Ciclos Biogeoquímicos: quais são, como funcionam e exercícios
Os ciclos biogeoquímicos representam o movimento dos elementos químicos entre os seres vivos e a atmosfera, litosfera e hidrosfera do planeta.
A Biogeoquímica é a ciência que estuda os processos químicos que ocorrem no planeta, e mais especificamente, dos fluxos de elementos entre eles.
Os principais ciclos biogeoquímicos são:
- Ciclo do nitrogênio;
- Ciclo do carbono;
- Ciclo do oxigênio;
- Ciclo do fósforo;
- Ciclo da água.
Como funcionam os ciclos biogeoquímicos?
Uma característica fundamental dos ciclos biogeoquímicos é o fato dos componentes bióticos e abióticos estarem intimamente relacionados.
Os elementos químicos são retirados do ambiente, utilizados pelos organismos e novamente devolvidos à natureza. A vida está continuamente sendo recriada a partir dos mesmos átomos.
Quando um organismo morre, sua matéria orgânica é degradada pelos seres decompositores, representados por fungos e bactérias. Assim, os átomos que constituíam esse organismo retornam ao ambiente e podem ser novamente incorporados por outros seres vivos para produção de suas substâncias orgânicas.
Sem essa reciclagem, os átomos de alguns elementos químicos fundamentais para a vida poderiam desaparecer.
Para que ocorra o ciclo biogeoquímico é necessária a existência de um reservatório do elemento químico. Este reservatório pode ser a crosta terrestre ou a atmosfera. Além disso, são necessários os seres vivos que auxiliam no movimento dos elementos químicos.
Veja também: seres decompositores
Classificação dos ciclos biogeoquímicos
Os ciclos biogeoquímicos podem ser classificados em dois tipos básicos, conforme a natureza de seu reservatório abiótico:
Ciclo Gasoso: Possuem como reservatório a atmosfera. Exemplo: Ciclo do Nitrogênio e Ciclo do Oxigênio.
Ciclo Sedimentar: Possuem como reservatório as crosta terrestre. Exemplo: Ciclo do fósforo e Ciclo da Água.
Os elementos necessários à vida participam dos ciclos biogeoquímicos. São eles: a água, o carbono, o oxigênio, o nitrogênio e o fósforo.
Ciclo do Nitrogênio
O ciclo do nitrogênio corresponde à captação de nitrogênio do ambiente e transformação em compostos assimiláveis pelos seres vivos. Este ciclo biogeoquímico ocorre através de quatro etapas:
Fixação: absorção do nitrogênio atmosférico e a transformação em amônia através de bactérias fixadoras.
Amonificação: conversão de compostos nitrogenados em amônia por bactérias que atuam na decomposição da matéria orgânica.
Nitrificação: conversão da amônia em nitrito por oxidação do composto e, posteriormente, em nitrato, forma assimilável pelas plantas, por bactérias quimiossintetizantes. Assim, através da alimentação os animais podem obter o nitrogênio.
Desnitrificação: conversão de nitratos em gás nitrogênio, que é liberado no ambiente por de forma anaeróbica os compostos nitrogenados, como nitratos e amônia, e liberam gás nitrogênio para a atmosfera.
O nitrogênio é o elemento químico mais abundante da atmosfera terrestre. Encontrado na forma de N2, representa aproximadamente 78% do volume do ar atmosférico.
Porém, a grande maioria dos seres vivos não consegue assimilar o nitrogênio atmosférico. Para isso, as bactérias desempenham um papel importante no ciclo, pois atuam em várias etapas.
Aprenda mais sobre o Ciclo do Nitrogênio.
Ciclo da Água
O ciclo da água corresponde à transformação desse recurso na natureza, sendo representado basicamente pelas mudanças de seu estado físico, através de fenômenos como evaporação e transpiração.
A água é fundamental para a vida e pode ser encontrada na natureza em três estados físicos: sólido, líquido e gasoso. A maior parte é encontrada na forma líquida.
De forma resumida, o ciclo da água ocorre da seguinte forma:
- A água presente em lagos, rios e oceanos sofre evaporação. E as plantas liberam parte da água que absorvem através da transpiração.
- O vapor de água encontra as camadas mais altas da atmosfera. Com o resfriamento, este vapor se condensa e forma as nuvens, que se precipitam na forma de chuva.
- Assim, a água líquida atinge novamente a superfície terrestre.
- Então, a água infiltra o solo e é absorvida pelas plantas. Os animais podem ingerir diretamente ou através da alimentação.
Aprenda mais sobre o Ciclo da Água.
Ciclo do Carbono
O ciclo do carbono corresponde ao movimento do carbono na natureza. Trata-se do elemento que constitui as moléculas orgânicas.
A fotossíntese e a respiração são processos que governam o ciclo do carbono. Por isso, o ciclo inicia com a captação de gás carbônico (CO2) pelos organismos.
O ciclo do carbono consiste na fixação desse elemento pelos seres autótrofos, através da fotossíntese ou quimiossíntese.
Em termos de equação química destes processos temos:
6CO2 + 6H2O + energia (luz solar) → C6H12O6 + 6O2 (fotossíntese)
C6H12O6 (matéria orgânica) + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + energia (Respiração)
Os seres autótrofos fixam o carbono na forma de compostos orgânicos. Assim, ficam disponíveis aos seres produtores e consequentemente, para os consumidores e decompositores, através da cadeia alimentar.
O CO2 retorna para o meio ambiente através da respiração, decomposição ou queima de combustíveis fósseis.
Aprenda mais sobre o Ciclo do Carbono.
Ciclo do Oxigênio
O ciclo do oxigênio consiste no movimento desse elemento entre os seus três reservatórios principais: a atmosfera, a biosfera e a litosfera.
O oxigênio é o elemento mais abundante no planeta. Ele é liberado e consumido pelos seres vivos em diferentes formas químicas. Esses fatores fazem com que o ciclo seja mais complexo.
A fotossíntese é a principal responsável pela produção de oxigênio e a atmosfera é o principal reservatório de oxigênio para os seres vivos, onde pode ser encontrado na forma de O2 e CO2.
O O2 é usado na respiração aeróbica de plantas e animais, na qual a combinação dos átomos de oxigênio e hidrogênio, formam moléculas de água.
O CO2 atmosférico é usado no processo de fotossíntese e seus átomos de oxigênio passam a fazer parte da matéria orgânica das plantas.
Através da respiração celular e decomposição da matéria orgânica, o oxigênio é restituído à atmosfera, fazendo parte de moléculas de água e gás carbônico.
Aprenda mais sobre o Ciclo do Oxigênio.
Ciclo do Fósforo
O fósforo é o material genético constituinte das moléculas de RNA e DNA. Também pode ser encontrado nos ossos e dentes.
Na natureza é encontrado apenas nas rochas, em sua forma sólida. Quando as rochas sofrem degradação, os átomos de fósforo ficam disponíveis no solo e na água.
As plantas podem obter o fósforo quando o absorvem dissolvidos na água e no solo.
Os animais obtêm o fósforo através da água e alimentação.
O fósforo é devolvido ao ambiente pelos organismos decompositores, como resultado da degradação da matéria orgânica de plantas e animais. A partir daí, pode ser reciclado entre as plantas ou ser levado pela água da chuva até lagos e mares e se incorporar às rochas.
Aprenda mais sobre o Ciclo do Fósforo.
Exercícios resolvidos sobre ciclos biogeoquímicos
Questão 1
(PUC-RS/2001) As nações do mundo têm discutido a possibilidade de os países ricos e poluidores pagarem impostos aos países em desenvolvimento que mantiverem e/ou plantarem florestas. Esta seria uma maneira de amenizar a contribuição dos países poluidores para o “efeito estufa” (fenômeno responsável pelo aquecimento da Terra) pois as plantas, ao crescerem, retiram da atmosfera o principal elemento responsável por esse efeito. O elemento ao qual o texto acima se refere faz parte do ciclo:
a) do nitrogênio
b) do carbono
c) do fósforo
d) da água
e) do ozônio
Questão 2
(UFRGS/2009) Os seres vivos mantêm constantes trocas de matéria com o ambiente mediante processos conhecidos como ciclos biogeoquímicos.
Com base nos ciclos biogeoquímicos, assinale com V (verdadeiro) ou F (falso) as afirmações que se seguem.
( ) A atmosfera constitui o principal reservatório de carbono, nitrogênio, fósforo e oxigênio.
( ) No ciclo da água, a evaporação é menor nos oceanos, enquanto a precipitação é menor na superfície terrestre.
( ) O nitrogênio atmosférico (N2) é incorporado em moléculas orgânicas através da absorção foliar.
( ) Todas as moléculas orgânicas dos seres vivos têm átomos de carbono em sua composição, e seu retorno ao ciclo pode ocorrer através de processos de decomposição.
A sequência correta de preenchimento dos parênteses, de cima para baixo, é:
a) V – F – V – V
b) F – F – F – V
c) V – V – F – F
d) F – V – F – V
e) V – F – V - F
Questão 3
(UDESC/2009) Com relação aos ciclos biogeoquímicos, analise as seguintes afirmativas:
I. No ciclo do carbono: as cadeias de carbono formam as moléculas orgânicas através dos seres autotróficos por meio da fotossíntese, na qual o gás carbônico é absorvido, fixado e transformado em matéria orgânica pelos produtores. O carbono volta ao ambiente através do gás carbônico por meio da respiração.
II. No ciclo do oxigênio: o gás oxigênio é produzido durante a construção de moléculas orgânicas pela respiração e consumido quando essas moléculas são oxidadas na fotossíntese.
III. No ciclo da água: a energia solar possui um papel importante, pois ela permite que a água em estado líquido sofra evaporação. O vapor de água, nas camadas mais altas e frias, condensa-se e forma nuvens que, posteriormente, precipitam-se na forma de chuva, e a água dessa chuva retorna ao solo formando rios, lagos, oceanos ou ainda se infiltrando no solo e formando os lençóis freáticos.
IV. No ciclo do nitrogênio: uma das etapas é a de fixação do nitrogênio, na qual algumas bactérias utilizam o nitrogênio atmosférico e fazem-no reagir com oxigênio para produzir nitrito, que será transformado em amônia no processo de nitrificação.
Assinale a alternativa correta.
a) Somente as afirmativas II e IV são verdadeiras.
b) Somente as afirmativas I e II são verdadeiras.
c) Somente as afirmativas I, III e IV são verdadeiras.
d) Somente as afirmativas II, III e IV são verdadeiras.
e) Somente as afirmativas I e III são verdadeiras.
Confira mais questões com gabarito comentado em exercícios sobre ciclos biogeoquímicos.
Referências Bibliográficas
AMABIS, José Mariano; MARTHO, Gilberto Rodrigues; MIZAGUCHI. Biologia. Vol.3. 1.ed. São Paulo: Moderna, 1974
SOARES, Jose Luis. Biologia. São Paulo: Scipione, 1997.
BATISTA, Carolina. Ciclos Biogeoquímicos: quais são, como funcionam e exercícios. Toda Matéria, [s.d.]. Disponível em: https://www.todamateria.com.br/ciclos-biogeoquimicos/. Acesso em: