A matéria apresenta um movimento cíclico na natureza. Ela está sendo reaproveitada.
A água entra nos vegetais pelas raízes.
A água sai dos vegetais – transpiração, sudação, que ocorre pelas folhas através dos estômatos.
Os animais aproveitam a água quando bebem diretamente ou comem qualquer tipo de alimento. Os animais devolvem-na para a atmosfera : transpiração, respiração, excreção e gestão.
Importância: Elemento fundamental nas substâncias orgânicas.=
Fonte: CO²atmosférico.
Aproveitamento pelo vegetal: Na forma de CO2 que entra pêlos estômatos (folha). Pela fotossíntese forma inicialmente carbohidratos; posteriormente lípides e proteínas
Saída de carbono do vegetal: CO2 da respiração; CO2 da fermentação; quando é comido; quando morre (decomposição).
Aproveitamento do carbono pelo animal: Quando come diretamente o vegetal. Entra na forma de carbono orgânico.
Saída de carbono do reino animal: CO2 respiração; quando é comido; quando morre (decomposição).
Importância: Processos energéticos – Respiração – É comburente.
Fonte: O2 atmosférico.
Aproveitamento pêlos vegetais: Pelas folhas (estomatos) na forma de O2
Saída de oxigênio nos vegetais: Através da fotossíntese.
Aproveitamento de oxigênio pelos animais: Fixação direta de O2 da atmosfera pela respiração. O oxigênio é devolvido combinado com o carbono na forma de CO2.
Importância: Formação de proteínas.
Fonte: Apesar de existir grande quantidade de nitrogênio no ar 79%, os seres vivos não possuem a capacidade de fixá-lo na forma de N2 atmosférico.
Exceção: Certas bactérias gênero Nitrobacter, Rhizobium, certas algas azuis (Cianofíceas) fixam diretamente o nitrogênio do ar.
Rhizobium – Leguminosa: As bactérias do gênero Rhizobium vivem em mutualismo com os vegetais da família das leguminosas – formando os nódulos radiculares.
Amonização N.org ==> Nh2 Decompositor
Nitrosação Nh2 ==> NO2 Nitrosomanos
Nitratação NO2 ==> NO3 Nitrobacter
Bactérias Nitrificantes: Transforma no Nh2 obtido pela decomposição dos cadáveres em NO3...
Bactérias Desnitrificantes: Bactéria encontrada no solo que a partir de nitratos produzem o nitrogênio livre que retorna à atmosfera.
Nitrogênio do Reino Animal: O animal o obtém quando come direta ou indiretamente um vegetal, na forma de nitrogênio orgânico. O nitrogênio pode sair do animal, quando este é comido, pela excreção.
Peixe cartilaginoso Uréia
Peixe ósseo Amônia
Répteis Ácido úrico
Aves Ácido úrico
Mamíferos Uréia
Fonte: www.vestibular1.com.br
Os Ciclos: Quando se fala em ciclos biogeoquimicos na verdade faz-se eferência aos ciclos de nutrientes gasosos e sedimentares.
Elementos essenciais (C, H, O, N) e não essenciais fazem parte destes nutrientes. Esta ciclagem de nutrientes pode ser dividida em duas etapas bem definidas: reservatório e ciclagem.
O ciclo do nitrogênio segue um caminho bastante característico. O nitrogênio em sua forma molecular é aproveitado na formação de aminoácidos que são incorporados por animais e bactérias livres. Esses por sua vez são decompostos por bactérias decompositoras que liberam o nitrogênio para o meio na sua forma inorgânica (Nitritos) que é então aproveitado pelas algas.
CICLO DO NITROGÊNIO
A fixação do azoto encerra uma imensa significação do pontode- vista agronômico, pois este elemento, absolutamente essencial à constituição da matéria viva, é de origem atmosférica e não aproveitável para toda forma superior de vida, caso não existissem os microrganismos. Pondo de lado as ínfimas quantidades de azoto e fixadas por via físico-química (caso das descargas elétricas na atmosfera que fixam o N2 principalmente na forma de N2O), apenas certas bactérias e algas possuem a propriedade de fixar o nitrogênio gasoso e renovar assim, constantemente o estoque de azoto, indispensável ao entretenimento de novas sínteses vitais. O suprimento de N fixa no solo é muito limitado, normalmente menos de 0,2%.
A estrema importância econômica da fixação biológica do N, ressalta bem dos cálculos de J.C. limpam e A. B. Conybeare (1936) que avaliaram em 60%, ou sejam 9,83 milhões de toneladas, das quais 5,46 pelos Rhizobium, azoto fixado pelos microrganismos, sobre os 16,45 milhões recebidos anualmente pela superfície total cultivadas dos Estados Unidos. Não há entretanto, acordo entre os autores sobre tais cifras, havendo mesmo um grupo de cientistas modernos que tendem a minimizar o papel da fixação biológica, pelo menos da fixação por parte das bactérias não simbióticas
Dois são os principais tipos de fixação do Nitrogênio, que ocorrem na natureza, ambos dependentes de atividade microbiana.
O ciclo do carbono nada mais é do que uma representação teórica da utilização do dióxido de carbono pelas algas e plantas. Na verdade este ciclo trata da fotossíntese. O retorno do carbono se dá de duas formas, através da respiração (principal) e através da "quebra" da matéria orgânica (secundária)
É importante ressaltar que uma grande quantidade de carbono é incorporada anualmente diretamente da atmosfera para os oceanos.
O ciclo do carbono nada mais é do que uma representação teórica da utilização do dióxido de carbono pelas algas e plantas. Na verdade este ciclo trata da fotossíntese. O retorno do carbono se dá de duas formas, através da respiração (principal) e através da "quebra" da matéria orgânica (secundária)
É importante ressaltar que uma grande quantidade de carbono é incorporada anualmente diretamente da atmosfera para os oceanos.
Ciclo do Carbono
O oxigênio participa não somente da composição da água e do gás carbônico, mas também de numerosos compostos orgânicos e inorgânicos. Na atmosfera e na hidrosfera é encontrado livre, sob a forma de substância pura, simples, de fórmula O2. É um gás libertado pelos organismos fotossintetizantes, através do processo de fotossíntese. E consumido da atmosfera através das seguintes vias: respiração das plantas e animais, combustão ou queima , degradação pela ação dos raios ultravioleta, com a formação de ozônio e finalmente na combinação com metais do solo ( principalmente o ferro ), formando óxidos metálicos.
A manutenção das taxas de oxigênio e de gás carbônico no ambiente depende de dois processos opostos : a fotossíntese e a respiração. E como sabemos, a fotossíntese é realizada somente durante o dia ; e a respiração é um processo contínuo, realizado pelas plantas e pelos animais, de dia e de noite. O oxigênio é uma substância que não somente garante a vida na Terra, mas também origina-se da atividade vital. Pela fotossíntese, a água é decomposta, sendo o oxigênio liberado e o hidrogênio utilizado na síntese de matéria orgânica.
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.
Pode admitir-se que a quantidade total de água existente na Terra, nas suas três fases, sólida, líquida e gasosa, se tem mantido constante, desde o aparecimento do Homem. A água da Terra - que constitui a hidrosfera - distribui-se por três reservatórios principais, os oceanos, os continentes e a atmosfera, entre os quais existe uma circulação perpétua - ciclo da água ou ciclo hidrológico. O movimento da água no ciclo hidrológico é mantido pela energia radiante de origem solar e pela atração gravítica.
A água que precipita nos continentes pode tomar vários destinos. Uma parte é devolvida diretamente à atmosfera por evaporação; a outra origina escoamento à superfície do terreno, escoamento superficial, que se concentra em sulcos, cuja reunião dá lugar aos cursos de água. A parte restante infiltrase, isto é, penetra no interior do solo, subdividindo-se numa parcela que se acumula na sua parte superior e pode voltar à atmosfera por evapotranspiração e noutra que caminha em profundidade até atingir os lençóis aqüíferos (ou simplesmente aqüíferos) e vai constituir o escoamento subterrâneo.
Tanto o escoamento superficial como o escoamento subterrâneo vão alimentar os cursos de água que desaguam nos lagos e nos oceanos, ou vão alimentar diretamente estes últimos. O escoamento superficial constitui uma resposta rápida à precipitação e cessa pouco tempo depois dela. Por seu turno, o escoamento subterrâneo, em especial quando se dá através de meios porosos, ocorre com grande lentidão e continua a alimentar os cursos de água longo tempo após ter terminado a precipitação que o originou.
Fonte: www.seia.ba.gov.br
Matéria e energia são conceitos fundamentais, ligados à vida no planeta. O fluxo unidirecional de energia solar proporciona condições para síntese da matéria orgânica pelos seres autótrofos e sua decomposição, e retorna ao meio como elementos inorgânicos por meio da ação dos microconsumidores heterótrofos (reciclagem da matéria).
Os elementos essenciais são aproximadamente 40, disponíveis para os produtores, em forma molecular ou iônica, recebe o nome de nutrientes. Estes são divididos duas categorias:
Macronutrientes: participam em quantidades superiores a 0,2% do peso orgânico seco (p.o.s.): C, H, O, N, P (>1%), e S, Cl, K, Na, Ca, Mg e Fe; Micronutrientes: participam em quantidades inferiores a 0,2% do p.o.s: Al, Bo Cr, Zn Mo, V, Co
A biogeoquímica é a ciência que estuda a troca ou a circulação de matéria entre os componentes vivos e físico-químico da biosfera.O reservatório de carbono é a atmosfera, onde o nutriente das plantas encontra-se na forma de dióxido de carbono (CO2), um gás que em condições naturais é inodoro e incolor. O carbono é principal constituinte da matéria orgânica, com 49% do p.o.s. As plantas utilizam o CO2 o vapor d’água na presença de luz solar, realizando a fotossíntese:
6CO2 + 6H2O + energia solar =>C6H12O6 + 6O2 (1)
A equação (1) é uma simplificação de um conjunto de aproximadamente 80 a 100 reações químicas. Entretanto é importante observar dois pontos:
a fixação do carbono em sua forma orgânica indica que a fotossíntese é a base da vida na terra; e, a energia solar é armazenada como energia química nas moléculas orgânicas da glicose
A energia armazenada na fotossíntese é liberada no processo inverso da fotossíntese: a respiração.C6H12O6 + 6O2 =>6CO2 + 6H2O + 640 Kcal/mol de glicose (2)
Pela fotossíntese (1) e respiração (2), o carbono passa de sua fase inorgânica à fase orgânica e volta para a fase inorgânica, completando seu ciclo biogeoquímico.
A concentração de CO2 na atmosfera é de 0,032%, um valor excessivamente baixo para explicar a síntese de aproximadamente 50 a 60x109 ton/ano de carbono no processo de fotossíntese. Isto ocorre devido a existência de reservatório auxiliar de carbono representado pelos oceanos.
A interação entre os reservatórios aquáticos e atmosféricos ocorre através de reação química de difusão, cuja direção depende da maior ou menor concentração do gás.
CO2 atmosférico =>CO2 + H2O =>H2CO3 ? H+ + HCO-3 =>2H+ + CO-3
ciclo principal: produtores, consumidores e decompositores participam respectivamente dos processos de fotossíntese e respiração; ciclo secundário: mais lento, decaimento de plantas e animais que foram incorporados por processos geológicos na crosta terrestre
Em ambos processos, os organismos foram transformados em combustíveis fósseis e calcário que ficam à margem do ciclo principal. Os combustíveis fósseis são, portanto, energia solar armazenada no forma de moléculas orgânicas no interior da Terra.A partir da Revolução Industrial, o homem passou a fazer uso intenso dessa energia armazenada, e no processo de queima (respiração) passou a devolver o CO2 à atmosfera a uma taxa de superior à capacidade de assimilar pelas plantas (fotossíntese) e dos oceanos (pela reação de difusão). Este desequilíbrio do ciclo natural pode implicar em alterações como chamado “efeito estufa”, com conseqüente aumento da temperatura global da Terra
A taxa de crescimento populacional implicou no aumento da produtividade agrícola para suprir o aumento da demanda por alimentos. O nitrogênio, e o fósforo, são fatores limitantes do crescimento dos vegetais, sendo portanto, utilizados na agricultura como fertilizantes. O nitrogênio desempenha um importante papel na constituição das moléculas de proteínas, ácidos nucleicos, vitaminas, enzimas e hormônios, elementos vitais aos seres vivos.
Assim como o ciclo do carbono, o ciclo do nitrogênio é gasoso. Apesar dessa similaridades existem diferenças notáveis, como: i) a atmosfera é rica em nitrogênio (78%); ii) apenas seleto grupo de organismos conseguem utilizar o nitrogênio gasoso; iii) o envolvimento biológico do nitrogênio é muito mais extenso.
A principal forma de nutriente para os produtores são os nitratos (NO-3), que podem ser obtidos por bactérias fixadoras de nitrogênio e das descargas elétricas que ocorrem na atmosfera. No ciclo ocorrem quatro mecanismos importantes:
Fixação do nitrogênio: ocorre por meio dos chamados organismos simbióticos de vida livre e fotossintéticos. Entre os organismos, destaca-se a espécie Rhizobium em associação simbiótica (mutualismo) com raízes leguminosas. A importância desses organismos está na rotação de cultura de leguminosas uma alternativa ecológica ao uso dos fertilizantes nitrogenados sintéticos. A mais importante fixação é feita pela via biológica, sendo que os organismos simbióticos produzem cem vezes mais que os organismos de vida livre; Amonificação: o nitrogênio fixado é rapidamente dissolvido na água do solo e fica disponível para as plantas na forma de nitrato. Essas plantas transformam os nitratos em grandes moléculas que contém nitrogênio e outras moléculas orgânicas nitrogenadas. Esse nitrogênio orgânico entra na cadeia alimentar dos consumidores primários, secundários e assim sucessivamente. As bactérias atuam sobre a eliminação destes consumidores, produzindo gás amônia (Nh2) e sais de amônio (NH4+); Nitrificação: Nh2 e NH4+ são convertidos a nitritos (NO2-) e posteriormente a nitratos (NO3-) por um grupo de bactérias quimiossintetizantes. A passagem da amônia para nitrito é feita pelas nitrossomonas, e a passagem a nitratos pelas nitrobacter. Esse processo de nitrificação ocorre aerobiamente; Desnitrificação: através da ação das pseudomonas, a partir do nitrato, ocorre o retorno ao nitrogênio gasoso (N2). Esse fenômeno é anaeróbio e ocorre nos solos pouco aerados
Durante a Primeira Guerra Mundial foi desenvolvido a síntese industrial da amônia a partir do N2 gasoso, possibilitando o aparecimento dos fertilizantes sintéticos com aumento da eficiência da agricultura. Porém este excesso produzido, carregado para os rios lagos e lençóis de água subterrâneo tem provocado o fenômeno da eutrofização, comprometendo a qualidade da água
O fósforo é o material genético constituinte das moléculas de DNA e RNA, e componentes dos ossos e dentes, sendo então, fundamental no processo de reprodução dos seres humanos. O fósforo aparece nos organismos em proporção muito superior aos outro elementos quando comparado com sua participação nas fontes primárias, isso leva a ser o fator, provavelmente, mais limitante à produtividade primária.
É um elemento de ciclo fundamentalmente sedimentar, seu principal reservatório são as rochas fosfatadas (litosfera). A liberação ocorre na forma de fosfatos (processo erosivo), que serão utilizados pelos produtores. Parte deste fosfato é carregada para os oceanos, onde se perde em depósitos a grandes profundidades, ou é consumida pelo fitoplâncton.
O retorno, feito por aves e peixes marinhos, do fósforo a partir dos oceanos são insuficientes para compensar as perdas. A ação predadora dos seres humanos diminui ainda mais este retorno, além da exploração da mineração, ocupação desordenada do solo, desmatamento e agricultura aceleram o processo de perda de fósforo do ciclo.
O ciclo é basicamente sedimentar embora possua uma fase gasosa. A principal forma de assimilação pelos produtores é como sulfato inorgânico. O processo biológico envolve microrganismos com funções específicas de redução e oxidação.
A assimilação é mineralizado em processo de decomposição. Entretanto, em condições anaeróbias, ocorre a redução a sulfetos, entre os quais o sulfeto de hidrogênio (H2S), composto letal à maioria dos seres humanos. Tanto no solo como na água, em condições aeróbias, ocorrerá a oxidação, passando à forma de enxofre elementar chegando a sulfato. Na presença de ferro (anaeróbia) forma sulfetos férricos e ferrosos, permitindo que o fósforo converta-se de insolúvel para solúvel, tornando-se mais utilizável.
O processo de queima de carvão e óleo combustível em indústrias e usinas interfere no ciclo, liberando dióxidos de enxofre, que tem potenciais danosos ao organismo, além de provocar, em certas situações, o que se denomina de “chuva ácida” e o Smog industrial.
A água é o principal componente dos organismos vivos. Seu percentual no peso dos seres varia entre 70 e 90. No organismo, as principais funções desempenhadas pela água são de reguladora térmica, mantenedora do equilíbrio osmótico e ácido-base, além de ativar as enzimas.
Precipitação: água que cai na forma de chuva, granizo ou neve; Escoamento Superficial: água que escoa sobre o solo, fuindo para locais de altitudes inferiores, até atingir um corpo d’água; Infiltração: água que penetra no solo; Escoamento Subterrâneo: parte da água infiltrada, sendo mais lento que o escoamento superficial. Parte desse escoamento alimenta rios e os lagos, além da manutenção desses corpos em períodos de estiagem; Evapotranspiração: parte da água existente no solo que é utilizada pela vegetação e eliminada pelas folhas na forma de vapor; Evaporação: em qualquer das fases descritas anteriormente, pode voltar à atmosfera na forma de vapor , reiniciando o ciclo.
A interferência do homem neste ciclo pode ser notada através do desmatamento e da impermeabilização (pavimentação) do solo. Isso acelera a evaporação e reduz a recarga dos aqüíferos subterrâneos
Fonte: www.edu.uniube.br
