Universidade Federal de Campina Grande – UFCG
Professora: Márcia M. Rios Ribeiro
Estagiários-docentes (Programa de Pós-Graduação
em Eng. Civil e Ambiental):
Danniel Cláudio de Araújo
Período 2010.1
CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
DEFINIÇÃO
 Tratam-se de movimentos cíclicos que envolvem elementos químicos
presentes no meio biológico e o ambiente geológico;
 Elementos que são necessários ao desenvolvimento dos tecidos vivos;
BIO
Porque os
organismos vivos
interagem no
processo de síntese
orgânica e
decomposição dos
elementos
GEO
Porque o
meio terrestre
é a fonte dos
elementos
QUÍMICOS
Porque são
ciclos de
elementos
químicos
Elementos químicos mais presentes nos seres vivos ( % por peso)
Fonte: BIOLOGIA – BSCS: versão Verde, vol.1, 1979
As principais características observadas nos ciclos biogeoquímicos são:
 Um deposito geológico (atmosfera ou litosfera);
 Inclusão dos seres vivos (vegetais, animais e microrganismos);
 Câmbios químicos;
 Movimento do elemento químico desde o meio físico até os organismos
e seu retorno a este;
 Para a ecologia, o fator mais importante de um ciclo biogeoquímicos é o
fato de que os componentes bióticos e abióticos aparecem intimamente
entrelaçados.
 Ciclos Gasosos - o depósito está na atmosfera ou hidrosfera, composto
dos seguintes nutrientes:
Oxigênio
Reservatório é a atmosfera
Carbono
Grande reservatório está na hidrosfera, na forma de gás
carbônico, embora também esteja presente na atmosfera;
Nitrogênio
Reservatório é a atmosfera.
 Ciclos Sedimentares - depósito está na crosta terrestre, composto dos
seguintes nutrientes:
Água
Os depósitos são o mar, rios, lagos, rochas sedimentares.
Fósforo
Os reservatórios são as rochas formadas em remotas eras
geológicas.
Enxofre
O maior reservatório são as rochas e sedimentos.
Desta forma os ciclos biogeoquímicos podem ser divididos em dois tipos:
 Ciclos (de nutrientes) gasosos
Cujo depósito ou reservatório geológico é a atmosfera: (rápidos e
fechados)
- Ciclo do Carbono
- Ciclo do Oxigênio
- Ciclo do Nitrogênio
 Ciclos (de nutrientes) sedimentares
Cujo reservatório geológico são as rochas sedimentares: ( lentos)
- Ciclo do Fósforo
- Ciclo do Enxofre
 A participação antrópica nos ciclos biogeoquímicos dá-se pela utilização
do ar, da água e do solo como sumidouro de seus despejos.
CICLO DO CARBONO
O elemento carbono (C) é o principal constituinte de tudo o que é orgânico e
embora o dióxido de carbono (CO2) represente apenas 0,35% dos gases que
compõem a atmosfera, o carbono é um elemento que nos últimos anos tem
provocado mudanças profundas em todo a terra.
O Ciclo do carbono se inicia a partir do momento em que as plantas, ou
outros organismos autótrofos¹, absorvem o gás carbônico da atmosfera e o
utilizam na fotossíntese (ou quimiossíntese no caso de alguns organismos)
incorporando-o às suas moléculas. Então o carbono passa para o próximo
nível trófico² quando os animais herbívoros ingerem as plantas e absorvem
parte do carbono incorporado na forma de açúcares.
¹ - organismos que, a partir de compostos inorgânicos, fabrica seu próprio alimento mediante fotossíntese ou
quimiossíntese.
² - Referente à nutrição ou o posicionamento na cadeia alimentar.
 Parte dos restos de animais e vegetais pode não sofrer
decomposição e transformar-se em combustíveis fósseis
(carvão e petróleo).
 Boa parte do carbono que estava preso durante milhões de
anos nessas substâncias, está sendo devolvido à atmosfera,
através da queima de combustíveis.
 Em consequência destas queimas, a concentração de CO2 na
atmosfera aumentou nos últimos anos
EFEITO ESTUFA
O efeito estufa é hoje uma das principais
preocupações de governos e de
instituições internacionais ligadas ao
problema ambiental. Estimativas
elaboradas há cerca de duas décadas
indicavam que ele causaria o aquecimento
global entre 1 e 4 º C no século 21. O
melhor conhecimento hoje disponível
levou a se corrigir a estimativa para baixo
(1 a 1,5 ºC) e permitiu divisar melhor as
possíveis conseqüências desse efeito.
Resultados de medições de concentração a partir de 1750, obtidos pela
análise de ar contido em camada de gelo polar, e informações sobre o
estoque florestal, obtidos do exame de anéis de crescimento de árvores,
permitiram estabelecer uma base de informações da qual se pode deduzir a
contribuição dos combustíveis fósseis para o carbono atmosférico.
Fonte: Ferreira. em http://ecen.com/eee26/emis_omar.htm. pesquisado em 15/01/09
O carbono emitido pelas fontes bióticas e pelo uso da energia é parcialmente
absorvido nos sumidouros naturais (biomassa e oceanos), ficando o restante na
atmosfera. Esta última parte é a causa das preocupações a curto prazo.
Naturalmente é impossível “carimbar” o carbono conforme sua origem, de
forma que um confronto entre a emissão e a retenção na atmosfera referir-se-á
ao carbono total em circulação.
Fonte: Ferreira. em http://ecen.com/eee26/emis_omar.htm. pesquisado em 15/01/09
CICLO DO OXIGÊNIO

O Oxigênio se distribui em três reservatórios: a atmosfera (os gases que
rodeiam a superfície da terra), a biosfera (os organismos vivos e o seu
ambiente próximo) e a litosfera (a parte sólida exterior da terra);
O oxigênio é o elemento mais abundante na crosta terrestre e nos
oceanos, e o segundo na atmosfera, que se encontra como:
oxigênio
dióxido
ozônio
dióxido
diatômico/oxigênio molecular (O2),
de carbono (CO2),
(O3),
de nitrogênio (NO2),
monóxido
dióxido
de nitrogênio (NO),
de enxofre (SO2), etc.
FLUXO DO OXIGÊNIO

A maior fonte do oxigênio presente na atmosfera e biosfera é a
fotossíntese que transforma dióxido de carbono e água em oxigênio e
açúcar;

6CO2 + 6H2O + energia → C6H12O6 + 6O2

O oxigênio também tem um ciclo entre a biosfera e a litosfera, através
das conchas de carbonato de cálcio (CaCO3) produzidas por
organismos marinhos

A fotossíntese nos oceanos contribui aproximadamente com 45% do
oxigênio total livre no ciclo do oxigênio. O crescimento da população de
organismos que fazem fotossíntese é limitada principalmente pela
disponibilidade de fósforo dissolvido.
CICLO DO NITROGÊNIO
 O nitrogênio é um componente que entra na composição de duas moléculas
orgânicas de considerável importância para os seres vivos: as proteínas e os ácidos
nucléicos.
 Embora presente em grande concentração no ar atmosférico, essencialmente na
combinação molecular N2, poucos são os organismos que o assimilam nessa forma.
 Apenas certas bactérias e algas cianofíceas podem retirá-lo do ar na forma de N2
e incorporá-lo às suas moléculas orgânicas.
 Algumas bactérias nitrificantes na superfície do solo realizam a conversão do
nitrogênio, transformam a amônia em nitratos, disponibilizando esse elemento
diretamente às plantas e indiretamente aos animais, através das relações tróficas:
produtor e consumidor.
CICLO DO FÓSFORO
 o ciclo do fósforo é mais simples do que os ciclos do carbono e do
nitrogênio, pois não existem muitos compostos gasosos de fósforo, apenas um
composto de fósforo realmente importante para os seres vivos que é o íon
fosfato.
O fósforo é o material genético constituinte das moléculas dos ácidos
ribonucléico (RNA) e desoxirribonucléico (DNA) e componente dos ossos e
dentes.
 O fósforo aparece principalmente na forma de fosfato (PO4-3), obtido a
partir da degradação das rochas (minerais).
 Drenado gradativamente para o mar, o fosfato passa por processos de
sedimentação,
sendo
incorporado
às
rochas.
Podendo
retornar
ao
ecossistema terrestre por meio dos processos geológicos, como a elevação
do leito no mar ou o rebaixamento do nível das águas.
 Existem dois ciclos do fósforo que acontecem em escalas de tempo bem
diferentes:
 Uma parte do elemento recicla-se localmente entre o solo, as plantas,
consumidores e decompositores, em uma escala de tempo relativamente
curta, que podemos chamar “ciclo de tempo ecológico”.
 Outra parte do fósforo ambiental sedimenta-se e é incorporada às rochas;
seu ciclo envolve uma escala de tempo muito mais longa, que pode ser
chamada “ciclo de tempo geológico”.
CICLO DO ENXOFRE
As proteínas dependem basicamente do enxofre. O enxofre é encontrado no
solo em combinações de sais de sulfato, sulfetos e minério. Nas proximidades
de vulcões, o enxofre é encontrado na sua forma original, razão pela qual há
muitas unidades de exploração nestas regiões. O ciclo do enxofre
compreende 6 etapas básicas:
a) As plantas absorvem compostos contendo enxofre além dos sulfatos;
b) Na produção de aminoácidos das plantas, o hidrogênio substitui o oxigênio
na composição dos sulfatos;
c) Os seres vivos se alimentam das plantas;
d) Microorganismos decompõem os aminoácidos que contêm enxofre nos
restos de animais e plantas, criando sulfito de hidrogênio;
e) O enxofre é extraído do sulfito por bactérias e microorganismos;
f) Sulfatos são produzidos pela ação de microorganismos na combinação do
enxofre com o oxigênio.

O ciclo do enxofre é complicado pelo grande número de estados de
oxidação que este elemento pode assumir, incluindo o sulfeto de
hidrogênio (H2S), dióxido de enxofre (SO2), sulfato (SO42–) e ácido
sulfúrico (H2SO4), entre outros;

Os processos inorgânicos são responsáveis por muitas destas
transformações;

Bactérias, que seqüestram o enxofre e/ou o liberam para o meio
ambiente;

As atividades humanas também liberam grandes quantidades de
enxofre, principalmente através da queima de combustíveis fósseis;

Apresenta um ciclo com dois reservatórios: um maior, nos sedimentos
da crosta terrestre outro, menor, na atmosfera.
CICLO DA ÁGUA
Podemos definir ciclo hidrológico como a seqüência “fechada” de fenômenos
pelos quais a água passa do globo terrestre para a atmosfera, na fase de
vapor, e regressa àquele, nas fases líquida e sólida.
A água ocupa 70% da superfície da Terra. A maior parte, 97%, é salgada.
Apenas 3% do total é água doce, onde 77% está congelada, 22% compõem-se
de água subterrânea, o restante está na atmosfera, animais, plantas. Apenas
0,01% vai para os rios, ficando disponível para uso.
A água é uma das matérias-primas da fotossíntese: seus átomos de
hidrogênio irão fazer parte da glicose fabricada, e seus átomos de oxigênio
se unem para formar o O2 (gás oxigênio) liberado para a atmosfera
O grande problema dos recursos hídricos é a sua irregularidade no que se refere
A distribuição espacial e as demandas, como mostram as figuras a seguir.
Situação do Brasil
ETAPAS DO CICLO HIDROLÓGICO
ALTERAÇÕES NO CICLO

O desmatamento e a retirada da cobertura vegetal deixa o solo
desprotegido, facilitando a erosão e o assoreamento dos rios,
lagos e lagoas

A erosão do solo deixa-o impróprio para a agricultura e
atividades pastoris e o assoreamento dos rios pode provocar
enchentes catastróficas
EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO
Discorra sobre a participação antrópica nos ciclos biogeoquímicos
A concentração de Co2 atmosférico é mais baixa ao meio dia e mais alta a
noite. Usando o ciclo do carbono, explique como isto é possível.
Descreva o ciclo hidrológico enumerando as etapas.