Ciclos biogeoquímicos

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1 Mari Tatsch- Ecologia Veterinária 
Ciclos biogeoquímicos 
É um percurso realizado no meio ambiente por um 
elemento químico essencial à vida. 
Quando um elemento, exemplo da água, se 
relaciona com o “bio” (seres vivos), com o “geo” 
(parte geológica) e a parte química (as 
transformações). Em todo o ciclo, cada elemento é 
absorvido e reciclado por componentes bióticos e 
abióticos, podendo permanecer em um local por 
mais tempo. É por meio desse ciclo, que elementos 
químicos podem ser transferidos entre organismos 
e entre partes diferentes do planeta. 
Estudar esses ciclos, ajuda a identificar potenciais 
impactos ambientais, caudados por substâncias 
perigosas introduzidas no ecossistema. 
As relações entre os seres vivos e o ambiente é 
devido a uma constante permuta dos elementos, de 
forma cíclica, ou seja, os mesmos compostos 
químicos se reconstituem ao final do ciclo. Dessa 
forma, há uma espécie de intercâmbio contínuo 
entre a parte física (abiótica) e a parte biótica, de 
forma equilibrada, que faz com que as duas partes 
se mantêm praticamente constante. 
Os ciclos são divididos em: Ciclo do Nitrogênio, 
Ciclo da Água, Ciclo do Oxigênio, Ciclo do 
Fósforo, Ciclo do Cálcio, Ciclo do Carbono e Ciclo 
do Enxofre. 
Ciclo Hidrológico 
 
É o ciclo da água, refere-se à troca contínua de água 
na hidrosfera, entre a água do solo, atmosfera, águas 
subterrâneas, superficiais e das plantas. 
Hidrologia= a ciência que estuda o ciclo da água. 
A água se move através de cada uma dessas regiões, 
por meio dos seguintes processos: 
▪ Evaporação: dos oceanos, rios, lagos e 
lagunas no ar e a evapotranspiração das 
plantas terrestres e animais para o ar. 
▪ Precipitação: pela condensação do vapor de 
água do ar e caindo direto na terra ou no 
mar. 
▪ Escoamento superficial: sobre a terra, 
geralmente atingem o mar. 
A água é a única substância que existe no estado 
sólio, líquido e gasoso (em condições normais) na 
natureza. Isso faz com que há um ciclo da água de 
um estado para o outro, do globo terrestre para a 
atmosfera- ciclo hidrológico. 
As nuvens são formadas devido a 
evapotranspiração (vapor da água obtido pela 
transpiração e pela evaporação), que condensa a 
água e forma gotículas que ficam suspensas na 
atmosfera. Dependendo, essas gotículas agregam-se 
e formam gotas maiores, ocasionando a chuva. 
Dessa forma, a chuva pode infiltrar-se e formar um 
aquífero ou um lençol freático ou pode escoar de 
formar superficial até chegar a um rio, oceano, lago, 
laguna, para continuar o ciclo. 
DA SUPERFÍCIE PARA A ATMOSFERA 
O ciclo da água tem início com a energia solar que 
incide na Terra. A transferência da água da terra 
para a atmosfera, passando do estado líquido para o 
gasoso, é por meio da evaporação direta- 
transpiração das plantas e dos animais e por 
sublimação (água sólida para o vapor). 
A vegetação tem um papel importante, pois parte da 
água que cai é absorvida pelas raízes e acaba 
voltando para a atmosfera pela transpiração ou pela 
simples e direta evaporação. Durante a mudança de 
estado físico, absorve calor, armazenando energia 
solar na molécula de vapor de água à medida que 
sobe à atmosfera. 
O vapor da água é transportado pelo ciclo da 
atmosfera e pode condensar em percursos variáveis, 
podem ultrapassar 1000km. Depois, pode voltar a 
superfície por alguma forma de precipitação, como 
chuva, granizo ou neve, ou voltar a atmosfera sem 
 
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alcançar a superfície, pela chuva miúda quente. Em 
algumas situações, poderá se transformar em neve e 
cair no alto de uma montanha e permanecer lá por 
anos. Toda essa movimentação sofre influência da 
rotação da Terra e das correntes atmosféricas. 
A água, ao atingir o solo, pode ser devolvida à 
atmosfera por meio da evaporação, parte infiltra-se 
no solo alimentando os lençóis freáticos. Outra 
parte escorre sobre a superfície até rios, oceanos etc. 
A infiltração é a mais importante, pois regula a 
vazão dos rios, distribuindo-se durante todo o ano 
para evitar inundações. A água que é interceptada 
pelas folhas que cobrem a superfície, volta à 
atmosfera na forma de vapor. 
O ciclo da água atua como um modelador da crosta 
terrestre, devido á erosão e ao transporte e 
deposição de sedimentos por via hidráulica, 
condicionando toda a vida na terra. Esse ciclo é um 
dos pilares fundamentais do ambiente, como uma 
destilação global. O aquecimento das regiões 
tropicais devido à radiação, provoca a evaporação 
contínua da água dos oceanos, que por evaporação 
é levada a outras regiões. Durante essa 
transferência, parte do vapor é condensado devido 
ao arrefecimento, já ao retornar a origem, ocorre a 
infiltração e escoamento superficial e subterrâneo 
proveniente dos rios e das correntes marítimas. 
PROCESSOS 
Precipitação: é o vapor de água condensado que 
cai sobre a superfície terrestre (chuva). 
Infiltração: é o fluxo de água da superfície que se 
infiltra no solo. 
Escoamento: é o movimento das águas na 
superfície terrestre para os mares. 
Evaporação: é a transformação da água no seu 
estado líquido para o estado gasoso. 
Transpiração: é a forma como a água existente nos 
organismos passa para a atmosfera. 
Evapotranspiração: é o processo conjuntivo pelo 
qual a água que cai é absorvida pelas plantas, 
voltando à atmosfera por meio da transpiração ou 
evaporação direta. 
Condensação: é a transformação do vapor de água 
em água líquida (nuvens e nevoeiros). 
Ciclo de nitrogênio ou ciclo do azoto 
 
É o processo pelo qual o nitrogênio circula através 
das plantas e do solo pela ação dos organismos 
vivos. 
Tem sua importância, pois é usado pelos seres vivos 
para a produção de moléculas complexas 
necessárias para seu desenvolvimento como, 
aminoácidos, proteínas e ácidos nucleicos. 
O principal repositório de nitrogênio é a atmosfera 
(composta por 78% na forma de gás N2), outros 
repositórios são a matéria orgânica, nos solos e 
oceanos. 
O nitrogênio é um nutriente limitante para as 
plantas, nas quais só conseguem usar esse composto 
em forma de íon de amônio (NH), íon de nitrito 
(NO) e íon de nitrato (NO), no qual são escassos e 
são obtidos pela fixação e nitrificação. A maioria 
obtém o nitrogênio necessário através do nitrato, 
pois o amônio em maiores concentrações torna-se 
tóxico para elas. Já os animais recebem nitrogênio 
das plantas e de outra matéria orgânica (animais 
vivos ou mortos). 
FIXAÇÃO 
É o processo no qual o nitrogênio é capturado da 
atmosfera em estado gasoso (N2) e convertido em 
formas úteis como, amoníaco (NH3), nitrato (NO) 
e nitrito (NO). Pode ocorrer de diversas formas: 
 FIXAÇÃO BIOLÓGICA 
Algumas bactérias são capazes de capturar 
moléculas de N2 e transformá-las em componentes 
úteis. Algumas estabelecem uma relação de 
simbiose com algumas plantas e bactérias que 
 
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vivem livre no solo, por meio do consumo de 
amoníaco por parte das plantas (produzido pelas 
bactérias que vivem nas raízes dessas plantas). 
 FIXAÇÃO ATMOSFÉRICA 
Ocorre através de relâmpagos, na qual a energia 
separa as moléculas de nitrogênio e permite que 
estas se liguem a moléculas de O2, formando 
monóxido de nitrogênio (NO), que é dissolvido na 
água da chuva e depositado no solo. 
 FIXAÇÃO INDUSTRIAL 
Por meio de processos industriais, é possível 
produzir amoníaco a partir do azoto (N2) e 
hidrogênio (H2). É produzido, principalmente, para 
uso como fertilizante, na qual a aplicação sustenta 
certa de 40% da população mundial. 
ASSIMILAÇÃO 
Os nitratos formados por nitrificação são 
absorvidos pelas plantas e transformados em 
compostos carbonados para produzir aminoácidos e 
outros compostos orgânicos de nitrogênio 
(geralmente nas células jovens em crescimento das 
raízes). 
MINERALIZAÇÃO 
Através da mineralização oudecomposição, a 
matéria orgânica morta é transformada no íon de 
amônio (NH), por bactérias aeróbicas, anaeróbicas 
e alguns fungos. 
NITRIFICAÇÃO 
É o processo que produz nitratos a partir do 
amoníaco (NH) (oxidação do amoníaco). Esse 
processo ocorre por meio de bactérias (bactérias 
nitrificantes) em dois passos: primeiro o amoníaco 
é convertido em nitritos, segundo, os nitritos são 
convertidos em nitratos (NO), prontos para serem 
assimilados pelas plantas. 
DESNITRIFICAÇÃO 
É o processo pelo qual o azoto volta à atmosfera em 
forma de gás quase inerte (N2). Isso ocorre por 
meio de algumas espécies de bactérias 
(Pseudomonas e Clostridium) em ambiente 
anaeróbico. Elas utilizam nitratos alternativamente 
ao oxigênio como forma de respiração e liberam 
azoto em estado gasoso. 
EUTROFIZAÇÃO 
São alterações de um corpo de água como resultado 
de adição de azoto ou fósforo. 
Os compostos de azoto que estão no solo são 
transportados por meio de cursos de água, 
aumentando a concentração nos depósitos, fazendo 
com que estes sejam cobertos por algas que podem 
ser nocivas para o ecossistema. 
 
Ciclo do oxigênio 
 
É o movimento do oxigênio entre os seus três 
reservatórios principais: atmosfera (os gases que 
rodeiam a superfície da Terra), a biosfera 
(organismos vivos e o ambiente) e a litosfera (parte 
sólida exterior da Terra). 
Este ciclo é mantido por processos geológicos, 
físicos, hidrológicos e biológicos. O oxigênio 
molecular (O2) compõe 21% da atmosfera, ele 
satisfaz todas as necessidades dos organismos que o 
respiram. É o elemento mais abundante em massa 
 
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na crosta terrestre e nos oceanos, e o segundo na 
atmosfera. 
A principal fonte de oxigênio é a fotossíntese, que 
regula a relação gás carbônico/gás oxigênio na 
atmosfera. Há relação entre a construção de 
compostos de carbonos (fotossíntese) e a 
degradação de compostos de carbono (respiração, 
decomposição). Ela é realizada por todas as plantas 
clorofiladas, algas e algumas bactérias; estas 
transformam água e gás carbônico na presença de 
luz e clorofila em compostos orgânicos bem mais 
energéticos e oxigênio. 
OZÔNIO 
Com a presença de oxigênio na atmosfera, formou-
se o ozônio e a camada de ozônio na estratosfera, 
esta absorve a radiação ultravioleta nociva. 
A energia solar absorvida aumenta a temperatura da 
atmosfera na camada de ozônio. Isso faz com que 
se crie uma barreira térmica que ajuda a manter a 
atmosfera por baixo. 
Ciclo do fósforo 
 
O fósforo é um elemento químico não-metal 
multivalente pertencente à serie química do 
nitrogênio, encontrado na natureza combinado, 
formando fosfatos inorgânicos, inclusive nos seres 
vivos. É o único macronutriente que não existe na 
atmosfera, somente quando está em forma sólida 
nas rochas. 
Ao ser mineralizado, é absorvido pelas raízes das 
plantas e se incorpora a cadeia dos consumidores, 
sendo devolvido ao solo (excrementos ou morte). 
Uma parte é transportado por correntes de água, que 
se incorpora na cadeia trófica marinha ou se perde 
nos solos marinhos, não pode ser aproveitada pelos 
seres vivos, até que as algas profundas possam usá-
lo na cadeia trófica. 
Ciclo de cálcio 
 
O cálcio é naturalmente encontrado em forma de 
fosfatos ou carbonatos nas rochas. Somente quando 
dissolvido, está disponível para os seres vivos, 
fazendo parte dos esqueletos, conchas, carapaças, 
paredes celulares das células vegetais, cascas 
calcárias de ovos, além de atuar em alguns 
processos fisiológicos (contração muscular e a 
coagulação do sangue nos vertebrados), quando 
esses animais morrem, o cálcio é devolvido ao 
ambiente. 
A queima de combustíveis fósseis, como o carvão e 
o petróleo, vem contribuindo cada vez mais para 
aumentar a acidez dos oceanos. Esse processo 
liberta CO2 na atmosfera que, quando absorvido 
pela água, se transforma em ácido carbônico 
(H2CO3), alternando a dinâmica da hidrosfera. A 
ação desse ácido afeta o esqueleto calcário de muito 
organismos aquáticos, com isso, os componentes da 
biosfera sofrem perturbações e o equilíbrio das 
cadeias tróficas é quebrado. 
Ciclo do enxofre 
 
 
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É o conjunto de processos pelos quais o enxofre se 
desloca para as mineiras (incluindo os cursas de 
água) e os sistemas vivos. 
Este ciclo se assemelha ao ciclo do nitrogênio, fora 
a inserção desse elemento vindo da litosfera através 
da atividade vulcânica e a ausência do processo 
biológico de fixação do enxofre da atmosfera à terra 
ou água. 
As proteínas dependem basicamente do enxofre, 
este encontrado no solo em combinações de sais de 
sulfato, sulfetos e minério. Nas proximidades de 
vulcões, o enxofre é encontrado na sua forma 
original (há muitas explorações nestas regiões). 
O ciclo do enxofre compreende 6 etapas: 
1. as plantas absorvem compostos contendo 
enxofre, além dos sulfatos; 
2. na produção de aminoácidos das plantas, o 
hidrogênio substitui o oxigênio na 
composição dos sulfatos; 
3. os seres vivos se alimentam das plantas; 
4. microrganismos decompõem os 
aminoácidos que contêm enxofre nos restos 
de animais e plantas, criando sulfeto de 
hidrogênio; 
5. o enxofre é extraído do sulfeto por bactérias 
e microrganismos; 
6. sulfatos são produzidos pela ação de 
microrganismos na combinação do enxofre 
com o oxigênio. 
Na atmosfera, o enxofre existe combinado com o 
oxigênio, formando o SO2 (dióxido de enxofre), 
outra forma está como anidrido sulfídrico (SO3). 
Esses óxidos de enxofre (SO2 e SO3) incorporam-
se ao solo com as chuvas, sendo transformados em 
íons de sulfato (SO). Podem ser capturados 
diretamente pelas folhas das plantas (absorção). 
O único retorno natural do enxofre para a atmosfera 
é através da ação de decompositores que produzem 
o gás sulfídrico. 
As sulfobactérias fazem o processo inverso, uma 
forma de energia para a quimiossíntese. 
Ciclo do carbono 
Existem duas formas de carbono, a orgânica (nos 
organismos vivos e mortos, não decompostos) e 
inorgânicas (nas rochas). Ele é lançado no ambiente 
pela respiração, decomposição e combustão e 
retirado, pela fotossíntese. 
Seu ciclo biogeoquímico é dividido em: 
 Ciclo “lento” ou geológico: 
Inicia-se com o dióxido de carbono (CO2) da 
atmosfera que é combinado com água, 
formando o ácido carbônico, este reage de 
forma lenta com o cálcio e com o magnésio da 
crosta terrestre, formando carbonatos. Por meio 
da chuva, os carbonatos são levados até os 
oceanos, onde se acumulam formando rochas 
sedimentares, por exemplo, as rochas calcárias. 
Após esse percurso, as rochas sedimentares são 
levadas para o manto da Terra (pelas placas 
tectônicas). Dessa forma, as rochas estão 
sujeitas a altas pressões e temperaturas; isso faz 
com que estas derretam e entrem em contato 
com outros minerais, liberando CO2 por meio 
de atividades vulcânicas, completando seu 
ciclo. 
Esse ciclo faz com que ocorra o balanço de CO2 na 
atmosfera. Os segmentos mais antigos são 100x 
mais concentrados de CO2 que os atuais, isso faz 
com que proporcione um forte efeito estufa. 
 Ciclo “rápido” ou biológico: 
Renovação do carbono mais ou menos em 20 
anos. Sem a influência do homem, nesse ciclo 
existe 3 reservatórios ou “stocks”, o terrestre, a 
atmosfera e os oceanos; o fluxo de carbono tem 
um papel muito importante nesses locais, pela 
fotossíntese e pela respiração. 
Pela fotossíntese, as plantas absorvem energia 
solar e CO2 da atmosfera, produzindo oxigênio 
e hidratos de carbono, base para seu 
crescimento. Dessa forma, os animais e as 
plantas utilizam os hidratos de carbono pelo 
processo de respiração, emitindo CO2. Após, 
com a decomposição orgânica, a respiração 
devolve o carbono (fixado nos stocks terrestres) 
para a atmosfera. 
Fotossíntese 
6CO2 + 6H2O + energia (luz solar) →C6H12O6 
+ 6O2 
Respiração 
 
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C6H12O6 
(matéria orgânica) + 6O2 → 6CO2 + 6 H2O + 
energia 
A maior troca entre o stock terrestre e o atmosférico 
é por causa da fotossíntese e da respiração; as 
plantas absorvem luz solar e CO2 da atmosfera e os 
animais, micróbios e plantas devolvem o CO2 pela 
respiração. 
O stock atmosférico é o menor, mas é o que 
determina a concentração de CO2, no qual pode 
influenciar o clima terrestre. O stock oceano é o 
meio dos três, a quantidade de CO2 que este 
absorve depende da sua temperatura e da 
concentração já presente; quanto mais baixa a 
temperatura, ocorre maior absorção do CO2 
atmosférico, já temperaturas mais altas resultam na 
emissão de CO2. 
Já os fluxos que sofrem interferência da ação 
humana são quase equivalentes, variando de forma 
lenta.