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o 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).
Bio
• Porque os organismos vivos interagem no processo de síntese orgânica e decomposição dos elementos.
Geo
• Porque o meio terrestre é a fonte dos elementos.
Químico
• Porque são ciclos de elementos químicos.
Ciclos Biogeoquímicos
Trata-se de movimentos cíclicos deelementos químicos entre o meio biológicoe o ambiente geológico.
Características: Existência de um depósito geológico;
Presença de seres vivos;
Câmbios químicos;
Movimento do elemento químico.
Ciclos Biogeoquímicos
o Os 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.
Ciclos Biogeoquímicos
Elemento Homem
O 65,0C 18,0H 10,0N 3,3Ca 1,5P 1,0S 0,25Fe 0,005
% elementos mais presentes nos seresvivos
Elementos essenciais à vida
Nutrientes – elementos químicos e sais dissolvidos necessários aocrescimento e a reprodução dos seres vivos.
Macronutrientes –quantidades superiores à 0,2 por cento dopeso orgânico seco do ser vivo (C, H, O, N, Ca, P, S, K, Cl, Na,Mg e Fe);
Micronutrientes – quantidades inferiores à 0,2 por cento dopeso orgânico seco do ser vivo (Al, Bo, Cr, Zn, Mo, V e Co).
Classificação dos ciclosbiogeoquímicos
o Ciclos Gasosos - o depósito está na atmosfera ou hidrosfera,composto dos seguintes nutrientes:
Oxigênio Reservatório é a atmosfera
CarbonoGrande reservatório está na hidrosfera, na forma de gás carbônico.
Embora também esteja presente na atmosfera
Nitrogênio Reservatório é a atmosfera
FósforoOs reservatórios são as rochas formadas em remotas eras
geológicas
Enxofre O maior reservatório são as rochas e sedimentos
o Ciclos Sedimentares - o depósito está na crosta terrestre,
composto dos seguintes nutrientes:
o Ciclo da água - Os depósitos são o mar, rios, lagos e os lençóis
subterrâneos.
o 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 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.
Ciclo do carbono
o 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.
o Em conseqüência destas queimas, a concentração de CO2 na atmosfera
aumentou nos últimos anos.
Ciclo do Carbono
O efeito estufa é hoje uma das principais preocupações de governos e de
instituições internacionais ligadas ao problema ambiental.
Ciclo do Carbono
EFEITO ESTUFA -CONSEQÜÊNCIAS
o Alterações nos Ecossistemas – extinção de espécies
o Derretimento das Geleiras
o Perdas na Produção Agrícola
o Alterações nas Correntes Marinhas
Fonte: Ferreira. em http://ecen.com/eee26/emis_omar.htm.
Resultados de medições de
concentração a partir de 1820,
obtidos pela análise de ar contido
em camada de gelo polar, e
informações sobre o estoque
florestal, obtidos do exame de
anéis de crescimento de árvores,
permitiram estabelecer uma base
de informações da qual se pode
deduzir a contribuição dos
combustíveis fósseis para o
carbono atmosférico.
Ciclo do Carbono
O carbono emitido pelas fontes
bióticas e pelo uso da energia é
parcialmente absorvido nos
sumidouros naturais (biomassa e
oceanos), ficando o restante na
atmosfera. Esta última parte é a
causa das preocupações a curto
prazo. Naturalmente é impossível
“carimbar” o carbono conforme sua
origem, de forma que um confronto
entre a emissão e a retenção na
atmosfera referir-se-á ao carbono
total em circulação.
Fonte: Ferreira. em http://ecen.com/eee26/emis_omar.htm.
Ciclo do Carbono
o 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 O oxigênio é o elemento mais abundante na crosta terrestre e nos
oceanos, e o segundo na atmosfera.
o 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.
Ciclo do Oxigênio
o 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 O principal fator na produção
de oxigênio é a fotossíntese, que
é responsável pela atual
atmosfera terrestre e pela
existência da vida
Ciclo do Oxigênio
o O fator mais recente que afeta o ciclo do oxigênio na biosfera e obalanço de oxigênio na terra, é o próprio homem.
o Além de inalar oxigênio e de exalar dióxido de carbono, o homemcontribui para diminuir o nível de oxigênio e aumentar o de dióxido decarbono
o pela queima de combustíveis;
o pelo desmatamento e
o pela pavimentação de terras anteriormente verdes.
Alterações no ciclo do Oxigênio
O ciclo do nitrogênio, assim como o do carbono, é umciclo gasoso. Apesar dessa similaridade, existem algumasdiferenças notáveis entre os dois ciclos:
o a atmosfera é rica em nitrogênio (78%) e pobre em Carbono(0,032%);
o apesar da abundância de nitrogênio na atmosfera, somente umgrupo seleto de organismos consegue utilizar o nitrogêniogasoso;
o o envolvimento biológico no ciclo do nitrogênio é muito maisextenso do que no ciclo do carbono.
Ciclo do Nitrogênio
FIXAÇÃO
•O nitrogênio utilizável pelos seres vivos é o combinado com o hidrogêniona forma de amônia (NH3). A transformação do N2 em NH3 é chamadafixação.
Ciclo do Nitrogênio
o Fenômenos físicos, como osrelâmpagos e faíscas elétricas, sãoprocessos fixadores de nitrogênio. Aprodução de amônia por essesfenômenos atmosféricos épequeníssima, sendo praticamentenegligenciável em face àsnecessidades dos seres vivos. Afixação do nitrogênio por essesmeios é denominada fixação física.
Ciclo do Nitrogênio
o Outra forma de fixação de nitrogênio é afixação industrial, realizada por indústrias defertilizantes, onde se consegue uma elevadataxa de fixação de nitrogênio.
o A fixação do nitrogênio realizada pelasbactérias, algas azuis e fungos que vivemlivres no solo ou associados às raízes deplantas é denominada de fixação biológicaou biofixação.
AMONIZAÇÃOAMONIZAÇÃO
o Quando os decompositorescomeçam a atuar sobre a matériaorgânica nitrogenada (proteínas dohúmus, por exemplo), liberamdiversos resíduos para o ambiente,entre eles a amônia (NH3).Combinando-se com a água do solo,a amônia forma hidróxido de amônioque ionizando-se produz o íonamônio (NH4
+) e hidroxila. Esseprocesso é denominado deamonização.
Ciclo do Nitrogênio
Ciclo do Nitrogênio
NITRIFICAÇÃO
o A oxidação dos íons amônio produz nitritos comoresíduos nitrogenados, que por sua vez são liberadospara o ambiente ou oxidados a nitrato. A conversãodos íons amônio em nitrito e nitrato é conhecidapor nitrificação, que ocorre pela ação de bactériasnitrificantes (Nitrosomas, Nitrosococus, Nitrobacter).O processo de nitrificação pode ser dividido em duasetapas:
• Nitrosação: A amônia é transformada em nitrito• Nitratação: Ocorre a transformação do íon nitrito em íon
nitrato
DESNITRIFICAÇÃO
o A amônia produzida pelos fixadores ou pelaamonização pode ser aproveitada pelas bactériasnitrificantes ou ser transformada em N2 livre,desprendendo-se para a atmosfera. Essa devolução denitrogênio para a atmosfera é conhecida pordesnitrificação e é comumente realizada pelas bactériasdesnitrificantes (Pseudomonas denitificans).Aparentemente indesejável, a desnitrificação énecessária porque, se não ocorresse, a concentração denitratos no solo aumentaria de maneira desastrosa.
Ciclo do Nitrogênio
o O ciclo do fósforo é mais simples do que os ciclos do
carbono e do nitrogênio, pois não existem muitos
compostos gasosos de fósforo, apenas um composto de
fósforo realmente importante para os seres vivos que é o
íon fosfato.
o O fósforo é um elemento químico que participa
estruturalmente de moléculas fundamentais do
metabolismo celular, como fosfolipídios, coenzimas e
ácidos nucléicos. Além disso, é um nutriente limitante do
crescimento de plantas, especialmente as de ambientes
Ciclo do Fósforo
Fosfatona Rocha
DecompositorRochas
Fosfatono Solo
Vegetais Animais
Fosfatonos Mares
Cadeia AlimentarAlgas → Peixes →
Aves
Excrementos de Aves Marinhas
Ciclo do Fósforo
o Os grandes reservatórios de fósforo são as rochas. Esses reservatórios,
devido ao intemperismo, pouco a pouco fornecem o fósforo para os
ecossistemas, onde é absorvido pelos vegetais e posteriormente
transferido aos animais superiores e, por conseqüência, ao Homem, via
cadeia alimentar.
o O retorno do fósforo ao meio ocorre pela ação de bactérias fosfolizantes,
atuando nas carcaças de animais mortos. O fósforo retorna ao meio na
forma de composto solúvel, sendo portanto facilmente carregado pela
chuva para os lagos e rios e destes para os mares, de forma que o fundo
do mar passa a ser um grande depósito de fósforo solúvel.
Ciclo do Fósforo
Ciclo do Fósforo
As aves marinhasdesempenham um papelimportante na restituiçãodo fósforo marinho para oambiente terrestre, pois aose alimentarem de peixesmarinhos e excretarem emterra firme, trazem ofósforo de volta aoambiente terrestre.
•As proteínas dependem basicamente do enxofre. O enxofre é encontrado
no solo em combinações de sais de sulfato, sulfetos e minério. Nas
proximidades de vulcões, o enxofre é encontrado na sua forma original,
razão pela qual há muitas unidades de exploração nestas regiões.
Ciclo do Enxofre
O ciclo do enxofre compreende 6 etapas básicas:
a) As plantas absorvem compostos contendo enxofre além dos
sulfatos;
b) Na produção de aminoácidos das plantas o hidrogênio substitui o
oxigênio na composição dos sulfatos;
c) Os seres vivos se alimentam das plantas;
d) microorganismos decompõe os aminoácidos que contêm enxofre
nos restos de animais e plantas, criando sulfito de hidrogênio;
e) o enxofre é extraído do sulfito por bactérias e microorganismos;
f) sulfatos são produzidos pela ação de microorganismos na
combinação do enxofre com o oxigênio.
Ciclo do Enxofre
o O ciclo do enxofre é complicado pelo grande número de estados de
oxidação que este elemento pode assumir, incluindo o sulfeto de
hidrogênio (H2S), dióxido de enxofre (SO2), sulfato (SO42–) e ácido
sulfúrico (H2SO4), entre outros;
o Os processos inorgânicos são responsáveis por muitas destas
transformações;
o Bactérias, que seqüestram o enxofre e/ou o liberam para o meio
ambiente;
o Apresenta um ciclo com dois reservatórios: um maior, nos sedimentos
da crosta terrestre outro, menor, na atmosfera.
Ciclo do Enxofre
o Pode definir-se ciclo hidrológico como a seqüência fechada de
fenômenos pelos quais a água passa.
Ciclo da Água
EvaporaçãoEvaporação
PrecipitaçãoPrecipitação
EscoamentoEscoamento
InfiltraçãoInfiltração
O desmatamento e a
retirada da cobertura
vegetal deixa o solo
desprotegido, facilitando a
erosão e o assoreamento
dos rios, lagos e lagoas.
Alterações no Ciclo da água
o A erosão do solo deixa-o impróprio para a agricultura e
atividades pastoris e o assoreamento dos rios pode provocar
enchentes catastróficas.
Alterações no Ciclo hidrológico
o O ciclo da água é um dos reguladores de todos os outros
ciclos, de tal sorte que caso ele seja quebrado ou mesmo
tenha seu equilíbrio alterado de alguma forma, todos os
outros ciclos sofrerão abalos em sua forma de atuação.
Uma alteração no ciclo da água leva, por exemplo, a uma
alteração no ciclo do fósforo. É pela ação da água que
parte do fósforo é retirado das rochas e absorvido pelas
plantas e em seguida incorporado aos organismos
superiores via alimentação.