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Professora: Márcia M. Rios Ribeiro Estagiários-docentes(Programa de Pós- Graduação em Eng. Civil e Ambiental): José Augusto de Souza Marcondes Loureiro.

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1 Professora: Márcia M. Rios Ribeiro Estagiários-docentes(Programa de Pós- Graduação em Eng. Civil e Ambiental): José Augusto de Souza Marcondes Loureiro de C. Batista Universidade Federal de Campina Grande – UFCG

2 CICLOS BIOGEOQUÍMICOS DEFINIÇÃO Trata-se de movimentos cíclicos que envolvem elementos químicos presentes no meio biológico e o ambiente geológico; Elementos que são necessários ao desenvolvimento dos tecidos vivos; BIO GEO Porque os organismos vivos interagem no processo de síntese orgânica e decomposição dos elementos Porque o meio terrestre é a fonte dos elementos Porque são ciclos de elementos químicos QUÍMICOS

3 Elementos químicos mais presentes nos seres vivos ( % por peso) Fonte: BIOLOGIA – BSCS: versão Verde, vol.1, 1979

4 As principais características observadas nos ciclos biogeoquímicos são: Um deposito geológico (Atmosfera ou litosfera); Inclusão dos seres vivos (vegetais, animais e microrganismos); Câmbios químicas; Movimento do elemento químico desde o meio físico até os organismos e seu retorno a este. Para a ecologia, o fator mais importante de um ciclo biogeoquímicos é o fato de que os componentes bióticos e abióticos aparecem intimamente entrelaçados.

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6 Ciclos Gasosos - o depósito está na atmosfera ou hidrosfera, composto dos seguintes nutrientes: OxigênioReservatório é a atmosfera Carbono Grande reservatório está na hidrosfera, na forma de gás carbônico, embora também esteja presente na atmosfera; NitrogênioReservatório é a atmosfera. Água Os depósitos são o mar, rios, lagos, rochas sedimentares. Fósforo Os reservatórios são as rochas formadas em remotas eras geológicas. EnxofreO maior reservatório são as rochas e sedimentos. Ciclos Sedimentares - depósito está na crosta terrestre, composto dos seguintes nutrientes:

7 Desta forma os ciclos biogeoquímicos podem ser divididos em dois tipos: Ciclos (de nutrientes) gasosos Cujo depósito ou reservatório geológico é a atmosfera: (rápidos e fechados) - Ciclo do Carbono; - Ciclo do Oxigênio; - Ciclo do Nitrogênio Ciclos (de nutrientes) sedimentares Cujo reservatório geológico são as rochas sedimentares: ( lentos) - Ciclo do Fósforo; - Ciclo do Enxofre. A participação antrópica nos ciclos biogeoquímicos dá-se pela utilização do ar, da água e do solo como sumidouro de seus despejos.

8 O elemento carbono (C) é o principal constituinte de tudo o que é orgânico e embora o dióxido de carbono (CO2) represente apenas 0,35% dos gases que compõem a atmosfera, o carbono é um elemento que nos últimos anos tem provocado mudanças profundas em todo a terra. O Ciclo do carbono se inicia a partir do momento em que as plantas, ou outros organismos autótrofos¹, absorvem o gás carbônico da atmosfera e o utilizam na fotossíntese (ou quimiossíntese no caso de alguns organismos) incorporando-o às suas moléculas. Então o carbono passa para o próximo nível trófico² quando os animais herbívoros ingerem as plantas e absorvem parte do carbono incorporado na forma de açúcares. ¹ - organismos que, a partir de compostos inorgânicos, fabrica seu próprio alimento mediante fotossíntese ou quimiossíntese. ² - Referente à nutrição ou o posicionamento na cadeia alimentar. CICLO DO CARBONO

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10 Parte dos restos de animais e vegetais pode não sofrer decomposição e transformar-se em combustíveis fósseis (carvão e petróleo). Boa parte do carbono que estava preso durante milhões de anos nessas substâncias, está sendo devolvido à atmosfera, através da queima de combustíveis. Em conseqüência destas queimas, a concentração de CO 2 na atmosfera aumentou nos últimos anos

11 EFEITO ESTUFA O efeito estufa é hoje uma das principais preocupações de governos e de instituições internacionais ligadas ao problema ambiental. Estimativas elaboradas há cerca de duas décadas indicavam que ele causaria o aquecimento global entre 1 e 4 º C no século 21. O melhor conhecimento hoje disponível levou a se corrigir a estimativa para baixo (1 a 1,5 ºC) e permitiu divisar melhor as possíveis conseqüências desse efeito. (Ferreira, 15/01/09 )

12 Fonte: Ferreira. em pesquisado em 15/01/09http://ecen.com/eee26/emis_omar.htm. pesquisado em Resultados de medições de concentração a partir de 1750, obtidos pela análise de ar contido em camada de gelo polar, e informações sobre o estoque florestal, obtidos do exame de anéis de crescimento de árvores, permitiram estabelecer uma base de informações da qual se pode deduzir a contribuição dos combustíveis fósseis para o carbono atmosférico

13 O carbono emitido pelas fontes bióticas e pelo uso da energia é parcialmente absorvido nos sumidouros naturais (biomassa e oceanos), ficando o restante na atmosfera. Esta última parte é a causa das preocupações a curto prazo. Naturalmente é impossível carimbar o carbono conforme sua origem, de forma que um confronto entre a emissão e a retenção na atmosfera referir-se-á ao carbono total em circulação. Fonte: Ferreira. em pesquisado em 15/01/09http://ecen.com/eee26/emis_omar.htm. pesquisado em

14 CICLO DO OXIGÊNIO O Oxigênio se distribui em três reservatórios: a atmosfera (os gases que rodeiam a superfície da terra), a biosfera (os organismos vivos e o seu ambiente próximo) e a litosfera (a parte sólida exterior da terra); O oxigênio é o elemento mais abundante na crosta terrestre e nos oceanos, e o segundo na atmosfera; Na atmosfera encontra-se como oxigênio diatômico/oxigênio molecular (O 2 ), dióxido de carbono (CO 2 ), ozônio (O 3 ), dióxido de nitrogênio (NO 2 ), monóxido de nitrogênio (NO), dióxido de enxofre (SO 2 ), etc.

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16 FLUXO DO OXIGÊNIO A maior fonte do oxigênio presente na atmosfera e biosfera é a fotossíntese que transforma dióxido de carbono e água em oxigênio e açúcar; 6CO 2 + 6H 2 O + energia C 6 H 12 O 6 + 6O 2 O oxigênio também tem um ciclo entre a biosfera e a litosfera, através das conchas de carbonato de cálcio (CaCO 3 ) produzidas por organismos marinhos A fotossíntese nos oceanos contribui aproximadamente com 45% do oxigênio total livre no ciclo do oxigênio. O crescimento da população de organismos que fazem fotossíntese é limitada principalmente pela disponibilidade de fósforo dissolvido

17 CICLO DO NITROGÊNIO O nitrogênio é um componente que entra na composição de duas moléculas orgânicas de considerável importância para os seres vivos: as proteínas e os ácidos nucléicos. Embora presente em grande concentração no ar atmosférico, essencialmente na combinação molecular N 2, poucos são os organismos que o assimilam nessa forma. Apenas certas bactérias e algas cianofíceas podem retirá-lo do ar na forma de N 2 e incorporá-lo às suas moléculas orgânicas. Algumas bactérias nitrificastes na superfície do solo realizam a conversão do nitrogênio, transformam a amônia em nitratos, disponibilizando esse elemento diretamente às plantas e indiretamente aos animais, através das relações tróficas: produtor e consumidor.

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19 CICLO DO FÓSFORO o ciclo do fósforo é mais simples do que os ciclos do carbono e do nitrogênio, pois não existem muitos compostos gasosos de fósforo, apenas um composto de fósforo realmente importante para os seres vivos que é o íon fosfato O fósforo é o material genético constituinte das moléculas dos ácidos ribonucléico (RNA) e desoxirribonucléico (DNA) e componente dos ossos e dentes. O fósforo aparece principalmente na forma de fosfato (PO4-3), obtido a partir da degradação das rochas (minerais). Drenado gradativamente para o mar, o fosfato passa por processos de sedimentação, sendo incorporado às rochas. Podendo retornar ao ecossistema terrestre por meio dos processos geológicos, como a elevação do leito no mar ou o rebaixamento do nível das águas.

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21 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.

22 CICLO DO ENXOFRE As proteínas dependem basicamente do enxofre. O enxofre é encontrado no solo em combinações de sais de sulfato, sulfetos e minério. Nas proximidades de vulcões, o enxofre é encontrado na sua forma original, razão pela qual há muitas unidades de exploração nestas regiões. O ciclo do enxofre compreende 6 etapas básicas: a) As plantas absorvem compostos contendo enxofre além dos sulfatos b) Na produção de aminoácidos das plantas o hidrogênio substitui o oxigênio na composição dos sulfatos; c) Os seres vivos se alimentam das plantas; d) microorganismos decompõe os aminoácidos que contêm enxofre nos restos de animais e plantas, criando sulfito de hidrogênio; e) o enxofre é extraído do sulfito por bactérias e microorganismos; f) sulfatos são produzidos pela ação de microorganismos na combinação do enxofre com o oxigênio.

23 O ciclo do enxofre é complicado pelo grande número de estados de oxidação que este elemento pode assumir, incluindo o sulfeto de hidrogênio (H 2 S), dióxido de enxofre (SO 2 ), sulfato (SO 4 2– ) e ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ), entre outros; Os processos inorgânicos são responsáveis por muitas destas transformações; Bactérias, que seqüestram o enxofre e/ou o liberam para o meio ambiente; As atividades humanas também liberam grandes quantidades de enxofre, principalmente através da queima de combustíveis fósseis; Apresenta um ciclo com dois reservatórios: um maior, nos sedimentos da crosta terrestre outro, menor, na atmosfera.

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25 CICLO DA ÁGUA Pode definir-se ciclo hidrológico como a seqüência fechada de fenômenos pelos quais a água passa do globo terrestre para a atmosfera, na fase de vapor, e regressa àquele, nas fases líquida e sólida. A água ocupa 70% da superfície da Terra. A maior parte, 97%, é salgada. Apenas 3% do total é água doce, onde 77% está congelada, 22% compõem-se de água subterrânea, o restante esta na atmosfera, animais, plantas. Apenas 0,01% vai para os rios, ficando disponível para uso A água é uma das matérias-primas da fotossíntese: seus átomos de hidrogênio irão fazer parte da glicose fabricada, e seus átomos de oxigênio se unem para formar o O2 (gás oxigênio) liberado para a atmosfera

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27 O grande problema dos recursos hídricos é a sua irregularidade no que se refere A distribuição espacial e as demandas, como mostram as figuras a seguir.

28 Situação do Brasil

29 ETAPAS DO CICLO HIDROLÓGICO

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31 O desmatamento e a retirada da cobertura vegetal deixa o solo desprotegido, facilitando a erosão e o assoreamento dos rios, lagos e lagoas A erosão do solo deixa-o impróprio para a agricultura e atividades pastoris e o assoreamento dos rios pode provocar enchentes catastróficas ALTERAÇÕES NO CICLO

32 EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO a)Discorra sobre a participação antrópica nos ciclos biogeoquimicos b) A concentração de Co 2 atmosférico é mais baixa ao meio dia e mais alta a noite. Usando o ciclo do carbono, explique como isto é possível. c) Descreva o ciclo hidrológico enumerando as etapas.


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