Ciclos Bioquimicos

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CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
Biogeoquímico é o resultado dos conjuntos de agentes
biológicos (microorganismos), constituição da litosfera (rocha) e
degradação química.
A Biogeoquímica é a ciência que estuda a troca ou a
circulação de matéria entre os componentes vivos e físico-
químicos da Biosfera (Odum, 1971).
CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
Ciclos: representam a troca e a circulação de
matéria entre os componentes vivos e físico-químicos
da biosfera.
Bio: os organismos interagem no processo de
síntese orgânica e na decomposição dos elementos.
Geo: o meio terrestre (solo) é o reservatório dos
elementos.
Químico: ciclo dos elementos e processos
químicos de síntese e decomposição.
CLASSIFICAÇÃO DOS CICLOS
1. Ciclo da água ou hidrológico.
2. Ciclos dos macro e micronutrinentes: minerais
em geral.
3. Ciclos sedimentares: fósforo, enxofre, cálcio,
magnésio e potássio.
4. Ciclos gasosos: carbono, nitrogênio e
oxigênio.
CICLO DO CARBONO
O reservatório de carbono é a atmosfera, onde o
nutriente das plantas encontra-se na forma de dióxido de
carbono (CO2), um gás que, nas condições naturais de
temperatura e pressão é inodoro e incolor. O carbono é o
principal constituinte da matéria orgânica (49% do peso
seco). O ciclo do carbono é perfeito, pois o elemento é
devolvido ao meio à mesma taxa a que é sintetizado pelos
produtores.
As plantas utilizam o CO2 e o vapor de água da
atmosfera para, na presença de luz solar, sintetizar
compostos orgânicos de carbono, hidrogênio e oxigênio, tais
como a glicose (C6H12O6).
Reação da fotossíntese:
6CO2 + 6 H2O + energia solar = C6H12O6 + 6O2
CICLO DO CARBONO
 A fixação do carbono em sua forma orgânica indica que a
fotossíntese é a base da vida na Terra.
 A energia solar é armazenada como energia química nas
moléculas orgânicas da glicose.
A energia armazenada nas moléculas orgânicas é
liberada no processo inverso ao da fotossíntese: a
respiração. Nesta, ocorre a quebra das moléculas com a
conseqüente liberação de energia para a realização das
atividades vitais dos organismos.
Reação da respiração:
C6H12O6 + 6O2 = 6CO2 + 6 H2O + 640 kcal / molde glicose
CICLO DO CARBONO
Por meio da fotossíntese e da respiração, o carbono passa
de sua fase inorgânica à fase orgânica e volta para a fase
inorgânica, completando seu ciclo.
Fotossíntese e respiração são processos de reciclagem do carbono
e do oxigênio em várias formas químicas em todos os
ecossistemas.
CICLO DO CARBONO
CICLO DO CARBONO
O carbono participa de todos os
compostos orgânicos da matéria viva;
Através dos produtores, há passagem do
meio abiótico para o biótico, pois
absorvem Co2 para realizar a
fotossíntese;
Integra a matéria orgânica , retorno a
atmosfera através da respiração e
decomposição dos seres vivos;
Os combustíveis também liberam Co2
quando são queimados;
Este ciclo é predominantemente gasoso;
As plantas aquáticas utilizam carbonato
dissolvidos (carbono na atmosfera;
O carbono também é encontrado em
forma de bicarbonato resultante do
intemperismo de rochas;
Alterações climáticas perturbam o ciclo do 
carbono:
-O seu ciclo do estado sólido ao gasoso; da biosfera 
e oceanos à atmosfera;
-Revolução industrial precisou da combustão de 
materiais fósseis como carvão, petróleo e gás; 
- Bilhões de toneladas de carbono presos nos 
oceanos e terra foram liberados na atmosfera;
-Bilhões de anos foram necessários a sua 
fossilização;
-- Felizmente parte deste carbono há sequestro, 
como a assimilação pelos solos e oceanos.
Sequestro do carbono 
A quantidade retida nos oceanos está
diminuindo por causa do aquecimento
global;
O aumento das temperaturas nos
oceanos reduz a capacidade de
sedimentação, diminuindo as correntes
oceânicas responsáveis pelo depósito
de sedimentos;
O desmatamento, bem como a
desertificação (retira a umidade do
solo) que crescem por causa do
aquecimento;
A biosfera : solo, vegetação e oceano ,
recicla cerca de 3 a 4 gigatoneladas
(bilhões de toneladas) de carbono por
ano.
Sequestro do carbono 
Países industrializados poderiam
compensar os seus resíduos,
ampliando suas plantações.
CICLO DO CARBONO
Desmatamento:
1. Aumento do CO2 emitido em função da emissão no
momento da queima.
2. Redução da taxa fotossintética.
3. Queimadas de florestas.
4. Efeito estufa – intervenções antropogênicas no ciclo
do carbono.
CICLO DO CARBONO
Efeito estufa:
1. Utilização excessiva de combustíveis fósseis (falta de
incentivos para a geração de energia alternativa).
2. Desmatamento.
3. Poluição ambiental.
4. Intensificação do efeito estufa.
5. Mudanças climáticas.
6. Aquecimento global.
7. Mudança nos níveis dos oceanos.
EFEITO ESTUFA
Retenção do calor na atmosfera :
Gás carbônico, metano, óxido nitroso, ozônio e
clorofluocarbonetos são transparentes à luz,
como o vidro de uma estufa;
Os raios solares aquecem a superfície terrestre.
Quando a terra devolve o calor em excesso, não é
mais sob forma de luz, mas de radiação
infravermelha;
Os gases poluentes absorvem a radiação e uma
parte do calor, que deveria ser eliminada, fica na
atmosfera. Impede que a radiação escape para o
espaço, mantendo a temperatura elevada.
Ciclo da água ou 
hidrológico 
Os continentes constituem a principal
fonte de água;
A radiação provoca a evaporação da
água para atmosfera.
Os ventos a distribuem sob a
superfície do globo e a precipitação a
traz de volta para a terra. É um
movimento de água dos oceanos para
os continentes, onde ela é
temporariamente armazenada nos
solos, lagos.
A água perdida por evapotranspiração
a partir do solo ou como fluxo líquido
através dos canais, rios e aquíferos
subterrâneos, retorna para o mar.
Ciclo da água 
Mais abundante componente da matéria viva, a água precisa ser
necessariamente reciclada para a garantia de vida no planeta. A
superfície terrestre é recoberta por cerca de 75% de água. De
toda a água que recobre a Terra, cerca de 97% pertencem ao
talassociclo (do grego thalassos = mar), isto é, ao conjunto que
abrange todos os ecossistemas marinhos. O restante pertence
ao limnociclo (do grego limne = lago), ou seja, o conjunto de
todos os ecossistemas dulcícolas.
Aspectos quantitativos:
 evaporação;
 infiltração;
 escoamento superficial.
Aspectos qualitativos:
 parâmetros de qualidade: - físico-químicos;
- biológicos.
Ciclo da água
DISTRIBUIÇÃO DA ÁGUA NA BIOSFERA
97,2% água salgada
99,34%
2,14% calotas e geleiras polares
0,633% águas subterrâneas
0,66% 0,022% águas superficiais
0,005% águas do solo + evaporação
Ciclo da água
A vegetação desempenha um papel importante e 
pode modificar os fluxos:
- Retém parte na folhagem, a partir da qual ela pode evaporar;
- Retendo água no solo que entra na corrente de transpiração;
- A destruição das florestas promove o aumento de correntes
de água junto com a sua carga dissolvida; determina a perda
do solo, empobrecimento de nutrientes e a gravidade de 
enchentes;
Ciclo da água
Nesse ciclo, a presença do homem pode ser
notada por meio do desmatamento e da
impermeabilização via pavimentação do solo.
Isso acelera a evaporação e reduz a recarga dos
aqüíferos subterrâneos, gerando, assim, maiores
enchentes nos cursos de água que cortam centros
urbanos, causando uma série de danos físicos,
econômicos e transtornos aos habitantes da cidade.
Ciclo da água
O ciclo hidrológico pode ser resumido por meio dos
seguintes processos:
DETENÇÃO: parte da precipitação fica retida na
vegetação, depressões do terreno e construções. Essa
massa de água retorna à atmosfera pela ação da
evaporação ou penetra no solo pela infiltração.
INFILTRAÇÃO: a água infiltrada pode sofrer
evaporação, ser utilizada pela vegetação,escoar
ao longo da camada superior do solo ou alimentar
o lençol de água subterrâneo.
ESCOAMENTO SUPERFICIAL: constituído pela água
que escoa sobre o solo, fluindo para locais de altitudes
inferiores, até atingir um corpo d’água como um rio,
lago ou oceano. A água que compõe escoamento
superficial pode também sofrer infiltração para as
camadas superiores do solo, ficar retida ou sofrer
evaporação.
ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO: constituído por parte
da água infiltrada na camada superior do solo, sendo
bem mais lento que o escoamento superficial. Parte
desse escoamento alimenta os rios e os lagos, além de
ser responsável pela manutenção desses corpos
durante épocas 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, a água pode voltar à atmosfera na forma
de vapor, reiniciando o ciclo hidrológico.
PRECIPITAÇÃO: água que cai sobre o solo ou
sobre um corpo d’água.
INTERVENÇÕES DO HOMEM
1. Desmatamento.
2. Pavimentação = taxa de impermeabilização.
3. Utilização de defensivos agrícolas.
4. Despejos de esgotos e efluentes industriais.
5. Eutrofização.
6. Diminuição do teor de oxigênio dissolvido nos rios.
7. Lançamento de substâncias tóxicas perigosas.
8. Poluição atmosférica.
9. Resíduos sólidos.
10. Represamento das águas.
Ciclo do Fósforo
Elemento essencial para ser humano - ADP (adenosina difosfato) e ATP
(adenosina trifosfato) – moléculas - responsáveis pelo armazenamento
de Energia;
Participam do DNA e RNA e é componente dos ossos e dentes.
Em excesso: Eutrofização
Os principais estoque de fósforo estão na água, no solo, nos rios, lagos, oceanos,
bem como em rochas e sedimentos oceânicos;
É um ciclo sedimentar , pois o mineral é transportado da água para os oceanos,
onde torna-se incorporado nos sedimentos;
Um átomo de fósforo típico, liberado da rocha, pode entrar numa comunidade
terrestre e nela ser ciclado por anos, antes de ser transportado, via água
subterrânea, para um curso d’ água e depois para o seu oceano;
Ele faz cerca de 100 vezes o percurso de ida e volta entre águas superficiais e
profundas cada uma durando cerca de 1000 anos;
Durante cada percurso, ele é absorvido pelos organismos que habitam a
superfície, antes de ser fixado nas profundezas.
Seu principal reservatório é a litosfera, mais precisamente as rochas fosfatadas
e alguns depósitos formados ao longo de milênios.
Ciclo Fósforo
• Em média, na sua centésima descida, após 10 milhões de anos no oceano, ele deixa de ser
liberado como fósforo solúvel, passando a fazer parte do oceano do sedimento sob forma
particulada.
• Nos próximos 100 milhões de anos, o fundo oceânico pode se elevar por atividade geológica,
tornando-se terra seca. Assim, o átomo de fósforo encontrará por fim, seu caminho de volta
para o mar e para sua existência de ciclo (absorção biótica e decomposição), dentro do ciclo
(mistura oceânica ou erguimento continental e erosão).
CICLO DO FÓSFORO
Por meio de processos erosivos, ocorre a
liberação do fósforo na forma de fosfatos, que serão
utilizados pelos produtores.
Parte desses fosfatos liberados é carreada para os
oceanos, onde se perde em depósitos a grande
profundidades, ou é consumida pelo fitoplâncton.
Os meio de retorno do fósforo para os
ecossistemas a partir do oceanos são insuficientes
para compensar a parcela que se perde.
Ao mesmo tempo em que reduzem a taxa de retorno,
os seres humanos, agindo sobre a natureza com a
exploração da mineração, ocupação desordenada do
solo, desmatamentos e agricultura, entre outras
atividades, aceleram o processo de perda de fósforo do
ciclo.
CICLO DO FÓSFORO
O ciclo do fósforo é lento, passando da litosfera
para a hidrosfera por meio da erosão.
Parte do fósforo é perdida para os depósitos de
sedimentos profundos no oceano. Devido a movimentos
tectônicos, existe a possibilidade de levantamentos
geológicos que tragam de volta o fósforo perdido. Por
meio da reciclagem, o fósforo, em compostos orgânicos, é
quebrado pelos decompositores e transformado em
fosfatos, sendo novamente utilizado pelos produtores.
Nesse processo também há perdas, uma vez que os
ossos, ricos em fósforo, oferecem resistência aos
decompositores e à erosão.
CICLO DO FÓSFORO
1. Rochas sedimentares são o reservatório natural
do fósforo.
2. O fósforo é um elemento essencial para a
constituição de ATP, DNA e RNA.
3. A forma mais comum para a absorção dos
vegetais é o PO4.
4. Assim como o nitrogênio, é um elemento
limitante, controlando a abundância dos
organismos.
CICLO DO FÓSFORO
INTERVENÇÕES ANTRÓPICAS
- EUTROFIZAÇÃO -
1. Despejos de efluentes ricos em fosfatos. Ex.:
detergentes.
2. Utilização de fertilizantes químicos, ricos em
fosfatos.
Ciclo do Nitrogênio
• Elemento essencial para produção de alimentos
• O nitrogênio desempenha um importante papel na constituição das 
moléculas de proteínas, ácidos nucléicos, vitaminas, enzimas e hormônios, 
elementos vitais aos seres vivos.
• O nitrogênio, assim como o fósforo, são fatores limitantes do crescimento 
dos vegetais e tornaram-se, por isso, alguns dos principais fertilizantes 
utilizados hoje na agricultura. 
• Quando em excesso: pode contaminar o ar e água e até lençóis freáticos, 
causando a eutrofização; 
• Até 1960: disponibilidade era controlada por processos naturais (plantas) e 
Bactérias fixadoras de N (Nitrobacter e Nitrosomonas)
• Atualmente: produção sintética e ultrapassa a produção natural em até 
30%
CICLO DO NITROGÊNIO
O ciclo do nitrogênio, assim como o do carbono,
é um ciclo gasoso. Apesar dessa similaridade, existem
algumas diferenças notáveis entre os dois ciclos:
 a atmosfera é rica em nitrogênio (78%) e pobre em
Carbono (0,032%);
CICLO DO NITROGÊNIO
Grande parte do nitrogênio existente nos
organismos vivos não é obtida diretamente da
atmosfera, uma vez que a principal forma de nutriente
para os produtores são os nitratos (NO3-).
No ciclo do nitrogênio existem quatro
mecanismos diferentes e importantes:
1. fixação do N atmosférico em nitratos;
2. amonificação;
3. nitrificação;
4. desnitrificação.
CICLO DO NITROGÊNIO
A fixação do nitrogênio ocorre por meio dos
organismos simbióticos fixadores de nitrogênio, dentre
os quais destaca-se o Rhizobium, que vive em
associação simbiótica (mutualismo) com raízes
vegetais leguminosas (ervilha, soja, feijão, etc.).
A fixação do nitrato por via biológica é a mais
importante. 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 grande
moléculas que contêm nitrogênio e outras moléculas
orgânicas nitrogenadas, necessárias à vida. Inicia-se,
assim, o processo de amonificação.
O nitrogênio da célula é
decomposto, passando de uma
forma orgânica para inorgânica,
pela ação de várias bactérias
decompositoras;
Parte do nitrogênio se transforma
em amônia e nitrato (nitrificação),
as formas mais facilmente
utilizadas pelas plantas;
A atmosfera contém cerca de 80%
de nitrogênio e é o maior
reservatório. O nitrogênio entra
na atmosfera através das
bactérias desnitrificantes e
constantemente volta ao ciclo
pela ação das bactérias ou algas
fixadoras de nitrogênio;
As emissões atmosféricas e
fixação industrial, destinadas às
terras agrícolas, sob forma de
fertilizantes a base de nitrogênio,
também são importantes no
processo;
Outros exemplos: feijão, soja, ervilha, alfafa
As bactérias Rhizobium, vivem normalmente
no solo, de onde alcançam o sistema
radicular das leguminosas jovens e penetram
através dos pêlos absorventes, instalando-se
finalmente nos tecidos corticais das raízes;
alise desenvolvem, fixando o N2 atmosférico
e transformando-o em sais nitrogenados, que
são utilizados pelas plantas.
CICLO DO NITROGÊNIO
Biofixação de Nitrogênio
• O Nitrogênio N2 é quebrado, acrescentando-se uma molécula de hidrogênio da água, 
convertendo-se em amônia (NH3);
• A planta fornece um habitat apropriado para os fixadores de nitrogênio (nódulo radicular), 
pois protege as bactérias contra um excesso de 02, que inibe a fixação, fornecendo ainda, 
energia necessária às bactérias;
• Em troca, as plantas recebem nitrogênio facilmente assimilável;
Nitrificação
• Converter amônia (NH3) em nitrito (N02) e em nitrato (N03) forma mais fácil de 
assimilação pelas plantas;
Desnitrificação
• Converter nitrato em nitrogênio para a atmosfera e nitrato em nitrito e em amônia;
CICLO DO NITROGÊNIO
• Algumas bactérias nitrificantes:
- Nitrossomas – convertem amônia em nitrito
- Nitrobacter – convertem nitrito em nitrato
• Organismos fixadores de nitrogênio:
- Simbióticas dos nódulos das plantas leguminosas – Rhizobium
- Algas azuis (cianofíceas ou cianobactérias): Nostoc
- Actinomicetos (fungo primitivo)
- Os fixadores de nitrogênios são importantes na agricultura e funcionam
melhor sob baixo teor de nitrogênio, possibilitando menos gastos em
dinheiro com fertilizantes nas culturas;
Nome do Processo Agente Equação
Fixação Bactéria Rhizobium eNostoc (alga cianofícea) N2 => sais nitrogenados
Amonização Bactérias decompositoras N orgânico => NH4
Nitrosação Bactéria Nitrosomonase Nitrosococcus NH4 => NO2
Nitratação Bactéria Nitrobacter NO2 => NO3
Desnitrificação Bactérias Desnitrificantes(Pseudomonas) NO3 => N2
Resumo dos processos no ciclo do Nitrogênio:
PROCESSO DE EUTROFIZAÇÃO
Enriquecimento das águas com nutrientes
essenciais, como o nitrogênio e o fósforo, e
desenvolvimento excessivo do fitoplâncton, provocando
problemas de consumo de oxigênio e baixa diversidade.
 Consumo de oxigênio pelos processos de biodegradação.
 Processos de biodegradação sem oxigênio.
CICLO DO ENXOFRE
O enxofre é um importante constituinte de alguns aminoácidos, como a
cisteína, e portanto, não pode faltar para perfeita produção de proteínas. Em
muitos seres vivos, moléculas com átomos desse elemento, atuam como
cofator ("estimulador") de reações químicas promovidas por enzimas.
O enxofre é encontrado no solo e nos sedimentos
Nas proximidades de vulcões, o enxofre é encontrado na sua forma original,
É um ciclo que caracteriza-se pela participação efetiva e rápida dos
microorganismos.
A principal forma disponível é o sulfato (SO4), que será reduzido pelos
seres autotrófos e incorporado às proteínas (esse gás, tanto no solo
como na água, sobe a camadas mais aeradas, onde então é oxidado,
passando à forma de enxofre elementar)
CICLO DO ENXOFRE
Apresenta um ciclo com dois reservatórios: um maior, nos 
sedimentos da crosta terrestre outro, menor, na atmosfera:
Sob condições anaeróbias, ele é reduzido a sulfetos, entre 
os quais o sulfeto de hidrogênio (H2S), composto letal à 
maioria dos seres vivos, principalmente aos ecossistemas 
aquáticos em grandes profundidades.
Ciclo do Enxofre
a) As plantas absorvem compostos contendo enxofre além dos sulfatos.
b) Os seres vivos se alimentam das plantas.
c) sulfatos são produzidos pela ação de microorganismos na combinação do 
enxofre com o oxigênio.
• Nos sedimentos, o enxofre permanece armazenado na forma de minerais 
de sulfato. Com a erosão, fica dissolvido na água do solo e assume a forma 
iônica de sulfato (SO4--); sendo assim, facilmente absorvido pelas raízes 
dos vegetais.
• Na atmosfera, o enxofre existe combinado com o oxigênio formando, cerca 
de 75% dele, o SO2 (dióxido de enxofre). 
• Outra parcela está na forma de anidrido sulfídrico (SO3). O gás sulfídrico 
(H2S) - característico pelo seu cheiro de "ovo podre"- tem vida curta na 
atmosfera, apenas de algumas horas, sendo logo transformado em SO2.
• Esses óxidos de enxofre (SO2 e SO3) incorporam-se ao solo com as chuvas, 
sendo então transformado em íons de sulfato (SO4--). Podem, também, 
ser capturados diretamente pelas folhas das plantas, para serem usados na 
fabricação de aminoácidos.
• O único retorno natural do enxofre para a atmosfera é através da ação de 
decompositores que produzem o gás sulfídrico. 
CICLO DO ENXOFRE
• A contribuição das atividades vulcânicas para o acúmulo de
enxofre na atmosfera é pouco significativa.
• Maior tem sido a introdução artificial e humana, por meio da
atividade industrial.
• A queima de combustíveis fósseis que possuem enxofre em sua
composição (3% no carvão e 0,05% no petróleo), produz SO2 e
SO3, aumentando sua concentração na atmosfera das grandes
cidades.
• Essa fonte é responsável por 80% da poluição por enxofre.
CICLO DO ENXOFRE
Ação Humana
• A principal perturbação humana no ciclo global do enxofre é a libertação de SOX (SO2 
mais uma pequena quantidade de SO3) para a atmosfera como resultado da queima de 
carvão e óleo contendo enxofre. 
• O gás SOX prejudica a respiração nos humanos em elevadas concentrações e é 
moderadamente tóxico para as plantas.
A chuva ácida
• O vapor d'água, ao se condensar para formar as nuvens, dissolve várias substâncias e 
gases presentes na atmosfera.
• A chuva, ao cair no solo, carregando as substâncias adquiridas na atmosfera é 
ligeiramente ácida, com pH chegando até 5,7. A presença cada vez maior de poluentes 
atmosféricos - resultado do crescimento industrial nos últimos séculos - tem tornado a 
água da chuva cada vez mais ácida; o que traz imensos prejuízos para a fauna e a flora.
CICLO DO ENXOFRE
INTERVENÇÕES ANTRÓPICAS
1. O dióxido de enxofre (SO2) é liberado na atmosfera
pela queima de combustíveis fósseis.
2. O SO2 interage com o vapor d’água produzindo
gotículas de ácido sulfúrico (H2SO4) diluído, o que
acarretará a precipitação de chuva ácida.
3. O excremento animal representa um fonte de
sulfato reciclado.
4. A produção primária é responsável pela
incorporação do sulfato à matéria orgânica.
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