Ciclos Biogeoquímicos - Aula 5

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01/11/2013
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Introdução de Ciências do Ambiente
5ª aula
Ciências do Ambiente 
Profª: Drª Patrícia Sobierajski Barreto
Ciclos Biogeoquímicos
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).
Bio
Porque os organismos 
vivos interagem no 
processo de síntese 
orgânica e decomposição 
dos elementos.
Geo
Porque o meio
terrestre é a fonte
dos elementos.
Químico
Porque são ciclos de 
elementos químicos.
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Ciclos Biogeoquímicos
Trata-se de movimentos cíclicos de elementos químicos entre o meio
biológico e o ambiente geológico.
Características:
• Existência de um depósito geológico;
• Presença de seres vivos;
• Câmbios químicos;
• Movimento do elemento químico.
Ciclos Biogeoquímicos
Os elementos necessários à vida:
CHON: água, carbono, oxigênio, nitrogênio; entre outros.
Passam por ciclos biogeoquímicos que mantêm sua pureza e a capacidade de
serem aproveitados pelos seres vivos.
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Ciclos Biogeoquímicos
% de elementos químicos mais presentes nos seres vivos
Elementos essenciais à vida
Nutrientes – elementos químicos e sais dissolvidos necessários
ao crescimento e a reprodução dos seres vivos.
Macronutrientes –quantidades superiores à 0,2 por cento do
peso orgânico seco do ser vivo
(C, H, O, N, Ca, P, S, K, Cl, Na, Mg e Fe);
Micronutrientes – quantidades inferiores à 0,2 por cento do
peso orgânico seco do ser vivo
(Al, Bo, Cr, Zn, Mo, V e Co).
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Classificação dos ciclos biogeoquímicos
Ciclo da água - Os depósitos são o mar, rios, lagos e os lençóis
subterrâneos.
Ciclos Sedimentares - o depósito está na crosta terrestre, composto
dos seguintes nutrientes:
Ciclos Gasosos - o depósito está na atmosfera ou hidrosfera, composto 
dos seguintes nutrientes:
Ciclo do carbono
O carbono é um elemento químico de grande importância para
os seres vivos, pois participa da composição química de todos os
componentes orgânicos e de uma grande parcela dos
inorgânicos também.
O gás carbônico se encontra na atmosfera numa concentração
bem baixa, aproximadamente 0,03% e, em proporções
semelhantes, dissolvido na parte superficial dos mares, oceanos,
rios e lagos.
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Ciclo do carbono
Ciclo do carbono
� Parte dos restos de animais e vegetais pode não sofrer decomposição e
transformar-se em combustíveis fósseis (carvão e petróleo).
� Boa parte do carbono que estava preso durante milhões de anos nessas
substâncias, está sendo devolvido à atmosfera, através da queima de
combustíveis.
� Em consequência destas queimas, a concentração de CO2 na atmosfera
aumentou nos últimos anos.
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Ciclo do carbono
O efeito estufa é hoje uma das principais preocupações de governos e de 
instituições internacionais ligadas ao problema ambiental.
EFEITO ESTUFA - CONSEQÜÊNCIAS
Alterações nos Ecossistemas 
� Extinção de espécies
� Derretimento das Geleiras
� Perdas na Produção Agrícola 
� Alterações nas Correntes Marinhas
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Ciclo do Oxigênio
� O oxigênio se distribui em três reservatórios:
� a atmosfera (os gases que rodeiam a superfície da terra),
� a biosfera (os organismos vivos e o seu ambiente próximo)
� e a litosfera (a parte sólida exterior da terra).
� O oxigênio é o elemento mais abundante na crosta terrestre e nos
oceanos.
� Na atmosfera encontra-se: oxigênio molecular (O2), dióxido de carbono
(CO2), ozônio (O3), dióxido de nitrogênio (NO2), monóxido de nitrogênio
(NO), dióxido de enxofre (SO2) entre outros
Ciclo do Oxigênio
� O oxigênio molecular (O2) representa 20% da atmosfera terrestre.
� Este oxigênio satisfaz as necessidades de todos os organismos terrestres
que o respiram no seu metabolismo
� O principal fator na produção de oxigênio é a fotossíntese, que é
responsável pela atual atmosfera terrestre e pela existência da vida
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Ciclo do Oxigênio
Alterações no ciclo do Oxigênio
� O fator mais recente que afeta o ciclo do oxigênio na biosfera e o balanço 
de oxigênio na terra, é o próprio homem.
� Além de inalar oxigênio e de exalar dióxido de carbono, o homem
contribui para diminuir o nível de oxigênio e aumentar o de dióxido de
carbono
� pela queima de combustíveis;
� pelo desmatamento e
� pela pavimentação de terras anteriormente verdes.
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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%);
� apesar da abundância de nitrogênio na atmosfera, somente um grupo
seleto de organismos consegue utilizar o nitrogênio gasoso;
� o envolvimento biológico no ciclo do nitrogênio é muito mais extenso do
que no ciclo do carbono.
Ciclo do Nitrogênio - CN
No ciclo do nitrogênio existem quatro etapas:
1) Fixação
2) Amonificação
3) Nitríficação
4) Desnitríficação
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Etapas do Ciclo do Hidrogênio
Fixação: é um processo no qual alguns gêneros de bactérias captam o
nitrogênio presente no ar, tornando-o assimilável pelos vegetais, com
intuito de suprir as necessidades das plantas.
Amonificação: é a transformação da matéria orgânica nitrogenada em
amoníaco.
Nitrificação: é a transformação o amoníaco é oxidado em nitritos e os
nitritos são oxidados em nitratos
Desnitrificação: é o processo pelo qual nitrogênio volta à atmosfera sob a
forma de gás quase inerte (N2). Este processo ocorre através de algumas
espécies de bactérias em ambiente anaeróbio.
Ciclo do Nitrogênio
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Ciclo do Nitrogênio
FIXAÇÃO
O nitrogênio utilizável pelos seres vivos é o combinado com o hidrogênio na
forma de amônia (NH3). A transformação do N2 em NH3 é chamada fixação.
Fenômenos físicos, como os relâmpagos e
faíscas elétricas, são processos fixadores de
nitrogênio.
A produção de amônia por esses fenômenos
atmosféricos é pequeníssima, sendo
praticamente negligenciável em face às
necessidades dos seres vivos.
A fixação do nitrogênio por esses meios é
denominada fixação física.
AMONIZAÇÃO: Quando os decompositores começam a atuar sobre a matéria
orgânica nitrogenada (proteínas do húmus, por exemplo), liberam diversos
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 o
íon amônio (NH4+) e hidroxila. Esse processo é denominado de amonização.
NITRIFICAÇÃO: A oxidação dos íons amônio produz nitritos como resíduos
nitrogenados, que por sua vez são liberados para o ambiente ou oxidados a
nitrato. A conversão dos íons amônio em nitrito e nitrato é conhecida por
nitrificação, que ocorre pela ação de bactérias nitrificantes (Nitrosomas,
Nitrosococus, Nitrobacter).
O processo de nitrificação pode ser dividido em duas etapas:
• Nitrosação: A amônia é transformada em nitrito
• Nitratação: Ocorre a transformação do íon nitrito em íon nitrato
Ciclo do Nitrogênio
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DESNITRIFICAÇÃO
A amônia produzida pelos fixadores ou pela amonização pode ser aproveitada
pelas bactérias nitrificantes ou ser transformada em N2 livre, desprendendo-
se para a atmosfera. Essa devolução de nitrogênio para a atmosfera é
conhecida por desnitrificação e é comumente realizada pelas bactérias
desnitrificantes (Pseudomonas denitificans).Aparentemente indesejável, a
desnitrificação é necessária porque, se não ocorresse, a concentração de
nitratos no solo aumentaria de maneira desastrosa.
Ciclo do Nitrogênio
Nitrogênio e o Processo de Eutrofização
A eutrofização é o crescimento excessivodas plantas aquáticas, a níveis
tais que sejam considerados como causadores de interferências com os
usos desejáveis do corpo d’água (Thomann e Mueller, 1987).
O principal fator de estímulo é um nível excessivo de nutrientes no corpo
d’água, principalmente nitrogênio e fósforo.
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Ciclo da Água
Pode definir-se ciclo hidrológico como a seqüência fechada de fenômenos 
pelos quais a água passa.
Ciclo da Água
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Ciclo da Água
Ciclo da Água
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Ciclo da Água
Atividades antrópica alteram 
os ciclos biogeoquímicos