Ciclos biogeoquímicos

Os ciclos biogeoquímicos são processos naturais em que os elementos químicos circulam entre os seres vivos e o meio ambiente.

Os ciclos biogeoquímicos, também chamados de ciclos da matéria, podem ser definidos como processos naturais em que ocorre a ciclagem dos elementos, ou seja, sua passagem do meio ambiente (componentes físico-químicos) para os organismos vivos e destes de volta para o meio. 

Por esses ciclos envolverem organismos vivos, o meio terrestre (parte não viva) e elementos químicos, recebem a denominação de biogeoquímicos.

Durante um ciclo biogeoquímico, os elementos são absorvidos por seres vivos e são responsáveis por várias e diferentes reações químicas fundamentais para a sobrevivência desses organismos. Posteriormente esses elementos retornam ao ambiente pelo processo de decomposição ou por outros mecanismos, tais como a transpiração, respiração e eliminação de fezes. Assim sendo, fica nítido que a matéria é reciclada e que os elementos, tais como nitrogênio, carbono e oxigênio, não são criados nem destruídos.

A contínua passagem dos elementos através dos seres vivos e dos elementos não vivos da Terra garante a sua disponibilidade constante na natureza. Em um ecossistema natural, sem intervenção do homem, esses ciclos permanecem em um constante equilíbrio.

De acordo com o seu reservatório, costuma-se classificar os ciclos biogeoquímicos em dois tipos: os ciclos gasosos e os ciclos sedimentares. Os ciclos gasosos possuem como principal reservatório a atmosfera. Como exemplo, podemos citar o ciclo do carbono, do oxigênio e do nitrogênio. Já os ciclos sedimentares são aqueles que possuem como reservatório a crosta terrestre. São exemplos os ciclos do fósforo e do enxofre.

Os ciclos gasosos geralmente ocorrem de maneira mais rápida que os ciclos sedimentares. Isso acontece em face da dificuldade de acesso dos organismos aos reservatórios da crosta terrestre. Além desses fatores, a velocidade dos ciclos também pode ser influenciada pela natureza do elemento químico, taxa de crescimento de seres vivos, movimento na teia alimentar, taxa de decomposição e a ação do homem.

A intervenção humana no meio ambiente altera significativamente a ciclagem dos elementos. A poluição, a extração de minerais, a agricultura e a produção de energia são exemplos clássicos de nossa interferência nos ciclos biogeoquímicos.

Os ciclos biogeoquímicos compreendem os processos pelos quais os organismos retiram os elementos químicos ou compostos da natureza para serem utilizados por eles, devolvendo-os em seguida ao ambiente. Assim, a matéria no ambiente, embora sofra rearranjos, mantém-se, de certa forma, constante, pois está sendo constantemente reciclada. Dentre os principais ciclos biogeoquímicos, podemos destacar os ciclos da água, do oxigênio, do nitrogênio e do carbono.

Ciclo da água

A água é um dos elementos essenciais para a vida no planeta. Ela está presente na natureza em três estados físicos: sólido, líquido e gasoso. Em seu ciclo ela passa da fase líquida, presente em rios e mares, por exemplo, para o estado de vapor por meio da evaporação.

Em camadas mais altas da atmosfera, o vapor da água condensa-se e volta à superfície na forma líquida, num processo denominado precipitação. Entretanto, quando o resfriamento do vapor de água ocorre excessivamente, após a condensação, ele solidifica-se e volta à terra na forma de neve ou granizo.

O ciclo da água envolve processos, como evaporação, condensação, precipitação e infiltração.

Quando a água cai sobre o ambiente terrestre, ela infiltra no solo, indo parar nos lençóis freáticos. Os seres vivos ingerem ou absorvem a água do ambiente e utilizam-na em diversas reações que ocorrem em seus organismos. A água pode ser devolvida ao ambiente por meio dos seres vivos em processos de respiração, transpiração e excreção. 

Ciclo do carbono

Pode ser dividido em biológico e geológico, como veremos a seguir:

Ciclo biológico do carbono

Pela fotossíntese, os organismos autotróficos assimilam os compostos carbonatos, transforma-os em matéria orgânica e transferem-na aos organismos heterotróficos por meio da cadeia alimentar. Organismos que realizam a quimiossíntese também utilizam o carbono para a produção de compostos orgânicos.

O carbono retorna ao ambiente, na forma de dióxido de carbono (CO2), pelos seres vivos em processos de respiração e decomposição. O homem contribui com o aumento do CO2 na natureza por meio de ações como desmatamento, queimadas e uso de combustíveis fósseis.

O ciclo do carbono pode ser dividido em dois: biológico e geológico.

• Ciclo geológico do carbono

Pela difusão ocorre a troca de CO2 entre a hidrosfera e a atmosfera até que se obtenha um equilíbrio entre os dois meios. O CO2 presente na atmosfera pode dissolver-se na chuva e produzir uma substância ácida, o H2CO3, que atuará na erosão de rochas silicatadas, liberando, no meio, íons Ca2+ e HCO3-.

Esses íons são utilizados, nos oceanos, por organismos para a construção de suas conchas, que, após a sua morte, acumulam-se no sedimento. Esse material pode migrar para regiões de alta pressão e temperaturas, onde os carbonatos serão parcialmente fundidos. A ação de vulcões liberará o CO2 novamente para a atmosfera. Saiba mais sobre esse ciclo acessando: Ciclo do carbono.

Ciclo do oxigênio

A principal forma de produção de oxigênio é pelo processo de fotossíntese, realizado pelos organismos autotróficos fotossintetizantes, como plantas e algas. Esses organismos assimilam o dióxido de carbono (CO2) para a produção de matéria orgânica e liberam no ambiente, como um dos produtos finais do processo, o gás oxigênio (O2).

O oxigênio liberado na atmosfera será utilizado por alguns organismos no processo de respiração celular. Um dos produtos finais da respiração celular é o dióxido de carbono, que será liberado no ambiente. Assim, podemos observar como os ciclos do oxigênio e do carbono estão interligados. É importante destacar que o oxigênio produzido também participará da formação da camada de ozônio. Para saber mais sobre esse ciclo, leia: Ciclo do oxigênio.

Os ciclos do oxigênio e do carbono estão interligados e envolvem processos, como a fotossíntese e a respiração.

Ciclo do nitrogênio

O nitrogênio está presente nas moléculas de aminoácidos, constituintes das proteínas, sendo, assim, um elemento essencial para os seres vivos, e constitui cerca de 78% da atmosfera. O ciclo do nitrogênio pode ser dividido em três etapas:

• Fixação: O processo de fixação corresponde à retirada de nitrogênio da atmosfera (N2) e à sua transformação em amônia (NH3), a qual poderá ser assimilada pelos seres vivos. Esse processo pode ser realizado pelas cianobactérias, em meio aquático; por bactérias que vivem no solo, como as do gênero Azotobacter; e por bactérias do gênero Rhizobium, que vivem em nódulos presentes nas raízes de plantas leguminosas. Pode ocorrer também a fixação atmosférica do nitrogênio, por meio de descargas elétricas, no entanto, esse processo ocorre em menor escala.

• Nitrificação: A amônia produzida anteriormente, bem como a liberada pelos processos de excreção de animais e decomposição, é convertida, no solo, em nitritos (NO-2) e nitratos (NO-3), substâncias mais facilmente absorvidas e assimiladas pelas plantas. Esse processo é realizado por bactérias denominadas nitrificantes, do gênero Nitrosomonas e Nitrobacter.

• Desnitrificação: Nessa etapa, bactérias, denominadas desnitrificantes, retiram o nitrogênio de compostos nitrogenados, como nitrito e nitrato, e devolvem-no à atmosfera na forma gasosa.