ARTHUR LELENA

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CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
Os ciclos biogeoquímicos, também chamados de ciclos da matéria, podem ser definidos como processos naturais em que ocorre a ciclagem dos elementos, ou seja, sua passagem do meio ambiente (componentes físico-químicos) para os organismos vivos e destes de volta para o meio. Por esses ciclos envolverem organismos vivos, o meio terrestre (parte não viva) e elementos químicos, recebem a denominação de biogeoquímicos.
Durante um ciclo biogeoquímico, os elementos são absorvidos por seres vivos e são responsáveis por várias e diferentes reações químicas fundamentais para a sobrevivência desses organismos. Posteriormente esses elementos retornam ao ambiente pelo processo de decomposição ou por outros mecanismos, tais como a transpiração, respiração e eliminação de fezes. Assim sendo, fica nítido que a matéria é reciclada e que os elementos, tais como nitrogênio, carbono e oxigênio, não são criados nem destruídos. A contínua passagem dos elementos através dos seres vivos e dos elementos não vivos da Terra garante a sua disponibilidade constante na natureza. Em um ecossistema natural, sem intervenção do homem, esses ciclos permanecem em um constante equilíbrio.
De acordo com o seu reservatório, costuma-se classificar os ciclos biogeoquímicos em dois tipos: os ciclos gasosos e os ciclos sedimentares. Os ciclos gasosospossuem como principal reservatório a atmosfera. Como exemplo, podemos citar o ciclo do carbono, do oxigênio e do nitrogênio. Já os ciclos sedimentares são aqueles que possuem como reservatório a crosta terrestre. São exemplos os ciclos do fósforo e do enxofre.
Os ciclos gasosos geralmente ocorrem de maneira mais rápida que os ciclos sedimentares. Isso acontece em face da dificuldade de acesso dos organismos aos reservatórios da crosta terrestre. Além desses fatores, a velocidade dos ciclos também pode ser influenciada pela natureza do elemento químico, taxa de crescimento de seres vivos, movimento na teia alimentar, taxa de decomposição e a ação do homem.
A intervenção humana no meio ambiente altera significativamente a ciclagem dos elementos. A poluição, a extração de minerais, a agricultura e a produção de energia são exemplos clássicos de nossa interferência nos ciclos biogeoquímicos.
CICLO DA ÁGUA OU CICLO HIDROLÓGICO
O ciclo hidrológico, ou ciclo da água, é o movimento contínuo da água presente nos oceanos, continentes (superfície, solo e rocha) e na atmosfera. Esse movimento é alimentado pela força da gravidade e pela energia do Sol, que provocam a evaporação das águas dos oceanos e dos continentes.
Na atmosfera, forma as nuvens que, quando carregadas, provocam precipitações, na forma de chuva, granizo, orvalho e neve.
Nos continentes, a água precipitada pode seguir os diferentes caminhos:
• Infiltra e percola (passagem lenta de um líquido através de um meio) no solo ou nas rochas, podendo formar aqüíferos, ressurgir na superfície na forma de nascentes, fontes, pântanos, ou alimentar rios e lagos.
• Flui lentamente entre as partículas e espaços vazios dos solos e das rochas, podendo ficar armazenada por um período muito variável, formando os aqüíferos.
• Escoa sobre a superfície, nos casos em que a precipitação é maior do que a capacidade de absorção do solo.
• Evapora retornando à atmosfera. Em adição a essa evaporação da água dos solos, rios e lagos, uma parte da água é absorvida pelas plantas. Essas, por sua vez, liberam a água para a atmosfera através da transpiração. A esse conjunto, evaporação mais transpiração, dá-se o nome de evapotranspiração.
• Congela formando as camadas de gelo nos cumes de montanha e geleiras.
Apesar das denominações água superficial, subterrânea e atmosférica, é importante salientar que, na realidade, a água é uma só e está sempre mudando de condição. A água que precipita na forma de chuva, neve ou granizo, já esteve no subsolo, em icebergs e passou pelos rios e oceanos. A água está sempre em movimento; é graças a isto que ocorrem: a chuva, a neve, os rios, lagos, oceanos, as nuvens e as águas subterrâneas.
CICLO DO OXIGÊNIO
O ciclo do oxigênio se dá pelo seu movimento e suas transformações na atmosfera, biosfera e a litosfera. Sua transformação pode se dar de maneira biológica, física, geológica e hidrológica.
Estando presente em diversos componentes químicos essenciais para a manutenção da vida, o oxigênio compõe o gás carbônico (CO2) e a água (H2O), que tornam possível a realização da fotossíntese. Uma parte deste oxigênio fica retido nos seres fotossintetizantes para sua própria manutenção e outra parcela é liberada no ambiente, tornando possível a respiração para os animais. Os seres fotossintetizantes são os principais liberadores de oxigênio em forma de gás para a atmosfera.
Acredita-se que 98% do oxigênio encontrado na atmosfera é proveniente dos fitoplânctons, que são seres microscópicos fotossintetizantes que vivem na coluna d’agua nos oceanos. Por muitos cientistas, esses organismos são considerados algas marinhas e são estudados dentro da botânica. O oxigênio quando absorvido pelos animais, é utilizado para a respiração celular, em que as glicoses são degradadas liberando energia, água e gás carbônico. A água proveniente deste processo pode ser utilizada no próprio organismos para diversas finalidades ou liberada através das excreções, transpiração e decomposição, enquanto o gás carbônico é liberado durante o processo de respiração e decomposição.
Além dos ciclos biológicos, o oxigênio também pode ser consumido na combustão, no qual não é possível a formação do fogo sem o oxigênio combinado com outra substância. Este processo libera luz e calor.
A camada de ozônio é formada por uma parte do oxigênio contido na atmosfera. Com interferências dos raios solares o gás oxigênio (O2) se transforma em gás ozônio (O3) se aglomerando e formando uma camada. Esta camada interfere na incidência dos raios ultravioletas (UV) na biosfera, funcionando como uma barreira que não deixa a maioria dos raios UV passarem. Tal fenômeno é responsável por uma temperatura amena no planeta. A camada de ozônio está sendo afetada pela liberação de substâncias como os clorofluorcarbonos em decorrência da industrialização, deixando sua espessura mais fina e causando buracos nas regiões polares, facilitando o aquecimento e a penetração de raios UV. O aquecimento provoca o derretimento das geleiras nos pólos, e os raios UV afetam a saúde humana, causando câncer de pele e mutações genéticas.
Em 1987 entrou em vigor o Tratado de Montreal, no qual os países visam a manutenção da camada de ozônio, o que impulsionou estudos para a substituição de agentes nocivos.
CICLO DO NITROGÊNIO
O nitrogênio é encontrado na forma de N2 na atmosfera e é o principal componente do ar, correspondendo a cerca de 78% de sua composição. Apesar de sua grande disponibilidade, poucas espécies são capazes de utilizá-lo dessa forma, sendo essa uma capacidade atribuída a alguns tipos de bactérias e cianobactérias.
A capacidade de capturar o N2 é essencial para garantir que esse elemento consiga completar seu ciclo entre os componentes vivos e físico-químicos do planeta. Nos componentes vivos, o nitrogênio é fundamental, pois faz parte da constituição de proteínas e ácidos nucleicos. Vale destacar também que sua deficiência no solo desencadeia problemas graves na agricultura.
Os animais conseguem utilizar o nitrogênio na forma de compostos orgânicos, tais como aminoácidos e proteínas. As plantas e algas, por sua vez, utilizam o nitrogênio na forma de íons nitrato (NO3-) ou íons amônio. O ciclo do nitrogênio assegura que esse elemento interaja com os organismos vivos e com o ambiente físico-químico.
→ Etapas do Ciclo do Nitrogênio
O ciclo do nitrogênio começa com a transformação do N2 da atmosfera em outros compostos nitrogenados. Essa transformação é denominada de processo de fixação, que pode ser físico, industrial ou biológico. A fixação física do nitrogênio ocorre quando faíscas elétricas ou relâmpagos entram em contato com o nitrogênio, o que causa aformação de amônia. A fixação industrial é realizada em fábricas. A fixação biológica ou biofixação, por sua vez, é a fixação de nitrogênio por micro-organismos, sendo essa a forma mais comum de fixação. Nesse tipo de fixação, bactérias podem converter o nitrogênio gasoso em amônia (NH3) ou íons amônio (NH4+).
Na fixação biológica, destaca-se a ação das bactérias do gênero Rhizobium.Bactérias desse gênero associam-se a plantas leguminosas, vivendo em nódulos de suas raízes. Essa relação estabelecida é um tipo de mutualismo, uma vez que ambas são beneficiadas. Enquanto as plantas fornecem proteção e alimento, as bactérias fornecem-lhe o nitrogênio. Ao morrerem, essas plantas liberam o nitrogênio de suas moléculas orgânicas na forma de amônia (NH3).
O nitrogênio pode ainda ser oxidado em nitritos e nitratos, em um processo conhecido como nitrificação, que conta com a ajuda de bactérias nitrificantes (Nitrosomonas e Nitrobacter). O processo de nitrificação pode ser dividido em duas etapas: a nitrosação, em que atua a bactéria do gênero Nitrosomonas, e a nitratação, em que atua a bactéria do gênero Nitrobacter. Na nitrosação, a amônia é convertida em nitrito (No2-); na nitratação, os íons nitrito são transformados em nitrato (NO3-). Veja a seguir as reações químicas dessas etapas:
Os compostos inorgânicos de nitrogênio liberados no solo são absorvidos e convertidos pelas plantas, algas e algumas bactérias em compostos orgânicos, que passam a estar disponíveis na cadeia alimentar. Nas plantas, o nitrato ajuda na síntese de aminoácidos e bases nitrogenadas.
Os animais utilizam os compostos orgânicos, os quais são obtidos na alimentação, e liberam-nos na forma de excretas. No processo de decomposição, os compostos orgânicos podem ainda sofrer ação de bactérias que os convertem em nitrato, amônia ou até mesmo nitrogênio, capaz de retornar à atmosfera. Caso o nitrogênio siga o caminho de devolução para a atmosfera, diz-se que ocorreu um processo de desnitrificação, o qual é realizado pelas bactérias desnitrificantes.