AULA 01 CICLOS BIOGEOQUÍMICOSeja

Prévia do material em texto

AULA 01 CICLOS BIOGEOQUÍMICOS 
1. INTRODUÇÃO 
 
 Em um ecossistema, a comunidade biológica permanece o tempo todo 
utilizando substâncias presentes no ambiente. Essas substâncias são 
incorporadas ao organismo de cada ser vivo e, depois que ele morre, o material 
que compõe seu corpo é decomposto por fungos e bactérias, e os elementos 
químicos que formavam esse corpo voltam para o ambiente. Isso também 
acontece quando o ser vivo perde alguma parte do corpo, por exemplo, quando 
é atacado por um predador ou sofre algum ferimento. Como esse é sempre um 
caminho fechado, que inclui organismos vivos e componentes da atmosfera, do 
solo e das rochas, os cientistas deram o nome de ciclos biogeoquímicos aos 
trajetos percorridos por alguns elementos químicos que estão presentes no 
corpo dos seres vivos. 
 Entre esses elementos químicos, os mais importantes são o carbono, o 
oxigênio e o nitrogênio. A água, apesar de não ser um elemento químico, e sim 
uma substância composta por dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio 
(H2O), também realiza um ciclo muito importante para a sobrevivência de todos 
os seres vivos do planeta. 
 Estes elementos necessários à vida - água, carbono, oxigênio, nitrogênio, etc. 
- passam por ciclos biogeoquímicos que mantêm sua pureza e a capacidade de 
serem aproveitados pelos seres vivos(Figura1) 
 
 
 
Figura 1- Elementos dos organismos presentes nos ciclos 
 
Entretanto vale ressaltar que a era moderna trouxe muitas transformações em 
nosso planeta. Depois da revolução industrial a crescente atividade da 
população humana gerou uma movimentação de matéria e de energia de tal 
magnitude que refletiu em todos os ecossistemas da Terra, o que afetou a 
composição química do Planeta, acarretando mudanças no clima Global de uma 
maneira que ainda não se pode prever as consequências. 
 
2. Classificação dos ciclos biogeoquímicos 
 
a) Ciclos Gasosos - o depósito está na atmosfera ou hidrosfera, composto dos 
seguintes nutrientes: 
-Oxigênio - Reservatório é a atmosfera 
-Carbono Grande reservatório está na hidrosfera, na forma de gás carbônico, 
embora também esteja presente na atmosfera. 
- Nitrogênio Reservatório é a atmosfera 
b) Ciclos Sedimentares - o depósito está na crosta terrestre, composto dos 
seguintes nutrientes: 
- Fósforo Os reservatórios são as rochas formadas em remotas eras geológicas 
- Enxofre O maior reservatório são as rochas e sedimentos 
c) Ciclo da água - Os depósitos são o mar, rios, lagos e os lençóis subterrâneos. 
 
 
 
 
2.1 CICLOS GASOSOS 
 
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(figura2). 
Figura 2 -Ciclo do carbono 
 
 Entretanto 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 – Efeito estufa 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
EXTRA 
EFEITO ESTUFA 
As mudanças climáticas 
observadas nesse último século 
em todo o planeta são fatos 
incontestáveis, provocam 
controvérsias e especulações. Os 
gases de efeito estufa (GEE) 
presentes na atmosfera são 
creditados como os vilões do 
aquecimento global, mas não 
fossem eles, não haveria vida 
possível na Terra, pois as 
temperaturas seriam pelo menos 
30 graus mais baixas. O 
problema é o aumento na 
concentração dos mesmos. Na 
verdade, os principais gases na 
atmosfera são o Nitrogênio (N2) 
e o Oxigênio (O2) que, juntos, 
compõem cerca de 99% da 
atmosfera. Já os GEE - dióxido 
de carbono (CO2), o metano 
(CH4), o óxido nitroso (N2O), 
perfluorcarbonetos (PFC's) e o 
vapor de água estão presentes 
em pequenas quantidades. 
Esses gases absorvem a 
radiação infravermelha 
emanada da Terra e não 
permitem que ela escape para o 
espaço, fazendo com que a Terra fique aquecida. Quanto maior a concentração 
de gases mais difícil fica a troca de calor com o espaço 
 A concentração de GEE tem aumentado devido às atividades humanas tais 
como pelo uso de combustíveis fósseis, por queimadas, etc., mas 
responsabiliza-se também a agricultura e pecuária por parte importante desse 
aumento e a potencialização 
desse efeito estufa poder trazer 
consequências sérias para a 
vida na Terra. Daí a 
importância em estudar, 
esclarecer, registrar e por fim 
tomar medidas para mitigar o 
efeito estufa a fim de preservar 
a biodiversidade e qualidade 
de vida no nosso planeta 
 
 
 
Vídeos : https://www.youtube.com/watch?v=EZgSUdfMJ6c 
 
 
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) 
 a litosfera (a parte sólida exterior da terra). 
 Sua distribuição é maior na crosta terrestre e nos oceanos, e o segundo na 
atmosfera, sendo encontrado sobre as formas de oxigênio molecular (O2), 
dióxido de carbono (CO2), ozônio (O3), dióxido de nitrogênio (NO2), monóxido 
de nitrogênio (NO), dióxido de enxofre (SO2), etc. 
 O oxigênio molecular (O2) representa 20% da atmosfera terrestre. Este 
oxigênio satisfaz as necessidades de todos os organismos terrestres que o 
respiram, onde como principal fator na produção de oxigênio é a fotossíntese, 
que é responsável pela atual atmosfera terrestre e pela existência da vida no 
planeta (figura3). 
 
 
Figura 3 – Ciclo do Oxigênio 
 
EXTRA; 
CAMADA DE OZÔNIO 
 
O oxigênio é importante na formação da camada de ozônio na atmosfera, 
fabricada pela ação dos raios ultravioleta do Sol sobre o oxigênio molecular. A 
camada de ozônio funciona como um filtro protetor contra a radiação ultravioleta, 
prejudicial ao homem e outros animais. Calcula-se que cerca de 80% de toda a 
radiação seja filtrada por essa camada. (LINHARES; GEWANDSZNAJDER, 
1993). Essa barreira protetora está ameaçada pela ação antropogênica, através 
de queimadas e emissão dos gases conhecidos como clorofluorcarbonetos 
(CFCs), utilizados em sprays, como solventes em aparelhos de refrigeração e na 
produção de espumas e isopores, a queima de combustíveis; o desmatamento 
entre outras. 
 Entre as consequências dessas ações na camada de ozônio, ocorre um 
aumento aos organismos à radiação UV. As plantas sofrem redução da área 
total de folhas, da atividade fotossintética e do comprimento das raízes. A 
radiação UV-B destrói o fitoplâncton. Com a rarefação da camada e ozônio sobre 
a Antártida, já diminuiu a produção de matéria orgânica, afetando toda a teia 
alimentar, pois o fitoplâncton serve de alimento para o zooplâncton, e ambos 
alimentam crustáceos, peixes, aves e mamíferos marinhos. 
 
Vídeo; https://www.youtube.com/watch?v=LG48H_6LEDg 
 
 
CICLO DO NITROGÊNIO 
 
 Apesar dessa similaridade com os ciclos gasosos, no ciclo do Nitrogênio 
existem algumas diferenças notáveis: O gás nitrogênio (N2) encontra-se em alta 
quantidade no ar (a atmosfera é rica em nitrogênio- 78% . Estes átomos de 
nitrogênio são importantes para todos os seres vivos, pois participam da 
formação de diversas moléculas orgânicas, entre elas as proteínas e os ácidos 
nucleicos (o DNA e o RNA, que compõem o material genético) presentes no 
núcleo das células, mas apesar dessa abundância de nitrogênio na atmosfera, a 
grande maioria dos seres vivos, incluindo todos os animais, não conseguemutilizar essa substância diretamente. Somente um grupo seleto de organismos 
conseguem fazer uso desse nitrogênio gasoso. Logo, para que o nitrogênio seja 
utilizado, são necessários alguns tipos de microorganismos, os quais permitem 
essa assimilação por diferentes maneiras: 
a) FIXAÇÃO O nitrogênio gasoso é combinado com o hidrogênio na forma 
de amônia (NH3) em solo, através dos seres vivos. Esta transformação do N2 
em NH3 é chamada de fixação e é realizada por microorganismos específicos 
associados às raízes das plantas, cianobactérias e bactérias, denominadas de 
bactérias fixadoras. 
 
b) AMONIZAÇÃO Ocorre através da ação da decomposição de fungos e 
bactérias, onde os resíduos nitrogenados orgânicos são transformados em 
amônia. Esse processo é denominado de amonização. 
 
c) NITRIFICAÇÃO A amônia é transformada em nitritos e nitratos por 
bactérias específicas.. A conversão dos íons amônio em nitrito e nitrato é 
conhecida por nitrificação, que ocorre pela ação de bactérias nitrificantes 
(Nitrosomas, Nitrobacter). 
 
d) DESNITRIFICAÇÃO: O oxigênio da amônia produzida pelos fixadores ou 
pela amonização dos nitratos pode ser utilizado na respiração anaeróbia por 
bactérias denominadas desnitrificantes do gênero Pseudomonas, consumindo 
NO3, produzindo N2 com sua devolução de nitrogênio gasoso (N 2) para a 
atmosfera. A desnitrificação é necessária porque, se não ocorresse, a 
concentração de nitratos no solo aumentaria de maneira desastrosa 
 
 
Figura 4 – Ciclo no Nitrogênio 
 
 
EXTRA: 
FIXAÇÃO BIOLÓGICA DO N2 
 
Fixação de Nitrogênio no Solo é uma técnica adotada pela agricultura 
sustentável, um dos pilares do programa ABC. Desenvolve bactérias para captar 
o nitrogênio existente no ar e transformá-lo em matéria orgânica para ser usado 
por plantas, dispensando o uso de adubos nitrogenados .”A técnica proporciona 
uma maior produtividade às terras agrícolas, reduz o custo de produção e 
melhora a fertilidade do solo. Isso sem falar que traz um ganho ambiental 
incalculável, uma vez que não polui o meio ambiente. Tudo isso a um custo 
baixíssimo: para utilizar a técnica em uma área de um hectare, gasta-se 
aproximadamente R$ 8″, diz Ieda de Carvalho Mendes, Pesquisadora PHD em 
Microbiologia de Solo da Embrapa, para esclarecer sobre a Fixação de 
Nitrogênio no solo 
 Esta simbiose é praticamente restrita às leguminosas e se caracteriza pela 
formação de estruturas especializadas nas raízes, chamadas nódulos, nos quais 
ocorre o processo de FBN ( fixação biológica do nitrogênio). Após a formação de 
nódulos nas raízes, a bactéria passa a fixar o nitrogênio atmosférico em 
compostos orgânicos que são utilizados pelas plantas, eliminando ou diminuindo 
a necessidade de uso de adubos nitrogenados. 
 
Vídeo https://www.youtube.com/watch?v=f5-4m1vlXz4 
 
 
2..2 CICLO DA ÁGUA 
 
 A água é essencial para que haja vida. Ela é o componente em maior 
quantidade na constituição da maioria dos seres vivos. Em nosso corpo, ela 
corresponde entre 60 e 65% do peso corporal, mais da metade do conteúdo do 
nosso corpo é água, o que torna esse recurso essencial para nossa existência. 
Sua distribuição é ampla no planeta, ocorrendo desde a atmosfera, passando 
pela superfície terrestre até as camadas mais internas da crosta. 
A importância do ciclo da água está diretamente ligada ao fato de que essa 
substância é necessária à sobrevivência de todos os seres vivos da Terra, pois 
participa da maioria dos processos que neles ocorrem. 
Desse ciclo, se inicia pela água que é absorvida pelas raízes das plantas. Essa 
água participa do funcionamento do organismo vegetal de duas formas: na 
fotossíntese e na respiração. As plantas, que absorvem água pelas raízes, a 
perdem por transpiração. Os animais, que obtêm água bebendo-a e comendo 
alimentos que a contêm, também a perdem pela transpiração, além de eliminá-
la na urina e nas fezes. Já a água líquida que está na superfície do planeta, em 
rios, lagos e mares, e nos organismos vivos passa para a atmosfera pela 
evaporação e pela transpiração, processo que os cientistas chamam de 
evapotranspiração. Essa água no estado de vapor mistura-se com o ar e se 
move com ele até passar por: 
• condensação, voltando a ser água líquida na forma de chuva; ou 
• solidificação, transformando-se em gelo e neve. 
 
 
 
 
 
 
EXTRA: 
 
 
De acordo com levantamentos geo-ambientais, cerca de 70% da superfície do 
Planeta são constituídos por água, sendo que somente 3% são de água doce e, 
desse total, 98% estão na condição de água subterrânea. Isto quer dizer que a 
maior parte da água disponível e própria para consumo é mínima perto da 
quantidade total de água existente no Planeta. 
Os recursos hídricos têm importância fundamental no desenvolvimento de 
diversas atividades econômicas. Em relação à produção agrícola, a água pode 
representar até 90% da constituição física das plantas. A falta d’água em 
períodos de crescimento dos vegetais pode inviabilizar a produção agrícola e até 
afetar seriamente ecossistemas equilibrados. Na indústria, por exemplo, para se 
obter diversos produtos, as quantidades de água necessárias são muitas vezes 
superiores ao volume gerado pelas estações de tratamento de água. Ao se 
analisar os dados abaixo, percebe-se que há necessidade urgentíssima de se 
utilizar a água de forma prudente e racional, evitando o desperdício e a poluição, 
pois: - Um sexto da população mundial, mais de um bilhão de pessoas, não têm 
acesso à água potável; - 40% dos habitantes do planeta (2.600 milhões) não têm 
acesso a serviços de saneamento básico; - Cerca de 8 mil crianças morrem 
‘diariamente devido a doenças ligadas à água insalubre e ao saneamento e 
higiene deficientes; - Segundo a ONU, até 2025, se os atuais padrões de 
consumo se mantiverem, duas em cada três pessoas no mundo vão sofrer 
escassez moderada ou grave de água. 
A potabilidade e a renovação da água são garantidas no ciclo hidrológico. No 
entanto, esse processo é prejudicado pela ação do homem, que interfere na 
dinâmica do ciclo, fazendo com que um recurso renovável se torne escasso. 
Entre as atividades humanas que mais prejudicam o ciclo da água estão o 
desmatamento, a poluição dos espelhos d’água, a canalização e a alteração da 
rede de drenagem, a impermeabilização do solo, as construções irregulares em 
áreas alagáveis e a urbanização. 
Vídeos : 
https://www.youtube.com/watch?v=d3uImUU3kv4 
https://www.youtube.com/watch?v=8G8OosfOZI4 
https://www.youtube.com/watch?v=yCwzJiYIm9M 
 
 
 
 
 
 
PARA REFORÇAR; EXERCÍCIOS RESOLVIDOS 
 
 
 
1 Analise o esquema do ciclo do nitrogênio apresentado abaixo. 
 
 
Qual a importância das bactérias X para esse ciclo e, consequentemente, para as práticas 
agrícolas? 
Fixar o nitrogênio atmosférico no solo, o que contribui para o enriquecimento do solo com sais 
nitrogenados que favorecem o crescimento das plantas 
 
2 Segundo dados do Balanço Energético Nacional de 2008, do Ministério das Minas e Energia, 
a matriz energética brasileira é composta por hidrelétrica (80%), termelétrica (19,9%) e eólica 
(0,1%). Nas termelétricas, esse percentual é dividido conforme o combustível usado, sendo: gás 
natural (6,6%), biomassa (5,3%), derivados de petróleo (3,3%), energia nuclear (3,1%) e carvão 
mineral (1,6%). Com a geração de eletricidade da biomassa, pode-se considerar que ocorre uma 
compensação do carbono liberado na queima do material vegetal pela absorção desse elemento 
no crescimento das plantas. Entretanto, estudos indicam que as emissões de metano 4 (CH ) 
das hidrelétricas podem ser comparáveis às emissões de CO2 das termelétricas. 
No Brasil, em termos do impacto das fontes de energia no crescimento do efeito estufa, quanto 
à emissão de gases, as hidrelétricas seriam consideradas como uma fonte 
a) limpa de energia, contribuindo para minimizaros efeitos deste fenômeno. 
 b) eficaz de energia, tornando-se o percentual de oferta e os benefícios verificados. 
c) limpa de energia, não afetando ou alterando os níveis dos gases do efeito estufa. 
d) poluidora, colaborando com níveis altos de gases de efeito estufa em função de seu potencial 
de oferta. 
e) alternativa, tomando-se por referência a grande emissão de gases de efeito estufa das demais 
fontes geradoras. 
LETRA D 
 
 
3 Johanna Dobereiner foi uma pesquisadora pioneira no Brasil, que correlacionou a maior 
produção de biomassa vegetal em leguminosas com a presença de nódulos em suas raízes. 
Essas estruturas estão relacionadas a que processo a seguir descrito? 
a) Denitrificação. b) Fixação de N2. c) Fixação do CO2 d) Respiração das raízes. e) 
Amonificação. 
LETRA B 
 
4A Amazônia não está em chamas, pelo menos não na proporção dos anos anteriores. Entre 
junho e agosto, a queda foi de 9%, em comparação com o mesmo período de 1999. As 
queimadas da Amazônia são um desastre para o planeta inteiro. Estima-se que, por ano, as 
queimadas na região produzam a mesma quantidade de gás carbônico que a grande São Paulo’. 
(Folha de S. Paulo, 24/09/2000) O desequilíbrio ecológico que o aumento da taxa de gás 
carbônico na atmosfera pode provocar é 
a) a destruição da camada de ozônio. 
b) a diminuição da fertilidade do solo. 
 c) o aumento da temperatura no planeta. 
d) a diminuição da temperatura no planeta. 
e) insignificante para ser motivo de preocupação 
 
LETRA C 
 
5 Identifique os fenômenos fisiológicos no ciclo da água em destaque 
 
I e II = respiração e transpiração; 
III = nutrição; 
IV = absorção; 
V = egestão e excreção. 
 
 
 
 
 
 
 
6- A falta de água doce no Planeta será, possivelmente, um dos mais graves problemas deste 
século. Prevê-se que, nos próximos vinte anos, a quantidade de água doce disponível para 
cada habitante será drasticamente reduzida. 
Por meio de seus diferentes usos e consumos, as atividades humanas interferem no ciclo da 
água, alterando 
a) a quantidade total, mas não a qualidade da água disponível no Planeta. 
b) a qualidade da água e sua quantidade disponível para o consumo das populações. 
c) a qualidade da água disponível, apenas no subsolo terrestre. 
d) apenas a disponibilidade de água superficial existente nos rios e lagos. 
e) o regime de chuvas, mas não a quantidade de água disponível no Planeta. 
Letra b