Introdução à Biologia/Ecologia/Ciclos biogeoquímicos

Os nutrientes minerais pertencem à Biosfera e sua quantidade é limitada. Por isso, a matéria orgânica que constitui os seres vivos está constantemente sendo degradada, e é assim que seus elementos constituintes retornam à natureza, e depois são reaproveitados.

Ciclo da água

Um dos recursos mais importantes da Terra é a água. Ela ocorre em três estados da matéria: na forma sólida, como o gelo; na forma líquida, como a água; na forma gasosa, como o vapor. A água possui muitas propriedades incomuns que são críticas para a vida: é um bom solvente e possui alta tensão superficial. Como uma molécula polar estável na atmosfera, desempenha um papel importante como absorvente da radiação infravermelha. A água também possui um calor específico peculiarmente alto, que desempenha um grande papel na regulação do clima global. Sua importância pode ser ilustrada por meio de alguns exemplos:

A água é um elemento construtivo na fotossíntese das plantas e é um constituinte dos organismos;
A água é um solvente para os nutrientes do solo;
A água é de necessidade vital: o ar seco extrai de 1 a 2 kg de água diariamente do corpo humano;
A água é um condutor de energia (utilizada na geração de energia, causadora de danos por enchentes);
A água é um meio de transporte (águas residuais, canais de drenagem, navegação);
A água é o mais importante regularizador de energia no balanço energético da Terra; sem a evaporação, a vida na Terra na sua forma atual seria impossível;

Cerca de 97% da água existente na Terra estão nos mares e oceanos, e apenas 3% são encontradas nos rios, lagos, lençóis subterrâneos e nas geleiras. Uma parte da reserva de água está em circulação contínua e compõe uma transferência, pois evapora das superfícies líquidas e do solo e após a condensação na atmosfera é depositada novamente nas superfícies como precipitação líquida ou sólida (chuva, granizo, neve, etc). O vapor de água em circulação na atmosfera representa apenas de 0,001% do total de água do planeta: sua completa condensação e precipitação formaria uma camada de água de somente 2 a 3 cm de profundidade na superfície da Terra.

Ciclo do carbono

O ciclo do carbono é uma sucessão de transformações que sofre ao longo do tempo. É um ciclo bioquímico de grande importância para a manutenção do clima da terra, e em todas as atividades básicas para a sustentação da vida. O ciclo do carbono na realidade são dois ciclos que acontecem em diferentes velocidades:

Ciclo biológico: Compreende as trocas de carbono (CO²) entre os seres vivos e a atmosfera, ou seja, a fotossíntese processo na qual o carbono é retido pelas plantas e a respiração que o devolve para a atmosfera. Este ciclo é relativamente rápido; estima-se que a renovação do carbono atmosférico ocorre a cada 20 anos.
Ciclo biogeoquímico propriamente dito: Regula a transferência do carbono entre a atmosfera e a litosfera (oceanos, rios e solo). O CO² atmosférico se dissolve com facilidade na água, formando o ácido carbônico que ataca os silicatos constituintes das rochas produzindo íons bicarbonatos. Estes íons dissolvidos na água alcançam o mar onde são assimilados pelos animais formando sedimentos após a sua morte. O retorno do carbono a atmosfera ocorre por erupções vulcânicas após a fusão das rochas, processo de longa duração que depende dos mecanismos geológicos. Além disso, a matéria orgânica sedimentada pode ser sepultada produzindo através dos séculos o carvão, petróleo e gás natural devido à decomposição deste material em ausência de oxigênio.

O armazenamento de carbono em depósitos fósseis supõe, na prática, uma diminuição dos níveis atmosféricos de dióxido de carbono. A combustão indiscriminada destes combustíveis fósseis para sustentar as atividades industriais e de transporte produz uma elevação significativa de dióxido de carbono na atmosfera ocasionando alterações climáticas como o efeito estufa.

Ciclo do nitrogênio

O nitrogênio é o componente essencial dos aminoácidos e dos ácidos nucleicos, vitais para os seres vivos. As plantas podem obter carbono, oxigênio e hidrogênio diretamente da água e da atmosfera; mas não são capazes de retirar o nitrogênio, que representa 78% da atmosfera terrestre. Ao contrário do carbono, do oxigênio, e do hidrogênio, o nitrogênio é muito pouco reativo do ponto de vista químico, e apenas certas bactérias e algas azuis possuem a capacidade altamente especializada de assimilar o nitrogênio da atmosfera e convertê-lo numa forma que pode ser usada pelas células. As algas azuis e algumas bactérias transformam o nitrogênio em amônia; outras bactérias transformam a amônia em nitritos e nitratos de amônia. O ciclo se fecha a partir da atividade de outras bactérias, que efetuam a desnitrificação e devolvem o nitrogênio molecular para a atmosfera.