AULAS DE CIÊNCIAS DO AMBIENTE

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CIÊNCIAS DO AMBIENTE
CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
• Profª MÁRCIA APARECIDA MENDES SARAIVA
• Graduação:Engenharia Civil
• Pós-Graduação:Metodologia do Ensino Superior
• Mestre:Tecnologias Ambientais
• Doutora: Educação
Ciclo Biogeoquímico
Definição:
É a permuta cíclica de elementos químicos que ocorre entre os 
seres vivos e o ambiente. Todos os elementos químicos naturais 
apresentam um movimento dinâmico nos ecossistemas 
transitando constantemente entre o meio físico e os organismos.
Tais ciclos envolvem etapas biológicas, físicas e químicas, 
alternadamente, daí a denominação usada
Um ciclo biogeoquímico é o movimento ou o ciclo de um 
determinado elemento ou elementos químicos através da 
atmosfera, hidrosfera, litosfera e biosfera da Terra.
Os ciclos estão intimamente relacionados com processos 
geológicos, hidrológicos e biológicos.
CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
Biogeoquímico é o resultado dos conjuntos de agentes biológicos 
(microorganismos), constituição da litosfera (rocha) e degradação 
química.
A Biogeoquímica é a ciência que estuda a troca ou a circulação de 
matéria entre os componentes vivos e físico-químicos da Biosfera 
(Odum, 1971).
Ciclos: representam a troca e a circulação de matéria entre os 
componentes vivos e físico-químicos da biosfera.
Bio: os organismos interagem no processo de síntese orgânica e 
na decomposição dos elementos.
Geo: o meio terrestre (solo) é o reservatório dos elementos.
Químico: ciclo dos elementos e processos químicos de síntese e 
decomposição.
CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
• Esses ciclos se realizam devido à presença da energia solar, que é 
transformada energia química através do processo de 
fotossíntese.Há, assim, uma interrelação entre os ciclos 
biogeoquímicos e os fluxos de energia, em um ecossistema.
CLASSIFICAÇÃO DOS CICLOS
• 1. Ciclo da água ou hidrológico.
• 2. Ciclos gasosos: carbono, oxigênio e nitrogênio.
• 3. Ciclos sedimentares: fósforo, enxofre, cálcio, magnésio e 
potássio.
Um ciclo biogeoquímico é o movimento 
ou o ciclo de um determinado elemento 
ou elementos químicos através da 
atmosfera, hidrosfera, litosfera e 
biosfera da Terra.
Os ciclos estão intimamente 
relacionados com processos 
geológicos, hidrológicos e biológicos. 
Os elementos mais importantes para os seres vivos são 
o Carbono, o Hidrogênio, o Oxigênio, o Nitrogênio o 
Fósforo e o Enxofre. A estes acrescentam-se outros, 
necessários em quantidades menores, como o Cálcio, o 
Ferro, o Potássio, o Magnésio, o Sódio, etc.
Ciclos 
Biogeoquímicos
OS CICLOS MAIS IMPORTANTES SÃO:
• CICLO DA ÁGUA
• CICLO DO CARBONO
• CICLO DO OXIGÊNIO
• CICLO DO NITROGÊNIO
• CICLO DO FÓSFORO
• CICLO DO OXIGÊNIO
CICLO DA ÁGUA
Embora a água não seja um elemento químico, e 
sim uma substância composta de hidrogênio e 
oxigênio, estudaremos o seu ciclo pelo fato de 
ela estar intimamente associada a todos os 
processos metabólicos. 
O ciclo da água pode ser considerado sob 
dois aspectos: o pequeno ciclo, ou ciclo curto, e 
o grande ciclo, ou ciclo longo.
Pequeno ciclo
No pequeno ciclo, a água dos oceanos, lagos, rios, 
geleiras e mesmo a embebida no solo sofre evaporação 
pela ação do calor ambiental e passa à forma de vapor, 
dando origem às nuvens. Nas camadas mais altas da 
atmosfera, o vapor d’água sofre condensação, e a água 
líquida volta à crosta terrestre na forma de chuva. 
Grande ciclo
No grande ciclo, a água é absorvida pelos seres vivos e 
participa do metabolismo deles, sendo posteriormente 
devolvida para o ambiente. 
. 
O consumo médio diário per capita é de dois litros de 
H2O para uma pessoa de 60 Kg.
B - Com Inclusão dos Seres Vivos
Devolve H2O pela
Transpiração e
Gutação
H20 nos Alimentos
Devolve H2O pela
Decomposição da Planta
Absorve H20 pela Raiz
H2O pela
Dessedentação
Direta
Devolve H2O pela Excreção e
Decomposição do Corpo
CICLO DA ÁGUA
O Ciclo Hidrológico
O ciclo hidrológico é dirigido pela energia solar 
e compreende o movimento da água dos oceanos 
para a atmosfera por evaporação e de volta aos 
oceanos pela precipitação que leva à lixiviação ou à 
infiltração. 
CICLO HIDROLÓGICO
Mais abundante componente da matéria viva, a água precisa 
ser necessariamente reciclada para a garantia de vida no planeta. A 
superfície terrestre é recoberta por cerca de 75% de água. De toda a 
água que recobre a Terra, cerca de 97% pertencem ao talassociclo (do 
grego thalassos = mar), isto é, ao conjunto que abrange todos os 
ecossistemas marinhos. O restante pertence ao limnociclo (do grego
limne = lago), ou seja, o conjunto de todos os ecossistemas 
dulcícolas.
Aspectos quantitativos:
➢ evaporação;
➢ infiltração;
➢ escoamento superficial.
Aspectos qualitativos:
➢ parâmetros de qualidade: - físico-químicos;
- biológicos.
CICLO HIDROLÓGICO
A água evapora-se das superfícies aquáticas 
(principalmente) e terrestres, formando as nuvens. Condensa-se e 
se precipita na forma de chuva, neve ou granizo. No solo, a água 
pode percolar, isto é, atravessar as camadas do solo, atraídas pela 
força da gravidade, e atingir um lençol freático, de onde chega até 
um rio ou riacho. Parte da água precipitada pode ser retida pelo 
solo e absorvida pelas plantas, por seu sistema radicular. Nos 
vegetais, a perda de água ocorre por transpiração, sudação ou 
transferência alimentar à cadeia de consumidores. Os animais, por 
sua vez, participam do ciclo ingerindo água diretamente, ou 
indiretamente através dos alimentos. O processo de eliminação é 
variável, podendo ocorrer através de urina, fezes, respiração, suor, 
etc...
CICLO HIDROLÓGICO
A água é o principal componente dos organismos vivos e o 
grande regulador do ambiente.
A presença de água é fundamental para a existência de vida 
no planeta, uma vez que ela atua como regulador térmico do 
ambiente, fazendo com que as diferenças de temperatura entre a 
noite e o dia sejam minimizadas graças a seu alto calor específico.
A maior parte da água doce encontra-se em locais de difícil 
extração (calota polar e subsolo). A água na atmosfera mostra-se 
em porcentagem ínfima. Porém, ao longo de um ano, muita água 
circula pela ecosfera.
DISTRIBUIÇÃO DA ÁGUA NA BIOSFERA
97,2% água salgada
99,34% 
2,14% calotas e geleiras polares
0,633% águas subterrâneas
0,66% 0,022% águas superficiais
0,005% águas do solo + evaporação
CICLO HIDROLÓGICO
O ciclo hidrológico pode ser resumido por meio dos seguintes 
processos:
DETENÇÃO: parte da precipitação fica retida na vegetação, 
depressões do terreno e construções. Essa massa de água retorna à 
atmosfera pela ação da evaporação ou penetra no solo pela infiltração.
ESCOAMENTO SUPERFICIAL: constituído pela água que escoa 
sobre o solo, fluindo para locais de altitudes inferiores, até atingir um 
corpo d’água como um rio, lago ou oceano. A água que compõe 
escoamento superficial pode também sofrer infiltração para as camadas 
superiores do solo, ficar retida ou sofrer evaporação.
CICLO HIDROLÓGICO
INFILTRAÇÃO: a água infiltrada pode sofrer evaporação, ser 
utilizada pela vegetação, escoar ao longo da camada superior do solo ou 
alimentar o lençol de água subterrâneo.
ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO: constituído por parte da água 
infiltrada na camada superior do solo, sendo bem mais lento que o 
escoamento superficial. Parte desse escoamento alimenta os rios e os 
lagos, além de ser responsável pela manutenção desses corpos durante 
épocas de estiagem.
CICLO HIDROLÓGICO
EVAPOTRANSPIRAÇÃO: parte da água existente no solo que é 
utilizada pela vegetação e eliminada pelas folhas na forma de vapor.
EVAPORAÇÃO: em qualquer das fases descritas anteriormente, a 
água pode voltar à atmosfera na forma de vapor, reiniciando o ciclo 
hidrológico.
PRECIPITAÇÃO: água que cai sobre o solo ou sobre um corpo 
d’água.
* Nos oceanos, a evaporação excede a precipitação, e nos 
continentes ocorre o oposto.
Recursos hídricos: rios, lagos, represas,reservatórios.
Manancial de captação: fonte de abastecimento / bacia de 
captação; bacia menor dentro de uma maior.
Bacia hidrográfica: água superficial.
1. Qualidade da água – indicador da manutenção dos processos 
hidrogeológicos.
2. Qualidade biogeoquímica – indicador da manutenção da capacidade de 
suporte do solo.
3. Qualidade da biodiversidade – indicador da resistência e da estabilidade.
FENÔMENOS DO CICLO DA ÁGUA:
A água é uma das matérias-primas da fotossíntese: seus 
átomos de hidrogênio irão fazer parte da glicose 
fabricada, e seus átomos de oxigênio se unem para 
formar o O2 (gás oxigênio) liberado para a atmosfera.
Na respiração, as plantas degradam as moléculas 
orgânicas que elas mesmas fabricam para obter energia, 
liberando gás carbônico e água. 
As plantas estão sempre perdendo água por meio da 
transpiração, principalmente durante o dia, quando seus 
estômatos estão abertos.
DESEQUILÍBRIOS PROVOCADOS PELO HOMEM:
DESEQUILÍBRIOS PROVOCADOS PELO HOMEM:
ALTERAÇÕES NO CICLO
O desmatamento e a retirada da cobertura vegetal deixa o 
solo nu, facilitando a erosão e o assoreamento dos rios, 
lagos e lagoas.
A erosão do solo deixa-o impróprio para a agricultura e 
atividades pastoris e o assoreamento dos rios pode 
provocar enchentes catastróficas.
ASSOREAMENTO - "Entupimento" do corpo d'água, ou 
seja, fenômeno causado pela deposição de sedimentos 
minerais (como areia e argila) ou de materiais orgânicos. 
Com isso, diminui a profundidade do curso d'água e a 
força da correnteza. 
CICLO DO CARBONO
CICLO DO CARBONO
O reservatório de carbono é a atmosfera, onde o nutriente 
das plantas encontra-se na forma de dióxido de carbono (CO2), 
um gás que, nas condições naturais de temperatura e pressão é 
inodoro e incolor. O carbono é o principal constituinte da matéria 
orgânica (49% do peso seco). O ciclo do carbono é perfeito, pois 
o elemento é devolvido ao meio à mesma taxa a que é sintetizado 
pelos produtores.
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).
Reação da fotossíntese:
6CO2 + 6 H2O + energia solar = C6H12O6 + 6O2
CICLO DO CARBONO
➢ A fixação do carbono em sua forma orgânica indica que a 
fotossíntese é a base da vida na Terra.
➢ A energia solar é armazenada como energia química nas 
moléculas orgânicas da glicose.
A energia armazenada nas moléculas orgânicas é liberada 
no processo inverso ao da fotossíntese: a respiração. Nesta, 
ocorre a quebra das moléculas com a conseqüente liberação de 
energia para a realização das atividades vitais dos organismos.
Reação da respiração:
C6H12O6 + 6O2 = 6CO2 + 6 H2O + 640 kcal / molde glicose
Reservatório: Atmosfera 
N2 -------- ------> 78,00%
O2 ---------------> 21,00%
G.N obres---------> 0,97%
CO2 ------------------> 0,03%
Ciclo do Carbono
CO2
Fotossíntese
CO2
Respiração
Carbono nos Alimentos
CO2
Morte e 
Decomposição
Morte e 
Decomposição
CO2
Decomposição 
dos Produtos 
da Excreção
CO2
Carbono da Combustão dos Combustíveis Fósseis
Petróleo
Carvão
Turfa CO2
CO2 Respiração
O ciclo do carbono é uma sucessão de transformações 
que sofre o carbono ao longo do tempo. Este ciclo é dividido 
em duas etapas: o ciclo biológico e o ciclo biogeoquímico.
Ciclo biológico: compreende as trocas de carbono (co2) 
entre os seres vivos e a atmosfera ou seja, a fotossíntese e 
a respiração. Este ciclo é relativamente rápido; estima-se 
que a renovação do carbono atmosférico ocorre a cada 20 
anos. 
Ciclo biogeoquímico
O co2 atmosférico se dissolve com facilidade na água, 
formando o ácido carbônico que ataca os silicatos 
constituintes das rochas produzindo íons bicarbonatos. 
Estes íons dissolvidos na água chegam ao mar onde são 
assimilados pelos animais formando sedimentos após a sua 
morte. 
As águas que contém dióxido de carbono reagem 
principalmente com os sais de cálcio dissolvidos para formar 
carbonato e bicarbonatos cálcicos. Por último, o carbonato 
cálcico se precipita por agentes orgânicos ou inorgânicos. 
A maior perda no ciclo do carbono é a formação de calcário
O retorno do carbono a atmosfera ocorre por erupções
vulcânicas após a fusão das rochas, processo de longa
duração que depende dos mecanismos geológicos.
Além disso, a matéria orgânica sedimentada pode ser
sepultada produzindo através dos séculos o carvão,
petróleo e gás natural devido a decomposição deste
material em ausência de oxigênio.
A combustão indiscriminada de combustíveis fósseis
para sustentar as atividades industriais e de transporte
produz uma elevação significativa de dióxido de
carbono na atmosfera, o que pode ocasionar alterações
climáticas, efeito estufa, desertificação...
O carvão mineral, o petróleo, o gás natural são 
substâncias minerais compostas de hidrocarbonetos usada 
como combustível, sendo chamados de combustíveis 
fosseis.
O combustível fóssil pode se originar da fossilização 
de animais e plantas provocada por sua vez pela ação de 
pressão e temperatura muito altas geradas pelo 
soterramento há milhões de anos deste material orgânico, 
teoria biogênica. 
O processo de degradação pelos microrganismos, 
das grandes quantidades de celulose, amido e outros 
inúmeros carboidratos complexos presentes no solo, 
provenientes de modo especial de tecidos vegetais, 
propicia que a crosta terrestre não se transforme 
numa impenetrável camada de plantas mortas, 
inteiramente inadequada aos processos vitais. O 
resultado deste processo é compostos orgânicos 
complexos aproveitáveis pelas plantas e para 
elaboração do húmus.
resumo
CICLO DO CARBONO
Por meio da fotossíntese e da respiração, o carbono passa 
de sua fase inorgânica à fase orgânica e volta para a fase 
inorgânica, completando seu ciclo. Fotossíntese e respiração são 
processos de reciclagem do carbono e do oxigênio em várias 
formas químicas em todos os ecossistemas.
A partir da Revolução Industrial, o homem passou a fazer 
uso intenso da energia armazenada, e no processo de queima 
(respiração) passou a devolver o CO2 à atmosfera a uma taxa 
superior à capacidade assimiladora das plantas (fotossíntese) e 
dos oceanos (pela reação de difusão). Esse desequilíbrio do ciclo 
natural pode ter implicações na alteração do efeito estufa, com 
conseqüente aumento da temperatura global. Aproximadamente 
50% do excesso de CO2 gerado é absorvido pelos oceanos 
(Perkins, 1974). Difícil é prever até que ponto os oceanos 
suportarão o aumento de CO2, diante da multiplicidade de fatores 
que intervêm no mecanismo de recuperação do sistema.
CICLO DO CARBONO
O carbono é um elemento químico presente na estrutura 
de todas as moléculas orgânicas. É, portanto, essencial para a 
vida. Na natureza, o carbono encontra-se à disposição dos 
seres vivos na forma de CO2 (gás carbônico), na atmosfera ou 
dissolvido na água. 
Através da fotossíntese, o CO2 é fixado e transformado 
em matéria orgânica pelos produtores. Já os consumidores 
somente adquirem carbono através da nutrição. Tanto os 
produtores como os consumidores, porém, perdem carbono da 
mesma forma: através da respiração (que libera CO2 para o 
ambiente) ou da cadeia alimentar (ao servirem de alimento para 
um organismo qualquer) ou, ainda, ao fornecerem material que 
fará parte da constituição do húmus (ou detritos orgânicos), 
pela morte do organismo ou de parte dele e pela eliminação de 
excreções ou resíduos digestivos.
CICLO DO CARBONO
Os decompositores atuam sobre os detritos 
orgânicos liberando CO2, que retorna à atmosfera, 
reintegrando-se a seu reservatório natural.
Detritos orgânicos ainda podem originar os 
combustíveis fósseis que, atravésda combustão, 
eliminarão CO2 de volta para a atmosfera. 
CICLO DO CARBONO
CICLO DO CARBONO
Aspectos relevantes:
1. O ciclo do carbono e o ciclo hidrológico são, provavelmente, 
os dois ciclos biogeoquímicos mais importantes com relação 
à humanidade.
2. O pool / reservatório atmosférico é pequeno se comparado 
com o do carbono dos oceanos e dos combustíveis fósseis e 
outros depósitos.
3. Fluxo entre os pools – do continente, da atmosfera e dos 
oceanos, que até o início da Era Industrial estavam em 
equilíbrio.
CICLO DO CARBONO
Durante os últimos anos, o conteúdo de CO2 tem-se elevado por causa 
de novas entradas antropogênicas. A queima de combustível fóssil 
parece ser a principal fonte de novas entradas, mas a agricultura e 
o desmatamento também contribuem.
Perda líquida de CO2 na agricultura, ou seja, um acréscimo de CO2 na 
atmosfera maior do que sua retirada, pois suas culturas são ativas 
durante apenas uma parte do ano, não compensando o CO2
liberado do solo (lavouras freqüentes) .
O desmatamento poderá liberar carbono armazenado na madeira, 
principalmente se a madeira for queimada imediatamente e o uso se 
segue à oxidação do húmus, se a terra for usada para agricultura ou 
para desenvolvimento urbano (rápida oxidação do húmus e 
liberação de CO2 gasoso que está retido no solo).
CICLO DO CARBONO
Desmatamento:
1. Aumento do CO2 emitido em função da emissão no 
momento da queima.
2. Redução da taxa fotossintética.
3. Queimadas de florestas.
4. Efeito estufa – intervenções antropogênicas no ciclo do 
carbono.
CICLO DO CARBONO
Efeito estufa:
1. Utilização excessiva de combustíveis fósseis (falta de incentivos 
para a geração de energia alternativa). 
2. Desmatamento.
3. Poluição ambiental.
4. Intensificação do efeito estufa.
5. Mudanças climáticas.
6. Aquecimento global.
7. Mudança nos níveis dos oceanos.
DESEQUILÍBRIOS PROVOCADOS PELO HOMEM NO CICLO DO CARBONO:
AUMENTO DA CONCENTRAÇÃO DE CO2
Após a revolução industrial, a emissão de poluentes derivados da 
queima de combustíveis fósseis têm 
aumentado surpreendentemente.
Queimadas, que provoca:
Desertificação e diminuição do banco genético.
DESEQUILÍBRIOS PROVOCADOS PELO HOMEM NO 
CICLO DO CARBONO:
DIMINUIÇÃO DO CONSUMO DE CO2
Pelo petróleo derramado pelos oceanos, que provoca: 
Morte do plancton pela obstrução da passagem da luz; 
Pelo desmatamento.
RELAÇÃO ENTRE O CICLO DO CARBONO E OXIGÊNIO
EFEITO ESTUFA
O dióxido de carbono e o monóxido 
de carbono ficam concentrados em 
determinadas regiões da atmosfera 
formando uma camada que bloqueia 
a dissipação do calor. 
Esta camada de poluentes, tão visível 
nas grandes cidades, funciona como 
um isolante térmico do planeta Terra. 
O calor fica retido nas camadas mais 
baixas da atmosfera trazendo graves 
problemas ao planeta
CONSEQUÊNCIAS DO EFEITO ESTUFA:
➢Pesquisadores do meio ambiente já estão prevendo os 
problemas futuros que poderão atingir nosso planeta caso 
esta situação persista. Muitos ecossistemas poderão ser 
atingidos e espécies vegetais e animais poderão ser extintos. 
Derretimento de geleiras e alagamento de ilhas e regiões 
litorâneas. 
➢Alterações climáticas poderão influenciar negativamente na 
produção agrícola de vários países, reduzindo a quantidade 
de alimentos em nosso planeta. 
➢A elevação da temperatura nos mares poderia ocasionar o
desvio de curso de correntes marítimas, ocasionando a 
extinção de vários animais marinhos e diminuir a quantidade
de peixes nos mares.
Ciclo do Nitrogênio
•O nitrogênio é indispensável à vida, uma vez que entra 
na constituição das proteínas e ácidos nucléicos. 
Admite-se que, no corpo humano, 16% são constituídos 
por proteínas.
•A mais importante fonte de nitrogênio é a atmosfera. 
Cerca de 78% do ar é formado por nitrogênio livre (N2), 
mas a maioria dos seres vivos é incapaz de aproveitá-lo 
no seu metabolismo.
• Os únicos seres que fixam o nitrogênio são bactérias, 
cianobactérias e fungos por apresentarem enzimas 
apropriadas para essa função.
CICLO DO NITROGÊNIO
O aumento acentuado da população humana e, 
principalmente, da taxa de crescimento populacional 
após a Revolução Industrial, na segunda metade do 
século XIX, implicou um aumento da produtividade 
agrícola para fazer frente à demanda crescente de 
alimentos. 
O nitrogênio, assim como o fósforo, são fatores 
limitantes do crescimento dos vegetais e tornaram-se, 
por isso, 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.
CICLO DO NITROGÊNIO
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 atmosfera é rica em nitrogênio (78%) e pobre em 
Carbono (0,032%);
❖ apesar da abundância de nitrogênio na atmosfera, 
somente um grupo seleto de organismos consegue 
utilizar o nitrogênio gasoso;
❖ o envolvimento biológico no ciclo do nitrogênio é 
muito mais extenso do que no ciclo do carbono.