Ciclos Biogeoquímicos

RELAÇÕES ENTRE O FLUXO DE ENERGIA E O CICLO DE MATÉRIA A maior parte do corpo dos seres vivos é feito de água. O resto são basicamente compostos de carbono. Esses compostos armazenam a energia que é usada pelos seres vivos.

RELAÇÕES ENTRE O FLUXO DE ENERGIA E O CICLO DE MATÉRIA O CO2 é a forma como o carbono entra no ciclo biológico, através da fotossíntese sendo convertido em açúcar, proteína ou gordura. Esse carbono é usado para produzir energia metabólica a partir da quebra dos componentes orgânicos e finalmente essa energia é convertida em calor.

RELAÇÕES ENTRE O FLUXO DE ENERGIA E O CICLO DE MATÉRIA Uma vez a energia na forma de calor, ela não pode mais ser convertida em síntese de biomassa. O CO2 é eliminado novamente para atmosfera ficando disponível para entrar novamente em um organismo vivo e assim completando o ciclo.

Compartimentos O meio ambiente pode ser dividido em compartimentos: Atmosfera – camada de gases que envolve o planeta. É rica em nitrogênio e oxigênio e permite que o calor seja distribuído pelas zonas climáticas do planeta.

Compartimentos Hidrosfera – camada de água tanto em oceanos, lagos e rios como a camada do lençol freático. Também auxilia na distribuição do calor. Litosfera – camada de rochas consolidadas tanto ígneas, metamórficas quanto sedimentares.

Compartimentos Biosfera – camada correspondente a todos os seres vivos existentes.

Ciclo exógenos e endógenos Exógenos: ocorrem essencialmente na superfície do planeta. Endógenos: ocorrem predominantemente associados à rochas de vários tipos.

Fontes e sumidouros Fontes: liberam elementos de um compartimento para outro. Ex: Vulcões em relação ao enxofre. Sumidouros: absorvem elementos de outro compartimento. Ex: O mar em relação ao carbono.

Ciclos de matéria A Terra pode ser considerado um sistema fechado, sendo que a matéria é constantemente reciclada. Entretanto a quantidade de um determinado elemento pode variar nos vários compartimentos.

Ciclos de matéria Podemos considerar o ciclo de matéria em duas escalas distintas: Uma escala local – interessante para estudar ecossistemas específicos. Uma escala global – adotada para descrever os ciclo biogeoquímicos.

Ciclos de matéria Também consideramos duas escalas de tempo: Uma escala curta – até alguns milhares de anos. Uma escala longa – escala de tempo geológico.

Ciclos de matéria Todos os elementos podem ocorrer em sua forma inorgânica ou associados à compostos orgânicos. Ex: nitrogênio livre na atmosfera e o nitrogênio de um aminoácido.

Ciclos de matéria Muitos fluxos de matéria podem ocorrer sem a presença da vida – são os fluxos geoquímicos. Ex: um vulcão irá expelir enxofre independente da presença de vida.

Ciclo do carbono O carbono está presente em todos os grandes compartimentos: atmosfera, hidrosfera, na biota, nos solos e sedimentos e também presente nas rochas.

Ciclo do carbono

Ciclo do carbono

Ciclo do carbono

Ciclo do carbono A maior reserva de C se encontra nos sedimentos e rochas (~ 75 x 1018Kg) em que 80% se encontra como carbonatos, 18% como querogênio e 2% como carvão ou petróleo. É uma reserva quase estática e endogênica, normalmente indisponível por meios naturais.

Ciclo do carbono O intemperismo do querogênio é de ~0,1 a 0,2 x 1012Kg. Muito menor que o fluxo biológico de carbono ~200 x 1012Kg. O tempo que o carbono passa no sedimento ou rocha é de cerca de 100 milhões de anos.

Ciclo do carbono Das reservas de carbono disponível, a maior encontra-se no mar sob forma de CID (carbono inorgânico dissolvido) com ~40.000 x 1012Kg. Outros estoques importantes: Carbonatos e húmus do solo: ~3000 x 1012Kg CO2 atmosférico: ~660 x 1012Kg Plantas terrestres: ~600 x 1012Kg COD (Carbono orgânico dissolvido): ~800 x 1012Kg

Ciclo do carbono Sumidouro perdido do carbono (missing carbon): Anualmente são emitidos 7 x 1012Kg de carbono por fontes antrópicas. Cerca de 46% fica na atmosfera, 29% nos oceanos e 25% não se sabe o que ocorre. → Florestas tropicais? → Fitoplâncton marinho? → Mineralização e absorção pelo sedimento? → Erros na determinação da quantidade de C?

Ciclo do carbono Sumidouro perdido do carbono (missing carbon): → Florestas tropicais? Aumentaram em 1 bilhão de toneladas a assimilação de carbono nos últimos anos.

Ciclo do carbono Sumidouro perdido do carbono (missing carbon): → Fitoplâncton marinho? Limitado por outros nutrientes como N,P e Fe

Ciclo do carbono Sumidouro perdido do carbono (missing carbon): → Mineralização e absorção pelo sedimento? A decomposição do carbono em ambientes anóxicos pode favorecer a deposição para o sedimento.

Ciclo do carbono Sumidouro perdido do carbono (missing carbon): → Erros na determinação da quantidade de C? Ainda há muita incerteza nas medições dos compartimentos e dos fluxos de carbono.

Ciclo do carbono Paleocarbono Análises da atmosfera presa em camadas de gelo mostram que o nível de CO2 já esteve bem mais elevado (cerca de 10 vezes o nível atual). Atribui-se a tendência de queda do CO2 ao excedente de fixação fotossintética. Resultou em acumulo de O2 e redução do CO2.

Ciclo do carbono Antes da revolução industrial havia cerca de 270 ppm de CO2.

Ciclo do carbono Carbono hoje A média global de 2012 deve se situar em ~393 ppm. Houve um pico em abril de 400 ppm.

Ciclo do carbono Efeito Estufa

Ciclo do carbono Efeito Estufa Aquecimento da atmosfera. Alteração do regime de chuvas. Aumento do nível dos mares por fusão do gelo e expansão térmica marinha. Acidificação marinha por formação de ácido carbônico.