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Universidade Federal do Tocantins – UFTCampus de Palmas

Curso de Engenharia CivilCurso de Engenharia Elétrica

Prof. Dra. Hayda Maria Alves Guimarães

Disciplina : Ciências do Ambiente

Aula - 3

Ciclos Biogeoquímicos:

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Ciclos Biogeoquímicos :

(Odum, 1971)

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.

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.

Químicos: ciclo dos elementos e processos químicos de síntese e

decomposição.

Ciclos Biogeoquímicos :

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Na biosfera ocorre uma série de ciclos biogeoquímicos. Destesdestacaremos os ciclos:

1. Ciclo do nitrogênio

2. Ciclos do carbono

3. Ciclos do oxigênio

4. Ciclo da água ou hidrológico

5. Ciclos do cálcio

6. Enxofre

Ciclos Biogeoquímicos :

1 - 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% é constituídos de proteínas

A mais importante fonte de nitrogênio é a atmosfera.

Cerca de 78% do ar é formado por nitrogênio livre (N2)

Os únicos seres que fixam o nitrogênio são bactérias,

cianobactérias e fungos por apresentarem enzimas

apropriadas para essa função

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Ciclo do nitrogênio (N2):

O nitrogênio molecular, N2

ingressa no mundo vivo

graças à atividade dos

microrganismos fixadores,

as algas azuis e algumas

bactérias, que o

transformam em amônia

No processo de

nitrificação, outras

bactérias transformam a

amônia em nitritos e

nitratos

Ciclo do nitrogênio (N2):

Utilização por parte dos

vegetais dessas 3

substâncias, ocorrendo a

formação de compostos

nitrogenados, utilizados

pelos animais

O ciclo fecha-se a partir

da atividade de certas

espécies de bactérias, que

efetuam a desnitrificação

e devolvem o nitrogênio

molecular, N2 para a

atmosfera

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Ciclo do nitrogênio (N2):

Ciclo do nitrogênio (N2):

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Ciclo do nitrogênio (N2):

Ciclo do nitrogênio (N2):

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Ciclo do nitrogênio (N2):

2 - 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.

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Ciclo do carbono:

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

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.

Ciclo do carbono:

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

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Ciclo do carbono:

Ciclo do carbono:

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Ciclo do carbono:

Ciclo do carbono:

O gás carbônico é um dos gases que ajudam a prender as

radiações solares na Terra.

Além do gás carbônico, o vapor de água e o metano

também são importantes para manter o efeito estufa. Sem eles,

todo calor enviado pelo sol voltaria novamente para o espaço.

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A queima de combustíveis libera muito gás carbônico

Excesso de gases causadores do efeito estufa causam o

“Aquecimento Global”

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Os oceanos são capazes de dissolver uma grande parte do

CO2 lançado na atmosfera.

Entretanto, se a temperatura subir demais, os corais

podem morrer.

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O gás carbônico estimula a fotossíntese. Quanto mais gás

carbônico houver, mais as plantas crescem.

3 - Ciclo da 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)

O oxigênio é o elemento mais abundante na crosta terrestre e

nos oceanos, e o segundo na atmosfera

Na atmosfera encontra-se como oxigênio diatômico/oxigênio

molecular (O2), dióxido de carbono (CO2), ozônio (O3), dióxido de

nitrogênio (NO2), monóxido de nitrogênio (NO), dióxido de enxofre

(SO2), etc.

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Ciclo da oxigênio:

O oxigênio molecular (O2) representa 20% da atmosfera

terrestre. Este oxigênio satisfaz as necessidades de todos os

organismos terrestres que o respiram no seu metabolismo.

O principal fator na produção de oxigênio é a fotossíntese, que

é responsável pela atual atmosfera terrestre e pela existência da

vida

Ciclo da oxigênio:

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Ciclo da oxigênio:

99,5% está concentrado na crosta e manto da Litosfera

Na atmosfera apenas (0,49%), esta porcentagem representa

cerca de 20% da atmosfera. Uma parte muito menor do oxigênio

está contida na biosfera (0,01%)

Fluxo do oxigênio :

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

Ciclo da oxigênio:

O oxigênio também tem um ciclo entre a

biosfera e a litosfera, através das conchas de

carbonato de cálcio (CaCO3) produzidas por

organismos marinhos.

A fotossíntese nos oceanos contribui aproximadamente com 45% do

oxigênio total livre no ciclo do oxigênio. O crescimento da população de

organismos que fazem fotossíntese é limitada principalmente pela

disponibilidade de fósforo dissolvido

O fósforo (P) no oceano ajuda a regular a quantidade de oxigênio

atmosférico. O fósforo dissolvido nos oceanos é essencial para a

fotossíntese e um dos principais fatores limitantes.

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4 - Ciclo da água ou 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.

Ciclo da água ou hidrológico :

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

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Ciclo da água ou 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 da água ou 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.

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Ciclo da água ou 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.

Ciclo da água ou hidrológico :

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Ciclo da água ou hidrológico :

Ciclo da água ou hidrológico :

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Ciclo da água ou hidrológico :

Intervenções do homem:

1.Desmatamento

2.Pavimentação = taxa de impermeabilização.

3.Utilização de defensivos agrícolas.

4.Despejos de esgotos e efluentes industriais.

5.Eutrofização.

6.Diminuição do teor de oxigênio dissolvido nos rios.

7.Lançamento de substâncias tóxicas perigosas.

8.Poluição atmosférica.

9.Resíduos sólidos.

10.Represamento das águas.

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5 - Ciclo do cálcio:

Com exceção do oxigênio, do carbono, do hidrogênio e do

oxigênio, todos os demais elementos que fazem parte dos

componentes bióticos são encontrados na crosta rochosa da

Terra (litosfera) ou dissolvidos na água (hidrosfera). Como

todos seguem ciclos semelhantes, consideremos o cálcio

como exemplo.

Os sais de cálcio são usados por animais para a formação de

esqueletos, como ossos de peixes, conchas de moluscos, carapaças

de foraminíferos e envoltório de corais.

Ciclo do cálcio:

Esses se acumulam no fundo dos mares, lagos e rios. Depois de

milhões de anos, podem vir a construir rochas calcárias

continentais, se ocorrer uma elevação do terreno. Seus compostos

de cálcio, quando novamente dissolvidos pelas águas das chuvas,

voltam para os oceanos. O cálcio, quando está em solução, pode ser

incorporado pelas raízes e vir a fazer parte de vegetais e mais

tarde de consumidores e, por fim, retornar ao solo através da ação

dos decompositores.

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Ciclo do cálcio:

Ciclo do cálcio:

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O enxofre é um elemento relativamente abundante na crosta

terrestre, ocorrendo principalmente na forma de sulfatos solúveis.

Grande parte dos reservatórios de enxofre inerte está em

rochas sulfurosas, depósito de elementos sulfurosos e combustíveis

fósseis.

As atividades do homem têm mobilizado parte destes

reservatórios inertes, obtendo desta forma desagradáveis

conseqüências como a poluição. Por fim, alguns depósitos de

elementos sulfurosos e alguns minérios de sulfeto podem ser de

origem biogênica.

6 - Ciclo do enxofre:

O enxofre pode ser adicionado também na ecosfera na forma

reduzida (H2S), como resultado da atividade vulcânica e do

metabolismo microbiano.

O enxofre pode ser encontrado também em diversos estados de

oxidação nos compostos orgânicos e inorgânicos. Os microrganismos

catalisam a oxidação e redução das diferentes formas de enxofre,

estabelecendo deste modo um ciclo. O enxofre é um componente

essencial do sistema de vida, estando contido em diversos

aminoácidos na forma de grupo sulfidrila (-SH), além de ser um

componente essencial de várias co-enzimas.

Ciclo do enxofre:

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Em resumo pode-se afirmar que o ciclo do enxofre ocorre na

seguinte seqüência: como o enxofre na sua forma elementar não

pode ser utilizado por organismos superiores, para que sua

assimilação se torne possível é necessário que microrganismos

oxidem a sulfa elementar a sulfatos. Neste processo podem

participar bactérias fotopigmetadas dos gêneros Chlorobium e

Pelodityon.

Ciclo do enxofre:

Porém, as mais ativas neste processo são as não

fotopigmetadas em especial as do gênero Thiobacillus, que podem

gerar ácido sulfúrico durante o processo. O sulfato gerado pode

ser assimilado diretamente por vegetais, algas e diversos

organismos heterotróficos sendo incorporados à aminoácidos

enxofrados. O mesmo sulfato também pode ser dissimilado

formando H2S.

Ciclo do enxofre:

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A etapa na qual participa as bactérias do gênero Desulfovibrio

chama-se Redução Dissimilatória do Sulfato. Neste processo o

íon sulfato atua como um agente oxidante para dissimilação da

matéria orgânica, assim como o oxigênio na respiração

convencional. As bactérias redutoras do sulfato utilizam este íon

que são reduzidos a sulfeto de hidrogênio (H2S).

Seu papel no ciclo do enxofre pode ser comparado ao papel

das bactérias redutoras de nitrato no ciclo do nitrogênio. Além

das bactérias Desulfovibrio, outras bactérias anaeróbicas

restritas e morfologicamente diversificadas participam do

processo, sendo Desulfomaculum e Desulfobulbus, as mais

conhecidas.

Ciclo do enxofre:

O gás sulfídrico, resultante da redução dos sulfatos e da

decomposição de aminoácidos, é oxidado a enxofre elementar.

Esta reação é típica de certas bactérias oxidantes do enxofre

não fotopigmentadas, como Beggiatoa, Thiothixis, Thioploca e

Thiobacillus.

Ciclo do enxofre:

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Ciclo do enxofre:

Ciclo do enxofre:

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Bibliografia :

ALMEIDA, L.M.A.;RIGOLIN, T.B. Fronteiras da globalização :

Geografia Geral e do Brasil. 2º GRAU. São Paulo.Ativa.2004.

528p.

MARCONDES, A.C. Ecologia. 3 ed. São Paulo, Atual. 1992. 210p.

ODUM, E. P. Ecologia. Rio de Janeiro, Guanabara. 1988. 434p.

E outros Site...

http://www.profpc.com.br/ciclo_enxofre.htm