Ciclos Biogeoquímicos

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1 Os organismos retiram constantemente da natureza os elementos químicos de que necessitam, mas esses elementos sempre retornam ao ambiente. O processo contínuo de retirada e de devolução de elementos químicos à natureza constitui os ciclos biogeoquímicos. Principais ciclos da natureza: Carbono Oxigênio Água Nitrogênio

2 1) Ciclo do Carbono As cadeias de carbono que formam as moléculas orgânicas são fabricadas pelos seres autotróficos por meio da fotossíntese, na qual ocorre absorção de gás carbônico do ambiente. Dessa forma, o carbono passa a circular pela cadeia alimentar na forma de moléculas orgânicas. Sua volta ao ambiente se dá na forma de gás carbônico, por meio da respiração de praticamente todos os seres vivos e da decomposição de seus corpos após a morte. Além das oxidações biológicas (respiração e decomposição), o gás carbônico é recolocado na atmosfera pela oxidação não biológica da matéria orgânica em contato com o ar, como ocorre na combustão.

3 Ecologia

4 1) Ciclo do Carbono A produção de gás carbônico pela respiração e decomposição deveria ser naturalmente compensada pelo consumo desse gás na fotossíntese. No entanto, o ser humano libera esse gás na atmosfera, pela queima de combustíveis fósseis e de madeira, numa velocidade muito maior que a de assimilação do gás pela fotossíntese. Efeito estufa e aquecimento global O gás carbônico forma uma barreira na atmosfera que deixa passar a luz do Sol e retêm o calor irradiado pela superfície terrestre. O efeito estufa mantém a temperatura média da Terra (15º C). Sem ele, o planeta estaria permanentemente coberto por uma camada de gelo.

5 Efeito estufa e aquecimento global A partir da Revolução Industrial, o gás carbônico passou a ser liberado em grandes quantidades pela queima de lenha, carvão, petróleo, e gás natural. Como a quantidade liberada é muito maior que aquela que os vegetais conseguem absorver pela fotossíntese, a concentração de gás carbônico vem aumentando gradativamente, o que se reflete no aumento da temperatura média da Terra aquecimento global.

6 Caminhos alternativos: redução da emissão de gás carbônico e reflorestamento.

7 Protocolo de Kyoto 1988: A primeira reunião entre governantes e cientistas sobre as mudanças climáticas - realizado em Toronto-Canadá, descreveu seu impacto potencial inferior apenas ao de uma guerra nuclear. Desde então, uma sucessão de anos com altas temperaturas têm batido os recordes mundiais de calor, fazendo da década de 1990 a mais quente desde que existem registros. 1997: Em Kyoto, Japão, é assinado o Protocolo de Kyoto, um novo componente da Convenção, que contém, pela primeira vez, um acordo vinculante que compromete os países do Norte a reduzir suas e missões. Compromete a uma série de nações industrializadas (Anexo B do Protocolo) a reduzir suas emissões em 5,2% - em relação aos níveis de 1990 para o período de Esses países deve mostrar um progresso visível no ano de 2005.

8 2) Ciclo do Oxigênio Os átomos de oxigênio estão nos mais variados compostos minerais e orgânicos, mas sua presença na forma de moléculas de oxigênio livre (O2) como é usado na respiração e na combustão depende da fotossíntese. Parte do oxigênio da atmosfera combina-se com metais do solo (como o ferro) e forma óxidos. Na estratosfera, parte é transformada em ozônio (O3) pelos raios ultravioletas do Sol. E esse ozônio é transformado em oxigênio pelos raios ultravioletas. Essas duas reações (O2 O3) permitem que se mantenha na estratosfera uma camada de ozônio em equilíbrio, que funciona como um filtro protetor, retendo cerca de 80% de toda irradiação ultravioleta. Com a destruição dessa camada, mais raios ultravioletas chegam à Terra, o que representa sério perigo para o ser humano (ex: aumento dos casos de câncer de pele) e para o meio ambiente (ex: mutações).

9 OBS: A fotossíntese é o processo biológico predominante para a produção do oxigênio encontrado na atmosfera. 70% do nosso planeta é constituído por água, onde vive o fitoplâncton. Então, as algas microscópicas são as principais fornecedoras de oxigênio do planeta

10 3) Ciclo da Água A água é fundamental para os seres vivos, pois possibilita a ocorrência das reações químicas, ajuda a regular a temperatura (absorve ou perde calor sem que sua temperatura varie muito) e facilita o transporte de substâncias. Cerca de 70% da superfície da Terra é coberta por água em estado líquido. Do total desse volume, aproximadamente 97% estão nos oceanos. Cerca de 2% da água do planeta está no estado sólido, nas grandes massas de gelo. A água doce e no estado líquido está nos rios, nos lagos e nos represas, infiltrada no solo e nas rochas, nas nuvens e nos seres vivos, e corresponde a apenas 1% do total de água do planeta.

11 Ecologia

12 3) Ciclo da Água A energia solar faz com que a água em estado líquido sofra constante evaporação e penetre na atmosfera em forma de vapor. Nas camadas mais altas e mais frias da atmosfera, o vapor de água se condensa e forma as nuvens. Depois ocorre a precipitação na forma de chuva. Neve ou granizo. Por meio de um escoamento superficial, a água pode formar rios e lagos e voltar para o oceano. Pode também infiltrar-se no solo e formar os lençóis freáticos. Essa água passa aos poucos para os rios, lagos e mares. Ela pode sair também em alguns pontos da superfície do solo, formando as fontes de água, ou ser retirada pelas raízes das plantas ou dos poços cavados pelo ser humano.

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14 Chuva ácida Inicialmente, é preciso lembrar que a água da chuva já é naturalmente ácida. Devido à uma pequena quantidade de dióxido de carbono (CO 2 ) dissolvido na atmosfera, a chuva torna-se ligeiramente ácida, atingindo um ph próximo a 5,6. Ela adquire assim um efeito corrosivo para a maioria dos metais, para o calcário e outras substâncias. Quando não é natural, a chuva ácida é provocada principalmente por fábricas e carros que queimam combustíveis fósseis, como o carvão e o petróleo. Desta poluição um pouco se precipita, depositando-se sobre o solo, árvores, monumentos, etc. Outra parte circula na atmosfera e se mistura com o vapor de água. Passa então a existir o risco da chuva ácida.

15 Robert Angus Smith (climatologista inglês) foi quem usou pela primeira vez o termo chuva ácida, em 1872, ao presenciar o fenômeno em Manchester (Inglaterra) no início da revolução industrial. Foi ele, também, o primeiro a relacionar o fenômeno com a poluição atmosférica. A chuva ácida ocorre quando existe na atmosfera um número muito grande de enxofre (SO2) e óxidos de nitrogênio (NO, NO2, N2O5) que, quando em contato com o hidrogênio em forma de vapor, formam ácidos como o ácido nítrico (HNO3), ou o ácido sulfúrico (H2SO4).

16 Os efeitos mais nocivos da chuva ácida ocorrem no meio ambiente. Um lago, por exemplo, que possui um ph em torno de 6,5 não sobrevive a um ph abaixo de 4 ou 4,5, podendo ocorrer a morte de todos os seres que vivem ali. A chuva ácida também causa a acidificação do solo tornando-o improdutivo e mais suscetível à erosão. A acidez do solo, inclusive, é um dos principais fatores para a diminuição da cobertura vegetal em diversos países. Estudos recentes publicados pelo WWF apontam que a chuva ácida já um dos principais responsáveis pelo desmatamento na Mata Atlântica.

17 Para o homem o acúmulo de dióxido de enxofre no organismo pode levar à formação de ácidos no corpo humano causando até danos irreversíveis aos pulmões. Na Inglaterra, em 1952, na cidade de Londres, cerca de 4000 pessoas morreram por causa da emissão de dióxido de enxofre pela queima de carvão nas indústrias e nas casas. O pior de tudo é que nem sempre a chuva ácida cai sobre a local onde foi feita a emissão de dióxido de enxofre e óxidos de nitrogênio. Como essas substâncias estão em forma de gás, elas podem ser transportadas pelo vento por quilômetros de distância antes de cair na forma de chuva.

18 4) Ciclo do Nitrogênio O nitrogênio é um elemento químico fundamental para o ser vivo, pois entra na constituição de substâncias importantes, como as proteínas e os ácidos nucléicos. Os vegetais só conseguem usá-lo na forma de amônia (NH3). Ao animais aproveitam o nitrogênio na forma de aminoácidos. O ciclo do nitrogênio é dividido nas seguintes etapas: Fixação Amonificação Nitrificação Desnitrificação

19 4) Ciclo do Nitrogênio Fixação A transformação do gás nitrogênio em amônia, que pode ser incorporada às substâncias orgânicas, é chamada de fixação do nitrogênio. Ela é feita por algumas bactérias que conseguem utilizar o nitrogênio atmosférico, fazendoo reagir com hidrogênio para produzir amônia. A amônia pode combinar-se com o gás carbônico para formar aminoácidos. Há também as bactérias do gênero Rhizobium, que vivem nas raízes das plantas leguminosas (feijão, soja, ervilha, amendoim, alfafa). Examinando essas raízes, encontramos pequenos nódulos com milhões de bactérias fixadoras. Uma parte do nitrogênio fixado é fornecida à leguminosa e o excesso é liberado no solo na forma de amônia. Portanto, essas bactérias funcionam como adubo vivo, fornecendo nitrogênio à planta.

20 4) Ciclo do Nitrogênio Amonificação Uma parte da amônia do solo origina-se da fixação de nitrogênio. Outra parte é formada a partir da decomposição das proteínas, dos ácidos nucléicos e dos resíduos nitrogenados presentes em cadáveres e excretas. Realizado por bactérias e outros decompositores, esse processo e chamado de amonificação. Nitrificação O fenômeno de transformação da amônia em nitrato é chamado de nitrificação. Os nitratos são absorvidos e utilizados pelas plantas na fabricação de suas proteínas e de seus ácidos nucléicos. Pelas cadeia alimentar, passam para o corpo dos animais.

21 4) Ciclo do Nitrogênio Desnitrificação No solo, além das bactérias de nitrificação, existem outros tipos de bactérias, como a Pseudomonas denitrificans. Na ausência de oxigênio atmosférico, essas bactérias usam o nitrato para oxidar compostos orgânicos (respiração anaeróbia) e produzir energia. Por esse processo, chamado desnitrificação, uma parte dos nitratos do solo é transformada novamente em gás nitrogênio e volta para a atmosfera, fechando, assim, o ciclo e estabilizando a taxa de nitrato do solo.

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