Biogeoquímica é a ciência que estuda a troca ou a circulação de matéria entre os componentes vivos e físico-químicos da Biosfera (Odum, 1971).

Transcrição

1 Ciclos Biogeoquímicos e Ecossistemas Humanos MÓDULO 1 Professora: Andréa Rodrigues Monitor: Rodrigo Lacerda

2 Ciclos biogeoquímicos Porque os organismos vivos interagem no processo de síntese orgânica e decomposição dos elementos. Porque o meio terrestre é a fonte dos elementos. Porque são ciclos de elementos químicos. Biogeoquímica é a ciência que estuda a troca ou a circulação de matéria entre os componentes vivos e físico-químicos da Biosfera (Odum, 1971).

3 Ciclos biogeoquímicos Trata-se de movimentos cíclicos de elementos químicos entre o meio biológico e o ambiente geológico. Características: Existência de um depósito geológico; Presença de seres vivos; Câmbios químicos; Movimento do elemento químico

4 Ciclos biogeoquímicos Os elementos necessários à vida - água, carbono, oxigênio, nitrogênio, etc. - passam por ciclos biogeoquímicos que mantêm sua pureza e a capacidade de serem aproveitados pelos seres vivos. MEIO FÍSICO CICLOS BIOGEOQUÍMICOS SERES VIVOS

5 Sistemas de suporte de vida na Terra Biosfera Ciclo do carbono Ciclo do fósforo Ciclo do nitrogênio Ciclo da água Ciclo do oxigênio Calor do ambiente Calor Calor Calor

6 Elementos essenciais à vida Nutrientes elementos químicos e sais dissolvidos necessários ao crescimento e a reprodução dos seres vivos. Macronutrientes quantidades superiores à 0,2% do peso orgânico seco do ser vivo (C, H, O, N, Ca, P, S, K, Cl, Na, Mg e Fe) Micronutrientes quantidades inferiores à 0,2% por cento do peso orgânico seco do ser vivo (Al, Bo, Cr, Zn)

7 Classificação dos ciclos Ciclos Gasosos o depósito está na atmosfera composto dos seguintes nutrientes: Oxigênio, Carbono e Nitrogênio. São ciclos relativamente rápidos e fechados, onde não existe quase nenhuma perda de elementos durante o processo de recirculação. Ciclos Sedimentares o depósito está na crosta terrestre (rochas sedimentares), composto dos seguintes nutrientes: Fósforo e Enxofre. São considerados ciclos lentos, devido a pouca acessibilidade aos organismos.

8 O ciclo da Água Condensação Nuvens de chuva Precipitação Precipitação na terra Escoamento Transpiração das plantas Escoamento Superficial (rápido) Transpiração Evaporação vinda da terra Evaporação Evaporação vinda do oceano Precipitação Precipitação para o oceano Infiltração e percolação Escoamento Superficial (rápido) Movimento da água no solo (lento) Armazenamento no oceano

9 Efeitos das atividades humanas no ciclo da água Temos interferido no ciclo da água através de: Retiradas de grandes quantidades de água doce de córregos, lagos e fontes subterrâneas Remoção da vegetação para dar lugar à agricultura, à mineração, à construção de estradas e às edificações e cobrimento do solo com prédios concretos e asfalto. Poluição adição de nutrientes como fósforo e nitratos encontrados nos fertilizantes e outros poluentes.

10 O ciclo do carbono (marinho) Difusão entre atmosfera e o oceano Dióxido de carbono dissolvido nas águas do oceano Queima de combustíveis fósseis Fotossíntese Respiração aeróbia Teias alimentares marinhas Produtores, consumidores, decompositores Incorporação nos sedimentos morte, sedimentação Sedimentos marinhos, incluindo formações com combustíveis fósseis Subelevação ao longo do tempo geológico sedimentação

11 O ciclo do carbono (Terrestre) Atmosfera (a maior parte do carbono está na forma de CO 2 ) Atividade Vulcânica Queima de Combustíveis fósseis Rochas terrestre Fotossíntesse Respiração aeróbia Combustão de madeira (para limpar a terra ou para combustível) desgaste Teias alimentares trerrestres Produtores, consumidores, decompositores desmatamento Água do solo (Carbono dissolvido) Morte, soterramento, compressão ao longo Do tempo geológico Combustíveis fósseis Sedimentação

12 Efeitos das atividades humanas no ciclo do carbono Temos interferido no ciclo do carbono de duas formas: Removendo árvores e outras plantas que absorvem CO 2 pela fotossíntese antes que elas possam crescer novamente. Adicionando grandes quantidades de CO 2 por meio da queima de combustíveis fósseis e madeira. Emissão de CO 2 por combustíveis fósseis (Bilhões de toneladas métricas de equivalente de carbono) Anos Alta projeção Baixa projeção

13 Efeitos das atividades humanas no ciclo do carbono O excesso de CO 2 esquenta a atmosfera causando o aquecimento global. Esse aquecimento poderia destruir a produção mundial de alimentos e os habitats selvagens, alterar as temperaturas e os padrões de precipitação e elevar o nível do mar em várias partes do mundo.

14 O Ciclo do Oxigênio

15 O Ciclo do Oxigênio

16 Efeitos das atividades humanas no ciclo do oxigênio O homem interfere no ciclo do oxigênio de três maneiras: Inalamos oxigênio e exalamos dióxido de carbono; Diminuímos o nível de oxigênio e aumentamos o de dióxido de carbono pela queima de combustíveis, Desmatamos e pavimentamos terras anteriormente verdes reduzindo a quantidade de vegetação que colabora para a produção de oxigênio.

17 O Ciclo do Nitrogênio Fixação do Nitrogênio pela indústria e para a agricultura Nitrogênio Gasoso (N 2 ) na Atmosfera Teias alimentares na terra Fertilizantes Fixação do Nitrogênio Bactérias convertem o N 2 em amonia (NH 3 ); que se dissolve para formar O amônio (NH 4+ ) Perda pela lixiviação NH 3, NH 4 + no Solo Absorção pelos autótrofos excreção, morte, e decomposição Resíduos Nitrogenosos Permanecem no solo Amonificação bactérias, fungos convertem os resíduos em NH 3 ; que se dissolvem para formar NH Nitrificação bactérias convertem NH 4 + em nitrite (NO 2 ) Absorção pelos autótrofos NO 3 no solo 2. Nitrificação bacteria convertem NO 2 em nitrato (NO 3 ) NO 2 no solo Desnitrificação pelas bactérias Perda pela lixiviação

18 Efeitos das atividades humanas Interferimos no ciclo do nitrogênio de diversas maneiras: no ciclo do nitrogênio Adicionamos grandes quantidades de óxido Nítrico (NO) ao queimar qualquer combustível fóssil a altas temperaturas. Na Atmosfera, esse gás pode ser convertido em NO 2 (dióxido de carbono) e em HNO 3 (ácido Nítrico) retornando a superfície da Terra na forma da prejudicial disposição ácida,, mais conhecida como chuva ácida. Fixação global do Nitrogênio (N) (Trilhões de gramas) Fixação do nitrogênio por processos naturais Fixação do Anos

19 Efeitos das atividades humanas no ciclo do nitrogênio Adicionamos o óxido nitroso (N 2 O) à atmosfera por meio da ação da bactéria anaeróbia nos resíduos de criações e fertilizantes inorgânicos comerciais aplicados no solo. Esse gás pode esquentar a atmosfera e esgotar o ozônio na estratosfera. O nitrato (NO 3- ) nos fertilizantes orgânicos pode lixiviar através do solo e contaminar as águas subterrâneas. Essa água é prejudicial a saúde, especialmente de bebês e crianças pequenas. Ao destruirmos as florestas, campos e áreas alagadiças, liberamos na atmosfera grandes quantidades de nitrogênio armazenado no solo e nas plantas em forma de compostos gasosos.

20 Efeitos das atividades humanas no ciclo do nitrogênio Prejudicamos os ecossistemas aquáticos com adição de nitrato em excesso dos escoamentos agrícolas e com as descargas dos sistemas de esgotos municipais. Retiramos o nitrogênio da camada superficial do solo ao colher safras ricas em nitrogênio, irrigar as plantações, queimar ou remover a vegetação de campos e florestas antes de efetuar o plantio. Desde 1950, as atividades humanas mais que dobraram a emissão anual de nitrogênio da porção terrestre do planeta no restante do meio ambiente.

21 O ciclo do fósforo Excreção Absorção pelos autótrofos Guano Decomposição mineração Fertilizantes Absorção pelos autótrofos agricultura Teias alimentares marinhas Morte, decomposição Dissolvido nas águas do oceano Lixiviação, escoamento Dissolvidos na água dos solos, lagos e rios sedimentação assoreamento intemperismo Sublevação ao longo do tempo geológico Sedimentos Marinhos Morte, decomposição Rochas Teias alimentares terrestres

22 Efeitos das atividades humanas no ciclo do fósforo Interferimos no ciclo do fósforo de três formas: Extraímos grandes quantidades de rochas de fosfato para fabricar detergentes e fertilizantes inorgânicos. Reduzimos o fósforo disponível nos solos tropicais ao devastarmos florestas tropicais. Destruímos os ecossistemas aquáticos com fósforos provenientes do escoamento de resíduos de animais, fertilizantes e descargas dos sistemas de tratamento de esgoto.

23 O ciclo do enxofre Trióxido de enxofre Água Ácido sulfídrico Amônia Nevoeiro e precipitação ácida Dióxido de enxofre Oxigênio Sulfeto de hidrogênio Sulfato de amônio Plantas Dimetil sulfeto Oceano Vulcão Indústrias Animais Depósitos de sulfeto metálico Matéria em decomposição Sais de sulfato Sulfeto de hidrogênio Enxofre

24 Efeitos das atividades humanas no ciclo do enxofre Lançamos dióxido de enxofre na atmosfera de três maneiras: Queimamos carvão e petróleo, que contem enxofre, para produzir energia elétrica. Refinamos o petróleo contendo enxofre para fabricar gasolina, óleo de aquecimento e outros produtos úteis. Convertemos minerais metálicos contendo enxofre em metais livres, como cobre, chumbo e zinco - atividade que libera grandes quantidades de dióxido de enxofre no meio ambiente..

25 Exercício A concentração de CO 2 atmosférico é mais baixa ao meio dia e mais alta a noite. Usando o ciclo do carbono, explique como isto é possível. Faça um desenho esquemático e descreva o que você entendeu sobre o ciclo do nitrogênio. Parte do material dessa aula foi gentilmente cedido pelas Profª s Selma de Araújo e Márcia Rios