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UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE
CENTRO DE DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL DO SEMIÁRIDO
UNIDADE ACADÊMICA DE TECNOLOGIA DO DESENVOLVIMENTO
DOCENTE: PROFA. ALECKSANDRA VIEIRA DE LACERDA
CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
ANDERSON MATHEUS DE ARAUJO
CLAUDINEY CARLOS RODRIGUES
SUMÉ - PB
2022
2
ANDERSON MATHEUS DE ARAUJO
CLAUDINEY CARLOS RODRIGUES
CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
Artigo de apresentação para obtenção de nota
na disciplina ciências do ambiente. Curso de
engenharia de biossistemas. Professor
Orientador: Dra. Alecksandra Vieira de
Lacerda Período: maio a agosto de 2022
SUMÉ, PB
2022
3
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO 4
CICLOS BIOGEOQUÍMICOS 5
CICLO DO CARBONO 6
CICLO DO NITROGÊNIO 7
CICLO DO FÓSFORO 8
CICLO DO ENXOFRE 8
CICLO DA ÁGUA 9
AS PERTURBAÇÕES DOS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS. A EXTENSÃO DAS POLUIÇÕES 11
TEMPOS DE RENOVAÇÃO E DE RETENÇÃO 11
CICLAGEM DOS ELEMENTOS NÃO ESSENCIAIS 11
CONCLUSÃO 12
REFERÊNCIAS 13
4
INTRODUÇÃO
Toda matéria e energia é reciclada e para isso existem os ciclos de biogeoquímicos, as
árvores, por exemplo, usam a energia da luz do sol durante a fotossíntese , processo no qual utiliza
alguns ciclos importantes para o seu desenvolvimento, e no final da vida dessa planta, ela entra para
o ciclo como matéria para um novo ser. O ciclo biogeoquímico funciona com reservatórios de
elementos, os principais reservatórios da terra são a atmosfera e a crosta terrestre. É preciso que os
seres vivos auxiliem no movimento dos elementos a partir do uso e da devolução para a natureza,
fazendo o ciclo se fechar e toda vida seja recriada a partir dos mesmos átomos.
Nos ciclos biogeoquímicos temos os ciclos do carbono, nitrogênio, fósforo, enxofre e água
com maior destaque. Esses ciclos não acontecem individualmente a água é muito importante para
todos eles, como por exemplo, a lixiviação do nitrogênio e do fosfato em rios, lagos e oceanos. Os
ciclos biogeoquímicos, por promoverem uma ciclagem dos elementos, garantem que eles sejam
utilizados e, posteriormente, estejam novamente disponíveis. Esse é um fator extremamente
importante, pois, alguns elementos são essenciais para os seres vivos, e seu uso constante, sem
reposição, poderia ocasionar a extinção de espécies.(SANTOS, 2018).
5
CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
Ciclos biogeoquímicos são componentes essenciais para a manutenção da vida na biosfera,
esses processos como o próprio fala acontece de forma circular, ou seja, os componentes saem do
ambiente, vão para o organismo e depois voltam para o ambiente. Ao que se entende sobre os
ciclos, eles possuem 2 tipos de estoques: os reserva e o de ciclagem; os de reserva não tem
participação biológica ativa, enquanto o de ciclagem é mais ativo. Ainda, os ciclos se dividem em
dois grupos, os gasosos que compõem a hidrosfera, e os sedimentares presentes na crosta terrestre
(EUGENE, ODUM E GARY, 2005).
O estudo desses processos parte do pressuposto de que a matéria é cíclica e transita pela
litosfera (crosta terrestre), hidrosfera (corpos aquáticos ; rios, mares, lagos, geleiras), atmosfera (ar e
gases) e biosfera (conjunto de todos os ecossistemas). São dez os elementos mais importantes: o
carbono, oxigênio, o nitrogênio, que são seguidos, em um ordem decrescente, pelo fósforo, enxofre,
cálcio e potássio. Chama-se de ciclos biogeoquímicos o conjunto de processos que asseguram a
reciclagem permanente e mais ou menos rápida desses diversos elementos, e que fazem passar do
estado orgânico ao estado mineral e vice-versa. As quantidades de elementos implicados no ciclos
biogeoquímicos em escala da biosfera são enormes. São avaliadas em milhões de toneladas (Mt) ou
em bilhões de toneladas (Gt) (DAJOZ, 2000).
O prefixo bio está relacionado aos componentes vivos em ciclo, já o geo trata-se da crosta
terrestre. Em um ciclo bioquímico , entende-se como a troca de materiais entre os componentes
vivos e não vivos. Enquanto no ciclo geoquímico, conceito descrito por Polynov (1937), foca na
interação entre a química presente na terra e a crosta terrestre, um exemplo dessa interação seria o
intemperismo.
Existem dois tipos fundamentais de mecanismos que asseguram a transformação da matéria
orgânica em elementos minerais. No primeiro, a via de excreção animal garante a mineralização ,
esse tipo predomina nas biocenose planctônicas e em outras comunidades nas quais a maior parte
do fluxo de energia transita pela via das cadeias alimentares de herbívoros. No segundo caso, a
decomposição microbiana assegura a mineralização da matéria orgânica. Esse tipo é encontrado
com frequência no meio terrestre, onde o fluxo de energia principal transita por cadeias de
detritívoros situados no solo. Em um terceiro tipo, que aparece frequentemente nas florestas
equatoriais, a reciclagem direta de matéria orgânica é assegurada por fungos simbióticos, que
formam micorriza nas raízes de vegetais, em especial de árvores. Aparentemente, essas micorrizas
podem digerir a matéria orgânica e transportar as substâncias minerais formadas diretamente nas
raízes dos vegetais por intermédio de suas hifas, ao invés de deixar que a substância se perca no
solo, de onde podem ser levadas para longe.(DAJOZ, 2000).
6
CICLO DO CARBONO
Assim como o ciclo da água, a ciclagem do carbono é muito importante para a manutenção
da vida no planeta, onde qualquer alteração indevida praticada pelo homem pode causar mudanças
climáticas (EUGENE, ODUM E GARY, 2005).
O carbono é encontrado em diversos reservatórios , o solo contém de 1.050 a 3.000 Gt. Os
combustíveis fósseis representam 10.000 e os sentimentos, 20 milhões de Gt. O oceano contém
35.000 Gt de carbono sob a forma de carbonato dissolvido, sendo o principal reservatório e sendo
muito mais importante que a atmosfera que contém apenas 750 Gt de carbono sob a forma de CO2.
A única fonte de carbono para os vegetais autótrofos é o CO2 atmosférico, que é fixado anualmente
pela fotossíntese é estimada em 35 Gt para a vegetação terrestre e em 25 Gt para o oceano. A taxa
de renovação do carbono atmosférico é de 750/35 ou seja 20 anos, já no meio marinho a renovação
é de 35.000/25, cerca de 1.400 anos.(DAJOZ, 2000).
A produção de carbonato no mar também forma dióxido de carbono como subproduto da
equação:
Ca + 2HCO3 CaCO3 + H2O + CO2
→
Além disso, o uso de combustíveis fósseis, junto a agricultura que utiliza das queimadas
para aumentar a área agricultável, vem aumentando cada vez mais a quantidade de carbono presente
na atmosfera. Apesar das plantações agrícolas removerem o carbono no processo de fotossíntese
não é o suficiente se comparado a quantidade que é lançada na atmosfera mediante as queimadas e a
energia gasta em todo o processo.
Não só o CO2 (Dióxido de carbono), o metano (CH4) também é um dos responsável pelo
agravamento do efeito estufa, apesar de ser produzido naturalmente por bactérias anaeróbicas, por
animais ruminantes e pelos processos geoquímicos da mineração, estima-se que o metano absorve
25 vezes mais calor do que o CO2, ou seja, é um componente muito perigoso para o aquecimento
global (EUGENE, ODUM E GARY, 2005).
CICLO DO NITROGÊNIO
O ciclo do nitrogênio é o mais complexo dos ciclos biogeoquímicos (Söderlund e Svensson;
1976). É difícil avaliar as quantidades de nitrogênio presentes dos diversos compartimentos da
biosfera, com exceção da atmosfera e dos compostos nitrogenados de origem industrial, que são de
4 a 5 vezes mais abundantes do que aqueles provenientes da fixação biológica do nitrogênio
atmosférico.(DAJOZ, 2000)
O nitrogênio das células é decomposto para forma inorgânica por várias bactérias, elas dão
suporte a diferentes etapas do ciclo onde cada uma é especializada para uma atividade específica
7
durante o processo. As bactérias estão sempre penetrando o nitrogênio na atmosfera, e o mesmo
sempre volta para o ciclo por meio das atividades de microorganismo fixadores.⁵
Como os vegetais normalmente só podem utilizar o nitrogênio sob a forma nítrica ou
amoniacal, é necessário que o nitrogênio orgânico do solo seja mineralizado. Essa mineralização da
matéria orgânica morta é feita por microorganismos decompositores que agem em sequência. As
três principais etapas dessa mineralização são as seguintes:
- A amonificação é feita por microrganismos, como Microcus, que transformam o
nitrogênio aminado de proteínas em amônio;
- A nitrificação que transforma o amônio em nitrito, por Nitrosomonas;
- A nitração, que transforma o nitrito em nitrato, por Nitrobacter;
(DAJOZ, 2000).
Uma parte importante da biofixação é uma enzima chamada nitrogenase, ela catalisa a
quebra de N2, tal enzima pode diminuir o acetileno e etileno, assim facilita a fixação do nitrogênio
em nódulos, solos, água ou qualquer um que precise. Fixar nitrogênio é um processo que requer
muita energia, pois para quebrar a ligação tripla de N2 (N N) requer bastante demanda energética.
≡
Como tudo em grande quantidade é prejudicial, com o nitrogênio não seria diferente, e
algumas atividades humanas como: a utilização de fertilizantes, a produção de leguminosas e a
queima de combustíveis fósseis, prejudicam bastante o solo, a água e o ar. Essa produção artificial
de nitrogênio é pouco aproveitada no ciclo, boa parte escapa e é misturada com os metais pesados.
A maioria das espécies nativas são acostumadas com pouca quantidade desse nutriente, o seu
excesso pode ocorrer o aparecimento de pragas que são adaptadas a grandes quantidades de
nitrogênio.
O excesso de nitrogênio diminui a biodiversidade e aumenta o número de pragas e doenças
no mundo, além de prejudicar a saúde humana, o que pode ser um grande problema futuramente
(Vitousek, 1997).
CICLO DO FÓSFORO
O ciclo do fósforo é mais simples comparado aos de outros elementos, como carbono e
nitrogênio. No ciclo do fósforo não há passagem desse elemento pela atmosfera. O fósforo é o único
macronutriente que não existe na atmosfera. É encontrado apenas em sua forma sólida nas rochas.
Apenas um composto de fósforo é importante para os seres vivos o íon fosfato. O ciclo do fósforo é
importante pois influencia no crescimento e sobrevivência de seres vivos.(MAGALHÃES, 2017).
O principal reservatório de fósforos são as rochas, o ciclo tem início quando as rochas
sofrem intemperismo e liberam o íon fosfato no solo, assim esse composto pode ser carregado até
8
os rios, oceanos e lagos ou incorporado por seres vivos. Quando são aproveitados pelos seres vivos,
podem retornar à natureza durante a decomposição da matéria orgânica.(MAGALHÃES, 2017).
Atualmente, não há preocupação referente ao suprimento de fósforo, visto que as reservas
conhecidas até então são enormes, porém a mineração e o processamento do fosfato para
fertilizantes criam graves problemas de poluição local (EUGENE, ODUM E GARY, 2005).
O fósforo pode ser levado para rios, lagos e mares. Em ambientes aquáticos, o fósforo pode
ser aproveitado pelos seres vivos ou sedimentar-se e ser incorporado às rochas em formação. Com
o passar do tempo, as rochas sofrem intemperismos e o ciclo recomeça.
O ciclo do fósforo pode se diferenciar em dois aspectos relacionados ao tempo
- Ciclo de tempo ecológico:ocorre em tempo relativamente curto. Acontece quando
uma parte dos átomos de fósforo é reciclada entre o solo, plantas, animais e
decompositores.
- Ciclo de tempo geológico: ocorre durante um longo tempo. Acontece quando outra
parte dos átomos de fósforo é sedimentada e incorporada às rochas.
(MAGALHÃES, 2017).
Segundo Schindler, alguns ecossistemas de lagos ao longo do tempo conseguiram
desenvolver um mecanismo para compensar a ausência de carbono e nitrogênio, porém não é
possível com fósforo. Logo, ele fez uma correlação entre a água doce e o fósforo disponível.
CICLO DO ENXOFRE
É a principal forma disponível biologicamente que é reduzida pelos autótrofos e incorporada
às proteínas, sendo o enxofre um componente essencial de certos aminoácidos (EUGENE, ODUM
E GARY, 2005). Apesar da sua essência, o enxofre não é tão requerido para o ecossistemas, visto
que ele não tão importante para o crescimento de plantas e animais, porém o enxofre se torna
importante no processo de decomposição, principalmente para as bactérias que fazem a ciclagem do
enxofre no solo e na água.
Pode-se quantificar o ciclo do enxofre admitindo-se que, antes da intervenção do
homem,havia um equilíbrio entre as entradas e as saídas no solo. As entrada provém do vulcanismo,
da lixiviação de depósitos ricos em enxofre, de aerossóis marinhos formados pela agitação das
ondas e de emissões de origem atmosféricos, as saídas devem-se ao transporte para o mar, realizado
pelos rios, de diversos compostos sulfurados e pela formação, a partir de matéria orgânica, de gás
sulfídrico volátil por decomposição anaeróbica sob ação de bactérias como desulfovibrio. Tanto o
nitrogênio como o enxofre são afetados pela poluição causada pela indústria e a queima de
combustíveis fósseis.(DAJOZ, 2000).
9
O ciclo do enxofre pode ser didaticamente iniciado com o enxofre elementar , insolúvel
contido no solo e nas rochas. Esse enxofre elementar, ao entrar em contato com o oxigênio, também
presente no solo ou na água devido a processos erosivos, é convertido a íon sulfato , tornando-se,
assim, solúvel em água e, portanto, podendo ser absorvido pelos vegetais e microrganismos. .Uma
vez absorvido pelo vegetal, o enxofre pode ser utilizado como cofator em processos metabólicos ou
em estruturas protéicas, compondo o esqueleto de alguns aminoácidos.
Animais, organismos consumidores, podem absorver o enxofre ao se alimentarem de
vegetais ou de outros animais. Ao morrerem, o enxofre é reciclado e torna-se disponível novamente
no ambiente, por meio dos organismos decompositores.
CICLO DA ÁGUA
A água tem grande importância no retorno dos nutrientes para os ciclos biogeoquímicos,
processo no qual é possível graças às chuvas (PEREZ-MARIN e MENEZES, 2008). O ciclo da
água é importante por si só e padrões do ciclo da água e chuva têm grandes efeitos sobre os
ecossistemas da Terra. Em particular, escoamentos superficiais ajudam a mover elementos de
ecossistemas terrestres, situados em terra, para ecossistemas aquáticos. A água envolvida no ciclo
vem dos oceanos que evapora e vai para a atmosfera, ela se precipita e volta para a terra em forma
de chuva, em seguida, encontra-se com algum rio e volta para os oceanos. Para que esse processo
ocorra, é necessário bastante energia solar, estima-se que um terço dos raios solares esteja
diretamente ligado com o ciclo da água; além disso, a movimentação da água varia muito
dependendo da região, principalmente se tiver atividade humana.(EUGENE, ODUM E GARY,
2005).
O ciclo da água distingue-se de outros ciclos por duas características importantes: a molécula
de água não sofre transformações e os seres vivos quase não o influenciam. A água distribui-se de
modo desigual na superfície da terra, e as necessidades são crescentes. O consumo atual varia,
segundo cada país, de 10 a 7.000 L por dia e por pessoa sendo de uso doméstico ou industrial.
(DAJOZ, 2000).
Os vegetais desempenham um papel importante no ciclo da água. Um ha de bétula evapora 47
de água por dia, já 1 ha de trigo utiliza, durante o período de desenvolvimento, 3.750 de
𝑚
3
𝑚
3
água, ou seja, o equivalente de 375 mm de chuva para uma produção de 12,5 toneladas de matéria
seca.(DAJOZ, 2000).
Os grandes reservatórios desse ciclo são encontrados nos oceanos como o maior detentor do
maior estoque, calotas polares e geleiras vem em segundo lugar. Devido ao aquecimento global,
vem se notando um derretimento do gelo nas áreas mais frias, o que proporcionalmente vai
10
aumentando o nível do mar, já que quase toda a água dos continentes terminam no mar (EUGENE,
ODUM E GARY, 2005).
Os seres vivos possuem papel determinante no ciclo da água. Como todos os organismos
possuem essa substância em seu corpo, a água também flui pelas cadeias alimentares. Além disso,
as raízes das plantas absorvem água, e os animais obtêm essa substância bebendo-a ou retirando-a
dos alimentos. Os animais perdem água por meio de processos como a eliminação de urina e fezes,
respiração e transpiração. Já as plantas perdem água por transpiração, processo em que vapor de
água é liberado pelos estômatos (estruturas presentes na epiderme vegetal que atuam nas trocas
gasosas), e por gutação, processo no qual a água eliminada encontra-se no estado líquido. Além
disso, parte da água que fica incorporada nesses seres é eliminada durante o processo de
decomposição. É importante dizer que o ciclo da água varia de acordo com o local em que ele
ocorre. Fatores como cobertura vegetal, altitude, temperatura e tipo de solo, por exemplo, afetam
diretamente a quantidade de água envolvida no processo e a velocidade do ciclo (SANTOS,2018).
O ciclo da água é importante porque garante que essa substância circule constantemente
pelo ambiente, passando pelos organismos vivos e pelo meio físico. Como a água circula no
ambiente, ela consegue suprir as necessidades dos seres vivos, que precisam diariamente dessa
substância para o funcionamento adequado de seu organismo. Além disso, a permanência da água
no ambiente é importante para algumas atividades realizadas pelos seres humanos, uma vez que ela
é fundamental para a geração de energia, desenvolvimento da produção agrícola e agropecuária,
diversas atividades industriais e algumas tarefas do dia a dia, como lavar roupa e louça. Entretanto,
é importante destacar que, apesar de o ciclo da água garantir que essa substância circule no meio
constantemente, isso não garante que não possa faltar água. Isso ocorre pelo fato de que o ciclo da
água é complexo e pode ser afetado por diversos fatores, como o vento, que podem fazer com que a
água que evaporou em uma área seja precipitada em outras áreas (SANTOS,2018).
AS PERTURBAÇÕES DOS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS. A EXTENSÃO DAS
POLUIÇÕES
As atividades humanas traduzem-se pela emissão na atmosfera de numerosas substâncias cuja
presença perturba os ciclos biogeoquímicos e provoca poluição muito diversas. Os poluentes podem
ser substâncias tóxicas e não-biodegradáveis que se acumulam nos ecossistemas. Pode-se tratar
também de substâncias que estão presentes normalmente na atmosfera, mas em quantidades
pequenas. Essas substâncias não podem ser controladas pelos ciclos biogeoquímicos quando se
tornam abundantes . A poluição das águas por substâncias orgânica, a acumulação na atmosfera de
e de metano, que aumentam o efeito estufa, são exemplos de poluição provocadas por
𝐶𝑂2
substâncias normalmente presentes em pequenas quantidades de biosfera. Os pesticidas e os metais
11
pesados são exemplos de poluentes não degradáveis ou pouco degradáveis normalmente ausentes da
biosfera.(DAJOZ, 2000).
TEMPOS DE RENOVAÇÃO E DE RETENÇÃO
A renovação é trabalhada em dois aspectos, que é a taxa de renovação e o tempo de
renovação; na taxa é calculado uma fração da quantidade total de uma substância em um dado local
por um certo período de tempo; já no tempo de renovação seria como o tempo gasto para substituir
uma certa quantidade de substâncias (EUGENE, ODUM E GARY, 2005).
CICLAGEM DOS ELEMENTOS NÃO ESSENCIAIS
Os elementos não essenciais são aqueles que não têm serventia para um organismos ou para
um ecossistema; geralmente esses componentes entram em um ciclo, onde será jogado de um lado
para o outro, mas não irá desempenhar nenhuma função importante. Muitos desses elementos não
essenciais estão relacionados a um ciclo de sedimentação, porém estudos mostram que as atividades
humanas estão muito relacionadas a vários elementos não essenciais. Bons exemplos desses
elementos não essenciais seriam as atividades de mineração que liberam bastante mercúrio no
ambiente; desastres contendo elementos de radiação, onde pode infectar e desestrutura toda uma
cadeia produtiva (EUGENE, ODUM E GARY, 2005).
12
CONCLUSÃO
É reconhecido que a atividade humana pode levar a modificações significativas nas taxas de
fluxo e no estoque dos elementos (ADUAN, VILELA e JUNIOR, 2004). Diante disso é importante
entender como cada ciclo funciona, pois é possível se beneficiar de cada elemento e processo no
qual ele é aplicado.
O ser humano pode também causar a restauração e renovação dos ciclos, com a pesquisa
adequada e com os ações que visam a estabilidade dos ecossistemas, é possível acabar com os
problemas causados até agora e, talvez futuramente, não ocorra desequilíbrio na biosfera.
13
REFERÊNCIAS
ADUAN, R. E; VILELA, M. F.; JUNIOR, F. B. R. Os grandes ciclos biogeoquímicos do planeta.
Planaltina: EMBRAPA, 2004.
EUGENE, P; ODUM; GARRY, W.B. Fundamentos de ecologia. 5 ed. Boston : Cengage Learning,
2005
POLYNOV, B.B. The cycle of weathering. London, Thomas Murby, 1937.
DAJOZ , ROGER . Princípios de ecologia 7 ed. Porto Alegre : ARTMED, 2000
PEREZ-MARIN, A. M.; MENEZES, R. S. C. Ciclagem de nutrientes via precipitação pluvial total,
interna e escoamento pelo tronco em sistema agroflorestal com Gliricidia sepium. Revista
Brasileira de Ciência do Solo [online]. v. 32, n. 6, 2008
VITOUSEK, P. Nitrogen turnover in a ragweed-dominated 1st-year old field in southern
Indiana. American Midland Naturalist, p. 46-53, 1983.
SÖDERLUND, R.; SVENSSON, B. H. The global nitrogen cycle. Ecological Bulletins, p. 23-73,
1976.
SCHINDLER, D. W. Evolution of phosphorus limitation in lakes: natural mechanisms compensate
for deficiencies of nitrogen and carbon in eutrophied lakes. Science, v. 195, n. 4275, p. 260-262,
1977.
MAGALHÃES, LANA . Ciclo do Fósforo. Toda Matéria , 2017. disponível em:
https://www.todamateria.com.br/ciclo-do-fosforo/#:~:text=O%20ciclo%20tem%20in%C3%ADcio
%20quando,a%20decomposi%C3%A7%C3%A3o%20da%20mat%C3%A9ria%20org%C3%A2nic
a. Acesso em: 13 de ago. de 2022.
SANTOS, V. Ciclo da água. Brasil Escola, 2018 . disponível em:
https://brasilescola.uol.com.br/biologia/ciclo-agua.htm. Acesso em 13 de agosto de 2022.
14
AMABIS, J. M.; MARTHO, G. R.; MIZAGUCHI. Biologia. Vol.3. 1.ed. São Paulo: Moderna, 1974
SOARES, J.L.. Biologia. São Paulo: Scipione, 1997

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Ciclos biogeoquímicos

  • 1. UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE CENTRO DE DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL DO SEMIÁRIDO UNIDADE ACADÊMICA DE TECNOLOGIA DO DESENVOLVIMENTO DOCENTE: PROFA. ALECKSANDRA VIEIRA DE LACERDA CICLOS BIOGEOQUÍMICOS ANDERSON MATHEUS DE ARAUJO CLAUDINEY CARLOS RODRIGUES SUMÉ - PB 2022
  • 2. 2 ANDERSON MATHEUS DE ARAUJO CLAUDINEY CARLOS RODRIGUES CICLOS BIOGEOQUÍMICOS Artigo de apresentação para obtenção de nota na disciplina ciências do ambiente. Curso de engenharia de biossistemas. Professor Orientador: Dra. Alecksandra Vieira de Lacerda Período: maio a agosto de 2022 SUMÉ, PB 2022
  • 3. 3 SUMÁRIO INTRODUÇÃO 4 CICLOS BIOGEOQUÍMICOS 5 CICLO DO CARBONO 6 CICLO DO NITROGÊNIO 7 CICLO DO FÓSFORO 8 CICLO DO ENXOFRE 8 CICLO DA ÁGUA 9 AS PERTURBAÇÕES DOS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS. A EXTENSÃO DAS POLUIÇÕES 11 TEMPOS DE RENOVAÇÃO E DE RETENÇÃO 11 CICLAGEM DOS ELEMENTOS NÃO ESSENCIAIS 11 CONCLUSÃO 12 REFERÊNCIAS 13
  • 4. 4 INTRODUÇÃO Toda matéria e energia é reciclada e para isso existem os ciclos de biogeoquímicos, as árvores, por exemplo, usam a energia da luz do sol durante a fotossíntese , processo no qual utiliza alguns ciclos importantes para o seu desenvolvimento, e no final da vida dessa planta, ela entra para o ciclo como matéria para um novo ser. O ciclo biogeoquímico funciona com reservatórios de elementos, os principais reservatórios da terra são a atmosfera e a crosta terrestre. É preciso que os seres vivos auxiliem no movimento dos elementos a partir do uso e da devolução para a natureza, fazendo o ciclo se fechar e toda vida seja recriada a partir dos mesmos átomos. Nos ciclos biogeoquímicos temos os ciclos do carbono, nitrogênio, fósforo, enxofre e água com maior destaque. Esses ciclos não acontecem individualmente a água é muito importante para todos eles, como por exemplo, a lixiviação do nitrogênio e do fosfato em rios, lagos e oceanos. Os ciclos biogeoquímicos, por promoverem uma ciclagem dos elementos, garantem que eles sejam utilizados e, posteriormente, estejam novamente disponíveis. Esse é um fator extremamente importante, pois, alguns elementos são essenciais para os seres vivos, e seu uso constante, sem reposição, poderia ocasionar a extinção de espécies.(SANTOS, 2018).
  • 5. 5 CICLOS BIOGEOQUÍMICOS Ciclos biogeoquímicos são componentes essenciais para a manutenção da vida na biosfera, esses processos como o próprio fala acontece de forma circular, ou seja, os componentes saem do ambiente, vão para o organismo e depois voltam para o ambiente. Ao que se entende sobre os ciclos, eles possuem 2 tipos de estoques: os reserva e o de ciclagem; os de reserva não tem participação biológica ativa, enquanto o de ciclagem é mais ativo. Ainda, os ciclos se dividem em dois grupos, os gasosos que compõem a hidrosfera, e os sedimentares presentes na crosta terrestre (EUGENE, ODUM E GARY, 2005). O estudo desses processos parte do pressuposto de que a matéria é cíclica e transita pela litosfera (crosta terrestre), hidrosfera (corpos aquáticos ; rios, mares, lagos, geleiras), atmosfera (ar e gases) e biosfera (conjunto de todos os ecossistemas). São dez os elementos mais importantes: o carbono, oxigênio, o nitrogênio, que são seguidos, em um ordem decrescente, pelo fósforo, enxofre, cálcio e potássio. Chama-se de ciclos biogeoquímicos o conjunto de processos que asseguram a reciclagem permanente e mais ou menos rápida desses diversos elementos, e que fazem passar do estado orgânico ao estado mineral e vice-versa. As quantidades de elementos implicados no ciclos biogeoquímicos em escala da biosfera são enormes. São avaliadas em milhões de toneladas (Mt) ou em bilhões de toneladas (Gt) (DAJOZ, 2000). O prefixo bio está relacionado aos componentes vivos em ciclo, já o geo trata-se da crosta terrestre. Em um ciclo bioquímico , entende-se como a troca de materiais entre os componentes vivos e não vivos. Enquanto no ciclo geoquímico, conceito descrito por Polynov (1937), foca na interação entre a química presente na terra e a crosta terrestre, um exemplo dessa interação seria o intemperismo. Existem dois tipos fundamentais de mecanismos que asseguram a transformação da matéria orgânica em elementos minerais. No primeiro, a via de excreção animal garante a mineralização , esse tipo predomina nas biocenose planctônicas e em outras comunidades nas quais a maior parte do fluxo de energia transita pela via das cadeias alimentares de herbívoros. No segundo caso, a decomposição microbiana assegura a mineralização da matéria orgânica. Esse tipo é encontrado com frequência no meio terrestre, onde o fluxo de energia principal transita por cadeias de detritívoros situados no solo. Em um terceiro tipo, que aparece frequentemente nas florestas equatoriais, a reciclagem direta de matéria orgânica é assegurada por fungos simbióticos, que formam micorriza nas raízes de vegetais, em especial de árvores. Aparentemente, essas micorrizas podem digerir a matéria orgânica e transportar as substâncias minerais formadas diretamente nas raízes dos vegetais por intermédio de suas hifas, ao invés de deixar que a substância se perca no solo, de onde podem ser levadas para longe.(DAJOZ, 2000).
  • 6. 6 CICLO DO CARBONO Assim como o ciclo da água, a ciclagem do carbono é muito importante para a manutenção da vida no planeta, onde qualquer alteração indevida praticada pelo homem pode causar mudanças climáticas (EUGENE, ODUM E GARY, 2005). O carbono é encontrado em diversos reservatórios , o solo contém de 1.050 a 3.000 Gt. Os combustíveis fósseis representam 10.000 e os sentimentos, 20 milhões de Gt. O oceano contém 35.000 Gt de carbono sob a forma de carbonato dissolvido, sendo o principal reservatório e sendo muito mais importante que a atmosfera que contém apenas 750 Gt de carbono sob a forma de CO2. A única fonte de carbono para os vegetais autótrofos é o CO2 atmosférico, que é fixado anualmente pela fotossíntese é estimada em 35 Gt para a vegetação terrestre e em 25 Gt para o oceano. A taxa de renovação do carbono atmosférico é de 750/35 ou seja 20 anos, já no meio marinho a renovação é de 35.000/25, cerca de 1.400 anos.(DAJOZ, 2000). A produção de carbonato no mar também forma dióxido de carbono como subproduto da equação: Ca + 2HCO3 CaCO3 + H2O + CO2 → Além disso, o uso de combustíveis fósseis, junto a agricultura que utiliza das queimadas para aumentar a área agricultável, vem aumentando cada vez mais a quantidade de carbono presente na atmosfera. Apesar das plantações agrícolas removerem o carbono no processo de fotossíntese não é o suficiente se comparado a quantidade que é lançada na atmosfera mediante as queimadas e a energia gasta em todo o processo. Não só o CO2 (Dióxido de carbono), o metano (CH4) também é um dos responsável pelo agravamento do efeito estufa, apesar de ser produzido naturalmente por bactérias anaeróbicas, por animais ruminantes e pelos processos geoquímicos da mineração, estima-se que o metano absorve 25 vezes mais calor do que o CO2, ou seja, é um componente muito perigoso para o aquecimento global (EUGENE, ODUM E GARY, 2005). CICLO DO NITROGÊNIO O ciclo do nitrogênio é o mais complexo dos ciclos biogeoquímicos (Söderlund e Svensson; 1976). É difícil avaliar as quantidades de nitrogênio presentes dos diversos compartimentos da biosfera, com exceção da atmosfera e dos compostos nitrogenados de origem industrial, que são de 4 a 5 vezes mais abundantes do que aqueles provenientes da fixação biológica do nitrogênio atmosférico.(DAJOZ, 2000) O nitrogênio das células é decomposto para forma inorgânica por várias bactérias, elas dão suporte a diferentes etapas do ciclo onde cada uma é especializada para uma atividade específica
  • 7. 7 durante o processo. As bactérias estão sempre penetrando o nitrogênio na atmosfera, e o mesmo sempre volta para o ciclo por meio das atividades de microorganismo fixadores.⁵ Como os vegetais normalmente só podem utilizar o nitrogênio sob a forma nítrica ou amoniacal, é necessário que o nitrogênio orgânico do solo seja mineralizado. Essa mineralização da matéria orgânica morta é feita por microorganismos decompositores que agem em sequência. As três principais etapas dessa mineralização são as seguintes: - A amonificação é feita por microrganismos, como Microcus, que transformam o nitrogênio aminado de proteínas em amônio; - A nitrificação que transforma o amônio em nitrito, por Nitrosomonas; - A nitração, que transforma o nitrito em nitrato, por Nitrobacter; (DAJOZ, 2000). Uma parte importante da biofixação é uma enzima chamada nitrogenase, ela catalisa a quebra de N2, tal enzima pode diminuir o acetileno e etileno, assim facilita a fixação do nitrogênio em nódulos, solos, água ou qualquer um que precise. Fixar nitrogênio é um processo que requer muita energia, pois para quebrar a ligação tripla de N2 (N N) requer bastante demanda energética. ≡ Como tudo em grande quantidade é prejudicial, com o nitrogênio não seria diferente, e algumas atividades humanas como: a utilização de fertilizantes, a produção de leguminosas e a queima de combustíveis fósseis, prejudicam bastante o solo, a água e o ar. Essa produção artificial de nitrogênio é pouco aproveitada no ciclo, boa parte escapa e é misturada com os metais pesados. A maioria das espécies nativas são acostumadas com pouca quantidade desse nutriente, o seu excesso pode ocorrer o aparecimento de pragas que são adaptadas a grandes quantidades de nitrogênio. O excesso de nitrogênio diminui a biodiversidade e aumenta o número de pragas e doenças no mundo, além de prejudicar a saúde humana, o que pode ser um grande problema futuramente (Vitousek, 1997). CICLO DO FÓSFORO O ciclo do fósforo é mais simples comparado aos de outros elementos, como carbono e nitrogênio. No ciclo do fósforo não há passagem desse elemento pela atmosfera. O fósforo é o único macronutriente que não existe na atmosfera. É encontrado apenas em sua forma sólida nas rochas. Apenas um composto de fósforo é importante para os seres vivos o íon fosfato. O ciclo do fósforo é importante pois influencia no crescimento e sobrevivência de seres vivos.(MAGALHÃES, 2017). O principal reservatório de fósforos são as rochas, o ciclo tem início quando as rochas sofrem intemperismo e liberam o íon fosfato no solo, assim esse composto pode ser carregado até
  • 8. 8 os rios, oceanos e lagos ou incorporado por seres vivos. Quando são aproveitados pelos seres vivos, podem retornar à natureza durante a decomposição da matéria orgânica.(MAGALHÃES, 2017). Atualmente, não há preocupação referente ao suprimento de fósforo, visto que as reservas conhecidas até então são enormes, porém a mineração e o processamento do fosfato para fertilizantes criam graves problemas de poluição local (EUGENE, ODUM E GARY, 2005). O fósforo pode ser levado para rios, lagos e mares. Em ambientes aquáticos, o fósforo pode ser aproveitado pelos seres vivos ou sedimentar-se e ser incorporado às rochas em formação. Com o passar do tempo, as rochas sofrem intemperismos e o ciclo recomeça. O ciclo do fósforo pode se diferenciar em dois aspectos relacionados ao tempo - Ciclo de tempo ecológico:ocorre em tempo relativamente curto. Acontece quando uma parte dos átomos de fósforo é reciclada entre o solo, plantas, animais e decompositores. - Ciclo de tempo geológico: ocorre durante um longo tempo. Acontece quando outra parte dos átomos de fósforo é sedimentada e incorporada às rochas. (MAGALHÃES, 2017). Segundo Schindler, alguns ecossistemas de lagos ao longo do tempo conseguiram desenvolver um mecanismo para compensar a ausência de carbono e nitrogênio, porém não é possível com fósforo. Logo, ele fez uma correlação entre a água doce e o fósforo disponível. CICLO DO ENXOFRE É a principal forma disponível biologicamente que é reduzida pelos autótrofos e incorporada às proteínas, sendo o enxofre um componente essencial de certos aminoácidos (EUGENE, ODUM E GARY, 2005). Apesar da sua essência, o enxofre não é tão requerido para o ecossistemas, visto que ele não tão importante para o crescimento de plantas e animais, porém o enxofre se torna importante no processo de decomposição, principalmente para as bactérias que fazem a ciclagem do enxofre no solo e na água. Pode-se quantificar o ciclo do enxofre admitindo-se que, antes da intervenção do homem,havia um equilíbrio entre as entradas e as saídas no solo. As entrada provém do vulcanismo, da lixiviação de depósitos ricos em enxofre, de aerossóis marinhos formados pela agitação das ondas e de emissões de origem atmosféricos, as saídas devem-se ao transporte para o mar, realizado pelos rios, de diversos compostos sulfurados e pela formação, a partir de matéria orgânica, de gás sulfídrico volátil por decomposição anaeróbica sob ação de bactérias como desulfovibrio. Tanto o nitrogênio como o enxofre são afetados pela poluição causada pela indústria e a queima de combustíveis fósseis.(DAJOZ, 2000).
  • 9. 9 O ciclo do enxofre pode ser didaticamente iniciado com o enxofre elementar , insolúvel contido no solo e nas rochas. Esse enxofre elementar, ao entrar em contato com o oxigênio, também presente no solo ou na água devido a processos erosivos, é convertido a íon sulfato , tornando-se, assim, solúvel em água e, portanto, podendo ser absorvido pelos vegetais e microrganismos. .Uma vez absorvido pelo vegetal, o enxofre pode ser utilizado como cofator em processos metabólicos ou em estruturas protéicas, compondo o esqueleto de alguns aminoácidos. Animais, organismos consumidores, podem absorver o enxofre ao se alimentarem de vegetais ou de outros animais. Ao morrerem, o enxofre é reciclado e torna-se disponível novamente no ambiente, por meio dos organismos decompositores. CICLO DA ÁGUA A água tem grande importância no retorno dos nutrientes para os ciclos biogeoquímicos, processo no qual é possível graças às chuvas (PEREZ-MARIN e MENEZES, 2008). O ciclo da água é importante por si só e padrões do ciclo da água e chuva têm grandes efeitos sobre os ecossistemas da Terra. Em particular, escoamentos superficiais ajudam a mover elementos de ecossistemas terrestres, situados em terra, para ecossistemas aquáticos. A água envolvida no ciclo vem dos oceanos que evapora e vai para a atmosfera, ela se precipita e volta para a terra em forma de chuva, em seguida, encontra-se com algum rio e volta para os oceanos. Para que esse processo ocorra, é necessário bastante energia solar, estima-se que um terço dos raios solares esteja diretamente ligado com o ciclo da água; além disso, a movimentação da água varia muito dependendo da região, principalmente se tiver atividade humana.(EUGENE, ODUM E GARY, 2005). O ciclo da água distingue-se de outros ciclos por duas características importantes: a molécula de água não sofre transformações e os seres vivos quase não o influenciam. A água distribui-se de modo desigual na superfície da terra, e as necessidades são crescentes. O consumo atual varia, segundo cada país, de 10 a 7.000 L por dia e por pessoa sendo de uso doméstico ou industrial. (DAJOZ, 2000). Os vegetais desempenham um papel importante no ciclo da água. Um ha de bétula evapora 47 de água por dia, já 1 ha de trigo utiliza, durante o período de desenvolvimento, 3.750 de 𝑚 3 𝑚 3 água, ou seja, o equivalente de 375 mm de chuva para uma produção de 12,5 toneladas de matéria seca.(DAJOZ, 2000). Os grandes reservatórios desse ciclo são encontrados nos oceanos como o maior detentor do maior estoque, calotas polares e geleiras vem em segundo lugar. Devido ao aquecimento global, vem se notando um derretimento do gelo nas áreas mais frias, o que proporcionalmente vai
  • 10. 10 aumentando o nível do mar, já que quase toda a água dos continentes terminam no mar (EUGENE, ODUM E GARY, 2005). Os seres vivos possuem papel determinante no ciclo da água. Como todos os organismos possuem essa substância em seu corpo, a água também flui pelas cadeias alimentares. Além disso, as raízes das plantas absorvem água, e os animais obtêm essa substância bebendo-a ou retirando-a dos alimentos. Os animais perdem água por meio de processos como a eliminação de urina e fezes, respiração e transpiração. Já as plantas perdem água por transpiração, processo em que vapor de água é liberado pelos estômatos (estruturas presentes na epiderme vegetal que atuam nas trocas gasosas), e por gutação, processo no qual a água eliminada encontra-se no estado líquido. Além disso, parte da água que fica incorporada nesses seres é eliminada durante o processo de decomposição. É importante dizer que o ciclo da água varia de acordo com o local em que ele ocorre. Fatores como cobertura vegetal, altitude, temperatura e tipo de solo, por exemplo, afetam diretamente a quantidade de água envolvida no processo e a velocidade do ciclo (SANTOS,2018). O ciclo da água é importante porque garante que essa substância circule constantemente pelo ambiente, passando pelos organismos vivos e pelo meio físico. Como a água circula no ambiente, ela consegue suprir as necessidades dos seres vivos, que precisam diariamente dessa substância para o funcionamento adequado de seu organismo. Além disso, a permanência da água no ambiente é importante para algumas atividades realizadas pelos seres humanos, uma vez que ela é fundamental para a geração de energia, desenvolvimento da produção agrícola e agropecuária, diversas atividades industriais e algumas tarefas do dia a dia, como lavar roupa e louça. Entretanto, é importante destacar que, apesar de o ciclo da água garantir que essa substância circule no meio constantemente, isso não garante que não possa faltar água. Isso ocorre pelo fato de que o ciclo da água é complexo e pode ser afetado por diversos fatores, como o vento, que podem fazer com que a água que evaporou em uma área seja precipitada em outras áreas (SANTOS,2018). AS PERTURBAÇÕES DOS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS. A EXTENSÃO DAS POLUIÇÕES As atividades humanas traduzem-se pela emissão na atmosfera de numerosas substâncias cuja presença perturba os ciclos biogeoquímicos e provoca poluição muito diversas. Os poluentes podem ser substâncias tóxicas e não-biodegradáveis que se acumulam nos ecossistemas. Pode-se tratar também de substâncias que estão presentes normalmente na atmosfera, mas em quantidades pequenas. Essas substâncias não podem ser controladas pelos ciclos biogeoquímicos quando se tornam abundantes . A poluição das águas por substâncias orgânica, a acumulação na atmosfera de e de metano, que aumentam o efeito estufa, são exemplos de poluição provocadas por 𝐶𝑂2 substâncias normalmente presentes em pequenas quantidades de biosfera. Os pesticidas e os metais
  • 11. 11 pesados são exemplos de poluentes não degradáveis ou pouco degradáveis normalmente ausentes da biosfera.(DAJOZ, 2000). TEMPOS DE RENOVAÇÃO E DE RETENÇÃO A renovação é trabalhada em dois aspectos, que é a taxa de renovação e o tempo de renovação; na taxa é calculado uma fração da quantidade total de uma substância em um dado local por um certo período de tempo; já no tempo de renovação seria como o tempo gasto para substituir uma certa quantidade de substâncias (EUGENE, ODUM E GARY, 2005). CICLAGEM DOS ELEMENTOS NÃO ESSENCIAIS Os elementos não essenciais são aqueles que não têm serventia para um organismos ou para um ecossistema; geralmente esses componentes entram em um ciclo, onde será jogado de um lado para o outro, mas não irá desempenhar nenhuma função importante. Muitos desses elementos não essenciais estão relacionados a um ciclo de sedimentação, porém estudos mostram que as atividades humanas estão muito relacionadas a vários elementos não essenciais. Bons exemplos desses elementos não essenciais seriam as atividades de mineração que liberam bastante mercúrio no ambiente; desastres contendo elementos de radiação, onde pode infectar e desestrutura toda uma cadeia produtiva (EUGENE, ODUM E GARY, 2005).
  • 12. 12 CONCLUSÃO É reconhecido que a atividade humana pode levar a modificações significativas nas taxas de fluxo e no estoque dos elementos (ADUAN, VILELA e JUNIOR, 2004). Diante disso é importante entender como cada ciclo funciona, pois é possível se beneficiar de cada elemento e processo no qual ele é aplicado. O ser humano pode também causar a restauração e renovação dos ciclos, com a pesquisa adequada e com os ações que visam a estabilidade dos ecossistemas, é possível acabar com os problemas causados até agora e, talvez futuramente, não ocorra desequilíbrio na biosfera.
  • 13. 13 REFERÊNCIAS ADUAN, R. E; VILELA, M. F.; JUNIOR, F. B. R. Os grandes ciclos biogeoquímicos do planeta. Planaltina: EMBRAPA, 2004. EUGENE, P; ODUM; GARRY, W.B. Fundamentos de ecologia. 5 ed. Boston : Cengage Learning, 2005 POLYNOV, B.B. The cycle of weathering. London, Thomas Murby, 1937. DAJOZ , ROGER . Princípios de ecologia 7 ed. Porto Alegre : ARTMED, 2000 PEREZ-MARIN, A. M.; MENEZES, R. S. C. Ciclagem de nutrientes via precipitação pluvial total, interna e escoamento pelo tronco em sistema agroflorestal com Gliricidia sepium. Revista Brasileira de Ciência do Solo [online]. v. 32, n. 6, 2008 VITOUSEK, P. Nitrogen turnover in a ragweed-dominated 1st-year old field in southern Indiana. American Midland Naturalist, p. 46-53, 1983. SÖDERLUND, R.; SVENSSON, B. H. The global nitrogen cycle. Ecological Bulletins, p. 23-73, 1976. SCHINDLER, D. W. Evolution of phosphorus limitation in lakes: natural mechanisms compensate for deficiencies of nitrogen and carbon in eutrophied lakes. Science, v. 195, n. 4275, p. 260-262, 1977. MAGALHÃES, LANA . Ciclo do Fósforo. Toda Matéria , 2017. disponível em: https://www.todamateria.com.br/ciclo-do-fosforo/#:~:text=O%20ciclo%20tem%20in%C3%ADcio %20quando,a%20decomposi%C3%A7%C3%A3o%20da%20mat%C3%A9ria%20org%C3%A2nic a. Acesso em: 13 de ago. de 2022. SANTOS, V. Ciclo da água. Brasil Escola, 2018 . disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/biologia/ciclo-agua.htm. Acesso em 13 de agosto de 2022.
  • 14. 14 AMABIS, J. M.; MARTHO, G. R.; MIZAGUCHI. Biologia. Vol.3. 1.ed. São Paulo: Moderna, 1974 SOARES, J.L.. Biologia. São Paulo: Scipione, 1997