Aula 1.1 Ciclos Biogeoquímicos (Completa)

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA
CAMPUS DE BALSAS
Disciplina: Meio Ambiente e Sustentabilidade
Professora: Tatiane Carolyne Carneiro
CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
Balsas
2017
Ciclos Biogeoquímicos
Ciclos Biogeoquímicos
Os elementos essenciais fazem parte de ciclos que recebem o nome de
biogeoquímicos.
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;
químicos – porque são ciclos de elementos químicos.
O processo de reciclagem de matéria é de suma importância, uma vez que os
recursos na Terra são finitos e a vida depende do equilíbrio natural desses
ciclos.
Ciclos Biogeoquímicos
Tipos de Ciclos Biogeoquímicos
Podemos distinguir três tipos de ciclos biogeoquímicos (reservatório de
suprimento e recepção dos elementos):
Hidrológico – Hidrosfera;
Sedimentar – Litosfera;
Gasoso – Atmosfera.
Os ciclos gasosos são mais autorreguláveis, devido ao tamanho do reservatório
e os diversos mecanismos que nele ocorrem.
Os ciclos sedimentares tendem a apresentar mais alterações, por causa das
intempéries e ação humana. Com tendência a perderem mais materiais para
hidrosfera como fruto da erosão natural ou acelerado.
Ciclos Biogeoquímicos
Tipos de Ciclos Biogeoquímicos
Hidrológico
- Ciclo da água;
Sedimentar
- Ciclo do Fósforo;
- Ciclo do Enxofre.
Gasoso
- Ciclo do Carbono;
- Ciclo do Nitrogênio.
Ciclo Biogeoquímico da Água
(Braga, et al., 2005)
Aspectos Gerais
A água é o grande regulador do ambiente;
Ciclo Biogeoquímico da Água
Ajuda na minimização das diferenças de temperatura entre a noite e o dia;
A maior parte da água doce encontra-se em locais de difícil extração (calota
polar e subsolo);
Fenômenos básicos são: evaporação e a precipitação;
Precipitação total anual: 551 mil km³ (215 mil km³ sobre os continentes e 336
mil km³ sobre os oceanos);
Nos oceanos, a evaporação excede a precipitação e sobre o continente ocorre
o oposto.
Aspectos Gerais
Evapotranspiração das plantas;
Ciclo Biogeoquímico da Água
A precipitação não interceptada pelas plantas atinge a superfície do terreno e
parte se infiltra. A parcela remanescente escoa superficialmente;
A parcela de infiltração dependerá das condições do solo;
A água escoa até encontrar o primeiro riacho, e daí sequencialmente até a
chegada no oceano.
Como as ações antrópicas podem interferir nesse ciclo?
Ciclo Biogeoquímico do Fósforo
(Braga, et al., 2005)
Aspectos Gerais
Elemento de ciclo fundamentalmente sedimentar;
Ciclo Biogeoquímico do Fósforo
Seu principal reservatório é a litosfera, rochas fosfatadas e depósitos
formados ao longo de milênios;
Por meio de processos erosivos, ocorre a liberação do fósforo na forma de
fosfatos a serem utilizados por produtores;
Parte do fosfato é carreado para os oceanos, onde se perde em depósitos a
grandes profundidades, ou é consumido pelo fitoplâncton;
Meios de retorno do fósforo para os ecossistemas a partir dos oceanos é
insuficiente para compensar a parcela que se perde.
Aspectos Gerais
Os principais meios de retorno são: aves marinhas e peixes;
Ciclo Biogeoquímico do Fósforo
O ciclo do fósforo (P) é lento, passa da litosfera para hidrosfera por meio da
erosão.
Ciclo Biogeoquímico do Enxofre
(Braga, et al., 2005)
Aspectos Gerais
Ciclo sedimentar;
Principal forma de assimilação do enxofre é pelo sulfato inorgânico;
Ciclo Biogeoquímico do Enxofre
Existem muitos processos nesse ciclo, biológicos e que inserem uma série de
microrganismos com funções específicas de redução e oxidação;
A maior parte do enxofre que é assimilado é mineralizado em processo de
decomposição;
Sob condições anaeróbias, ele é reduzido a sulfetos (entre eles o sulfeto de
nitrogênio - 𝐻2𝑆);
Aspectos Gerais
O 𝐻2𝑆 no solo ou na água, sobe a camadas mais aeradas e é oxidado,
passando a forma de enxofre elementar, quando mais oxidado, se transforma,
daí, em sulfato;
Ciclo Biogeoquímico do Enxofre
Sob condições anaeróbias e na presença de ferro, o enxofre precipita-se
formando sulfetos férricos e ferrosos;
O homem interfere nesse ciclo por meio da emissão de grandes quantidades
de dióxido de enxofre liberados no processo de queima de carvão e óleo
combustível em industrias e usinas hidroelétricas;
Elemento danoso aos organismos e, em algumas situações, pode provocar a
“chuva ácida”.
Ciclo Biogeoquímico do Carbono
(Braga, et al., 2005)
Aspectos Gerais
O reservatório de carbono é a atmosfera onde os nutrientes das plantas
encontra-se na forma de dióxido de carbono (CO2);
Ciclo Biogeoquímico do Carbono
O ciclo do carbono é um ciclo perfeito, pois o carbono 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;
Fotossíntese;
A energia armazenada nas moléculas é liberada no processo inverso a
fotossíntese, a respiração;
Aspectos Gerais
Por meio da fotossíntese e da respiração, o carbono passa da sua forma
inorgânica à fase orgânica e volta para fase inorgânica, completando, seu ciclo
biogeoquímico;
Ciclo Biogeoquímico do Carbono
Podemos distinguir um ciclo principal, por meio do qual os produtores,
consumidores e decompositores participam, respectivamente, dos processos
de fotossíntese e respiração, e um ciclo secundário, mais lento, do decaimento
de plantas e animais que foram incorporados por processos geológicos na
crosta terrestre.
Qual seria um exemplo atual desse ciclo secundário?
Ciclo Biogeoquímico do Nitrogênio
(Braga, et al., 2005)
Aspectos Gerais
Ciclo gasoso;
A atmosfera é rica em nitrogênio, apresentando 78% desse elemento;
Ciclo Biogeoquímico do Nitrogênio
Grande parte do nitrogênio existente nos organismos vivos não é obtido
diretamente da atmosfera. Apenas um grupo seleto de organismos consegue
utilizar esse nitrogênio na forma gasosa (N2);
A principal forma de nutrientes é o nitrato (𝑁𝑂 3
−);
Nesse ciclo ocorrem quatro mecanismos diferenciados e importantes: a)
Fixação de nitrogênio; b) Amonificação; c) Nitrificação; e d) Desnitrificação.
Aspectos Gerais
Ciclo Biogeoquímico do Nitrogênio
a) Fixação de nitrogênio:
O nitrogênio é fixado na forma de nitratos;
Os organismos simbióticos fixadores de nitrogênio (Ex: Rhizobium - com raízes
vegetais);
Alguns outros organismos fixadores de nitrogênio: Bactérias aeróbias e
anaeróbias; Algumas algas;
Os organismos simbióticos produzem uma quantidade que é, no mínimo 100
vezes maior que outros organismos.
Aspectos Gerais
Ciclo Biogeoquímico do Nitrogênio
b) Amonificação:
O nitrogênio fixado é rapidamente dissolvido na água do solo ficando
disponível para as plantas na forma de nitratos (𝑁𝑂 3
−);
Essas plantas transformam esses nitratos em grandes moléculas que contém
nitrogênio e outras moléculas orgânicas nitrogenadas necessárias a vida;
Essas moléculas entram na cadeia alimentar e ficam disponíveis aos
consumidores;
Daí os microrganismos mineralizam o nitrogênio eliminado desses
consumidores e do protoplasma dos organismos mortos – formando amônia
(𝐍𝐇𝟑) e sais de amônia (𝑵H 𝟒
+).
Aspectos Gerais
Ciclo Biogeoquímico do Nitrogênio
c) Nitrificação:
A amônia (𝐍𝐇𝟑) e sais de amônia (𝑵H 𝟒
+) produzidos na amonificação são
convertidos em nitritos (𝑁𝑂 2
−) e na nitrificação são convertidos em nitratos
(𝑁𝑂 3
−) por um grupo de bactérias quimiossintetizantes;
A nitrossomonas converte (𝐍𝐇𝟑) e (𝑵H 𝟒
+) em (𝑁𝑂 2
−);
A nitrobacter converte converte (𝑁𝑂 2
−) em (𝑁𝑂 3
−);
A nitrificação é um processoaeróbico.
Aspectos Gerais
Ciclo Biogeoquímico do Nitrogênio
d) Desnitrificação:
É o retorno dos nitratos (𝑵𝑶 𝟑
−) ao nitrogênio gasoso (N2) pela ação dos
pseudômonas. Ocorre no solo e é um processo aeróbico.
Próxima Aula: Contextualização do 
Desenvolvimento Sustentável
E-mail: tatiane.carolyne@ufma.br