Ciclos biogeoquímicos

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03/04/2018
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Curso de Graduação em Biotecnologia Prof. Gilvan C. Duarte
Unidade 3
Ciclos 
Biogeoquímicos
 Fluxo de matéria e energia são essenciais para a vida
 Energia solar – autótrofos – heterótrofos – decompositores
 Os recursos da terra são finitos;
 Cerca de 40 elementos são usados pelos organismos
vivos;
 Macronutrientes – superior 0,2% do peso seco;
 Micronutrientes – inferior a 0,2% do peso seco.
Introdução
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Macronutrientes
acima de 1%
Carbono
Hidrogênio
Oxigênio
Nitrogênio 
Fósforo
Macronutrientes
Enxofre
Cloro
Potássio
Sódio
Cálcio
Magnésio
Ferro
Micronutrientes
Alumínio
Boro
Cromo
Zinco
Molibdênio
Vanádio
Cobalto
 Os elementos que fazem parte de ciclos são chamados
biogeoquímicos;
 A biogeoquímica é a ciência que estuda as trocas ou circulação
de matéria entre os componentes vivos e físico-químicos da
biosfera (ODUM, 1971).
Introdução
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 Tipos de ciclos biogeoquímicos:
 Ciclo Hidrológico
 Ciclos sedimentares
 Ciclos gasosos
Introdução
 Ciclo do Carbono
 Atmosfera – CO2
 Principal constituinte da matéria orgânica 
 49% do peso orgânico seco
 Fotossíntese
 Respiração
+ 640 kcal/mol de 
glicose!!!
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 Ciclo do Carbono
 0,032%
 Miller (1985): se recicla a cada 300 anos
 Se difunde para a água
 Combustíveis fósseis
 Aumento de CO2 na atmosfera
 Efeito estufa
 50% do excesso é absorvido pelos oceanos
 Aumento da acidez
Simplified model of the global
carbon cycle, with major
harmful impacts of human
activities shown by red arrows.
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 Ciclo do Nitrogênio
 Um dos principais nutrientes vegetais;
 Presente na maioria das biomoléculas
 78% da atmosfera
 Poucos organismos conseguem usar o N2 gasoso
 A maioria dos organismos usa nitratos
 NO3
-
 Decomposição de matéria orgânica
 Bactérias fixadoras de nitrogênio
 Descargas elétricas
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 Ciclo do Nitrogênio
 Fixação do nitrogênio
 Organismos simbióticos
 Rhizobium
 Vida livre
 Azotobacter
 Clostridium
 Fotossintéticos
 Cianofíceas
 A fixação do nitrato por via biológica é a mais importante (140 a 170 
mg/m2/ano).
 Síntese industrial de amônia 
 NH3
 Adubo
 Eutrofização
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 Ciclo do Fósforo
 Ciclo sedimentar
 Constituinte dos ácidos nucléicos, osso e dentes
 Elemento limitante de produtividade
 Concentrado nos organismos e pouco concentrado no 
ambiente
 Armazenado na litosfera
 Rochas fosfatadas
 Liberado na forma de fosfatos
 Carregados para os oceanos
 Retorno através de peixes e fezes de aves marinhas
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Ciclo do Fósforo
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Depósitos de guano
 Ciclo do Enxofre
 Ciclo sedimentar
 Maior parte é assimilado e mineralizado na decomposição
 Em condições anaeróbicas reduzido a sulfetos
 Sulfeto de hidrogênio – H2S - letal
 Os sulfetos são oxidados até sulfatos
 Em condições anaeróbicas e na presença de ferro forma
sulfetos férricos e ferrosos
 Convertem fósforo insolúvel em solúvel
 Queima de carvão em óleo combustível liberam dióxido de 
enxofre
 Chuva ácida.
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Ciclo do Enxofre
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 Ciclo hidrológico
 A água é o principal componente dos organismos;
 70 a 90%;
 Consumida e secretada de diversas formas
 Alterações morfológicas, fisiológicas e ecológicas para evitar a
perda de água;
 Reguladora do ambiente
 Alto calor específico – 1g Cal/g
 Alto calor latente de fusão – 80g Cal/g
 Alto calor de vaporização – 536 g Cal/g
 Densidade máxima a 4°C
 pH neutro
 Reguladora do ambiente
 Turbidez da água
 Regulador térmico do ambiente
 Reduz a diferença de temperatura entre o dia e a noite
 Água doce – até 0,5 g/L de sal
 Água salgada – mais de 35 g/L de sal
 Transpiração
 0,5 ha de milho transpiram 2.000.000 de litros em um 
ciclo vegetativo!!!
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Ciclo hidrológico
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Ciclo hidrológico
A quantidade de umidade aumenta com a temperatura.
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 Ciclo hidrológico
 A frequência, intensidade e distribuição espacial das chuvas e
sua evapotranspiração dão as características dos principais
biomas terrestres
Ciclo hidrológico
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Biorremediação
 Algumas aplicações da biorremediação
 Tratamento de esgoto em biorreatores
 Uso de uma população de microrganismos capazes, em conjunto, de 
degradar a maioria dos compostos orgânicos. 
 http://www.youtube.com/watch?v=SL6IZ-Ps7EE
Como reduzir o impactos humanos nos ciclos 
biogeoquímicos?
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Biorremediação
 Algumas aplicações da biorremediação
 Aterro sanitário
 Produz gás metano que pode ser aproveitado
 https://www.youtube.com/watch?v=gVBdR6Btom4
Como reduzir o impactos humanos nos ciclos 
biogeoquímicos?
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Biorremediação
 Algumas aplicações da biorremediação
 Compostagem
 Conversão de lixo orgânica em húmus;
 Pode ser feita em pequena ou grande escala;
 https://www.youtube.com/watch?v=mtzqNiAhpsM
Como reduzir o impactos humanos nos ciclos 
biogeoquímicos?
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 Metano – CH4
 Gás metano
 Produzido por bactérias a partir de matéria orgânica
 Pode ser utilizado na geração de energia mecânica, 
elétrica ou térmica. 
 Provoca efeito estufa
 https://www.youtube.com/watch?v=HYKQRQ3wEA4
 https://www.youtube.com/watch?v=ZJEEzySai2c
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