[Biologia I] Ciclos Biogeoquímicos

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Ciclos Biogeoquímicos
“São processos que ocorrem na natureza a fim de garantir a reciclagem dos elementos
químicos do meio.”
1 Ciclo Hidrológico
O ciclo referente a água, em que esta permanece em contínua troca entre a atmosfera, solo,
mananciais superficiais, mananciais subterrâneos e seres vivos.
Corresponde a movimentação da água na Terra passando pelos 3 estados físicos e entre
diferentes locais, como dito acima.
Etapas
1. Evaporação das águas dos
oceanos e evapotranspiração dos
seres vivos formando nuvens por
condensação.
2. Precipitação em forma de chuva,
granizo ou neve.
3. Escoamento para os rios e/ou
infiltração da água no solo.
4. Parte da água vai para os lençóis
subterrâneos e parte é assimilada
pelos vegetais.
Podemos classificar o ciclo da água em:
● Ciclo curto: trânsito de água sem seres vivos. Evaporação da água do mar e posterior
reabastecimento por chuva diretamente nele.
● Ciclo longo: trânsito de água com seres vivos. Com a participação da
evapotranspiração das plantas, da respiração dos animais e da assimilação de água por
ambos.
Os problemas mais frequentes no que diz respeito aos recursos hídricos são sua
distribuição irregular (aspecto natural) e sua constante poluição (aspecto humano).
- A poluição ocorre, principalmente, devido a fossas negras, redes de esgoto
clandestinas, aterros sanitários (chorume) e cemitérios (necrochorume) sem
impermeabilização do solo, o que pode contaminar a água de reservas e poços.
2 Ciclo do Nitrogênio
O nitrogênio está presente nas moléculas de aminoácidos das proteínas, nas bases
nitrogenadas e algumas vitaminas. Apesar desse elemento ser essencial aos seres vivos, estes
não conseguem absorvê-lo do ar, sendo fornecido exclusivamente pela dieta para os animais e
por absorção radicular para as plantas.
Etapas
1. Fixação: Nitrogênio atmosférico é fixado no solo por alguns fungos e bactérias
fixadoras de N2 (gênero Rhizobium) presentes nos nódulos de raízes de leguminosas*.
Também pode ocorrer a fixação atmosférica do nitrogênio por meio da combinação
com oxigênio formando nitrato ( ), em decorrência da energia fornecida por𝑁𝑂
3
−
relâmpagos.
2. Nitrificação: processo onde o nitrogênio passa da forma de amônia ( ) para nitrato𝑁𝐻
3
( ). Sua efetivação ocorre por meio de bactérias quimiossintetizantes e é dividido𝑁𝑂
3
−
em duas fases: nitrosação e nitratação.
[Quimiossíntese: síntese de substâncias orgânicas a partir de inorgânicas , que utiliza a
energia liberada numa reação, realizada por seres autótrofos. Ocorre em algumas bactérias,
como nitrobactérias, sulfobactérias e ferrobactérias.
Acontece como uma “fotossíntese bacteriana”, sendo a diferença para a fotossíntese a fonte
de energia da reação (radiação solar x energia de uma reação anterior).]
Nitrosação (Nitrosomonas)
𝑁𝐻
3
 (𝑎𝑚ô𝑛𝑖𝑎) + 𝑂
2
→ 𝑁𝑂
2
− (𝑛𝑖𝑡𝑟𝑖𝑡𝑜) + 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎
6 𝐶𝑂
2
+ 6 𝐻
2
𝑂 + 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 → 𝐶
6
𝐻
12
𝑂
6
+ 6 𝑂
2
Nitratação (Nitrobacter)
𝑁𝑂
2
− (𝑛𝑖𝑡𝑟𝑖𝑡𝑜) + 𝑂
2
→ 𝑁𝑂
3
− (𝑛𝑖𝑡𝑟𝑎𝑡𝑜) + 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎
6 𝐶𝑂
2
+ 6 𝐻
2
𝑂 + 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 → 𝐶
6
𝐻
12
𝑂
6
+ 6 𝑂
2
3. Após esses processos, o nitrato presente no solo será parte assimilado pelas plantas e
parte voltará para atmosfera após a desnitrificação realizadas por fungos e bactérias
no solo (pseudomonas).
4. Depois, os compostos nitrogenados vão passando ao longo da cadeia alimentar e, ao
mesmo tempo, sendo em parte excretados pelos animais que os adquiriram, voltando
para o solo, onde os seres decompositores irão transformá-los em amônia, voltando
para a fase 2 do ciclo.
O principal problema relacionado ao ciclo do nitrogênio é a poluição. O excesso de
nitrato ( ) em águas subterrâneas utilizadas para consumo é prejudicial para a saúde𝑁𝑂
3
−
humana e é causado por aplicação de fertilizantes, esgoto clandestino, aterros sanitários e
cemitérios sem impermeabilização do solo.
3 Ciclo do Fósforo
O fósforo é um nutriente importante, estando presente nas longas moléculas do material
genético (DNA e RNA) e em moléculas energéticas (ATP e ADP).
obs.: Não existe fósforo na forma gasosa.
Etapas
1. O intemperismo decompõe a rocha e libera o fosfato presente para o solo.
2. Este fosfato ( ), por sua vez, é parte absorvido pelos vegetais e parte dissolvido𝑃𝑂
4
3−
na água, sendo novamente incorporado às rochas.
3. Assim, percorre a cadeia alimentar e a decomposição da matéria orgânica o devolve
pro solo.
3.1 Eutrofização: Ciclo do Nitrogênio e do Fósforo
● O que é? A eutrofização é o crescimento excessivo de plantas aquáticas, tanto
planctônicas quanto aderidas, a níveis indesejáveis.
● Causas: Isso ocorre devido ao nível excessivo de nutrientes nos lagos, principalmente
nitrogênio e fósforo, isso, por sua vez, aumenta a atividade de seres aeróbicos no
corpo hídrico, consumindo excessivamente o oxigênio presente, provocando a sua
falta para os animais.
● Consequências: causa a morte de algas profundas, redução da taxa de oxigênio, morte
de peixes, mau cheiro, presença de insetos, morte dos seres aeróbicos, decomposição
anaeróbica e produção de resíduos tóxicos como .𝐻
2
𝑆
4 Ciclo do Enxofre
O enxofre está presente nas proteínas. Está presente na atmosfera como , e (tem𝑆𝑂
2
𝑆𝑂
3
𝐻
2
𝑆
vida curta, pois em horas se transforma em ).𝑆𝑂
2
Etapas
1. Incorporação do enxofre da atmosfera por meio chuvas e deposições secas pelos solos
e corpos hídricos. Assimilação e excreção do enxofre por seres vivos.
2. Liberação do enxofre por meio de emissões vulcânicas, “spray marinho” e respiração
anaeróbica de bactérias redutoras de sulfato.
Obs.: o único retorno natural do enxofre para a atmosfera é através da ação de
decompositores que produzem o gás sulfídrico.
Quimiossíntese: as sulfobactérias utilizam a energia decorrente da transformação do ácido
sulfídrico em enxofre para produzir glicose.
2 𝐻
2
𝑆 + 𝑂
2
→ 2 𝐻
2
0 + 2 𝑆 + 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎
6 𝐶𝑂
2
+ 6 𝐻
2
𝑂 + 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 → 𝐶
6
𝐻
12
𝑂
6
+ 6 𝑂
2
5 Ciclo do Carbono
O carbono é o esqueleto das substâncias orgânicas.
Etapas
1. Seres autótrofos absorvem carbono para utilizar na fotossíntese gerando composto
orgânicos de carbono. Simultânea liberação do carbono pela respiração desses seres.
2. Assimilação dos compostos orgânicos pelos seres vivos e liberação por meio da
respiração.
3. Emissão de gás carbônico por processos industriais, atividades vulcânicas,
combustões e liberação de carbono por meio da decomposição de seres vivos.
5.1 Efeito Estufa
● O que é? É um fenômeno natural ocasionado pela concentração de gases na atmosfera
que formam a camada de ozônio, permitindo a passagem da radiação solar e a
absorção de calor.
● Importância: esse processo é responsável por manter a terra em uma temperatura
adequada, garantindo o calor necessário.
● Problemática: as atividades humanas emitem uma quantidade excessiva de gases do
efeito estufa ( , , , , CFCs e vapor d’água), o que intensifica esse efeito𝐶𝐻
4
𝑂
3
𝑁
2
𝑂 𝐶𝑂
2
● Consequências: isso provoca uma retenção maior de calor pela atmosfera,
caracterizando o aquecimento global e problemas subsequentes, como o derretimento
das calotas polares.
5.2 Acidificação Oceânica
● O que é? Consiste na diminuição do ph dos oceanos, causando um aumento de sua
acidez.
● Causas: é provocado pelo aumento do gás carbônico atmosférico ( ) que se𝐶𝑂
2
dissolve na água alterando seu equilíbrio químico.
𝐶𝑂
2
+ 𝐻
2
𝑂 → 𝐻
2
𝐶𝑂
3
𝐻
2
𝐶𝑂
3
→ 𝐻𝐶𝑂
3
− + 𝐻+
● Consequências: A alta concentração de na água reduz seu ph e faz com que os íons𝐻+
, já presentes em abundância no oceano, se liguem a eles formando mais íons𝐶𝑂
3
2−
bicarbonato a fim de atingir um equilíbrio químico. Isso causa também um prejuízo as
espécies calcificadoras.
Essas espécies – como corais, moluscos e crustáceos – utilizam o carbonato de cálcio
( ) como matéria prima para construir seus esqueletos, conchas e carapaças.𝐶𝑎𝐶𝑂
3
Com a menor concentração de íons carbonato no ambiente (“sequestrados” pelasreações químicas resultantes da dissolução do ), o carbonato de cálcio menos𝐶𝑂
2
abundante na água, levando diversos dos organismos a sofrerem uma redução na
calcificação ou um aumento na dissolução de suas estruturas calcificadas.
6 Ciclo do Oxigênio
Utilizado para respiração e presente nos compostos orgânicos.
Etapas
1. Fotossíntese: produção de oxigênio a partir de gás carbônico, água e energia.
2. Respiração: utilização do oxigênio, juntamente com a glicose, para a produção de
energia e gás carbônico.
3. Combustão: utilização de oxigênio para a queima.
4. O oxigênio compõe a água, logo transita com esta também.
6.1 Camada de Ozônio
● O que é? a camada de ozônio é uma "capa" desse gás que envolve a Terra e a protege
de vários tipos de radiação.
● Problemática: a atividade industrial humana emitia clorofluorcarbono (CFC - freons),
um gás que destrói as moléculas de ozônio (O3), causando a destruição dessa camada
da atmosfera. Esse gás foi proibido com o protocolo de Montreal de 1987.
𝐶𝐶𝑙
2
𝐹
2
+ 𝑟𝑎𝑑𝑖𝑎çã𝑜 𝑢𝑙𝑡𝑟𝑎𝑣𝑖𝑜𝑙𝑒𝑡𝑎 → 𝑙𝑖𝑏𝑒𝑟𝑎 𝑜 𝑟𝑎𝑑𝑖𝑐𝑎𝑙 𝑙𝑖𝑣𝑟𝑒 𝑐𝑙𝑜𝑟𝑜
𝐶𝑙 + 𝑂
3
→ 𝑂
2
+ 𝐶𝑙𝑂
𝐶𝑙𝑂 + 𝑂
3
→ 2 𝑂
2
+ 𝐶𝑙
O ciclo prossegue até o cloro se ligar a uma substância diferente de que forme uma𝑂
3
substância resistente à fotólise ou uma substância mais densa (que leve o Cℓ da
camada de ozônio para uma mais baixa).
● Consequências: sem essa camada, a incidência de raios ultravioletas nocivos à Terra
fica sensivelmente maior, aumentando as chances de contração de câncer. O buraco
na camada é consideravelmente maior na antártida.
Obs.: Há uma reação de degradação natural do ozônio pelos átomos livres de oxigênio,
contudo ela ocorre 1500 vezes menos rápido que a degradação pelo cloro.
𝑂 + 𝑂
3
→ 2 𝑂
2
Obs.2: Aquecimento global ajudou a recuperar a camada de ozônio.