de Ozônio
Entre 1965 e 1985, cientistas mediram uma redução de até
50% em áreas da camada sobre a Antártida, o que ganhou o
apelido de "buraco na camada de ozônio"
Destruição provocada por gases poluentes liberados por
atividades humanas, principalmente os CFCs
(Clorofluorcarbono), muito utilizados em aerossóis e como
gases de refrigeração em geladeiras e aparelhos de ar
condicionado.
Atualmente os aparelhos mais modernos não utilizam mais
os CFCs como gás de refrigeração, o que está contribuindo
para a regeneração dessa camada, diminuindo assim o
tamanho do “buraco”.
O termo buraco é na verdade uma redução da espessura
média da camada de ozônio.
Como a Camada de Ozônio é destruída?
Cada átomo de cloro de CFC pode destruir 100 mil moléculas de oxigênio!!!
Incorporação de átomos de nitrogênio de substâncias
inorgânicas do ambiente em moléculas orgânicas de seres
vivos, e sua posterior devolução ao meio ambiente.
O nitrogênio é um elemento que participa da composição
química de aminoácidos, proteínas e das bases
nitrogenadas que formam os ácidos nucleicos (DNA, RNA).
A mais importante fonte de nitrogênio é a atmosfera. Cerca de 78% do ar é formado por nitrogênio livre (N2), mas
a maioria dos seres vivos é incapaz de aproveitá-lo no seu
metabolismo.
Os únicos seres que fixam o nitrogênio atmosférico são
algumas espécies de bactérias e de cianobactérias, por
apresentarem enzimas apropriadas para essa função. São
chamados de organismos fixadores de nitrogênio.
Etapas do Ciclo do Nitrogênio
1) Fixação do N2
2) Nitrificação
3) Denitrificação
Fixação Nitrogênio (N2)
Processo que envolve a utilização direta do N2, incorporando os átomos de nitrogênio em moléculas orgânicas.
São poucas as formas vivas capazes de promover a fixação biológica do N2.
Os mais importantes fixadores de N2, vivem associados às raízes de plantas leguminosas (feijão, soja, ervilha, alfafa, etc.). São as bactérias do gênero Rhizobium.
As bactérias Rhizobium vivem no solo, de onde alcançam as raízes de leguminosas, instalando-se e reproduzindo-se no interior das células destas plantas, formando nódulos.
Ali as bactérias se desenvolvem, fixando o N2 atmosférico e transformando-o em sais nitrogenados, que são utilizados pelas plantas.
Cianobactérias do gênero Anabaena, muito encontradas em culturas de arroz, são também fixadoras de Nitrogênio.
As bactérias Rhizobium funcionam 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 mútuos denominada mutualismo.
Graças à essa associação, as plantas leguminosas podem viver em solos pobres em compostos nitrogenados, nos quais outras plantas não se desenvolvem bem.
Ao morrer e se decompor, as plantas leguminosas liberam, na forma de amônia (NH3), o nitrogênio de suas moléculas orgânicas,
fertilizando assim o solo.
Fixação Nitrogênio (N2)
Nitrificação
Consiste em transformar a amônia (NH3) em nitrito (NO2-) e esse
em nitrato (NO3-), que é um composto mais facilmente assimilado
pelos vegetais.
Ocorre no solo, pela ação conjunta de dois grupos de bactérias quimiossintetizantes (bactérias nitrificantes).
Bactérias do gênero Nitrossomonas: oxidação da amônia
(processo em que a amônia se combina com moléculas de O2,
produzindo nitrito (NO2-)).
Nitrosomonas sp.
2NH3 + 3O2 2NO2- + 2H2O + 2H+ + ENERGIA
A energia liberada na reação é utilizada pela própria bactéria em seu metabolismo.
Nitrificação
O nitrito é tóxico para as plantas, mas raramente se acumula no solo por muito tempo, pois é imediatamente oxidado por bactérias de gênero Nitrobacter, que o transformam em nitrato (NO3
-).
Nitrobacter sp.
2NO2- + O2 + 2NO3
- + ENERGIA
Os nitratos são altamente solúveis em água, de modo que as plantas os absorvem principalmente através dos pêlos absorventes das raízes.
O nitrogênio é utilizado na síntese de moléculas orgânicas (aminoácidos, proteínas, bases nitrogenadas).
Quando são comidas por herbívoros, as substâncias orgânicas nitrogenadas das plantas fornecem matéria-prima para a produção das moléculas das células animais, ao longo da cadeia alimentar.
Metabolismo animal: degradação de proteínas e de ácidos nucléicos
Produção de compostos nitrogenados (excreções ou excretas), principalmente na forma de amônia, uréia e ácido úrico.
Eliminação das excretas no ambiente
Ação de decompositores: o nitrogênio constituinte das moléculas orgânicas retorna ao solo na forma de amônia e pode passar novamente por processos de nitrificação.
Denitrificação
Realizado por bactérias denitrificantes, presentes no solo.
Para obter energia, essas bactérias degradam compostos nitrogenados, liberando gás nitrogênio (N2), que retorna à atmosfera, fechando assim o ciclo do nitrogênio na natureza.
Importância do Ciclo do Nitrogênio
O plantio de leguminosas (feijão, soja, ervilha, alfafa), enriquece o solo com compostos nitrogenados, uma vez que nas raízes dessas plantas há nódulos repletos de bactérias fixadoras de nitrogênio.
A utilização de leguminosas como método de fertilização do solo é conhecida como adubação verde.
Outro procedimento agrícola usual é a rotação de culturas, na qual se alterna o plantio de não leguminosas, que retiram do solo os nutrientes nitrogenados, com leguminosas que devolvem esses nutrientes para o meio.