Ciclos Biogeoquímicos

Os seres vivos são formados, em última análise, por elementos químicos que se agrupam e interagem, constituindo a matéria viva. Antes da existência de qualquer ser vivo, esses seres vivos já existiam na natureza, sob a forma em que algum lugar, da mesma maneira que continuarão existindo após a nossa morte. Nos processos de formação, desenvolvimento e manutenção do organismo dos seres vivos, elementos químicos são obtidos do meio ambiente primariamente de fontes abióticas (solo, atmosfera) na forma, por exemplo, de gases ou sais minerais.

Em algum momento, eles serão devolvidos ao ambiente externo e poderão ser reciclados, sendo reutilizados na construção da matéria de um outro ser vivo qualquer. Vimos que a reciclagem da matéria na natureza envolve a participação de seres decompositores. Elementos químicos e substâncias tendem a circular na biosfera por vias que abrangem o meio abiótico e os seres vivos, definindo os chamados ciclos biogeoquímicos.

Ciclo do Carbono Presente em todas as estruturas de todas as moléculas orgânicas, o elemento químico carbono é essencial para a vida. Ele se encontra primariamente disponível para a vida na atmosfera, em forma de gás carbônico, ou nos ambientes aquáticos, na forma de carbonatos.

Os seres produtores obtém carbono assimilando o gás carbônico da atmosfera ou dissolvido na água. Por meio da fotossíntese, os seres produtores fixam e transformam o gás carbônico em matéria orgânica. Já os consumidores obtêm carbono por intermédio dos nutrientes orgânicos dos quais se alimentam. Tanto os produtores como os consumidores, porém, perdem carbono da mesma forma, por meio: da respiração – que libera CO2 para o ambiente; Da cadeia alimentar – ao servir de nutriente para um organismo qualquer;

Do fornecimento de material que fará parte da constituição do humo (detrito orgânico), pela morte do organismo ou liberação de parte dele (pelos, penas, pele, folhas, frutos, etc.). No caso dos animais, há eliminação de carbono também por meio da excreção e de resíduos digestórios. Os decompositores atuam sobre os detritos orgânicos liberando gás carbônico, que retorna à atmosfera e se reintegra ao seu reservatório natural.

Assim, o elemento químico carbono penetra no mundo vivo na forma de gás carbônico atmosférico ou dissolvido na água, pela fotossíntese. Esse elemento químico pode então ser devolvido ao ambiente também na forma de gás carbônico e essa devolução é processada basicamente por intermédio da: Respiração dos seres vivos em geral; Decomposição de materiais orgânicos pela ação de bactérias e fungos; Combustão de materiais orgânicos, como carvão, petróleo e derivados, madeira e papel, entre outros exemplos.

As queimadas e os desmatamentos de florestas, a excessiva utilização dos combustíveis fósseis representados pelo carvão e pelo petróleo e derivados e o envenenamento dos mares constituem exemplos de atividades humanas que vem promovendo um considerável desequilíbrio no ciclo do carbono na natureza.

O efeito estufa é um fenômeno natural, que contribui para a manutenção de uma temperatura média na Terra ao redor de 15º C. Mas, especialmente na últimas décadas, a taxa de gás carbônico na atmosfera tem aumentado de maneira preocupante, principalmente em consequência da combustão do carvão e do petróleo e de seus derivados. Em 1850, a concentração de gás carbônico na atmosfera era aproximadamente 265 ppmv (parte pro milhão por volume); nos dias atuais, estima-se que essa concentração está próxima de 400 ppmv. Por isso, a temperatura na Terra está se elevando a cada ano.

Alguns pesquisadores supõem que as consequências da intensificação do efeito estufa poderá desencadear um degelo parcial das calotas polares, provocando uma elevação no nível dos mares, com a consequente invasão de faixas litorâneas pelas águas. Esse fato acarretaria inundações generalizadas, erosão litorânea, colapso das estruturas costeiras e elevação dos lençóis freáticos, entre outros desequilíbrios. As chuvas também serão de forma diferenciadas, ocasionando verões mais secos e mais prolongados e outros locais com intensas chuvas e alagamentos.

PROTOCOLO DE KYOTO Firmado em 1997, constitui um compromisso em que os países desenvolvidos se comprometem a reduzir, em 5% de sua eliminação de gases-estufas na atmosfera até 2012. A redução foi baseada nos níveis emitidos desses gases em 1990. No dia 06 de fevereiro de 2005, o Protocolo de Kyoto entrou em vigor. Segundo alguns especialistas, o Protocolo tem suas limitações. Uma delas é a ausência dos Estados Unidos entre os países signatários. Ele é o responsável pelo maior índice de emissão de gás carbônico, algo em torno de 25%.

O Brasil está em 17º lugar.

Ciclo do Nitrogênio É um elemento químico que participa da constituição de ácidos nucleicos, proteínas e clorofilas. O reservatório natural de nitrogênio é a atmosfera, onde o gás nitrogênio (N2) representa cerca de 78% de sua composição. Os seres vivos, de fato, não conseguem fixar o nitrogênio, com raras exceções.

Fixação Biológica do Nitrogênio Algumas cianobactérias do gênero Nostoc, e bactérias do gênero Azotobacter e Clostridium, todas de vida livre. Outras bactérias, consideradas as mais importantes fixadoras de N2, vivem associadas às raízes de leguminosas, como o feijão, a soja, a ervilha e a alfafa. São as do gênero Rhizobium, que vivem normalmente no solo.

Essas bactérias se grudam aos pelos absorventes das raízes, nesses tecidos, elas formam nódulos e se desenvolvem, fixando o N2 atmosférico e transformando-os em sais nitrogenados, que são em parte utilizados pelas plantas. Em contrapartida, a planta fornece às bactérias parte da matéria orgânica que produz através da fotossíntese, configurando uma relação de benefício mútuo denominada protocooperação.

Nitrificação Na decomposição a matéria nitrogenada liberam vários resíduos para o ambiente, entre eles a amônia (NH3). Combinando-se com a água do solo, a amônia forma hidróxido de amônio que ionizando-se, produz NH+4 (íon amônio) e OH- (hidroxila), esse processo dá-se o nome de amonização.

A amônia pode ser aproveitada por certas bactérias, como as do gênero Nitrosomonas e Nitrosococcus. Essas bactérias quimiossintetizantes oxidam amônia, e com a energia liberada, fabricam compostos orgânicos a partir de gás carbônico e água, configurando a quimiossíntese. Parte dos íons amônio presentes no solo pode ser absorvida pelas plantas em geral.

A ação conjunta das bactérias nitrosas (Nitrosomonas e Nitrosococcus) e nítricas (Nitrobacter) permite a transformação da amônia em ácido nítrico, ou do íon amônio em nitrato. Esse processo denomina-se de nitrificação e as bactérias envolvidas dá-se o nome de nitrificantes.

A transformação dos nitratos em N2 dá-se o nome de desnitrificação; as bactérias que realizam são chamadas de bactérias desnitrificantes.

Resumo Rhizobium: N2 fixação sais nitrogenados Decompositores: Norgânico amonização NH+4 Nitrosomas: NH+4 nitrosação NO-2 Nitrobacter: NO-2 nitratação NO-3 Desnitrificantes: NO-3 desnitrificação N2

Pode-se concluir que os seres produtores obtêm o elemento químico nitrogênio na forma de sais nitrogenados absorvidos do ambiente, como íons amônio, nitritos e nitratos. Já os seres consumidores, como os animais, obtêm nitrogênio através das substâncias orgânicas das quais se nutrem, como proteínas.

Ciclo do Oxigênio Gás indispensável à respiração aeróbica, é o segundo componente mais abundante da atmosfera, numa proporção de cerca de 21%. Pode ser consumido na atmosfera através das seguintes vias: atividade respiratória dos seres vivos em geral; combustão; degradação, principalmente pela ação dos raios ultravioleta, com formação de gás ozônio (O3);

Combinação com metais do solo (principalmente o ferro), formando óxido metálico; O gás oxigênio já teria provavelmente desaparecido da atmosfera há muito tempo, não fosse o contínuo reabastecimento promovido pela fotossíntese, principalmente por meio do fitoplâncton marinho.

Camada de Ozônio É uma faixa gasosa situada na estratosfera, entre cerca de 15 e 45 km acima da superfície terrestre. Atuando como uma espécie de escudo protetor, a camada de ozônio é capaz de filtrar o excesso de radiação ultravioleta que incide sobre a Terra. No solo, o gás ozônio representa um sério problema de poluição do ar, impondo ameaças à saúde humana e danificando árvores, plantações e construções.

A destruição da camada de ozônio ocorre devido a liberação de certos poluentes para a atmosfera. Entre eles o mais temido é o CFC ou clorofluorcarbono, também conhecido como gás freon. É usado nos produtos de aérossóis, na indústria de refrigeradores. O Óxido de nitrogênio, liberado principalmente por aviões a jato e automóveis, também exercem efeito destrutivo sobre a camada de ozônio.

A maior incidência de radiação ultravioleta sobre a superfície terrestre deverá provocar um aumento na taxa de mutações nos seres vivos, com efeitos potencialmente desastrosos. Também ocorrerá aumento nos números de casos de câncer de pele. Também deverá comprometer a produtividade agrícola e a atividade do fitoplâncton marinho, com reflexos nas cadeias alimentares.

Ciclo da Água A água é a substância mais abundante da matéria viva e sua reciclagem é fundamental para a manutenção da vida no planeta. A água evapora das superfícies aquáticas e terrestres, passa para a atmosfera e acaba formando as nuvens. Precipita-se na forma de chuva, neve ou granizo. No solo, a água pode atravessar as camadas e atingir um lençól freático, de onde ela pode chegar a um rio, riacho, lago ou mar.

Parte da água é absorvida pelas plantas e estas podem perder água pela transpiração ou pela cadeia alimentar, quando uma planta é comida por um consumidor. Os animais ingerem água diretamente ou pelos alimentos. A eliminação pode ser pela urina, fezes, suor e expiração.