Ciclos Biogeoquímicos

Ciclos Biogeoquímicos

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Os ciclos biogeoquímicos são processos que ocorrem na natureza para garantir a reciclagem de elementos químicos no meio. São esses ciclos que possibilitam que os elementos interajam com o meio ambiente e com os seres vivos, ou seja, garantem que o elemento flua pela atmosfera, hidrosfera, litosfera e biosfera.

Os principais ciclos são:

- Ciclo do Nitrogênio - Ciclo da Água

- Ciclo do Oxigênio

- Ciclo do Fósforo

- Ciclo do Cálcio

- Ciclo do Carbono

- Ciclo do Enxofre

Ciclo curto ou pequeno: é aquele que ocorre pela lenta evaporação da água dos mares, rios, lagos e lagos, formando nuvens. Estas se condensam, voltando a superfície na forma de chuva ou neve. Ciclo longo: É aquele em que a água passa pelo corpo dos seres vivos antes de voltar ao ambiente. A água é retirada do solo através das raízes das plantas sendo utilizada para a fotossíntese ou passada para outros animais através da cadeia alimentar. A água volta a atmosfera através da respiração, transpiração, fezes e urina.

As plantas realizam fotossíntese retirando o carbono do CO2 do ambiente para formatação de matéria orgânica. Esta última é oxidada pelo processo de respiração celular, que resulta em liberação de CO2 para o ambiente. A decomposição e queima de combustíveis fósseis (carvão e petróleo) também libera CO2 no ambiente. Além disso, o aumento no teor de CO2 atmosférico causa o agravamento do "efeito estufa" que pode acarretar o descongelamento de geleiras e das calotas polares com consequente aumento do nível do mar e inundação das cidades litorâneas.

Fotossíntesefixação do carbono

Respiração Combustão

Decomposição liberação de carbono

CO2 atmosférico

Matéria Orgânica

F o t o s s í n t e s e respiração combustão decomposição

O Efeito Estufa é a forma que a Terra tem para manter sua temperatura constante. A atmosfera é altamente transparente à luz solar, porém cerca de 35% da radiação que recebemos vai ser refletida de novo para o espaço, ficando os outros 65% retidos na Terra. Isto deve-se principalmente ao efeito sobre os raios infravermelhos de gases como o Dióxido de Carbono, Metano, Óxidos de Azoto e Ozônio presentes na atmosfera (totalizando menos de 1% desta), que vão reter esta radiação na Terra, permitindo-nos assistir ao efeito calorífico dos mesmos.

O ciclo do oxigênio se encontra intimamente ligado com o ciclo do carbono, uma vez que o fluxo de ambos está associado aos mesmos fenômenos: fotossíntese e respiração. Os processos de fotossíntese liberam oxigênio para a atmosfera, enquanto os processos de respiração e combustão o consomem. Parte do O2 da estratosfera é transformado pela ação de raios ultravioletas em ozônio (O3). Este forma uma camada que funciona como um filtro, evitando a penetração de 80% dos raios ultravioletas. A liberação constante de clorofluorcarbonos (CFC) leva a destruição da camada de ozônio.

Oxigênio

Receptor final de íons hidrogênio (respiração celular)

Liberado a partir da fotólise da H2O (fotossíntese)

10NADH2 + 2FADH2 + 6O238ATP + 6H2ORespir. celular (cadeia respir.) luz

4H+ + O2 Fotossíntese

(fotólise da H2O)

O nitrogênio se mostra como um dos elementos de caráter fundamental na composição dos sistemas vivos. Ele está envolvido com a coordenação e controle das atividades metabólicas. O ciclo do nitrogênio pode ser dividido em algumas etapas:

- Fixação: Consiste na transformação do nitrogênio gasoso em substâncias aproveitáveis pelos seres vivos (amônia e nitrato). Os organismos responsáveis pela fixação são bactérias, retiram o nitrogênio do ar fazendo com que este reaja com o hidrogênio para formar amônia. - Amonificação: Parte da amônia presente no solo, é originada pelo processo de fixação. A outra é proveniente do processo de decomposição das proteínas e outros resíduos nitrogenados, contidos na matéria orgânica morta e nas excretas. Decomposição ou amonificação é realizada por bactérias e fungos. - Nitrificação: É o nome dado ao processo de conversão da amônia em nitratos.

- Desnitrificação: As bactérias desnitrificantes (como, por exemplo, a Pseudomonas denitrificans), são capazes de converter os nitratos em nitrogênios molecular, que volta a atmosfera fechando o ciclo.

nitrito nitrato NO3- animais decomposição excreção desnitrificação amônia NH3

Fixação biológica Fixação física plantas

Etapas do Ciclo do Nitrogênio

Fixação biológica N2 NH3

Rhizobium

Nitrosação

Nitratação Desnitrificação

Nitrosomonas

Nitrobacter

NO3- N2 Pseudomonas

N i t r i f i c a ç ã o

Bactérias desnitrificantes

DESNITRIFICAÇÃOAssimilação pelos herbívoros

Excreção Morte

NITROSAÇÃONitrosomonas

Bactérias fixadoras de N2 no solo

NO2 (nitrito)NH4 (amônia)

NO3(nitrato)

Nitrobacter

Absorção de NH3 por algumas plantas Decompositores

Rhizobium:

Bactérias fixadoras de

N2 nos nódulos de raízes de leguminosas

Absorção pelas raízes

N2 atmosférico Chuva

Além da água, do carbono, do nitrogênio e do oxigênio, o fósforo também é importante para os seres vivos. Esse elemento faz parte, por exemplo, do material hereditário e das moléculas energéticas de ATP. Em certos aspectos, o ciclo do fósforo é mais simples do que os ciclos do carbono e do nitrogênio, pois não existem muitos compostos gasosos de fósforo e, portanto, não há passagem pela atmosfera. Outra razão para a simplicidade do ciclo do fósforo é a existência de apenas um composto de fósforo realmente importante para os seres vivos: o íon fosfato. As plantas obtêm fósforo do ambiente absorvendo os fosfatos dissolvidos na água e no solo. Os animais obtêm fosfatos na água e no alimento. A decomposição devolve o fósforo que fazia parte da matéria orgânica ao solo ou à água. Daí, parte dele é arrastada pelas chuvas para os lagos e mares, onde acaba se incorporando às rochas. Nesse caso, o fósforo só retornará aos ecossistemas bem mais tarde, quando essas rochas se elevarem em consequência de processos geológicos e, na superfície, forem decompostas e transformadas em solo.

O cálcio é um elemento que participa de diversas estruturas dos seres vivos, ossos, conchas, paredes celulares das células vegetais, cascas calcárias de ovos, além de atuar em alguns processos fisiológicos, como a concentração muscular e a coagulação do sangue nos vertebrados. As principais fontes desse elemento são as rochas calcárias, que, desgastando-se com o tempo, liberam-no para o meio. No solo, é absorvido pelos vegetais e, por meio das cadeias alimentares, passa para os animais. Toneladas de calcária são utilizadas com frequência para a correção da acidez do solo, notadamente nos cerrados brasileiros, procedimento que, ao mesmo tempo, libera o cálcio para o uso pela vegetação e pelos animais. Nos oceanos o cálcio obtido pelos animais pode servir para a construção de suas coberturas calcárias. Com a morte desses seres, ocorre a decomposição das estruturas contendo calcário – conchas de moluscos, revestimentos de foraminíferos – no fundo dos oceanos, processo que contribui para a formação dos terrenos e rochas contendo calcário. Movimentos da crosta terrestre favorecem o afloramento desses terrenos, tornando o cálcio novamente disponível para o uso pelos seres vivos.

(PUC\RS) A associação entre plantas leguminosas e bactérias do gênero Rhizobium é um exemplo de mutualismo envolvendo membros de reinos distintos. Por tratar-se de um mutualismo, ambos os organismos são beneficiados. O papel das bactérias do gênero Rhizobium nessa associação contribui significativamente para o ciclo global:

a) do carbono. b) do nitrogênio. c) da água. d) do fósforo. e) do enxofre.

Exercício 1

(PUCC\SP) Verificou-se que as raízes de leguminosas cultivadas em solo adubado com produtos químicos ricos em nitrogênio não apresentam nódulos formados por bactérias. Nesse caso, a adubação prejudicou as bactérias que transformam:

a) Nitrogênio em amônia. b) Amônia em nitritos. c) Nitritos em nitratos. d) Nitratos em nitritos. e) Amônia em nitrogênio.

Exercício 2

(Unisisnos\RS) As bactérias do gênero Nitrosomonas e Nitrocbacter são organismos autótrofos que extraem energia através de um processo de oxidação a partir da amônia. Essas bactérias desempenham a importante função ecológica de:

a) Acidificação do solo. b) Correção da acidez. c) Eutrofização. d) Nitrificação. e) Ozonização.

Exercício 3

O processo que chamamos deconsiste na transformação de
_ emEsse processo devolve o ___ para a

Complete a afirmativa a seguir: atmosfera e é feito por bactérias _.

a) Nitrificação, amônia, nitrato, nitrito, nitrificantes. b) Desnitrificação, nitratos, gás nitrogênio, nitrogênio, desnitrificantes. c) Amonificação, nitrogênio atmosférico, amônia, nitrogênio, amonificantes. d) Fixação, nitrogênio, amônia, nitrato, fixadoras. e) Fixação do nitrogênio, nitrogênio, amônia, nitrogênio, fixadoras de nitrogênio.

Exercício 4

Chamamos de nitrificação o processo de transformação da amônia em nitrato por bactérias quimiossintetizantes. Esse processo se divide em duas etapas chamadas respectivamente de:

a) Nitrificação e desnitrificação. b) Nitrosação e desnitrificação. c) Nitrosação e nitratação. d) Amonificação e nitrificação. e) Nitrificação e nitratação.

Exercício 5

Muitos agricultores utilizam uma técnica conhecida como “adubação verde” em suas culturas. Essa técnica pode ser feita de duas formas:

→ plantando-se leguminosas em períodos alternados com outros tipos de culturas; → plantando leguminosas em conjunto com outras plantas que não são leguminosas.

De acordo com essa técnica, é correto afirmar que:

a) Alternando as culturas ou plantando leguminosas em conjunto com outras plantas ocorrerá um aumento na concentração de nitrogênio no solo, contribuindo para um melhor desenvolvimento do vegetal. b) Esse tipo de adubação não difere da adubação química, pois ambos interferem consideravelmente na taxa de aproveitamento desse composto pelos vegetais. c) A adubação verde não é tão favorável ao meio ambiente, pois ao aumentar a taxa de concentração de nitrogênio, causará danos irreversíveis ao solo. d) Ela é possível somente se forem utilizados herbicidas e inseticidas nas culturas.

Exercício 6

(Enem 2015) O nitrogênio é essencial para a vida e o maior reservatório global desse elemento, na forma de N2, é a atmosfera. Os principais responsáveis por sua incorporação na matéria orgânica são microrganismos fixadores de N2, que ocorrem de forma livre ou simbiontes com plantas. ADUAN, R. E. et al. Os grandes ciclos biogeoquímicos do planeta. Planaltina: Embrapa, 2004 (adaptado).

Animais garantem suas necessidades metabólicas desse elemento pela a) absorção do gás nitrogênio pela respiração. b) ingestão de moléculas de carboidratos vegetais. c) incorporação de nitritos dissolvidos na água consumida. d) transferência da matéria orgânica pelas cadeias tróficas. e) protocooperação com microrganismos fixadores de nitrogênio.

Exercício 7

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