Ciclos Biogequímicos

Os ciclos biogeoquímicos representam um tipo de interação entre o meio biótico e o abiótico: os elementos químicos são retirados do ambiente, utilizados pelos organismos e novamente devolvidos ao ambiente. São diversos os ciclos que acontecem no nosso planeta o tempo inteiro. Vamos estudá-los a seguir.

Ciclo da Água

O ciclo da água é o movimento que ela faz na natureza. A água presente na superfície da terra na forma líquida (em rios, lagos e oceanos) sofre evaporação e passa para a atmosfera. Os vapores se condensam, formando as nuvens, e voltam aos continentes e mares sob a forma de chuva, neve ou granizo. Isso faz com que a taxa de evaporação seja maior nos oceanos e a taxa de precipitação maior nos continentes. Parte da água vai para os rios e lagos e parte penetra através das camadas permeáveis do solo, acumulando-se em reservatórios subterrâneos. Os seres vivos absorvem ou ingerem água e parte dela retorna ao ambiente pela respiração, pela excreção e, principalmente, pela transpiração. Esse ciclo é de extrema importância para a manutenção da vida na Terra, pois é responsável pela variação climática no planeta, pela criação de condições para o surgimento dos seres vivos e pelo funcionamento de rios, lagos e oceanos.

Esquema mostrando o ciclo da água.

Ciclo do Carbono

No ciclo do carbono, o gás carbônico é transformado em moléculas orgânicas através da fixação do carbono pelos autótrofos (fotossíntese) e retorna ao ambiente pela respiração, fermentação, decomposição e queima de combustíveis fósseis.

Mas e o que são esses combustíveis fósseis?

Os combustíveis fósseis são hidrocarbonetos ricos em energia como o petróleo, o carvão mineral e o gás, que são derivados de restos de organismos pré-históricos. Quando queimados, esses combustíveis liberam grandes quantidades de energia. O petróleo e o gás natural são formados a partir de restos de organismos marinhos (principalmente do fitoplâncton) depositados no fundo dos oceanos antigos, em locais pobres em oxigênio, e cujo acúmulo de sedimentos era alto, de modo a recobrir rapidamente os restos mortais dos organismos antes que eles fossem completamente decompostos ou ingeridos por animais necrófagos. Em função da alta taxa de sedimentação, esses detritos orgânicos foram sucessivamente enterrados e submetidos a pressões cada vez mais elevadas. À medida que a pressão aumenta, aumenta também a temperatura, provocando a transformação da matéria orgânica, primeiramente em petróleo e, depois, com o aumento da pressão e da temperatura, em gás natural.

O carvão deriva de restos de plantas terrestres e é formado em ambientes que, no passado, eram lodosos. Esses ambientes são estagnados, pobres em oxigênio, com sedimentos encharcados. Essas características propiciam acúmulo de detritos vegetais e impedem que eles sejam completamente decompostos. Esses detritos vegetais, constantemente recobertos por sedimentos, foram se acumulando, dando origem inicialmente à turfa, usada atualmente como combustível em muitos locais. À medida que esses materiais são soterrados pelos sedimentos, há aumento de temperatura e pressão, e, ao longo do tempo, a turfa é convertida em carvão. Nesse processo, a água e os gases presentes na turfa, como o metano, são liberados, de forma que esses depósitos ficam cada vez mais ricos em carbono, pois os demais elementos estão dispersos.

Carvão, gás natural e petróleo são derivados de seres que viveram em outros períodos geológicos. Eles contêm o carbono que, no passado, foi removido da atmosfera pelos seres fotossintetizantes daquela época. Ao queimarmos esses combustíveis, liberamos esse carbono, antes abrigado na litosfera, na forma de gás carbônico (CO2), o que causa o aumento do teor desse gás na atmosfera atual. Esta é uma das causas do agravamento do efeito estufa e, portanto, do aquecimento global.

Esquema mostrando o ciclo do carbono.

Ciclo do Oxigênio

O ciclo do oxigênio se dá pelo movimento e as transformações que esse gás sofre na atmosfera (os gases que rodeiam a superfície da Terra), na biosfera (os organismos e o seu ambiente) e na litosfera (a parte sólida exterior da Terra). Este ciclo é mantido por processos geológicos, físicos, hidrológicos e biológicos. O principal fator na liberação de oxigênio na atmosfera é a fotossíntese. Os organismos fotossintetizantes liberam esse gás, que é utilizado na respiração celular (pelos animais e demais organismos), resultando na produção de gás carbônico; o oxigênio também pode participar na formação da camada de ozônio (O3). Com interferências dos raios solares, o O2 transforma-se em gás ozônio (O3), aglomerando-se e formando uma camada. Esta camada interfere na incidência dos raios ultravioletas (UV) na biosfera, funcionando como uma barreira que não deixa a maioria dos raios UV passarem.

Esquema mostrando o ciclo do oxigênio.

Ciclo do Nitrogênio

O nitrogênio constitui aproximadamente 79% da atmosfera, onde está em sua forma livre, ou seja, não pode ser absorvido pela maioria dos seres vivos e sofre, então, um processo chamado biofixação (realizado por bactérias e cianobactérias), em que o N2 é transformado em íons amônio, de melhor absorção. Os biofixadores podem estar associados a raízes das leguminosas (bacteriorrizas), plantas que utilizam estes íons para a produção de aminoácidos e nucleotídeos. As bactérias nitrificantes (do gênero Nitrossomonas e Nitrobacter) transformam os íons amônio (fixados por bactérias de vida livre) em íons nitrito e depois em íons nitrato; os íons nitrito podem ser absorvidos diretamente pelas plantas. Os animais, por sua vez, obtêm o nitrogênio pela alimentação.

Expressão química que representa o processo de nitrificação.

O nitrogênio retorna ao ambiente pela excreção e pela decomposição, através da ureia e do ácido úrico, que são transformados, por bactérias e fungos decompositores, em amônia. A amônia é transformada, então, em nitrito e nitrato pelas bactérias nitrificantes e o nitrogênio retorna ao ambiente pela ação das bactérias desnitrificantes que convertem o nitrato em nitrito e, depois, em nitrogênio molecular.

Esquema mostrando o ciclo do nitrogênio.