Ciclos Biogeoquímicos

Os elementos químicos realizam uma verdadeira "viagem" pelos ecossistemas, assumindo formas diferenciadas e sendo incorporados tanto por seres vivos quanto por fatores sem vida (conhecidos como fatores abióticos).

Por conseguinte, essa "viagem" dos elementos químicos pelo ambiente, ou seja, sua reciclagem, caracteriza os CICLOS BIOGEOQUÍMICOS OU CICLOS DA MATÉRIA. Que você conhecerá mais ao longo deste biotexto.

Os elementos químicos que circulam na natureza são oriundos de fontes/reservatórios, como exemplos: a atmosfera e a crosta terrestre. De acordo com a natureza dos reservatórios abióticos dos elementos químicos, os ciclos bioquímicos podem ser classificados em:

CICLO GASOSO: o reservatório é a atmosfera. Exemplos: ciclo do oxigênio e do nitrogênio.

CICLO SEDIMENTAR: O reservatório é a crosta terrestre. Exemplos: ciclo da água e do fósforo.

Agora, veja os principais ciclos:

Ciclo do carbono (C)

Ciclo do oxigênio (O)

Ciclo da água (H2O)

Ciclo do nitrogênio (N)

Ciclo do Fósforo (P)

Fonte: @vestmapamental - Ciclos Biogeoquímicos

Sendo assim, te convido a conhecer o 

CICLO DO CARBONO

O carbono (C) é um dos elementos mais abundantes do nosso planeta, sendo constituinte das moléculas orgânicas. Na atmosfeta está presente na forma de dióxido de carbono (CO2), conhecido popularmente como gás carbônico. Esse composto é liberado na atmosfera de várias maneiras: pelos processos de respiração, decomposição e combustão da matéria orgânica. Por outro lado, a retirada do CO2 da atmosfera acontece via fotossíntese, quando os seres autótrofos captam o gás através de estruturas presentes nas folhas das plantas, chamadas de estômatos.

Estômatos: responsáveis por troca de água e gás com o ambiente.

Durante a fotossíntese, o CO2 e a água (H2O), na presença de luz e pela ação da clorofila, produzem moléculas de glicose (C6H12O6), o alimento da planta! Além disso, ocorre a liberação de O2.

Observe a reação de fotossíntese a seguir:

Reação da fotossíntese

Dessa maneira, o carbono, que estava na sua forma inorgânica, assume a forma orgânica! Pois passa a fazer parte da matéria vegetal. E detalhe importante: já teve questão do ENEM sobre isso, é um dos assuntos com maior chance de aparecer novamente. :)

ENEM 2016 - Resposta: letra A - Fitoplâncton (realizam fotossíntese)

CICLO DO OXIGÊNIO

O oxigênio é um elemento que compõe várias moléculas, a exemplo do dióxido de carbono (CO2) e da água (H2O). Esse elemento está presente na forma de gás na atmosfera, em uma concentração de aproximadamente 20,9%. As plantas e algas, por meio da fotossíntese, liberam este gás na atmosfera, que por sua vez, é utilizado pelos seres vivos durante o processo de respiração, ocorrendo a liberação de CO2, reiniciando o ciclo. Observe:

Ciclo do Oxigênio.

 CICLO DA ÁGUA

A água (H2O) no estado líquido constitui 70% da superfície da Terra. Em que sua maior parte corresponde à água salgada dos oceanos. Outra porção, está presente no estado sólido, nas geleiras e no alto de montanhas; além das águas continentais presentes nos rios, lagos e reservatórios subterrâneos.

É essencial para a existência de vida, utilizada nas diversas reações químicas do metabolismo.

Seu ciclo é influenciado pelos processos de transpiração e evapotranspiração e se divide da seguinte forma:

Curto: a água presente nos oceanos, rios, lagos... evapora e volta para a superfície como chuva ou neve.

Longo: a água passa pelo corpo dos organismos antes de voltar para o ambiente, seja através da evapotranspiração - evaporação e transpiração, ou por meio da decomposição e eliminação de fezes e urina.

Etapas do ciclo da água.

CICLO DO NITROGÊNIO

O nitrogênio (N) é o elemento presente em maior concentração na atmosfera (cerca de 78%), na forma N2, é de substancial importância por fazer parte da estrutura dos ácidos nucléicos, dos aminoácidos e das proteínas.

Apenas alguns microorganismos conseguem captar  a forma gasosa do nitrogênio da atmosfera e participar das reações químicas que transformam o nitrogênio em formas viáveis de serem absorvidas pelos seres vivos: íons amônio NH4+ e íons nitrato NO3-.

Sendo assim, o ciclo do nitrogênio é dividido nas seguintes etapas:

1 - FIXAÇÃO DO NITROGÊNIO

Ocorre através da biofixação/assimilação do nitrogênio por meio de microorganismos, veja quais nas imagens a seguir:

Cianobactéria Anabaena

Cianobactéria Nostoc

Bactéria Azotobacter

Bactéria Clostridium pausterianum

Rhizobium leguminonarum

Rhizobium

Anabaena e Nostoc são cianobactérias e a Azotobacter, Clostidium e Rhizobium são bactérias que vivem nas raízes de leguminosas. Estes microorganismos fixam o nitrogênio da atmosfera e convertem em formas químicas assimiláveis pelos seres vivos: amônio, nitrato e, ainda ocorre a reação do N2 com o hidrogênio formando a amônia.

2 - AMONIFICAÇÃO

A amônia é obtida pela ação de biofixadores e através do processo de decomposição da matéria orgânica e de compostos nitrogenados: ácidos nucléicos, proteínas...

3 - NITRIFICAÇÃO

É a reação em que ocorre transformação da amônia em NITRATO;

Através de 2 etapas, observe:

- Nitrosação: bacérias nitrificantes - Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrosolobus - autótrofofas quimiossintetizantes, necessitam da energia da nitrificação para produção de matéria orgânica. 

Nitrosomonas europaea

Para isso, convertem a AMÔNIA (NH3) EM NITRITO (NO-2). Observe este processo na reação a seguir:

Conversão da amônia em nitrito com liberação de energia.

- Nitratação: Bactérias autótrofas quimiossintetizantes nítricas (Nitrobacter) oxidam o nitrito NO-2 liberado no solo pela etapa anterior, convertendo-o em nitrato NO-3. Observe abaixo, um exemplo de nitrobacter, e logo mais, a reação química de nitração:

Nitrobacter sp.

Conversão de nitrito em nitrato.

 O nitrato pode ser absorvido pelos vegetais e utilizado na síntese de ácidos nucléicos e proteínas. Sendo liberado pelos organismos por meio da excreção de compostos nitrogenados (uréia e ácido úrico) e a decomposição da matéria orgânica pelos decompositores (fungos e bactérias), em que amônia é produzida atavés das proteínas decompostas.

 4 - DESNITRIFICAÇÃO

As bactérias desnitrificantes - Pseudomonas denitrificans - degradam de  forma anaeróbica os compostos nitrogenados, usam o nitrato para o processo de oxidação, em que oxidam os compostos orgânicos e produzem energia e gás, reiniciando o ciclo.

Resumo das reações

Diferentes etapas responsáveis pelo ciclo do nitrogênio

Processos e bactérias participantes.

CICLO DO FÓSFORO

O fósforo também é um elemento essencial para os seres vivos, por fazer parte da composição de moléculas de RNA e DNA. 

No ambiente, é encontrado somente em estado sólido, nas rochas. Por meio do processo de degradação das rochas, o fósforo entra em contato com a água e o solo, dessa, forma as plantas conseguem absorver o fósforo dissolvido. E os animais, por sua vez, obtêm o elemento ao ingerirem as plantas.

Através do processo de decomposição, a matéria orgânica é degradada e o fósforo é devolvido ao ambiente. Em que pode ser aproveitado pelas plantas ou incorporar novamente nas rochas, que ao sofrerem erosão, liberam o fósforo no ambiente e reiniciam o ciclo.

Dessa forma, o ciclo do fósforo pode ser classificado segundo escalas de tempo:

Ciclo de tempo ecológico (tempo curto): parte dos átomos de fósforo é reciclada por plantas, animais, solo e decompositores.

Ciclo de tempo geológico (tempo longo): outra parte dos átomos de fósforo se sedimenta e incorporar nas rochas.

Observe a circulação do fósforo no ambiente

Tópicos abordados

1. Introdução e definição

2. Reservatórios: gasoso e sedimentar

3. Ciclo de carbono

4. Ciclo do oxigênio

5. Ciclo da água

6. Ciclo do nitrogênio

7. Ciclo do fósforo