MÓDULO 1 Professora: Bartira Brandão da Cunha Monitora: Laís Leal Porque os organismos vivos interagem no processo de síntese orgânica e decomposiçã o dos elementos. Porque o meio terrestre é a fonte dos elementos. Porque são ciclos de elementos químicos. Biogeoquímica é a ciência que estuda a troca ou a circulação de matéria entre os componentes vivos e físico-químicos da Biosfera (Odum, 1971). Trata-se de movimentos cíclicos de elementos químicos entre o meio biológico e o ambiente geológico. CARACTERÍSTICAS: • Existência de um depósito geológico; • Presença de seres vivos; • Câmbios químicos; • Movimento do elemento químico. Nutrientes elementos químicos e sais dissolvidos necessários ao crescimento e a reprodução dos seres vivos. • Macronutrientes quantidades superiores à 0,2% do peso orgânico seco do ser vivo (C, H, O, N, Ca, P, S, K, Cl, Na, Mg e Fe) • Micronutrientes quantidades inferiores à 0,2% do peso orgânico seco do ser vivo (Al, B, Cr, Zn) Os elementos necessários à vida - água, carbono, oxigênio, nitrogênio, etc. - passam por ciclos biogeoquímicos que mantêm sua pureza e a capacidade de serem aproveitados pelos seres vivos. MEIO FÍSICO CICLOS BIOGEOQUÍMICOS SERES VIVOS Ciclos Gasosos o depósito está na atmosfera, composto dos seguintes nutrientes: Oxigênio, Carbono e Nitrogênio. São ciclos relativamente rápidos e fechados, onde não existe quase nenhuma perda de elementos durante o processo de recirculação. Ciclos Sedimentares o depósito está na crosta terrestre (rochas sedimentares), composto dos seguintes nutrientes: Fósforo e Enxofre. São considerados ciclos lentos, devido a pouca acessibilidade aos organismos. Condensação Nuvens de chuva Transpiração Precipitação Transpiração das plantas Precipitação na terra Escoamento Escoamento Superficial (rápido) Evaporação Evaporação vinda da terra Precipitação Evaporação vinda do oceano Escoamento Superficial (rápido) Infiltração e percolação Movimento da água no solo (lento) Armazenamento no oceano Precipitação para o oceano Temos interferido no ciclo da água através de: • Retiradas de grandes quantidades de água doce de córregos, lagos e fontes subterrâneas • Remoção da vegetação para dar lugar à agricultura, à mineração, à construção de estradas e às edificações e cobrimento do solo com prédios concretos e asfalto. • Poluição adição de nutrientes como fósforo e nitratos encontrados nos fertilizantes e outros poluentes. Difusão entre atmosfera e o oceano Queima de combustíveis fósseis Dióxido de carbono dissolvido nas águas do oceano Fotossíntese Respiração aeróbia Teias alimentares marinhas Produtores, consumidores, decompositores Incorporação nos sedimentos morte, sedimentação Subelevação ao longo do tempo geológico sedimentação Sedimentos marinhos, incluindo formações com combustíveis fósseis Atmosfera (a maior parte do carbono está na forma de CO2) Queima de Combustíveis fósseis Atividade Vulcânica Rochas terrestre desgaste Fotossíntesse Respiração aeróbia Combustão de madeira (para limpar a terra ou para combustível) desmatamento Teias alimentares marinhas Produtores, consumidores, decompositores Água do solo (Carbono dissolvido) Morte, soterramento, compressão ao longo Do tempo geológico Sedimentação Combustíveis fósseis Temos interferido no ciclo do carbono de duas formas: • Removendo árvores e outras plantas que absorvem CO2 pela fotossíntese antes que elas possam crescer novamente. • Adicionando grandes quantidades de CO2 por meio da queima de combustíveis fósseis e madeira. Emissão de CO2 por combustíveis fósseis (Bilhões de toneladas métricas de equivalente de carbono) Alta projeção Baixa projeção Anos O excesso de CO2 esquenta a atmosfera causando o aquecimento global. Esse aquecimento poderia destruir a produção mundial de alimentos e os habitats selvagens, alterar as temperaturas e os padrões de precipitação e elevar o nível do mar em várias partes do mundo. O homem interfere no ciclo do oxigênio de três maneiras: • Inalamos oxigênio e exalamos dióxido de carbono; • Diminuímos o nível de oxigênio e aumentamos o de dióxido de carbono pela queima de combustíveis, • Desmatamos e pavimentamos terras anteriormente verdes reduzindo a quantidade de vegetação que colabora para a produção de oxigênio. Nitrogênio Gasoso (N2) na Atmosfera Fixação do Nitrogênio pela indústria e para a agricultura Teias alimentares na terra Fertilizantes Absorção pelos autótrofos Absorção pelos autótrofos excreção, morte, e decomposição Fixação do Nitrogênio Bactérias convertem o N2 em amonia (NH3); que se dissolve to formar O amônio (NH4+) Resíduos Nitrogenosos Permanecem no solo Amonificação NH3, NH4+ no Solo Perda pela lixiviação bactérias, fungos convertem os resíduos em NH3; que se dissolvem para formar NH4+ 1. Nitrificação bactérias convertem em nitrite (NO2–) NH4+ NO3– no solo Desnitrificação pelas bactérias 2. Nitrificação bacteria convertem NO2– em nitrato (NO3–) NO2– no solo Perda pela lixiviação Fixação global do Nitrogênio (N) • Adicionamos grandes quantidades de óxido Nítrico (NO) ao queimar qualquer combustível fóssil a altas temperaturas. Na Atmosfera, esse gás pode ser convertido em NO2 (dióxido de carbono) e em HNO3 (ácido Nítrico) retornando a superfície da Terra na forma da prejudicial disposição ácida, mais conhecida como chuva ácida. Fixação do nitrogênio por processos naturais Fixação do Anos Adicionamos o óxido nitroso (N2O) à atmosfera por meio da ação da bactéria anaeróbia nos resíduos de criações e fertilizantes inorgânicos comerciais aplicados no solo. Esse gás pode esquentar a atmosfera e esgotar o ozônio na estratosfera. O nitrato (NO3-) nos fertilizantes orgânicos pode lixiviar através do solo e contaminar as águas subterrâneas. Essa água é prejudicial a saúde, especialmente de bebês e crianças pequenas. Ao destruirmos as florestas, campos e áreas alagadiças, liberamos na atmosfera grandes quantidades de nitrogênio armazenado no solo e nas plantas em forma de compostos gasosos. Prejudicamos os ecossistemas aquáticos com adição de nitrato em excesso dos escoamentos agrícolas e com as descargas dos sistemas de esgotos municipais. Retiramos o nitrogênio da camada superficial do solo ao colher safras ricas em nitrogênio, irrigar as plantações, queimar ou remover a vegetação de campos e florestas antes de efetuar o plantio. Desde 1950, as atividades humanas mais que dobraram a emissão anual de nitrogênio da porção terrestre do planeta no restante do meio ambiente. mineração Fertilizantes Guano Excreção agricultura Absorção pelos autótrofos Teias alimentares marinhas Decomposição Dissolvido nas águas do oceano Lixiviação, escoamento Absorção pelos autótrofos Dissolvidos na água dos solos, lagos e rios Morte, decomposição intemperismo assoreamento Sublevação ao longo do tempo geológico Sedimentos Marinhos Teias alimentares terrestres Morte, decomposição sedimentação Rochas Interferimos no ciclo do fósforo de três formas: Extraímos grandes quantidades de rochas de fosfato para fabricar detergentes e fertilizantes inorgânicos. Reduzimos o fósforo disponível nos solos tropicais ao devastarmos florestas tropicais. Destruímos os ecossistemas aquáticos com fósforos provenientes do escoamento de resíduos de animais, fertilizantes e descargas dos sistemas de tratamento de esgoto. Trióxido de enxofre Dióxido de enxofre Água Oxigênio Ácido sulfídrico amônia Amônia Sulfeto de hidrogênio Nevoeiro e precipitação ácida Sulfato de amônio Plantas Dimetil sulfeto Vulcão Animais Indústrias Oceano Sais de sulfato Depósitos de sulfeto metálico Matéria em decomposição Enxofre Sulfeto de hidrogênio Lançamos dióxido de enxofre na atmosfera de três maneiras: Queimamos carvão e petróleo, que contem enxofre, para produzir energia elétrica. Refinamos o petróleo contendo enxofre para fabricar gasolina, óleo de aquecimento e outros produtos úteis. Convertemos minerais metálicos contendo enxofre em metais livres, como cobre, chumbo e zinco - atividade que libera grandes quantidades de dióxido de enxofre no meio ambiente. . Parte do material dessa aula foi gentilmente cedido pela Profª Andréa Carla Lima