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CAEQ Ciclos Biogeoquímicos

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15. CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
Elementos essenciais a vida:
 Água;
 Macronutrientes: C, H, O, N e o P – mais
importantes, mas também S, Cl, K, Na, Ca, Mg e
Fe;
 Micronutrientes principais: Al, Bo, Cr, Zn, Mo e o
Co.
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BIOGEOQUÍMICOS
 Bio – organismos vivos interagem na
síntese e decomposição dos elementos;
 Geo – meio terrestre é fonte da maioria
dos elementos;
 Químicos – são ciclos de elementos
químicos.
31
A biogeoquímica é a ciência que 
estuda a circulação de matéria 
entre os componentes vivos e 
não - vivos da biosfera.
Reciclagem dos nutrientes.
32
 Os ciclos biogeoquímicos são
processos naturais que por diversos
meios reciclam vários elementos em
diferentes formas químicas.
 A água, o oxigênio, o carbono, o
nitrogênio, o fósforo, entre outros
elementos percorrem esses ciclos,
unindo todos os componentes vivos e
não vivos da Terra.
33
 São os caminhos percorridos ciclicamente
pela água e por elementos químicos (C, O,
N, P e S) entre o meio abiótico e biótico.
Dessa forma, a matéria é constantemente
reaproveitada na natureza.
 Os ciclos estão intimamente relacionados
com processos geológicos, hidrológicos e
biológicos.
34
 Quando um vegetal ou um animal
morrem, inicia-se o processo de
decomposição por fungos e
bactérias – parte da matéria
orgânica degradada é absorvida por
eles e parte retorna ao solo na
forma de compostos inorgânicos
que serão novamente absorvidos
pelos autótrofos.
35
 Água na natureza encontra-se nos 3 
estados físicos: 
• Sólido;
• Líquido;
• Gasoso;
 97% oceanos;
 2,2% geleiras;
 0,7% rios, lagos e lençóis subterrâneos; 
36
15.1 Ciclo Hidrológico
A escassez de água está associada as 
desigualdades de distribuição e demanda.
37
Distribuição dos recursos hídricos no Brasil.
38
39
40
41
 Precipitação – chuva, neve, granizo;
 Escoamento superficial – flui para altitudes inferiores até
atingir um corpo de água;
 Infiltração – lençol subterrâneo;
 Escoamento Subterrâneo – bem mais lento que o
superficial – parte alimenta rios e lagos e os mantém em
épocas de estiagem;
 Evapotranspiração – água absorvida pela vegetação (direta
ou do solo), eliminada na forma de vapor;
 Evaporação – em qualquer das fases a água pode voltar a
atmosfera na forma de vapor.
13
15.2 Ciclo do Carbono
 O C é um elemento químico fundamental para
os seres vivos – participa da constituição das
moléculas orgânicas:
- Carboidratos: glicose – CH2O ou C6H12O6
- Lipídios: CH3(CH2)2COOH (manteiga)
- Proteínas- constituídas por aminoácidos:
14
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,
tais como a glicose (C6H12O6).
Expressão constitui uma simplificação de um conjunto
de aproximadamente 80 a 100 reações químicas.
Destacam-se:
a) a fixação do carbono em sua forma orgânica indica
que a fotossíntese é a base da vida na Terra;
b) a energia solar é armazenada como energia química
nas moléculas orgânicas da glicose.
15
A energia armazenada nas moléculas orgânicas é liberada
no processo inverso ao da fotossíntese: a respiração.
Ocorre a quebra das moléculas, com a consequente
liberação de energia para realização das atividades vitais
dos organismos.
Por meio da fotossíntese e da respiração, o carbono passa
de sua fase inorgânica à fase orgânica e volta para a fase
inorgânica, completando, assim, seu ciclo biogeoquímico.
Fotossíntese e Respiração são processos de reciclagem
do carbono e do oxigênio em várias formas químicas em
todos os ecossistemas.
16
A interação entre os reservatórios aquático e
atmosférico ocorre por meio de uma reação
química de difusão, cuja direção depende da
maior ou menor concentração do gás. A reação é
dada a seguir.
Caso haja aumento da concentração de CO2 na
atmosfera, a reação indica que parte desse CO2
será absorvida pelo oceano, ficando dissolvido na
água.
17
18
Ciclo Principal - Produtores, consumidores e
decompositores participam, respectivamente, dos
processos de fotossíntese e respiração,
Ciclo Secundário, mais lento, do decaimento de plantas e
animais que foram incorporados por processos geológicos
na crosta terrestre.
Os organismos foram transformados em combustíveis
fósseis e calcário, que ficam à margem do ciclo principal.
Os combustíveis fósseis são, portanto, energia solar
armazenada na forma de moléculas orgânicas no interior
da Terra.
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Outro papel importante do CO2 atmosférico é
a capacidade de reter o calor emitido pela
Terra;
Juntamente com o vapor de água, metano,
óxidos de nitrogênio originam o EFEITO
ESTUFA (fenômeno natural da atmosfera) que
mantém a temperatura na Terra constante;
Tais gases são transparentes e deixam passar a
luz solar, mas são quase impermeáveis ao
calor refletido pela superfície terrestre.
20
21
 Ação Antrópica
Queima de combustíveis fósseis devolve o
CO2 a atmosfera numa taxa superior a
capacidade assimiladora dos vegetais,
resultado:
Aquecimento global
Dados científicos mostram que 50% do
excesso de CO2 é absorvido pelos oceanos –
até que ponto?
22
23
15.3 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);
 A fotossíntese nos oceanos contribui
aproximadamente com 45% do oxigênio
total livre no ciclo do oxigênio.
24
A maior fonte do oxigênio presente
na atmosfera e biosfera é a
fotossíntese que transforma dióxido
de carbono e água em oxigênio e
açúcar;
6CO2+ 6H2O + energia → C6H12O6 + 6O2
25
26
15.4 Ciclo do Nitrogênio
O crescimento populacional após a Revolução Industrial, na
segunda metade do século XIX, implicou um aumento da
produtividade de agrícola para fazer frente à demanda
crescente de alimentos.
Tanto o NITROGÊNIO como o FÓSFORO são fatores limitantes
do crescimento dos vegetais e, por isso, tornaram-se alguns
dos principais fertilizantes utilizados hoje na agricultura.
O NITROGÊNIO desempenha um importante papel na
constituição das moléculas de proteínas, ácidos nucléicos,
vitaminas, enzimas e hormônios—elementos vitais aos seres
vivos.
27
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) a atmosfera é rica em nitrogênio (78%) e pobre em carbono (0,032%);
b) apesar da abundância de nitrogênio na atmosfera, somente um grupo seleto
de organismos consegue utilizar o nitrogênio gasoso;
c) o envolvimento biológico no ciclo do nitrogênio é muito mais extenso que no
ciclo do carbono.
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Grande parte do nitrogênio existente nos organismos
vivos não é obtida diretamente da atmosfera, uma vez
que a principal forma de nutriente para os produtores
são os nitratos (NO3
-).
Esses nitratos são fruto da decomposição de matéria
orgânica, na qual o nitrogênio do protoplasma é
quebrado em uma série de compostos orgânicos e
inorgânicos por bactérias com funções especializadas em
cada parte do processo.
Os nitratos podem ainda ser obtidos por meio da ação de
bactérias fixadoras de nitrogênio e das descargas elétricas
que ocorrem na atmosfera.
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30
4 Processos importantes:
1. Fixação do N atmosférico
2. Amonificação
3. Nitrificação
4. Desnitrificação
1. N gasoso ou atmosférico (N2) fixado (pelas
bactérias e ciano bactérias) dissolvido na
água/água do solo disponível para os
vegetais na forma de nitrato (NO3) ou amônia
(NH3);
31
2. Transformado em N orgânico eliminado
bactérias mineralizam em amônia(NH3 e NH4
+);
3. De amônia são convertidos em nitritos (NO2) -
(nitrossomonas) e de nitritos são transformados
em nitratos (nitrobacter);
4. De nitrato são convertidos em N molecular ou
gasoso (pseudomonas) - retorno a atmosfera.
32
33
O N proveniente, principalmente, do
excesso de fertilizantes é carreado para
corpos de água superficiais;
eutrofização;
 Infiltram contaminando coleções
hídricas subterrâneas.
34
Eutrofização
 Processo natural de envelhecimento de lagos e
reservatórios – dezenas/centenas de anos;
 Atividade humana acelera esse processo - pelo excesso
de N e P carreado das áreas agrícolas ou despejados
como efluentes domésticos e/ou industriais;
Nutriente em abundância = aumento das populações
1º) de algas e/ou macrófitas;
2º) bactérias decompositoras – degradar a matéria
orgânica das algas mortas;
35
Nesse processo de decomposição
consomem o O2 dissolvido no meio aquático
– valores podem chegar a zero;
Morte de todos os organismos aeróbios,
inclusive peixes.
Ao morrerem, as algas ainda podem excretar
toxinas no meio aquático – problemas
graves à saúde humana.
36
15.5 Ciclo do Fósforo
O fósforo é o material genético constituinte das moléculas dos
ácidos ribonucleico (RNA) e desoxirribonucleico (DNA) e
componente dos ossos e dentes.
É um elemento fundamental na transferência de caracteres no
processo de reprodução dos seres humanos.
O fósforo aparece nos organismos em proporção muito superior aos
outros elementos quando comparado com sua participação nas
fontes primárias.
Esse fato justifica a importância ecológica do fósforo e sugere que
esse elemento é provavelmente o fator mais limitante à
produtividade primária.
37
Como o fósforo é um elemento de ciclo
fundamentalmente sedimentar, seu principal reservatório
(ou pool nutritivo) é a litosfera, mais precisamente as
rochas fosfatadas e alguns depósitos formados ao longo
de milênios.
Por meio de processos erosivos, ocorre a liberação do
fósforo na forma de fosfatos, que serão utilizados pelos
produtores.
Parte desses fosfatos liberados é carregada para os
oceanos, onde se perde em depósitos a grandes
profundidades, ou é consumida pelo fitoplâncton.
38
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Parte do fósforo é perdida para os depósitos de
sedimentos profundos no oceano. Em decorrência de
movimentos tectônicos, existe a possibilidade de
levantamentos geológicos que tragam de volta aquele
fósforo perdido.
Por meio da reciclagem, o fósforo, em compostos
orgânicos, é quebrado pelos decompositores e
transformado em fosfatos, sendo novamente utilizado
pelos produtores.
Nesse processo também há perdas, uma vez que os ossos,
ricos em fósforo, oferecem resistência aos decompositores
e à erosão.
41
15.6 Ciclo do Enxofre
 Nos organismos, constituinte de:
• Aminoácidos–proteínas;
• Gorduras;
• Fluídos corporais; Componente minoritário
• Esqueleto
 Reservatório: rochas e sedimento
42
 Principal forma de assimilação pelos
vegetais (produtores) é como sulfato
inorgânico (SO4);
 A maior parte do S assimilado é
mineralizado na decomposição;
 Sob condições anaeróbias é reduzido a
sulfeto de hidrogênio (H2S) letal para a
maioria dos seres vivos;
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 Atividades vulcânicas contribuem para
acumulação de S na atmosfera;
 Introdução artificial pela atividade
industrial – queima de combustíveis
fósseis que contém S em sua composição
(3% no carvão e 0,05% no petróleo) –
produção de SO2 aumentando sua
concentração na atmosfera das grandes
cidades;
 Chuva ácida e “smog” industrial.
	A biogeoquímica é a ciência que estuda a circulação de matéria entre os componentes vivos e não - vivos da biosfera.��Reciclagem dos nutrientes.

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