Resumo: Ciclos biogeoquímicos

Os ciclos biogeoquímicos são processos naturais fundamentais para o equilíbrio dos ecossistemas e para a manutenção da vida na Terra. Esses ciclos descrevem o movimento de elementos químicos essenciais, como carbono, nitrogênio, oxigênio, fósforo e enxofre, através dos componentes bióticos (seres vivos) e abióticos (atmosfera, solo, água) do planeta. Através desses ciclos, os nutrientes são reciclados e mantêm o funcionamento saudável dos ambientes. Vamos conhecer os principais ciclos biogeoquímicos.

1. Ciclo do Carbono

O ciclo do carbono é um dos mais importantes, pois o carbono é a base da matéria orgânica que constitui os seres vivos. Esse ciclo envolve os seguintes processos principais:

Fotossíntese: As plantas capturam o dióxido de carbono (CO₂) da atmosfera e o transformam em matéria orgânica (açúcares) com a ajuda da luz solar.
Respiração celular: Animais e plantas liberam CO₂ de volta para a atmosfera através da respiração, processo em que ocorre a queima de oxigênio para liberar energia.
Decomposição: Quando plantas e animais morrem, decompositores, como fungos e bactérias, quebram sua matéria orgânica, liberando novamente CO₂.
Queima de combustíveis fósseis: A queima de carvão, petróleo e gás natural para produção de energia e transporte também libera grandes quantidades de CO₂, intensificando o efeito estufa e contribuindo para as mudanças climáticas.

O ciclo do carbono é essencial para regular a temperatura da Terra. O excesso de CO₂ na atmosfera está relacionado ao aquecimento global.

2. Ciclo do Nitrogênio

O nitrogênio é um elemento essencial para os seres vivos, pois faz parte dos aminoácidos e das proteínas. A maior parte do nitrogênio na Terra está na forma de gás nitrogênio (N₂), que não é utilizável diretamente pelos organismos. O ciclo do nitrogênio envolve:

Fixação do nitrogênio: Bactérias e cianobactérias convertem o N₂ da atmosfera em formas que as plantas podem absorver, como amônia (NH₃) ou nitrato (NO₃⁻).
Nitrificação: Algumas bactérias transformam amônia em nitritos (NO₂⁻) e depois em nitratos (NO₃⁻), que são absorvidos pelas plantas.
Assimilação: As plantas absorvem os nitratos ou amônia do solo para formar compostos orgânicos, que são consumidos por herbívoros e carnívoros.
Desnitrificação: Bactérias no solo convertem nitratos de volta em N₂, que é liberado na atmosfera.

As atividades humanas, como o uso excessivo de fertilizantes nitrogenados e a queima de combustíveis fósseis, têm alterado esse ciclo, causando poluição e contribuindo para problemas como a eutrofização de corpos d'água.

3. Ciclo da Água (Hidrológico)

A água é essencial para todos os processos biológicos. O ciclo da água descreve a movimentação contínua da água na natureza, envolvendo os seguintes processos:

Evaporação: A água dos oceanos, rios e lagos evapora, transformando-se em vapor d'água e subindo para a atmosfera.
Transpiração: As plantas também liberam vapor d'água na atmosfera, um processo chamado transpiração.
Condensação: O vapor d'água sobe e esfria, formando nuvens.
Precipitação: Quando as nuvens ficam saturadas, a água cai novamente à Terra como chuva, neve ou granizo.
Infiltração e escoamento: A água pode ser absorvida pelo solo (infiltração) ou escorrer pelas superfícies para formar rios e lagos.

O ciclo da água mantém os ecossistemas funcionando, fornecendo água para plantas, animais e para a agricultura. Alterações nesse ciclo, como a poluição dos corpos d'água e a mudança nos padrões de precipitação devido às mudanças climáticas, podem afetar a disponibilidade de água potável.

4. Ciclo do Fósforo

O fósforo é um nutriente essencial para todos os seres vivos, participando da formação de DNA, RNA e ATP. O ciclo do fósforo não envolve a atmosfera, e o fósforo circula principalmente entre os solos, as rochas, os organismos e a água:

Liberação de fósforo: O fósforo é liberado das rochas através da erosão e intemperismo, se tornando disponível no solo.
Absorção pelas plantas: As plantas absorvem o fósforo do solo na forma de fosfato.
Cadeia alimentar: O fósforo é transferido para os animais que consomem as plantas. Quando organismos morrem ou excretam resíduos, o fósforo retorna ao solo.
Devolução ao ambiente: O fósforo também pode ser transportado por rios para os oceanos, onde se acumula nas rochas.

Esse ciclo é muito mais lento que o ciclo do carbono e do nitrogênio, o que significa que o fósforo é um recurso limitado. O uso excessivo de fertilizantes fósforos pode causar problemas ambientais como a eutrofização de corpos d'água.

5. Ciclo do Enxofre

O enxofre é um componente fundamental de proteínas e vitaminas. O ciclo do enxofre envolve:

Emissões de enxofre: O enxofre é liberado na forma de dióxido de enxofre (SO₂) de fontes naturais, como vulcões, e de fontes humanas, como a queima de combustíveis fósseis.
Reações químicas: O dióxido de enxofre reage com a água na atmosfera formando ácidos (chuvas ácidas) ou se combina com o oxigênio para formar dióxido de enxofre e depois ácido sulfúrico (H₂SO₄).
Absorção pelas plantas e decompositores: O enxofre é absorvido pelas plantas e também retornam ao solo após a decomposição de matéria orgânica.

Esse ciclo é importante porque mantém os níveis de enxofre disponíveis para a vida, mas a poluição relacionada ao uso de combustíveis fósseis pode afetar o equilíbrio do ciclo, causando impactos

6. Ciclo do Oxigênio

O ciclo do oxigênio é essencial para a vida na Terra, pois o oxigênio é necessário para a respiração celular de quase todos os seres vivos, além de ser parte fundamental de diversos processos biológicos e químicos. O oxigênio circula entre os seres vivos e o ambiente, interagindo com outros elementos em um ciclo contínuo. O ciclo do oxigênio está intimamente ligado aos outros ciclos biogeoquímicos, como o ciclo do carbono, da água e do nitrogênio. Vamos ver como ele acontece.

Principais Processos do Ciclo do Oxigênio:

Fotossíntese (Produção de Oxigênio): As plantas, algas e cianobactérias realizam a fotossíntese, processo no qual elas capturam a luz solar e convertem dióxido de carbono (CO₂) e água (H₂O) em glicose (C₆H₁₂O₆) e oxigênio (O₂). Durante a fotossíntese, o oxigênio é liberado como um subproduto e retorna à atmosfera. Esse é o principal processo de produção de oxigênio.

Equação simplificada da fotossíntese:

6 C O_{2} + 6 H_{2} O + l u z s o l a r ⟶ C_{6} H_{12} O_{6} + 6 O_{2}

Ou seja, a fotossíntese é responsável pela maior parte do oxigênio que existe na atmosfera.

Respiração Celular (Consumo de Oxigênio): Todos os organismos aeróbicos (que dependem de oxigênio) utilizam o oxigênio para a respiração celular. Esse processo ocorre em suas células e envolve a quebra de moléculas de glicose para liberar energia. Como resultado, o oxigênio é consumido e o dióxido de carbono (CO₂) é liberado, retornando à atmosfera.

Equação simplificada da respiração celular:

C_{6} H_{12} O_{6} + 6 O_{2} ⟶ 6 C O_{2} + 6 H_{2} O + e n e r g i a

O oxigênio é utilizado para liberar energia que os seres vivos necessitam para crescer, se mover e realizar suas funções vitais.

Decomposição (Consumo de Oxigênio por Decompositores): Quando organismos como plantas e animais morrem, decompositores como bactérias e fungos também consomem oxigênio durante a decomposição da matéria orgânica. Esse processo contribui para o ciclo de nutrientes e ajuda na liberação de compostos como o dióxido de carbono e outros nutrientes no solo.
Combustão (Queima de Materiais Orgânicos): A queima de materiais orgânicos, como madeira e combustíveis fósseis (carvão, petróleo e gás), também consome oxigênio. Durante a combustão, o oxigênio reage com o carbono presente nos materiais, formando dióxido de carbono (CO₂) e liberando energia. Esse processo tem grande impacto sobre o ciclo do oxigênio, pois aumenta a liberação de CO₂ na atmosfera, o que pode contribuir para o aquecimento global.
Trocas entre Atmosfera e Oceano: O oxigênio também é trocado entre a atmosfera e os oceanos. A fotossíntese realizada por fitoplânctons marinhos (algas microscópicas) gera oxigênio, que é dissolvido na água. Esse oxigênio também é utilizado por organismos marinhos para a respiração. A movimentação da água (como as correntes oceânicas) também facilita a troca de oxigênio entre os oceanos e a atmosfera.