Ciclos biogeoquímicos

O que são?

• Ciclos Biogeoquímicos são as trocas cíclicas dos elementos químicos que ocorrem entre os seres vivos e o meio ambiente.

• Todos os elementos químicos naturais apresentam um movimento dinâmico nos ecossistemas transitando constantemente entre o meio físico e os organismos.

• Estes ciclos envolvem etapas biológicas, físicas e químicas, alternadamente, daí o seu nome.

Ciclos biogeoquímicos • De entre as várias transferência de elementos

químicos entre os seres vivos e o meio ambiente iremos estudar: • O ciclo da água• O ciclo do carbono• O ciclo do oxigénio• O ciclo do azoto

Ciclo da água • Embora a água não seja um elemento químico, mas antes uma substância composta por hidrogénio e oxigénio, estudaremos o seu ciclo pelo facto de estar intimamente associada a todos os processos metabólicos.

Ciclo da água

Água

• Componente mais abundante dos seres vivos.

• 75% da superfície da Terra é coberta por água.

• Menos de 1% da água está disponível para o

consumo.

• Reservatório: Oceanos, rios e lagos.

• Sujeito à atuação do homem – Desflorestação e

eutrofização

Ciclo da água

Pequeno ciclo : quando no percurso da H2O não entram os seres vivos.

Grande ciclo : quando o percurso da H2O passa pelos seres vivos do meio.

Ciclo da água

Pequeno ciclo

No pequeno ciclo, a água dos oceanos, lagos, rios, icebergs e mesmo a embebida no solo sofre evaporação pela ação do calor ambiental passa à forma de vapor, dando origem às nuvens. Nas camadas mais altas da atmosfera, o vapor de água sofre condensação, e a água líquida volta à superfície terrestre na forma de chuva.

Grande ciclo

No grande ciclo, a água é absorvida pelos seres vivos e participa do seu metabolismo, sendo posteriormente devolvida ao ambiente.

• Na natureza, observa-se, diariamente,  uma grande evaporação da água a partir dos oceanos, lagos, rios, seres vivos etc.

• O vapor de água eleva-se na atmosfera e, em contato com os ventos frios das grandes alturas, condensa-se em gotinhas, formando as nuvens e neblinas.

• As plantas absorvem, por meio das suas raízes, a água infiltrada no solo.

• A água é uma das matérias-primas da fotossíntese: os seus átomos de hidrogénio irão fazer parte da glicose fabricada, e os seus átomos de oxigénio unem-se para formar o O2 (oxigénio) libertado para a atmosfera.

• Na respiração, as plantas degradam as moléculas orgânicas que elas mesmas fabricaram para obter energia, libertando dióxido de carbono e água.

• As plantas estão sempre a perder água por meio da transpiração, principalmente durante o dia, quando seus estômatos estão abertos.

Particularidades do ciclo da água

Desequilíbrios provocados pelo Homem no ciclo da água:

Poluição das águas

Matéria orgânica

Esgotos domésticos

Metais Petróleo

Esgotos industriais e

derrames

Eutrofização

Desequilíbrios provocados pelo Homem no ciclo da água:

Desperdício

Agricultura

Rega sem planeamento

Residências

Consumo excessivoRebentamento de

canalizações

Indústria

Ausência de sistemas de reaproveitamento

Ciclo do carbono

O carbono existente na atmosfera como CO2 entra na composição das moléculas orgânicas dos seres vivos, a partir da fotossíntese.

A sua devolução à atmosfera ocorre através da respiração aeróbia, da decomposição e da combustão da matéria orgânica.

Parte do carbono retirado ao ar passa a constituir a biomassa dos seres. Esta poderá ser transferida primeiro para um herbívoro e depois para um carnívoro. Dessa forma, o carbono fixado na fotossíntese vai passando através das cadeias alimentares de um nível trófico para outro nível trófico superior.

Ciclo do carbono

Ciclo do carbono

CO2

atmosférico

Matéria Orgânica

Fo

toss

ínte

serespiração

combustão

decomposição

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.

• A queima destes combustíveis provoca:

o desertificação

o diminuição da biodiversidade.

DIMINUIÇÃO DO CONSUMO DE CO2

• Pelo petróleo derramado pelos oceanos, que provoca.

• Pela morte do plancton pela obstrução da passagem da luz;

• Pela desflorestação.

CO2 e o Efeito de estufa

A acumulação de CO2 na atmosfera aumenta a retenção de calor próximo a superfície terrestre provocando o aumento do efeito de 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.

Efeito de estufa

Consequências do aumento do efeito de estufa:

Alterações climáticas que poderão influenciar negativamente muitos ecossistemas levando a que espécies vegetais e animais possam ser extintos e a alterações da produção agrícola de vários países, reduzindo a quantidade de alimentos no nosso planeta.

Degelo dos icebergues e o alagamento de ilhas e regiões do litoral.

Desvio do curso das correntes marítimas, podendo diminuir a quantidade de peixes nos mares.

H2O

O2

atmosf

respiração

foto

ssín

tese

Ciclo do oxigénio

CICLO DO OXIGÉNIO

10NADH2 + 2FADH2 + 6O2 38ATP + 6H2ORespir. celular (cadeia respir.)

2H2Oluz

4H + O2+Fotossíntese

(fotólise da H2O)

- Consumido na respiração celular

- Libertado na fotossíntese

OXIGÉNIO

Curiosidade

CICLO DO OXIGÉNIO

Reservatório: Atmosfera – 21%.Produção: FotossínteseConsumo: Respiração aeróbia, decomposição e combustão.Atuação do homem: Camada de ozono

O Azoto também designado de nitrogénio é indispensável à vida, uma vez que entra na constituição das proteínas e ácidos nucléicos. Admite-se que, no corpo humano, 16% do peso é constituído por proteínas.

A mais importante fonte de azoto é a atmosfera. Cerca de 78% do ar é formado por azoto livre (N2), mas a maioria dos seres vivos é incapaz de aproveitá-lo no seu metabolismo.

Os únicos seres que fixam o azoto são bactérias, cianobactérias e os fungos por apresentarem enzimas apropriadas a essa função.

Ciclo do Azoto

Reservatório: Atmosfera – 78%.

Indispensável na formação de ácidos nucléicos e proteínas.

Fixação: Descargas elétricas (raios), bactérias e cianofíceas NO2

-- NH3 ou NO3-

Retorno: Decomposição

Ciclo do Azoto

O azoto molecular, N2 é um gás biologicamente não-utilizável pela maioria dos seres vivos. A sua entrada no mundo vivo ocorre 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.

Essas três substâncias são utilizadas pelas plantas para a produção de compostos orgânicos azotados que serão aproveitados pelos animais.

O ciclo fecha-se a partir da atividade de certas espécies de bactérias, que efetuam a desnitrificação e devolvem o azoto molecular, N2 à atmosfera.

ETAPAS DO CICLO DO AZOTO

NH3

amônia

NO3

nitrato

NO2

nitrito

N2

atmosférico

A plantação de leguminosas (feijão, por exemplo),a chamada adubação verde, enriquece o solo com compostos azotados, uma vez que nas raízes dessas plantas há nódulos repletos de bactérias fixadoras de azoto.

Outro procedimento agrícola usual é a rotação de culturas, na qual se alterna a plantação de não-leguminosas, que retiram do solo os nutrientes azotados, com leguminosas que devolvem esses nutrientes ao solo.

PARTICULARIDADES DO CICLO DO AZOTO

Etapas do ciclo do azoto

Bactérias desnitrificantes

NITRIFICAÇÃO

DESNITRIFICAÇÃOAssimilação pelos herbívoros

Excreção Morte

NITRIFICAÇÃONitrosomonasBactérias fixadoras de N2 no solo

NO3(nitrato)

Absorção de NH3 por algumas plantas

NO2 (nitrito)NH3 (amônia)

Nitrobacter

Decompositores

Rhizobium: Bactérias

fixadoras deN2 nos

nódulos de raízes de

leguminosas

Absorção pelas raízes

N2 atmosférico

Chuva

NITRATAÇÃO

Azoto – entra na constituição de aminoácidos (proteínas) e nucleótidos (ácidos nucleicos)

As plantas e os animais não utilizam diretamente o azoto da atmosfera.

As reações de fixação e transformação do azotosão realizadas por bactérias (solo)

CICLO DO AZOTO

Para recordar

N2

atmosférico

NO2-

nitrito

NO3-

nitrato

animais

decomposição

excreção

desnitrificação

amôniaNH3

Fix

ação

bio

lóg

ica

Fix

ação

fís

ica

plantas

Neste caso, o N2 atmosférico, se houver fornecimento de grande quantidade de energia, o que ocorre em tempestades com aparecimento de relâmpagos, é fixado, transformando-se em óxidos de azoto.

Estes, ao serem hidratados pelo vapor de água, transformam-se em nitratos, que são levados para a terra pela chuva.

N2 + 02 ------ > NO3

(Nitrato)

FIXAÇÃO FÍSICA

FIXAÇÃO BIOLÓGICA

- É a principal forma de fixação.

- Algumas espécies de cianobactérias e de bactérias são capazes de transformar o azoto atmosférico (N2) em amônia (NH3), sendo por isso chamadas fixadoras de azoto.

- As plantas da família das leguminosas (soja, feijão...) apresentam nas suas raízes nódulos de bactérias do gênero Rhizobium, que são capazes de realizar a fixação biológica, o que as permitem realizar técnicas de reposição de nutrientes, através de rotação de culturas e plantio simultâneo.

NÓDULOS DE BACTÉRIAS EM LEGUMINOSAS

Rotação de culturas

Associação de culturas