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Elementos essenciais aos seres vivos

Ciclagem de nutrientes

Transporte físico

Interferência do homem

Transformações químicas

É a permuta cíclica de elementos químicos que ocorre entre os seres vivos e o ambiente.

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

Tais ciclos envolvem etapas biológicas, físicas e químicas, alternadamente, daí a denominação usada.

Ciclo Biogeoquímico

Representando fica assim....

• CICLO DA ÁGUA

• CICLO DO CARBONO

• CICLO DO OXIGÊNIO

• CICLO DO NITROGÊNIO

• CICLO DO FÓSFORO

Os ciclos mais importantes

Embora a água não seja um elemento químico, e sim uma substância composta de hidrogênio e oxigênio, estudaremos o seu ciclo pelo fato de ela estar intimamente associada a todos os processos metabólicos.

O ciclo da água pode ser considerado sob dois aspectos: o pequeno ciclo, ou ciclo curto, e o grande ciclo, ou ciclo longo.

Ciclo da água

Pequeno ciclo

No pequeno ciclo, a água dos oceanos, lagos, rios, geleiras e mesmo a embebida no solo sofre

evaporação pela ação do calor ambiental e passa à forma de vapor, dando origem às nuvens. Nas camadas mais altas da atmosfera, o vapor d’água sofre condensação, e a água líquida volta à crosta terrestre na forma de chuva.

Grande ciclo

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

A água ocupa 70% da superfície da Terra. A maior parte, 97%, é salgada. Apenas 3% do total é água doce, e desses apenas 0,01% vai para os rios, ficando disponível para uso. O restante está em geleiras, icebergs e em subsolos muito profundos. Ou seja, o que pode ser potencialmente consumido é uma pequena fração.

Distribuição da água no planeta

Fluxo no ambiente

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

O vapor d'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 de suas raízes, a água infiltrada no solo.

A água é uma das matérias-primas da fotossíntese: seus átomos de hidrogênio irão fazer parte da glicose fabricada, e seus átomos de oxigênio se unem para formar o O2 (gás oxigênio) liberado para a atmosfera.

Na respiração, as plantas degradam as moléculas orgânicas que elas mesmas fabricam para obter energia, liberando gás carbônico e água.

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

Fenômenos do ciclo da água

Desequilíbrios do sistema

Desequilíbrios provocados pelo homem

O desmatamento e a retirada da cobertura vegetal deixa o solo nu, facilitando a erosão e o assoreamento dos rios, lagos e lagoas.

A erosão do solo deixa-o impróprio para a agricultura e atividades pastoris e o assoreamento dos rios pode provocar enchentes catastróficas.

ASSOREAMENTO - "Entupimento" do corpo d'água, ou seja, fenômeno causado pela deposição de sedimentos minerais (como areia e argila) ou de materiais orgânicos. Com isso, diminui a profundidade do curso d'água e a força da correnteza.

Alterações no ciclo

Relação entre o ciclo do carbono e oxigênio

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

Sua devolução ocorre pela respiração aeróbica, pela decomposição e pela combustão da matéria orgânica.

Parte do carbono retirado do ar passa a constituir a biomassa dos seres , que poderá ser transferida para um carnívoro. Dessa forma, o carbono fixado pela fotossíntese vai passando de um nível trófico para outro.

Ciclo do carbono

Fluxo no meio ambiente(Depósitos: 105 mol; fluxos: 105 mol.ano-1)

Desequilíbrios provocados pelo homem

AUMENTO DA CONCENTRAÇÃO DE CO2

Após a revolução industrial, a emissão de poluentes derivados da queima de combustíveis fósseis têm aumentado surpreendentemente.

Queimadas, que provoca:

• Desertificação e diminuição do banco

genético.

DIMINUIÇÃO DO CONSUMO DE CO2

Pelo petróleo derramado pelos oceanos, que provoca:

•Morte do plancton pela obstrução da passagem da luz;

Pelo desmatamento.

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 estufa

Pesquisadores do meio ambiente já estão prevendo os problemas futuros que poderão atingir nosso planeta caso esta situação persista. Muitos ecossistemas poderão ser atingidos e espécies vegetais e animais poderão ser extintos. Derretimento de geleiras e alagamento de ilhas e regiões litorâneas. Alterações climáticas poderão influenciar negativamente na produção agrícola de vários países, reduzindo a quantidade de alimentos em nosso planeta. A elevação da temperatura dos mares poderia ocasionar o desviode curso de correntes marítimas, ocasionando a extinção de vários animais marinhos e diminuir a quantidade de peixes nos mares.

Consequências do efeito estufa

Chuva contaminada por poluentes atmosféricos, como os óxidos sulfúricos (de enxofre) e nítricos(de nitrogênio), emitidos por exemplo pelas chaminés das indústrias e escapamentos de automóveis. As gotas contaminadas (pH mais baixo) penetram no solo, envenenando-o, o que causa a morte de florestas. Também contaminam rios, lagos e corroem elementos como mármore, ameaçando patrimônios artísticos e arquitetônicos.

Chuva ácida

- Transporte coletivo: diminuindo-se o número de carros a quantidade de poluentes também diminui;

- Utilização do metrô: por ser elétrico polui menos do que os carros;

- Utilizar fontes de energia menos poluentes: energia hidrelétrica, energia geotérmica, energia das marés, energia eólica (dos moinhos de vento).

- Purificação dos escapamentos dos veículos: utilizar gasolina sem chumbo e adaptar um conversor catalítico;

- Utilizar combustíveis com baixo teor de enxofre.

Como evitar a chuva ácida e conservar a energia?

O ozônio é composto de 3 átomos e é chamado O3. Não é muito estável e pode se quebrar em O2 muito facilmente. Há muito ozônio nas camadas altas de nossa atmosfera.

O ozônio possui o tamanho e o formato exatos para absorver a energia do Sol, que pode ser perigosa para nós. O ozônio forma uma camada que absorve alguns tipos de energia do Sol. Essa camada nos protege.

Nos seres humanos, a exposição a longo prazo ao UV-B estáassociada ao risco de dano à visão, à supressão do sistema imunológico e ao desenvolvimento do câncer de pele.

Os animais também sofrem as conseqüências com o aumento do UV-B. Os raios ultravioletas prejudicam os estágios iniciais do desenvolvimento de peixes, camarões, caranguejos e outras formas de vida aquáticas e reduz a produtividade do fitoplâncton, base da cadeia alimentar aquática.

Camada de ozônio

É a redução da camada de ozônio existente na estratosfera. Essa camada é essencial para a vida no Planeta, pois filtra parte dos raios ultravioleta solares, mortíferos para as células. Entre 1965 e 1985, cientistas mediram uma redução de até 50% em áreas da camada sobre a Antártida, o que ganhou o apelido de "buraco na camada de ozônio". Os principais destruidores do ozônio são o CFC(clorofluorcarbono) e halons. Em 1987, o Protocolo de Montreal deu prazo para reduzir a produção dos CFC. Em 1990, o Protocolo de Londres, previu o banimento desses gases nos países desenvolvidos até o ano 2000.

Buraco na camada de ozônio

Quando a luz solar de alta energia (1) atinge uma molécula de freonou CFC, ela se quebra e produz um átomo de cloro (2).O átomo de cloro atinge uma molécula de ozônio (3). Isso faz com que o ozônio se transforme em oxigênio comum.O oxigênio (O2) não possui nem o tamanho nem a forma exatos para absorver a radiação solar que é perigosa.

A radiação perigosa é chamada de ultravioleta. Alguma parte dessa radiação nos atinge todos os dias. O grande medo é que mais dessa radiação possa nos atingir.

Como é destruída a camada de ozônio?

O nitrogênio é indispensável à vida, uma vez que entra na constituição das proteínas e ácidos nucléicos. Admite-se que, no corpo humano, 16% são constituídos por proteínas.

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

Os únicos seres que fixam o nitrogênio são bactérias, cianobactérias e fungos por apresentarem enzimas apropriadas para essa função.

Ciclo do nitrogênio

Fluxo no meio ambiente

NH3

amônia

NO3

nitrato

NO2

nitrito

N2 nitrogênio

atmosférico

O nitrogênio molecular, N2 é um gás biologicamente não-utilizável pela maioria dos seres vivos. Seu ingresso 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 pelos vegetais para a elaboração de compostos orgânicos nitrogenados que serão aproveitados pelos animais.

O ciclo fecha-se a partir da atividade de certas espécies de bactérias, que efetuam a denitrificação e devolvem o nitrogênio molecular, N2 para a atmosfera.

Etapas do ciclo do nitrogênio

O plantio de leguminosas (feijão, por exemplo),a chamada adubação verde, enriquece o solo com compostos nitrogenados, uma vez que nas raízes dessas plantas há nódulos repletos de bactérias fixadoras de nitrogênio.

Outro procedimento agrícola usual é a rotação de culturas, na qual se alterna o plantio de não-leguminosas, que retiram do solo os nutrientes nitrogenados, com leguminosas que devolvem esses nutrientes para o meio.

Importância do ciclo do nitrogênio

Ciclo do fósforo

Não existem muitos compostos gasosos de fósforo e, portanto, não há passagem de fósforo pela atmosfera.

O composto de fósforo realmente importante para os seres vivos é o íon fosfato (PO4

3-).

A decomposição devolve o fósforo que fazia parte da matéria orgânica ao solo ou à água.

Aves e morcegos devolvem o fosfato nas fezes – o guano é o mais importante destes organismos. Uma parte do elemento recicla-se localmente entre o solo, as plantas, consumidores e decompositores, em uma escala de tempo relativamente curta.

Outra parte dele é arrastada pelas chuvas para os lagos e mares, onde se incorpora às rochas. Nesse caso, o fósforo só retornará aos ecossistemas quando essas rochas se elevarem em conseqüência de processos geológicos para a superfície.

As plantas obtêm fósforo do ambiente absorvendo os fosfatos dissolvidos na água e no solo. Os animais obtêm fosfatos na água e no alimento.

Fluxo no meio ambiente(Depósitos: 1012 mol; Fluxos: 1012 mol.ano-1)

Ciclo do enxofre

As proteínas dependem basicamente do

enxofre. O enxofre é encontrado no solo em

combinações de sais de sulfato, sulfetos e

minérios. Nas proximidades de vulcões, o

enxofre é encontrado na sua forma original,

razão pela qual há muitas unidades de

exploração nestas regiões.

Etapas do ciclo do enxofre

a) As plantas absorvem compostos contendo enxofre além dos sulfatosb) Na produção de aminoácidos das plantas o hidrogênio substitui o oxigênio na composição dos sulfatos;c) Os seres vivos se alimentam das plantas;

Etapas do ciclo do enxofre

d) microorganismos decompõe os aminoácidos que contêm enxofre nos restos de animais e plantas, criando sulfeto de hidrogênio;e) o enxofre é extraído do sulfeto por bactérias e microorganismos;f) sulfatos são produzidos pela ação de microorganismos na combinação do enxofre com o oxigênio.

Mecanismos de transformação