M2EB1_ciclos_biogeoquimicos

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O
I. Introdução
II. Ciclos biogeoquímicos
III. Atividades humanas e os ciclos biogeoquímicos
IV. Referências e sugestões de leituras 
Ciclos Biogeoquímicos
Unidade 1
Autor: Professor Pedro José Portugal Zanotta
186        Módulo II — Processos biologicos na captacao e na transformacao da materia e energia
Figura 1: planeta Terra 
Após ter concluído o primeiro módulo deste curso, que lhe forneceu o instrumen-tal básico para a análise dos sistemas biológicos, você começará, agora, o estudo dos seres vivos propriamente ditos. O tema deste módulo está relacionado ao 
fluxo de matéria e energia nesses seres. A estratégia empregada no desenvolvimento do 
tema foi a de se passar dos aspectos mais gerais e abrangentes para aqueles mais específi-
cos e detalhados. Decidimos, portanto, iniciar este módulo abordando os fluxos gerais da 
matéria e energia na biosfera.
É do conhecimento de todos que vivemos em um planeta (o terceiro a partir do 
Sol) que apresenta grande diversidade de ambientes, paisagens, seres vivos, entre outros. 
Essa variedade toda não impede que consideremos a Terra como uma unidade, como um 
todo, cujas alterações e modificações afetam a todos que vivem no planeta. Poderíamos, 
então, considerar a Terra como um sistema. 
O que é um sistema? Poderíamos conceituá-lo como “um conjunto de elementos que 
guardam relações entre si e que apresenta uma fronteira identificável ou definível”. 
(Beattie, J.A., in Lectures on elementary chemical thermodynamics, como citado por Cas-
tellan, G. W., in Physical chemistry, pg 104, 2nd Edition). Se observarmos uma foto da 
Terra (Figura 1), veremos que a definição pode ser aplicada sem hesitação.
#M2U1 I. Introdução
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Saiba mais
Ecossistema: 
compreende a 
comunidade de 
seres vivos auto-
sustentada e 
interdependente 
mais o meio 
abiótico que a 
sustenta, em uma 
dada região.
Entretanto, nem todos os sistemas são iguais em termos de troca de matéria e ener-
gia. Eles podem ser classificados como abertos, fechados e isolados. 
Sistemas abertos são aqueles que trocam matéria e energia. Por exemplo: a tubula-
ção de água de uma casa ou prédio; os rios que correm para o mar; uma panela com água.
Já sistemas fechados são aqueles que trocam apenas energia. Por exemplo: uma 
garrafa de refrigerante fechada.
E, finalmente, sistemas isolados são aqueles em que não ocorreria nem troca de 
matéria nem de energia. O que seria uma idealização, pois, teoricamente, nenhum sistema 
físico de blindagem evitaria a perda de porção de matéria ou energia do sistema para o 
ambiente, ou ainda, para o Universo.
Atividade complementar 1
De acordo com o que acabou de ler, você diria que a Terra é um sistema aberto, 
fechado ou isolado? Dê outros exemplos de sistemas abertos, fechados e isolados. 
Tente responder, antes de prosseguir a leitura.
Embora se possa argumentar que a queda de meteoros (ou meteoritos) eventual-
mente contribui para um aumento da massa terrestre, esta é tão absurdamente grande 
(6 sextilhões de toneladas ou ainda 6 x 1024 kg) que podemos considerar quaisquer ga-
nhos - ou perdas! - desprezíveis. Ou seja, para todos os fins práticos, a massa da Terra é 
constante. Logo, podemos considerá-la um sistema fechado, uma vez que troca energia 
apenas com o ambiente. 
Qual a implicação disso? Todos os seres vivos no planeta utilizam apenas um mes-
mo estoque (grande, mas não ilimitado) de material para todas as suas necessidades, prin-
cipalmente aquelas referentes ao crescimento e à reprodução. Esses “ingredientes” têm de 
estar disponíveis nos diferentes ecossistemas para que a vida seja possível e se perpetue. 
Quais são esses materiais? Em termos de elementos químicos teríamos, principal-
mente: carbono (C), hidrogênio (H), oxigênio (O), nitrogênio (N), fósforo (P) e enxofre 
(S). Esses elementos vêm sendo reutilizados por gerações e gerações de seres vivos que 
os reciclam continuamente.
Todavia, a história ainda não acabou. O planeta não se apresenta uniforme, mesmo 
para o observador casual, ou seja, alguém que não está interessado nesse tipo de proble-
ma. Nota-se que a heterogeneidade dos ambientes terrestres influencia, significativa-
mente, na disponibilidade desses elementos nos diferentes ecossistemas. Como? Essa 
heterogeneidade gera fluxos (correntes atmosféricas, frentes frias e quentes, correntes 
oceânicas entre outros) em escala planetária, que arrastam estes elementos - não na for-
ma de elementos, é claro. 
O que acontece é que, devido em grande parte à atividade biológica, são liberadas, 
para o ambiente, moléculas simples, como H2O, O2, CO2, H2S, SO2, NO2 (mas principal-
mente NO3) e NH3. Cabe salientar que esses compostos são também suscetíveis às reações 
(dependendo do ambiente em que se encontram) dando origem a outros, que podem ser 
mais ou menos solúveis, ou voláteis, por exemplo. O que, também, interfere na disponi-
bilidade dos elementos. 
Os fluxos citados acabam por dispersar essas moléculas simples por toda a superfí-
cie terrestre. Além disso, a atividade tectônica da Terra, como terremotos, erupção de vul-
cões entre outras, também, interfere na dispersão/concentração desses elementos, além 
dos efeitos sobre os próprios seres vivos.
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#
M2U1 Ciclos Biogeoquímicos
www. Saiba sobre a incidência de raios solares e sua relação com o câncer de mama e cólon 
no site Prometeu – Notícias de Universidades e Centros de Pesquisa: 
http://www.prometeu.com.br/noticia.asp?cod=447
Figura2: visão geral dos ciclos biogeoquímicos.
Figura 3: Inter-relação de fatores bióticos e abióticos. 
 Podemos então resumir observando a figura 2:
O esquema acima pode ser representado enfatizando as inter-relações entre fa-
tores bióticos e abióticos, como na figura 3.
 
Onde, fatores bióticos são os seres vivos, fatores abióticos: seria o ambiente de cada 
um e de todos os seres vivos de uma comunidade de um ecossistema, ou de todas as co-
munidades, se considerarmos a biosfera. São os fatores físico-químicos que influenciam (e 
são influenciados) pelas comunidades e pelos seres vivos, individualmente. (a propósito: 
o sistema vivo seria aberto, fechado ou isolado? Como você justificaria sua resposta?). 
Esse ambiente não deve ser visto apenas como a vizinhança imediata dos seres 
vivos, mas pode incluir, também, as regiões distantes (mesmo antípodas) cuja atividade 
acaba influenciando de algum modo o ambiente local.
Além dessas considerações a respeito do papel fundamental dos seres vivos na 
ciclagem dos elementos constituintes das biomoléculas, essa visão inicial não estaria com-
pleta sem que se fizesse menção ao papel dos seres vivos no fluxo de energia no planeta, 
tema da unidade 2 deste módulo.
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De longe, a principal fonte de energia da Terra é a proveniente do Sol. Estima-se 
que a insolação média no planeta é de cerca de 70 J/s (W) por m2. Não devemos esquecer, 
entretanto, que esse é um valor médio já que a luz solar não incide da mesma forma em 
todas as regiões do planeta. Se considerarmos a superfície da Terra como de 520 milhões 
de km2, ou seja, 520x 1012 m2, teremos que a quantidade de energia que chega à superfície 
da Terra seria algo em torno de estupefacientes 1x1021 kWh anuais. 
Para se ter uma idéia da enormidade de energia que isso representa, considere que o 
consumo mundial, por ano, de energia elétrica é de aproximadamente 16 trilhões de kWh. Ou 
seja, praticamente 1x10-6 % (um milionésimo por cento) da insolação que incide na Terra, supri-
ria toda a demanda energética da civilização,pelo menos no que diz respeito à eletricidade.
O que acontece com essa energia? Em última análise, ela é em sua maior parte con-
vertida em calor e irradiada de volta para o espaço. 
Todavia, essa degradação da energia luminosa em energia calorífica ocorre de vá-
rias formas, em particular. Na ausência de seres vivos, a superfície esquentaria em função 
do grau de insolação e do tipo de material(ais) presente(s). À noite, a superfície esfriaria, 
emitindo praticamente o total de energia acumulado durante o dia.
A presença de seres vivos torna o processo bem mais “elaborado”. A energia lumi-
nosa é captada e convertida pelos produtores em carboidratos e outras biomoléculas (ver 
unidade 12), havendo conservação de parte da energia na forma de ligações químicas, 
com perda, para o ambiente (em geral, na forma de energia térmica), de cerca de 40% da 
energia inicial absorvida. 
Essas biomoléculas resultantes serão fonte de matéria e energia para os heterótrofos 
(ver unidade 12 e 13) que também utilizarão parte da energia dessas biomoléculas para 
seus processos vitais, sendo liberados, principalmente, como calor, representando em tor-
no de 40% da energia química consumida. 
Contudo, esses processos possuem uma cinética, ou seja, demandam um certo tempo 
para que ocorram. Dessa forma, a energia que seria irradiada em pouco tempo para o espaço, 
na ausência de seres vivos, como no caso de desertos, por exemplo, acaba sendo devolvida 
aos poucos, permanecendo na biosfera por um tempo longo o suficiente para sustentar todas 
as complexas interações que se desenvolvem e se estabelecem nos diversos ecossistemas. 
Ainda, deve-se salientar o seguinte: como resultado da atividade biológica no pla-
neta são produzidas moléculas que acabam atingindo concentrações significativas nos 
diversos “compartimentos” da Terra (atmosfera, hidrosfera e litosfera). A presença de 
algumas dessas moléculas pode alterar o fluxo de matéria e energia pelo compartimento 
em questão. Um exemplo disto é o efeito estufa, devido a gases como o CO2, cujo teor 
aumentado na atmosfera faz que aumente, significativamente, a temperatura do planeta, 
tornando-a compatível com a vida como a conhecemos.
Os elementos químicos mais abundantes nos seres vivos são: carbono, hidrogênio, 
oxigênio, nitrogênio, fósforo e enxofre. Vários íons minerais também ocorrem nos seres 
vivos (como os íons sódio, cloreto, potássio, cálcio, ferro, entre muitos outros), mas nesse 
nosso estudo, nos limitaremos a discutir a ciclagem apenas daqueles mais abundantes. 
Mesmo assim, não será uma análise exaustiva do assunto, mas apenas uma visão geral do 
fluxo de material entre os “compartimentos” que formam os ecossistemas. 
#M2U1 II. Ciclos Biogeoquímicos
190        Módulo II — Processos biologicos na captacao e na transformacao da materia e energia
#
M2U1 Ciclos Biogeoquímicos
Saiba mais
As características 
de um estado 
estacionário são: 
concentrações 
(de reagentes 
e produtos) 
praticamente 
inalteradas ao longo 
do tempo; fl uxos 
de matéria entre os 
diversos elementos 
do sistema, mas 
que se cancelam, 
garantindo a 
constância acima 
mencionada e 
fl uxo de energia 
no sistema, o que 
permite a ocorrência 
de trabalho. 
Figura 4: Ciclo hidrológico. 
A ciclagem dos elementos envolve, basicamente, a sua redistribuição na biosfera. 
Nesse processo, os elementos podem ser “mantidos” por longo tempo em um local. 
Chamamos esses locais de reservatórios (ou depósitos, ou fontes) do elemento em 
questão, quer seja na forma molecular, ou de íons complexos, ou na forma cristali-
zada como, por exemplo, os depósitos de carvão, no caso do carbono. 
Atividade complementar 2
Que outros exemplos você poderia dar de depósito?
A utilização desses depósitos é lenta, demandando, no mínimo, vários séculos para 
que o estoque seja disponibilizado, em parte, para os ecossistemas. Nesse período, mais 
material acaba sendo depositado no reservatório, de forma a se atingir, com o tempo, um 
estado estacionário (steady state) entre a biosfera e os reservatórios. 
Os elementos podem, também, estar presentes em “compartimentos” não estan-
ques, por tempos relativamente curtos (em termos geológicos), como no caso dos seres 
vivos. Nesse caso, pode-se dizer que constituem depósitos de troca, uma vez que são 
rapidamente disponibilizados para o ambiente. 
Ciclo da água
Apesar de estarmos falando de elementos, muitas vezes, é mais prático nos referir-
mos a uma molécula, principalmente quando ela é aproveitada como tal pelos seres vivos. 
É o caso da água. O ciclo hidrológico é, talvez, o mais conhecido de todos e o relativamen-
te mais simples, principalmente, pelo fato de nele se ter o envolvimento, basicamente, de 
mudanças de estado da água (processos físicos), com uma contribuição pouco signifi cati-
va de processos químicos (Figura 4).
Precipitação sobre a terra
Curso da superfície
Camada
Infiltração profunda
Movimento de
água
Infiltração
Lençol freático
Fluxo
terrestre
Evaporação
da terra
Evaporação da
água e
superfície
Fluxo de baixa
superfície
Fluxo da água
subterrânea
Instrusão de água salgada
Oceano
Evaporação
dos oceanos
Precipitação
nos oceanos
Evapo-transpiração
da terra
Intersepção e
transpiração da
vegetação
Evaporação da terra
Evaporação dos depósitos
dos oceanos
Umidade
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www. Leia o artigo: Interações entre nuvens, chuvas e a biosfera da Amazônia de Dias et al. 
(2005), no site: http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0044-596
72005000200011&lng=en&nrm=iso
www. Veja uma animação do ciclo da água em: http://www.region.waterloo.on.ca/
web/region.nsf/0D78CB956F92D4BB85256C6B005A62C7/$file/hydrologic2.
swf?openelement
Figura 5: Principais fontes de água do planeta Terra.
Nesse ciclo, a energia radiante do Sol provoca a evaporação da água para a atmos-
fera; os ventos a distribuem sobre a superfície do globo e a precipitação a traz de 
volta para a Terra. A água, perdida por evapotranspiração (vegetais) a partir do 
solo ou como fluxo líquido através de canais, rios e aqüíferos subterrâneos, retorna 
finalmente para o mar.
De acordo com Berner (1987), as principais fontes de água são os oceanos (97,3% 
do total), o gelo das calotas polares e glaciais (2,06%), a água subterrânea (0,67%) e a 
de rios e lagos (0,01%) (Figura 5).
A fração da água que está em trânsito, em qualquer instante dado, é muito pe-
quena: a água que drena através do solo, que flui ao longo dos rios e está presente 
como nuvens e vapor na atmosfera representa, apenas, 0,08% do total. Todavia, essa 
é a fração mais importante, pois atende às necessidades dos seres vivos e muitos dos 
elementos químicos são transportados e dissolvidos na água.
O ciclo hidrológico, como descrito acima, ocorreria com ou sem a presença dos 
seres vivos. Estes, entretanto, podem alterar significativamente os fluxos (ou seja, a 
velocidade e a intensidade) que nele ocorrem. A vegetação pode interceptar a água, 
evitando que ela chegue a um curso d´água e cause seu retorno à atmosfera. Isso pode 
ser ilustrado no caso da absorção da água do solo pelas raízes, por exemplo. 
Por outro lado, a remoção da cobertura vegetal do solo pelos animais (espe-
cialmente o homem, no caso de desmatamentos em grande escala, praticados para a 
expansão da fronteira agrícola) causa um forte impacto nos fluxos de água, que podem 
resultar na perda de solo, empobrecimento de nutrientes e aumento da intensidade (e 
gravidade) das enchentes. 
A água é um bem muito valioso e relativamente escasso e sua utilização deman-
da o difícil exercício político de administrar demandas conflitantes, como destiná-la 
para geração de energia elétrica ou irrigação para agricultura,com o menor impacto 
ambiental possível.
192        Módulo II — Processos biologicos na captacao e na transformacao da materia e energia
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M2U1 Ciclos Biogeoquímicos
Saiba mais
O súber é o tecido 
vegetal que 
surge por meio 
do crescimento 
vegetal secundário 
e confere à planta 
proteção contra 
choques mecânicos 
e age como 
impermeabilizante. 
Figura 6: Ciclo do Carbono. 
Ciclo do carbono
A fotossíntese e a respiração (unidades 12 e 13 deste módulo) são os dois pro-
cessos opostos que governam o ciclo global do carbono (Figura 6). 
Este ciclo é preponderantemente gasoso, sendo o dióxido de carbono o veículo 
principal do fl uxo entre atmosfera, hidrosfera e biosfera. Não obstante, a mediação 
dos íons carbonatos (HCO3- e CO3-2) é signifi cativa, principalmente, nas células, nos 
fl uidos fi siológicos e na hidrosfera. A litosfera, de modo geral, contribui pouco para 
esse ciclo. Os combustíveis fósseis permaneceram como reservatórios dormentes por 
longas eras.
As plantas terrestres utilizam o dióxido de carbono atmosférico na fotossínte-
se, enquanto que as plantas aquáticas usam carbonatos dissolvidos. Os dois subciclos 
estão ligados pelas trocas de CO2 entre a atmosfera e a hidrosfera. Além disso, rochas 
sedimentares como o calcário, por exemplo, em contato com as águas, também, contri-
buem como fonte de carbonatos. A respiração por plantas, animais e microrganismos 
(e também processos anaeróbios como a fermentação alcoólica ou a acética) libera o 
carbono retido em produtos fotossintéticos de volta aos compartimentos atmosférico 
e hidrosférico.
Não podemos, entretanto, desconsiderar o papel do fogo nesse ciclo. Desde 
tempos imemoriais, os seres humanos já tinham “domesticado” o fogo e o utilizavam, 
primeiramente, como fonte de calor e proteção contra predadores. E, claro, a partir de 
fogueiras de acampamentos, não era impossível que fagulhas ou fogos mal apagados 
dessem início a um incêndio. Além disso, incêndios podem ocorrer também por causas 
naturais (por exemplo, queda de raios em fl orestas ou vegetação seca). Provavelmente, 
o fogo de origem antrópica (ou seja, humana) apenas aumentou a freqüência de tais 
incêndios, principalmente, depois do surgimento da atividade agrícola, que demanda 
áreas próprias para o cultivo das diversas culturas. 
O fator “fogo” parece ser um componente essencial para a própria perpetua-
ção de ecossistemas como o cerrado (e as savanas em geral). Muitas características 
CO2 atmosfera
Petróleo, carvão, gás natural
Combustão
Fotossíntese
Respiração
Alimentação
Fossilização
Ciclo do carbono
Plantas
AnimaisAnimais
HomemPré-histórico
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www. Saiba mais sobre a pesquisa da ação do fogo no cerrado pelo site: 
http://www.unb.br/ib/ecl/posecl/Projeto_Fogo_na_RECOR.pdf
da vegetação do cerrado sugerem isso. Em grande diversidade de plantas do cerra-
do ocorre a presença de xilopódios (órgãos lenhosos subterrâneos que permitem o 
brotamento das partes aéreas, eventualmente destruídas por eventos tais como um 
incêndio); acrescente-se a isso o fato de as cascas das espécies arbóreas serem ricas em 
súber, formando uma camada isolante contra o calor do fogo, protegendo o “miolo” da 
planta contra os efeitos deletérios do fogo. Considere, também, que, na seca, forma-se 
um “tapete” de folhas e talos mortos, que impede o crescimento de novos brotos. Esse 
material, rico em fibras como lignina, hemicelulose e celulose, pobre em nutrientes e 
de difícil digestão, é rapidamente consumido pelo fogo, permitindo que novas folhas 
se estabeleçam. Esses brotos são fontes importantes de nutrientes para os herbívoros. 
Outro aspecto da ação do fogo no cerrado, diz respeito à quebra da dormência 
de muitas sementes de plantas do bioma. Entende-se por dormência o fato de algumas 
sementes não germinarem mesmo em condições favoráveis. A “quebra” dessa dor-
mência implica, geralmente, na participação de fenômenos físico-químicos, entre eles 
o estresse térmico (seja no sentido de altas ou baixas temperaturas). 
Tomadas em conjunto, essas e outras evidências levaram à sugestão, por parte 
de alguns pesquisadores, que a vegetação do cerrado seria uma vegetação “clímax” do 
fogo (Coutinho, 1978). A UnB, entre outras universidades e instituições de pesquisa, 
vem realizando pesquisas e possui projetos relacionados ao entendimento da relevân-
cia do fator “fogo” no ecossistema cerrado, considerando suas diversas fisionomias.
Saiba mais
O seqüestro de carbono e a importância das florestas em reduzir o teor de CO2 na 
atmosfera
O problema do acúmulo de CO2 na atmosfera resultante da atividade humana (como a 
queima de combustíveis fósseis, desmatamentos, etc.) é preocupante e demanda uma 
solução consistente para que os efeitos catastróficos que se prenunciam não se efetivem. 
Existem dois “sangradouros” naturais do CO2 atmosférico: os oceanos e a atividade fotos-
sintética dos seres vivos autotróficos. 
Com relação aos oceanos, a capacidade de dissolução de CO2 é limitada pela concentra-
ção e temperatura, basicamente. O aumento de temperatura resultante da intensifica-
ção do efeito estufa leva a uma diminuição de CO2 dissolvido nos mares. Além disso, o 
aumento da concentração de CO2 nos oceanos, leva a uma acidificação da água, que pode 
comprometer (de forma desconhecida) o complexo ecossistema marinho. Finalmente, o 
volume dos oceanos é um dado do problema que não pode ser alterado.
Com relação aos seres fotossintetizantes, a situação é, em princípio, mais controlável: 
podemos, por exemplo, plantar sementes ou mudas de árvores em locais estratégicos que 
garantam, ao longo do crescimento das plantas, um consumo significativo do CO2 atmosfé-
rico, associado a outros efeitos desejados (como preservação e retenção do solo, diminui-
ção do impacto de cheias em populações ribeirinhas, etc). 
Evidentemente, há um custo envolvido na preparação do solo, escolha das espécies mais 
adequadas, acompanhamento da vegetação em formação, entre outros, o que significa 
que deve ser uma decisão tomada de acordo com critérios técnico-científicos que maximi-
zem os ganhos da atividade. 
Todavia, muito ainda há a se aprender sobre a dinâmica das matas e florestas para se ter 
garantia de que o procedimento seja eficiente no grau que se deseja e se espera. 
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emissão de
combustível
fóssil
precipitação
perdas
gasosas
N & N O2 2
denitrificação
consumo
pela planta
nitratos
(NO )3
-
fertilizantes
matéria orgânica
(R-NH )2
mineralização
amônia
(NH +)3nitrificação nitrificação
nitritos
(NO )2
-
infiltração
infiltração
eutrofização
escoamento
gás nitrogênio
na atmosfera
fixação por
relâmpago
fixação por
bactéria
Figura 7: Ciclo do nitrogênio. 
Atividade complementar 3
Considerando que há um estado estacionário na natureza, discuta a queima de 
combustíveis fósseis e sua relação com a intensifi cação do efeito estufa. Se houver 
necessidade, reveja os conceitos apresentados nesta unidade. Procure mais infor-
mações sobre o assunto.
Ciclo do nitrogênio
Muitas biomoléculas apresentam o nitrogênio em sua composição. Dentre elas 
podemos destacar os aminoácidos (que formam as proteínas dos organismos), as bases 
nitrogenadas (que formam os nucleotídeos, que são os blocos constitutivos dos ácidos 
nucléicos) entre outras. A disponibilidade de nitrogênio é, portanto, um fator limi-
tante do crescimento dos organismos na biosfera. 
O estudo de como o nitrogênio circula na natureza é de fundamental impor-
tância para a avaliação das bases dos diversos ecossistemas, bemcomo da sua estabi-
lidade e potencialidade de exploração econômica, de forma a não comprometer sua 
integridade e diversidade (Figura 7).
Neste ciclo, o principal reservatório de nitrogênio é a atmosfera. A incorpora-
ção desse nitrogênio à biosfera pode se dar tanto através de processos abióticos como 
por processos bióticos. 
Abioticamente, o N2 atmosférico pode reagir com a água (das nuvens, por 
exemplo) sendo oxidado a HNO3, que se precipita com as chuvas. A energia de ati-
vação para essa oxidação provém, por exemplo, das descargas elétricas. O nitrato re-
sultante pode ser reduzido por plantas e microrganismos à amônia (especifi camente o 
íon amônio, NH4+) que pode ser assimilado e incorporado ao organismo na forma de 
glutamina e glutamato.
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Figura 8: Ciclo do fósforo. 
Além dessa via abiótica, há o processo de fi xação biótica do N2 no qual a molé-
cula é reduzida à NH4+ pela nitrogenase (um complexo enzimático presente em algu-
mas bactérias de vida livre ou simbiontes). A energia e o potencial redutor para essa 
redução do nitrogênio são devidos ao ATP e ao piruvato, respectivamente. 
Glutamato e glutamina são os principais carreadores (e distribuidores) de nitro-
gênio nos seres vivos. A partir deles, outras biomoléculas aminadas são sintetizadas.
Os compostos aminados da maioria dos animais, ao serem decompostos, dão 
origem, principalmente, a excretas como uréia e ácido úrico que, no ambiente, são 
degradados em amônia e CO2, por microrganismos. A amônia pode ser oxidada a ni-
trato, ou ainda a N2 (também por atividade bacteriana - ver unidade 13) retornando 
ao depósito atmosférico. Plantas, microorganismos, peixes e invertebrados marinhos, 
liberam amônia diretamente para o ambiente.
Ciclo do fósforo
O fósforo é um elemento fundamental para os seres vivos, visto que várias mo-
léculas o contêm em sua constituição. Mas não é só isso, a atividade metabólica dos 
organismos pode ser regulada pela adição ou remoção de grupos fosfatos de certas 
moléculas “chaves” (ver unidade 13). E mais, a energia química intracelular, disponível 
para a manutenção da atividade celular, é fornecida diretamente pela hidrólise do ATP, 
geralmente em ADP e Pi, que, por sua vez, vão originar ATP às custas da oxidação dos 
nutrientes absorvidos pela célula. Entretanto, o fósforo não ocorre como tal e sim na 
forma oxidada (fosfato). A fonte desse elemento são as rochas e sedimentos. 
O ciclo do fósforo (Figura 8) pode ser descrito como de tendência sedimentar, uma 
vez que, em linhas gerais, o mineral é transportado da terra para os oceanos onde, 
por fi m, incorpora-se aos sedimentos. 
rochas fosfatadas
CICLO DO FÓSFORO
Dissolução
perda
guano
águas
continentais
restos e dejetos
PO no solo
-
4
rochas fosfatadas
Redes tróficas
marinhas
fitoplâncton
zooplâncton
peixes
restos
sedimentos
fossilização
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Saiba mais
A poluição de rios 
e lagos próximos 
a grandes 
centros urbanos 
tem provocado 
a eutrofização 
desses ambientes 
aquáticos por 
disponibilizar altas 
concentrações 
de nitrogênio e 
fósforo, elementos 
que possibilitam 
a floração de 
algas como as 
cianobactérias 
(Microcystis sp.) e, 
conseqüentemente, 
aumentam a 
mortandade de 
peixes e provocam 
mau cheiro. 
www.Veja um estudo de variações no ciclo do fósforo em diferentes agroecossistemas na 
região do cerrado, acessando o site: 
http://www.scielo.br/pdf/pab/v39n7/21308.pdf
A ciclagem do fósforo ocorre tanto em terra (comunidades terrestres) como nos 
oceanos (comunidades aquáticas), sendo que, nesse último compartimento, o tempo de 
ciclagem é significativamente maior. Um átomo de fósforo, liberado de uma rocha ou se-
dimento por processos físico-químicos pode entrar em uma comunidade terrestre e nela 
ser reciclado por até muitos séculos (é um período de tempo extremamente variável), 
antes de ser transportado para um curso d´água. 
Logo depois de ingressar no curso d´água (o que pode significar semanas, meses ou 
anos), o átomo chega ao oceano. Ele faz então, em média, cerca de cem percursos de ida e 
volta entre águas superficiais e profundas, cada um durando, em média, mil anos. 
Durante cada percurso, ele é absorvido por organismos que habitam a superfície 
e, desta forma, é incorporado a uma comunidade aquática, onde é reciclado. Eventual-
mente, com a morte e a decomposição dos organismos, o átomo retorna às profundezas. 
Em média, na sua centésima descida (após 10 milhões de anos no oceano) ele deixa 
de ser liberado como fósforo solúvel, passando a fazer parte do sedimento oceânico sob 
forma particulada. A partir daí, o que ocorrerá com esse fósforo dependerá da atividade 
geológica. Pode ocorrer que o fundo oceânico eventualmente se torne terra seca (um pro-
cesso que pode ocorrer em cem milhões de anos). Desse modo, o átomo de fósforo pode 
ser de novo disponibilizado para ciclagem nas comunidades terrestre e marinha e, por 
fim, retornar à sua forma sedimentar.
Cabe salientar aqui o fato de que a forma de assimilação do fósforo nos diversos 
ecossistemas é a de íon fosfato. Em ambientes terrestres, muitas vezes, é comum encon-
trar sais minerais, muitos deles na forma de íons positivos (como o íon cálcio, magnésio, 
entre outros). No cerrado, em particular, há abundância de alumínio na sua forma ioniza-
da (Al+3). Esses cátions podem complexar-se ao íon fosfato (de carga negativa) dificultan-
do a sua assimilação pelos seres vivos. Muitas bactérias produzem ácidos orgânicos que 
uma vez lançados no ambiente, acabam ligando-se aos cátions (como o Al+3) o que resulta 
na “liberação” do fosfato para que seja assimilado com maior eficiência. 
Ciclo do enxofre
O enxofre é um elemento que, apesar de não ser tão abundante nos seres vivos 
como os anteriores, tem sua importância em pelo menos dois aspectos fundamentais: um 
aspecto estrutural, relativo à estabilização da estrutura terciária de muitas proteínas, atra-
vés das chamadas pontes dissulfeto ou pontes de enxofre, formadas a partir de resíduos 
de cisteína; outro, metabólico, relacionado à formação de ligações tio-éster, que instabi-
lizam as moléculas, tornando-as mais reativas e, portanto, possibilitando sua utilização 
pela célula. Nesse contexto, devemos também levar em consideração que o grupo -SH 
(sulfidril) participa de reações de óxido-redução importantes no metabolismo (ver unida-
des 3, 12 e 13).
Três processos biogeoquímicos naturais liberam enxofre (Figura 9) para a atmosfe-
ra: formação de aerossóis dos borrifos das ondas do mar, respiração anaeróbica por 
bactérias redutoras de sulfato e atividade vulcânica (relativamente menos impor-
tante). As sulfobactérias liberam compostos de enxofre reduzidos, especialmente 
H2S, de turfeiras submersas e comunidades de pântano, bem como de comunidades 
marinhas associadas com planícies de maré.
Consórcio Setentrional de Ensino a Distância        197
Eixo Biológico
P
BSC
B
Saiba mais
Planície de Maré é 
a região costeira 
que o mar, 
alternadamente, 
cobre e descobre.
Figura 9: Ciclo do enxofre. 
SO da
combustão
de combustiveis
fósseis
2
2SO
4
2-(SO )
Sulfato na
atmosfera
Precipitação
ácida
Enxofre e
sal no mar
Sulfato
na água
4
2-(SO )
4
2-(SO )
H S2
Saindo do 
fundo do mar
Enxofre em
organismos vivos
Decomposição e
outros processos
Sulfato no solo
Absorvido
pela planta
Microorganismos
Redução
do enxofre
Liberados na
água do solo
(S )
Enxofre em combustíveis fósseis
Mineração
Sulfitos do
ferro no solo
em sedimentos
profundos
Enxofre
inorgânico (S)
-
Sedimentaçãode
sulfatos e sulfitos
Deposição
orgânica
Atividade complementar 4
O que há em comum entre os ambientes (turfeiras submersas, pântano e planícies 
de maré) descritos?
Um fl uxo inverso a partir da atmosfera envolve a oxidação de compostos de enxo-
fre a sulfato (processo abiótico) que retorna à Terra como precipitação.
O intemperismo das rochas fornece aproximadamente a metade do enxofre que 
escoa da terra para rios e lagos, sendo o restante derivado de fontes atmosféricas.
 No seu caminho para o oceano, uma porção do enxofre, disponível principalmente 
na forma de sulfato solúvel, é absorvida pelas plantas, passa por cadeias alimentares e, 
via processos de decomposição, torna-se novamente disponível para as plantas. Final-
mente, existe uma perda contínua para os sedimentos oceânicos.
O impacto da atividade humana nesses ciclos é, hoje em dia, objeto de preocupação 
e estudo por parte de muitos cientistas preocupados com a sustentabilidade da própria 
atividade econômica subjacente à nossa civilização. 
Nem todas as implicações das diversas perturbações, nos diferentes ciclos, são co-
nhecidas em detalhe, nem a quantifi cação do grau ou da intensidade das possíveis res-
postas ambientais a essas perturbações. Claramente, o acúmulo de CO2 na atmosfera, re-
sultante da queima de combustíveis fósseis, é, atualmente, um fator de risco incontestável 
por provocar um aumento signifi cativo na intensidade do efeito estufa no planeta. O ma-
nejo desse e de outros problemas ambientais, de forma “ecologicamente correta”, é um 
desafi o para a atual geração de técnicos e cientistas.
#M2U1 III. Atividades humanas e os ciclos 
biogeoquímicos
198        Módulo II — Processos biologicos na captacao e na transformacao da materia e energia
#
M2U1 Ciclos Biogeoquímicos
Atividade complementar 5
Neste módulo, foi comentado sobre o impacto da atividade humana nos ciclos bio-
geoquímicos, de uma forma geral. Pesquise sobre o assunto e aprofunde-se sobre 
como se dá esse impacto nos diversos ciclos apresentados e o que isso pode repre-
sentar para o futuro da espécie humana.
Nessa unidade, vimos alguns aspectos da ciclagem de elementos químicos essen-
ciais aos seres vivos na biosfera. A seguir, apresentamos algumas referências para consul-
ta e aprofundamento do que foi abordado até aqui. As reflexões e atividades propostas 
pretendem servir de guia para um melhor aproveitamento do conteúdo, bem como para 
que você se aprofunde no estudo do assunto.
Essa é apenas uma sugestão de livros e sites especializados e de natureza geral que 
podem servir de apoio no estudo da unidade.
ODUM, E. P. Ecologia. Rio de Janeiro: Guanabara-Koogan, 1978.
_________. Fundamentos de Ecologia. Lisboa: Fundação Gulbenkian, 2004.
RICKLEFS, R. E. A economia da Natureza. Rio de Janeiro : Guanabara-Koogan, 2003. 
SALGADO-LABORIAU, M. L. História ecológica da Terra. São Paulo: Edgard Blücher, 1994.
SILVA, B. A. Contabilidade e meio ambiente: considerações teóricas e práticas sobre controle 
ambiental. São Paulo: Annablume, 2003.
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Meio Ambiente PR. Disponível no site: http://www.pr.gov.br/meioambiente/educ_ent_
ciclos.shtml. Acessado em: 30 de nov. 2006. 
Biologia e Meio Ambiente. Disponível no site: http://www.aultimaarcadenoe.com/biolo-
gia3e.htm. Acessado em: 30 de nov. 2006. 
Ciclos Biogeoquímicos, ciclagem de nutrientes. Disponível no site: http://www.ib.usp.
br/ecologia/ciclo_biogeoquimicos_print.htm. Acessado em: 30 de nov. 2006. 
Literatura especializada
BERNER, E. K.; BERNER, R. A. Global water cycle: geochemistry and environment. New 
Jersey, USA: Prentice Hall, 1987.
CAMARGO, A. et al. Meio ambiente brasil: avanços e obstáculos pós Rio-92. Rio de Janeiro: 
Fundação Getúlio Vargas, 2002.
GRUBB, P. J.; WHITTAKER, J. B. Toward a More Exact Ecology. Australia: Ed. Blackwell 
Scientific Publications, 1989.
#M2U1 IV. Referências e sugestões de leituras
Consórcio Setentrional de Ensino a Distância        199
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B
MCCLAIN, M. E. et al. The biogeochemistry of the amazon basin. USA: Oxford University 
Press, 2001.
MISTRY, J. World savannas: ecology and human use. New York: Prentice Hall, 2000.