Fluxo de Nutrientes em Ecossistemas Florestais

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3. Fluxo de nutrientes em ecossistemas 
florestais
Liberação de nutrientes pelas rochas
Retenção e liberação de nutrientes pelo solo
Absorção de nutrientes pelas plantas 
Ciclagem de nutrientes em ecossistemas florestais
Biologia e microbiologia do solo florestal
Ciclos do carbono e do nitrogênio
José Miguel Reichert
Paulo Ivonir Gubiani
Liberação de nutrientes pelas 
rochas
Intemperismo
Processos Supergênicos – processos que ocorrem na superfície ou 
próximos da superfície terrestre, devido à interação entre a litosfera, hidrosfera, 
biosfera e atmosfera (natureza químico-físico-biológica).
- Pedogênese
- Intemperismo
- Erosão
- Sedimentação continental
Intemperismo no ciclo das rochas
Intemperismo e a formação do relevo
A evolução da paisagem é afetada pelo intemperismo 
físico.
-Deslizamento
-Criping
-Solifluxão
- ...
Feição característica do intemperismo: estruturação em horizontes
ROCHA
PRODUTOS INTERMEDIÁRIOS
SOLO
NUTRIENTES
NUTRIENTES
NUTRIENTES
S
O
L
U
M
Rocha consolidada
saprólito
R
E
G
O
L
I
T
O
Feição característica do intemperismo: estruturação em horizontes
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Por que rochas intemperizam?
Cubos de gelo em ambiente 
diferente do qual se formaram
Analogia a cubos
de gelo
Tempo
Intemperismo
Conceito
Modificação das rochas à temperatura ambiente através de 
processos físicos, químicos e biológicos. É um processo natural 
acelerado pela ação antrópica.
Varia com o tipo de rocha e com as condições ambientais
Causa
Desequilíbrio termodinâmico das rochas com as condições 
ambientais na interface litosfera-atmosfera
Resultado
Rochas e minerais alterados, solos minerais neoformados
Intemperismo: complexidades
o Todos minerais são diferentes......
 Cada espécie mineral tem, por definição, uma única 
composição e arranjamento químico.
o Combinações minerais em diferentes tipos de rochas
 ... E cada tipo de rocha é composto por uma combinação 
particular de vários tipos de minerais..... E portanto 
respondem diferentemente aos processos de intemperismo.
o Intemperismo é complexo?
 Necessita generalizações e inferências que permitam um 
amplo entendimento sem necessariamente estudar como o 
intemperismo ocorre em cada tipo de rocha sobre cada 
diferente regime climático.
Intemperismo: algumas simplificações
• Classificação dos processos de intemperismo
▫ Processos de intemperismo físico
▫ Processos de intemperismo químico
▫ Processos de intemperismo biológico
Intemperismo físico
• Intemperismo físico é…
▫ “Quebra” do material por métodos mecânicos devido
a diversas causas.
▫ Algumas forças são originadas dentro da rocha e
outras aplicadas externamente.
▫ O stresse leva a uma tensão e, eventualmente, rompe.
▫ Não resulta em mudança química da rocha, mas
somente desagregação em pedaços menores.
Principais tipos de intemperismo físico
Alívio de pressão
As rochas expandem quando a 
pressão de confinamento é reduzida.
O alívio de pressão produz fraturas e 
fendilhamentos
-Soerguimento
-Erosão do material 
sobrejacente
-Recuo de geleiras
Fonte: Decifrando a Terra / TEIXEIRA, TOLEDO, FAIRCHILD e TAIOLI 
- São Paulo: Oficina de Textos, 2000.
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Condutividade térmica (500 kg cm-2): 1kg cm-2 = 1 atm
Alta temperatura  expansão
Baixa temperatura  contração
Rochas  baixa condutividade térmica
exemplo: deserto 60°C superfície da rocha
30°C no interior da mesma
- Diferença na constituição 
dos minerais das rochas
-Cor rocha
-Cor minerais
Congelamento (2200 kg cm-2)
A água expande 9% quando 
congela produzindo uma 
tensão (quando em 
confinamento) de até 2000 atm
Crioclasticismo formação 
de gelo em fendas que podem 
fragmentar rochas
Ação das raízes (10 – 15 kg cm-2) Principal papel do intemperismo físico
Intemperismo químico
• Intemperismo químico é….
▫ Rochas formadas sob condições físicas e químicas 
específicas, quando movidas para locais com diferentes 
condições sofrem desequilíbio químico. 
▫ Os minerais se modificam, por alteração química, em 
diferentes formas (novos minerais, soluções e gases), os 
quais são mais estáveis nessas novas condições ambientais.
Intemperismo químico
Ocorre modificação da composição química e mineralógica 
do material
Intemperismo químico X pedogênese
Intemperismo geoquímico  intemperismo químico 
que atua na alteração das rochas
Intemperismo pedoquímico  intemperismo químico 
que atua na alteração química de minerais nos 
horizontes A e B associado aos processos bioquímicos.
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Predomínio do intemperismo 
pedoquímico
Predomínio do intemperismo 
geoquímico
Principais reações químicas atuantes no 
intemperismo das rochas e solos
Hidratação - desidratação
Simples associação ou liberação de molécula de água
CaSO4 + 2H2O  CaSO4.2H2O
Solução – dissolução
Dissolução dos componentes mais solúveis
NaCl  Na+ + Cl-
transporte
Fonte: http://www.pazinska-jama.com/index_en.php?link=krs
Dissolução de rochas carbonáticas (calcários, mármores e dolomitos)
Dissolução – formação de Carste
Hidrólise
Reação entre íons H+ e OH- da dissociação da água e um 
mineral.
Provoca rompimento das ligações oxigênio entre metais e Si 
(silicatos) e C (carbonatos)
Resultado  substituição dos íons alcalinos por H+, 
ocorrendo colapso e desintegração da estrutura
Principal reação na decomposição de silicatos e carbonatos
Hidrólise
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Intensidade da hidrólise
Despolimerização da estrutura dos silicatos  liberação de 
silício (H4SiO4) e bases (K, Na , Ca, Mg) para solução.
Al  precipita como Al(OH3)
1. Lixiviação fraca (fluxo de água 
fraco)
Dessilicação limitada. Si  neogênese de 
argilominerais 2:1
Bissialitização
Ex. microclina e plagioclásios  ilita 
montmorilonita
2,3 KAlSi3O8 + 8,4 H2O 
Si3,7Al0,3O10Al2(OH)2K0,3+ 3,2 H4SiO4
+ 2 K+ + 2 OH-
87% do K e 46% Si
Bissialitização
Predomínio de 
argilominerais 2:1
2. Lixiviação forte (fluxo moderado)
Dessilicação moderada  formação argilominerais 1:1
Monossialitização ou caulinização
2 KAlSi3O8 + 11 H2O  Si2Al2O5(OH)4 + 4 H4SiO4 + 2 K+ + 2 OH-
100% do K e 
66% Si
Monossialitização ou 
caulinização
Predomínio de 
argilominerais 1:1 e 
presença de óxidos
3. Lixiviação muito forte (fluxo forte)
Dessilicação completa  permanece apenas o Al e o Fe no sistema
Alitização
KAlSi3O8 + 8 H2O Al(OH)3 + 3 H4SiO4 + K+ + OH-
100% do K e 
100% Si
Latossolo
Brasil Central
Alitização ou ferralitização
Goethita, Hematita, Gibbsita,...
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Oxidação-redução
Oxidação reação importante na intemperização de 
minerais ferromagnesianos (Fe2+ e Mn2+)
Oxidação na estrutura do mineral  aumento de carga +
é compensado com a liberação do cátion oxidado ou outros
Ocorre precipitação na forma de óxidos de Fe e Mn:
Coloração brunada ou avermelhada (Fe3+)
Coloração preta (Mn3+ , Mn4+)
A estrutura residual do mineral fica instável  facilita decomposição por hidrólise
Oxidação
Redução
Ocorre em solo saturado com água, o suprimento de O2 é 
baixo e a demanda biológica de O2 é alta
Solos bem aerados
C6H12O6 + 6H2O  6CO2 + 24H+ + 24e-
24H+ + 24e- + 6O2  12H2O + energia
C6H12O6 + 6O2 = 6CO2 + 6H2O + 24e-
Solos alagados
24H+ + 24e- + 24Fe3+OOH  24Fe2+ + 48OH- + 6CO2
Fe3+ + e-  Fe2+
Fe3+ + e-  Fe2+
Redução
A
Btf
EB
Oxidação-redução
Complexação
Ocorre com a presença de compostos orgânicos que se 
ligam a íons metálicos  complexos organometálicos
Principais complexantes:  Ácidos húmicos, ácidos fúlvicos e 
outros (Ác. oxálico, cítrico, tartárico) liberados na decomposição vegetal
A ligaçãodos metais aos 
complexantes orgânicos se 
dá através dos grupos 
funcionais:
-COOH (carboxílicos)
=C=O (carbonílicos)
-OH (hidróxi-fenólicos)
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Intemperismo biológico
o Intemperismo biológico inclui...
 Processos físicos e químicos de intemperismo.
 Esses processos são, da mesma maneira, iniciados ou realçados por 
atividades biológicas.
o Sobreposição sobre cada tipo.
 Ocorre sobreposição entre intemperismo biológico e o físico e químico.
 Crescimento de raízes de plantas é um processo biológico que leva a 
quebra de rocha.
 Também existem processos que podem ser classificados como físico e 
químico.
 ex. Crescimento de um sal cristalino.
Avaliação do intemperismo
Depende:
 condições ambientais
 características dos minerais
Resistência a alteração depende:
1. Arranjo estrutural
2. Cristalinidade
3. Tamanho
4. Composição química
5. Grau de solubilidade
Intemperismo X clima Distribuição do intemperismo químico
Intemperismo X relevo Ordem de estabilidade dos minerais ao intemperismo
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Intemperismo químico 
por dissolução Rocha sedimentar
Arenito resistente ao intemperismo produz solo pouco desenvolvido
Solo
Solo Solo
Granito rico 
em feldspato
Basalto rico 
em ferro Intemperismo químico por 
oxidação
Intemperismo 
químico por 
hidrólise
Intemperismo e desenvolvimento do solo são 
controlados pela composição da rocha
Índices de intemperismo
Valores numéricos que expressam o grau de intemperismo 
químico de um mineral ou material do solo
Razão molar; razão Fed/Fet; minerais índice; estágio de intemperismo
Razão molar
Razão sílica:alumina  Ki = SiO2/Al2O3
Razão sílica:sesquióxido  Kr = SiO2/Al2O3 + Fe2O3
A relação Kr é usada pelo SiBCS (Embrapa, 1999) para 
separar solos cauliníticos e oxídicos:
Solos cauliníticos  Kr > 0,75
Solos oxídicos  Kr  0,75
Importância do intemperismo
1. Desenvolvimento do solo
- composição química
- mineralógica
- característica química
- morfologia
2. Ciclagem de nutrientes
3. Biogeoquímica de bacias hidrográficas
4. Deposição atmosféricas ácidas
5. Mudanças climáticas globais
CO2 solo ácido carbônico  atua no intemperismo de
silicatos (tampões)
Este processo contém o efeito estufa (o quanto isso é importante?)
P K
N
Ca
Mg
S
Mn
Cu
Zn
Fe
Mo
Cl
B
P
K
NCa
Mg S
Mn
Cu
Zn
Fe
Mo
Cl
B
Al3+ Al
3+
...Da rocha ao solo
R
et
en
çã
o 
e 
lib
er
aç
ão
 d
e 
nu
tr
ie
nt
es
 p
el
o 
so
lo
Próxima aula...