CICLOS BIOGEOQUÍMICOS. O processo contínuo de retirada e devolução de elementos químicos à natureza constitui os chamados ciclos biogeoquímicos.

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1 CICLOS BIOGEOQUÍMICOS O processo contínuo de retirada e devolução de elementos químicos à natureza constitui os chamados ciclos biogeoquímicos. CICLO HIDROLÓGICO A sobrevivência de cada ser vivo de toda a biosfera depende da água. Os oceanos constituem a principal fonte de água. A energia solar desempenha um papel importante no ciclo da água provocando a sua evaporação para a atmosfera. Os ventos a distribuem sobre a superfície do globo e a precipitação a traz de volta para a Terra (com um movimento de água atmosférica dos oceanos para os continentes). Através de um escoamento superficial, a água pode formar lagos, rios ou pode também infiltrar-se no solo, formando lençóis subterrâneos. Através dos rios, retorna finalmente para o mar.

2 Distribuição da água: Oceanos e mares: 97,3%; Água doce: 2,7% (ex: gelo das calotas polares e glaciais, água subterrânea, rios, lagos e etc.). A porção de água em trânsito (sob a forma de vapor na atmosfera) é pequena, mas desempenha papel fundamental suprindo as necessidades do meio biótico. A flora terrestre pode modificar significativamente os fluxos hidrológicos. A vegetação pode interceptar a água em 2 momentos, evitando que ela chegue ao curso d água. 1) Retendo parte da água na folhagem, a partir da qual ela pode evaporar; 2) Absorvendo água do solo, que entra na corrente de transpiração. O desmatamento em larga escala, pode determinar a perda de solo, empobrecimento de nutrientes e acentuar a gravidade das enchentes. A água é um bem muito valioso, e isso se reflete no difícil exercício político de administrar demandas conflitantes (como destiná-la para geração de energia elétrica ou irrigação para agricultura) e manter os valores intrínsecos de um rio não alterado.

3 CICLO DO CARBONO A fotossíntese e a respiração são os 2 processos que governam o ciclo do carbono. Este ciclo é predominantemente gasoso, com o dióxido de carbono como veículo principal do fluxo entre atmosfera, hidrosfera e biota. As plantas terrestres utilizam o dióxido de carbono atmosférico como a sua fonte de carbono para a fotossíntese. As plantas aquáticas usam carbonatos dissolvidos na água (carbono da hidrosfera). Os 2 subciclos estão ligados por trocas de dióxido de carbono entre a atmosfera e os oceanos. A respiração por plantas, animais e microorganismos libera o carbono retido em produtos fotossintéticos de volta aos compartimentos atmosférico e hidrosférico. A produção de gás carbônico pela respiração e decomposição é compensada pelo consumo desse gás na fotossíntese. No entanto, o homem libera Co2 na atmosfera de várias formas (queima de combustíveis fósseis, madeira) numa velocidade muito mais rápida do que a assimilação desse gás pela fotossíntese.

4 O resultado é um desequilíbrio no ciclo do carbono, com um aumento progressivo desse gás na atmosfera, provocando um aumento do efeito estufa (aumento do aquecimento global). Variação da temperatura global (em vermelho) e de concentração de dióxido de carbono (em azul) presente no ar, nos últimos 1000 anos. Efeito Estufa

5 CICLO DO OXIGÊNIO O ciclo do oxigênio está estreitamente relacionado ao do carbono. Encontramos átomos de oxigênio nos mais variados compostos minerais e orgânicos, mas sua presença na forma de moléculas de oxigênio livre (O2) como é usado na respiração e combustão depende da fotossíntese. Ele é produzido durante a construção de moléculas orgânicas pela fotossíntese. É consumido quando essas moléculas são oxidadas pela respiração ou combustão. Parte do oxigênio da atmosfera combina-se com metais do solo, formando óxidos. Parte do oxigênio da estratosfera é transformada pelos raios ultravioleta em ozônio (O3). O ozônio forma uma camada que funciona como um filtro protetor, retendo grande parte da radiação ultravioleta. A DESTRUIÇÃO DA CAMADA DE OZÔNIO: Sob a ação dos raios ultravioleta, os CFCs (clorofluorcarbonos - grupo de gases usados na indústria) liberam átomos de cloro, que reagem com o ozônio transformando-o em oxigênio.

6 Apesar do processo de formação do ozônio (a partir do oxigênio) não ser interrompido, a velocidade de destruição é maior do que a velocidade de formação do ozônio. Como resultado temos uma destruição progressiva da camada de ozônio. O aumento dos raios UV pode reduzir a fotossíntese das plantas e reduzir o fitoplâncton (ou até mesmo destruir), provocando desequilíbrios nos ecossistemas. No homem, os raios UV aumentam a incidência de câncer de pele, catarata, além de trazer prejuízos ao sistema imunológico.

7 CICLO DO NITROGÊNIO As plantas requerem certo número de elementos além daqueles que obtém diretamente da atmosfera (carbono e oxigênio) e da água do solo. O nitrogênio é um elemento químico fundamental para o ser vivo, pois entra na constituição das proteínas e dos ácidos nucléicos, mas a maioria dos seres vivos não é capaz de utilizar o nitrogênio atmosférico. O nitrogênio do ar encontra-se na forma N2, um gás muito estável, formado por 2 átomos de nitrogênio fortemente unidos, com pouca tendência a reagir com outros elementos. Ao contrário do carbono e do oxigênio, o nitrogênio é pouco reativo do ponto de vista químico, e apenas algumas bactérias e cianofíceas possuem a capacidade altamente especializada de assimilar o nitrogênio da atmosfera e convertê-lo numa forma que pode ser usada pelas células. Assim, os vegetais são capazes de utilizá-lo somente na forma de amônia ou de nitrato e os animais o utilizam na forma de aminoácidos. A deficiência de nitrogênio utilizável constitui muitas vezes, o principal fator limitante do crescimento vegetal.

8 O processo pelo qual o nitrogênio circula através das plantas e do solo pela ação de organismos vivos é conhecido como Ciclo do Nitrogênio. Algumas bactérias que vivem no solo ou nas raízes das leguminosas transformam o gás nitrogênio em amônia (fixação do nitrogênio). A partir da amônia as plantas produzem substâncias orgânicas com nitrogênio. A decomposição de cadáveres ou excretas volta a transformar essas substâncias em amônia, que é transformada por bactérias do solo em nitritos e nitratos (nitrificação). Uma parte do nitrato é absorvida pelas plantas e incorporada às substâncias orgânicas. Outra parte é transformada por bactérias em gás nitrogênio (desnitrificação), fechando o ciclo..

9 CICLO DO ENXOFRE O ciclo do enxofre tem uma fase atmosférica e uma fase litosférica, de importância semelhante. Três processos biogeoquímicos naturais liberam enxofre para a atmosfera: 1) Formação de aerossóis*; 2) Respiração anaeróbica por bactérias redutoras de sulfato; 3) Atividade vulcânica. O único retorno natural do enxofre para a atmosfera é através da ação de decompositores que produzem o gás sulfídrico. As sulfobactérias realizam o processo inverso, como uma forma de obtenção de energia para a quimiossíntese. A queima de combustíveis fósseis que possuem enxofre em sua composição (carvão e petróleo) produz SO 2 e SO 3, aumentando sua concentração na atmosfera das grandes cidades, prejudicando a visão e a respiração. A atividade industrial é responsável por 80% da poluição por enxofre. *Aerossol é um conjunto de partículas suspensas num gás, com alta mobilidade intercontinental.

10 CICLO DO CÁLCIO E DO FÓSFORO Os ciclos desses sais minerais são muito semelhantes. Ciclo do cálcio: Os sais de cálcio dissolvidos no solo ou na água são absorvidos por animais e plantas. O cálcio é utilizado na fabricação de esqueletos, conchas e carapaças. Com a morte dos animais, essas estruturas se decompõem e os sais de cálcio podem ser reaproveitados por outros seres e o ciclo recomeça. Ciclo do Fósforo: Da mesma maneira que o ciclo do cálcio, o ciclo do fósforo não tem envolvimento da atmosfera (ao contrário dos ciclos da água, carbono, oxigênio, nitrogênio e enxofre). O fósforo aparece principalmente na forma de fosfato, obtido com a dissolução das rochas. A partir do fosfato, os vegetais sintetizam compostos orgânicos. Pela excreção e decomposição, o fosfato é devolvido a terra ou ao mar.

11 IMPACTOS HUMANOS SOBRE CICLOS BIOGEOQUÍMICOS As atividades humanas contribuem significativamente com entradas de nutrientes nos ecossistemas e rompem ciclos biogeoquímicos locais e globais. Exemplos: As quantidades de dióxido de carbono e óxidos de nitrogênio e enxofre na atmosfera têm aumentado pela queima de combustíveis fósseis e pelos escapamentos de automóveis. As concentrações de nitrato e fosfato em cursos d água têm crescido pelas práticas agrícolas e seus resíduos. Tais alterações têm acarretado graves conseqüências como os diversos tipos de poluição, que modificam nocivamente o meio em que vivemos.

12 ECOLOGIA DA RESTAURAÇÃO A conservação é apropriada quando existe algo a conservar. Contudo, em muitos casos a restauração é a única solução possível. A ecologia da restauração é uma disciplina direcionada para o manejo de comunidades que têm sido danificadas pela poluição. Após um derramamento de petróleo, por exemplo, ecólogos da restauração visam remover o petróleo poluente e ajudar as comunidades marinhas a recuperarem sua condição original. Obviamente, prevenir a poluição é melhor do que tratá-la Medidas preventivas, além de mais simples, são menos onerosas quando comparadas às medidas corretivas. É melhor prevenir do que remediar Porém, tendo em vista que o comportamento humano não mudará do dia para noite, medidas corretivas são muito freqüentes. Assim, na ecologia da restauração, o conhecimento ecológico é aplicado para minimizar a poluição ambiental e restaurar a fauna e a flora.

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