CICLOS BIOGEOQUÍMICOS: OS CICLOS DA ÁGUA, DO

CICLOS BIOGEOQUÍMICOS: OS CICLOS DA ÁGUA, DO CARBONO E OXIGÊNIO
Figura 1 – Planeta Terra
CHOAT photographer/Shutterstock.com
CONTEÚDOS

O ciclo da água

O ciclo do carbono

Combustíveis fósseis

O ciclo do oxigênio
AMPLIANDO SEUS CONHECIMENTOS
Além do nitrogênio, outros elementos químicos realizam um movimento cíclico
no ambiente, interagindo tanto com os seres vivos, como com os componentes físicos
e químicos dos ecossistemas.
O processo de reaproveitamento dos elementos químicos na natureza ocorre de
diversas formas, como por exemplo, quando esses passam por transformações físicas,
a exemplo da água. Além disso, quando os seres vivos morrem e são degradados pela
ação de fungos e bactérias, as moléculas complexas são transformadas em moléculas
mais simples, que retornam ao ambiente, podendo ser incorporadas por outros seres
vivos. A matéria também circula entre os seres vivos quando um organismo se alimenta
do outro, ou seja, na passagem de um nível trófico para outro na cadeia alimentar.
Neste capítulo, vamos discutir os ciclos realizados na natureza pela água, pelo
carbono e oxigênio, moléculas imprescindíveis para a manutenção da vida na Terra.
O ciclo da água
A água é essencial para que haja vida. Ela é o componente em maior quantidade
na constituição da maioria dos seres vivos. Em nosso corpo, ela corresponde entre 60
e 65% do peso corporal, mais da metade do conteúdo do nosso corpo é água, o que
torna esse recurso essencial para nossa existência. Sua distribuição é ampla no planeta,
ocorrendo desde a atmosfera, passando pela superfície terrestre até as camadas mais
internas da crosta. A água pode ser encontrada em todas as formas físicas, que são
relacionadas às várias etapas do seu ciclo.
O ciclo da água pode ser considerado em dois aspectos: o pequeno ciclo (ciclo
curto) e o grande ciclo (ciclo longo).
No pequeno ciclo da água não há a participação dos seres vivos, a água dos
oceanos, rios, lagos, riachos, geleira e mesmo a água permeada no solo evapora,
passando para a sua forma gasosa. Essa água que retornou à atmosfera, em estado
gasoso, forma as nuvens, no processo de condensação. A geada e o orvalho também
são formados nesse processo. Quando o vapor d’água condensado, atinge o ponto de
saturação, a precipitação ocorre na forma de chuva, neve ou granizo.
Ao atingir a superfície, parte da precipitação infiltra no subsolo e alimenta o lençol
freático; a outra parte retorna para os reservatórios de água – oceanos, mares, rios,
lagos, etc. – reiniciando o ciclo.
O grande ciclo da água considera além da evaporação dos reservatórios a
evaporação da água contida nos animais e plantas. A transpiração das plantas e dos
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animais também transfere a água para a atmosfera, por esse motivo, costuma-se
chamar essa transferência de evapotranspiração.
As plantas perdem água continuamente, principalmente durante o dia, quando
os estômatos (estruturas localizadas nas folhas) ficam abertos. Esse mecanismo é
essencial para que a água absorvida pelas raízes consiga chegar até as folhas. Nos
animais, a água chega através da ingestão e alimentação e sua eliminação ocorre
através da eliminação da urina, fezes e no suor, pela transpiração. Entretanto, parte da
água dos seres vivos fica incorporado nos tecidos até a sua morte, quando é devolvida
ao ambiente no seu processo de degradação.
Observe a seguir, os ciclos da água no ambiente:
Figura 2 - Ciclo da água
Fonte: Só Biologia
A potabilidade e a renovação da água são garantidas no ciclo hidrológico. No
entanto, esse processo é prejudicado pela ação do homem, que interfere na dinâmica
do ciclo, fazendo com que um recurso renovável se torne escasso.
Entre as atividades humanas que mais prejudicam o ciclo da água estão o
desmatamento, a poluição dos espelhos d’água, a canalização e a alteração da rede de
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drenagem, a impermeabilização do solo, as construções irregulares em áreas alagáveis
e a urbanização.
CURIOSIDADE
Observe no gráfico a seguir, a forma de distribuição da água no planeta Terra:
Aproximadamente 70% da água doce consumida no mundo anualmente é destinada
para as atividades agropecuárias. A indústria é responsável por consumir
aproximadamente 20% do recurso, enquanto 10% é destinado para atender as
necessidades domésticas.
Disponível em: <http://educador.brasilescola.uol.com.br/estrategias-ensino/a-distribuicao-agua-noplaneta.htm>. Acesso em: 20 maio 2016. 15h41min.
O ciclo do carbono
O carbono é um elemento químico presente na constituição de todos os seres
vivos. O percurso que esse elemento realiza no ambiente e nos organismos é
denominado de ciclo do carbono.
Para fins didáticos, vamos considerar como início do ciclo a passagem das
moléculas de carbono presentes no gás carbônico, para as moléculas orgânicas dos
vegetais, no processo de fotossíntese.
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Nesse processo, parte das moléculas são incorporadas
no corpo do vegetal e a outra parte é degradada, para a
obtenção de energia através da respiração celular, que
gera como subproduto o gás carbônico, CO2, que
contém carbono na sua constituição. Observe a
ilustração a seguir:
Figura 3 – Ciclo do CO2
Fonte: Microsoft
Figura 4 – Liberação e absorção de CO2 na respiração e fotossíntese
Fonte: Estudo Kids
O carbono incorporado na biomassa dos organismos vegetais, pode retornar ao
ambiente em duas situações: após a sua morte, quando é degradado pela ação de
bactérias e fungos que convertem moléculas orgânicas complexas em elementos mais
simples, podendo ser posteriormente assimiladas por outros organismos, ou quando
servem de alimento para outro ser vivo, a exemplo dos animais herbívoros,
consumidores primários da cadeia alimentar.
Nos animais herbívoros, parte das substâncias orgânicas adquiridas na
alimentação é eliminada pelas fezes, que também passa pelo processo de
decomposição, restituindo parte do carbono ao ambiente. Grande parte das substâncias
orgânicas ingeridas e incorporadas pelos herbívoros, é degradada na respiração celular,
para a síntese de energia metabólica para as células, que conforme vimos, gera como
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um dos produtos a liberação de gás carbônico (CO2) na reação química. O restante
passa a constituir a biomassa do animal.
Quando os animais herbívoros são caçados por outros animais, esses
incorporam parte do carbono que constituía a biomassa dos herbívoros, e utilizam essas
moléculas orgânicas para a síntese de energia através do processo de respiração
celular, que libera CO2, restituindo parte do carbono para o ambiente, o que não é
aproveitado é eliminado nas fezes. Uma parcela não é degradada, mas passa a
constituir a biomassa do ser vivo, que por sua vez será transferida a outro animal, por
meio dos níveis tróficos na cadeia alimentar.
Observe o ciclo do carbono nos ecossistemas:
Ciclo do Carbono
Queima de
combustíveis
fósseis
Dióxido de carbono
na atmosfera
Respiração
Vegetal
Fotossíntese
Respiração
Animal
Decomposição
Combustíveis fósseis
Figura 5 – Ciclo do carbono
Fonte: Kuroro Lucifer/Shutterstock.com
Em linhas gerais, o carbono fixado na fotossíntese, retorna ao ambiente através
da passagem dos seres vivos de um nível trófico ao outro na cadeia alimentar. Uma
parcela retorna ao ambiente através da ação dos decompositores, que degradam os
organismos mortos e os dejetos orgânicos, e uma outra parcela volta por meio do
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processo de respiração celular, que além de produzir energia, gera gás carbônico, CO2,
que é liberado na atmosfera.
Figura 6 – Passagem de CO2 entre o ambiente e os seres vivos
Fundação Bradesco
Combustíveis Fósseis
Em certas condições ocorridas no passado, restos e cadáveres de diversos
organismos foram sedimentados, a milhões de anos atrás e, suas moléculas orgânicas,
sob determinadas condições, puderam preservar sua energia química potencial. Essas
substâncias,
sofreram
diversas
transformações
químicas
dando origem
aos
combustíveis fósseis, como o carvão mineral, o petróleo e o gás natural. A energia
química contida nesses combustíveis fósseis, é portanto, adquirida através da
fotossíntese.
Na maioria dos casos, o petróleo surge em ambiente marinho, mas também pode
ser encontrado em áreas continentais, graças aos processos tectônicos e à própria
movimentação do líquido por entre as rochas sedimentares.
Durante a formação dos combustíveis fósseis, sucessivas camadas de
sedimentos sobrepostas, fazem uma grande pressão e elevam a temperatura das
camadas inferiores o suficiente para formarem rochas, sendo exercida também sobre
restos orgânicos que se juntam ao conjunto de sedimentos que darão origem a essa
estrutura geológica.
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Observe a ilustração a seguir:
Há muitos milhões de
anos, o fitoplâncton e o
zooplâncton, após a sua
morte, foram a matériaprima do petróleo.
Os restos de
organismos
parcialmente
decompostos foram
enterrados sob
camadas de
sedimentos.
Formaram-se
hidrocarbonetos
que migraram nas
rochas até ficarem
retidos.
O petróleo e o gás natural
acumularam-se e ficaram
retidos.
Figura 7 – Formação dos combustíveis fósseis
Fonte: Escola Educação
A intensa utilização de combustíveis fósseis pelas civilizações restituiu uma
grande quantidade de carbono, na forma de gás carbônico, CO2, ao ambiente. Nos
últimos cem anos, estima-se que a queima desses combustíveis tenha aumentado a
concentração de gás carbônico em 40%, passando de 0,029% para 0,04%. De acordo
com vários pesquisadores, essa elevação do teor de CO2 na atmosfera, ocasiona um
aumento da temperatura global, com a intensificação do efeito estufa.
CURIOSIDADE
O que é o Efeito Estufa?
É um fenômeno natural de conservação de calor na Terra; se ele não existisse a
temperatura na Terra seria de -15ºC. Porém, esse efeito tem se intensificado e
agravado pela ação humana com a queima de combustíveis fósseis e a consequente
emissão de poluentes na atmosfera.
A alta concentração de poluentes na atmosfera é uma das principais causas da
elevação da temperatura na Terra, que junto às causas naturais, contribui para o
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aquecimento global. Isso ocorre porque os raios provenientes do Sol, ao serem
emitidos à Terra, têm dois destinos: parte deles é absorvida e transformada em calor,
mantendo o planeta quente, enquanto outra parte é refletida e direcionada ao espaço
como radiação infravermelha. Cerca de 65% dos gases ficam retidos na superfície do
planeta (os outros 35% são refletidos para o espaço) devido à presença de poluentes
na atmosfera que formam um “cobertor” em torno da Terra, bloqueando a saída dos
raios para o espaço e aprisionando o calor na superfície terrestre.
O nome efeito estufa partiu da ideia de uma estufa usada para cultivar plantas.
Nessas estufas, compostas por paredes e tetos de vidro, o calor entra e não sai,
ajudando no aproveitamento do mesmo pelas plantas, que passam a se desenvolver
melhor.
Esse fenômeno, ao ser agravado pela ação do homem, traz ao planeta diversas
consequências que podem ser catastróficas, como:

Alterações nos ecossistemas e extinções de espécies devido às dificuldades
de adaptação destas às altas temperaturas;

Escassez de água em consequência da diminuição das chuvas;

Aumento da fome porque a agricultura é prejudicada pelo clima e pela falta de
água;

Elevação do nível do mar e inundações de cidades litorâneas por causa do
derretimento das geleiras;
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
Proliferação de doenças típicas de países quentes, como malária e dengue,
que podem chegar aos países anteriormente mais frios.

Desequilíbrios climáticos.
Disponível em: <http://www.infoescola.com/wp-content/uploads/2009/08/estufa.jpg>. Acesso em: 20
maio 2016. 15h43min
O ciclo do oxigênio
De maneira geral, pode-se afirmar que o ciclo do oxigênio está relacionado ao
ciclo do carbono, uma vez que ambos estão associados aos fenômenos da fotossíntese
e respiração. Conforme vimos anteriormente, o processo de fotossíntese libera oxigênio
para a atmosfera, enquanto os processos de respiração e combustão o consomem.
Parte do O2 da estratosfera é transformado pela ação de raios ultravioletas em
ozônio (O3). A camada de ozônio funciona como um filtro, evitando a penetração de 80%
dos raios ultravioletas. Vale lembrar que, a liberação constante de clorofluorcarbonos
(CFC) leva a destruição da camada de ozônio.
Figura 8 - Ciclo do Oxigênio
Fonte: Estudo Prático
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Saiba Mais!
Camada de Ozônio
Em volta da Terra há uma frágil camada de um gás chamado ozônio (O3), que protege
animais, plantas e seres humanos dos raios ultravioleta emitidos pelo Sol. Na
superfície terrestre, o ozônio contribui para agravar a poluição do ar das cidades e a
chuva ácida. Mas, nas alturas da estratosfera (entre 25 e 30 km acima da superfície),
é um filtro a favor da vida. Sem ele, os raios ultravioleta poderiam destruiir todas as
formas de vida no planeta.
Na atmosfera, a presença da radiação ultravioleta desencadeia um processo natural
que leva à contínua formação e fragmentação do ozônio, como na imagem a seguir:
ATIVIDADES
1 - (ETE) A dinâmica do ciclo do carbono é muito variável, quer no espaço quer no
tempo. As emissões de carbono ocorrem devido às ações dos seres vivos ou devido a
outros fenômenos, como uma erupção vulcânica que, por exemplo, provoca um
aumento temporário de carbono na atmosfera. O sequestro (absorção) do carbono da
atmosfera (CO2) é feito principalmente pelos seres clorofilados que, no processo de
fotossíntese, sintetizam a molécula da glicose (C6H12O6). Para manter armazenado,
por longo prazo, o carbono que foi retirado da atmosfera, é aconselhável
a) controlar as atividades vulcânicas.
b) transformar as florestas em zonas agrícolas.
c) instalar hortas em grande parte das residências.
d) impedir o desflorestamento e estimular o reflorestamento.
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e) diminuir a biodiversidade, facilitando os cálculos sobre as atividades respiratórias.
2 - (ETE) Considere a canção Água, de Paulo Tatit e Arnaldo Antunes.
Da nuvem até o chão,
Do chão até o bueiro,
Do bueiro até o cano,
Do cano até o rio,
Do rio até a cachoeira...
Da cachoeira até a represa,
Da represa até a caixa d’água,
Da caixa d’água até a torneira,
Da torneira até o filtro,
Do filtro até o copo.
Do copo até a boca,
Da boca até a bexiga,
Da bexiga até a privada,
Da privada até o cano,
Do cano até o rio...
Do rio até outro rio,
Do outro rio até o mar,
Do mar até outra nuvem....
(SILVEIRA, Ieda. A Geografia da gente. São Paulo: Ática, 2003. p. 8)
A letra da canção faz referência
a) ao ciclo da água e à ação do homem sobre a natureza.
b) à rede hidrográfica e ao consumo inadequado da água.
c) à rede de esgoto e à ação da natureza sobre o homem.
d) à bacia hidrográfica e à submissão do homem à natureza.
e) ao abastecimento de água e ao sistema de canalização de esgoto.
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3 - (FUVEST) Considere o ciclo representado a seguir:
Sobre o ciclo responda as seguintes questões:
a) Quais os processos representados em A e B?
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
b) Como o carbono armazenado em combustíveis fósseis pode voltar para a
atmosfera?
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
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4 - (ENEM) 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.
5 - (ENEM) O ciclo da água é fundamental para a preservação da vida no planeta. As
condições climáticas da Terra permitem que a água sofra mudanças de fase e a
compreensão dessas transformações é fundamental para se entender o ciclo
hidrológico. Numa dessas mudanças, a água ou a umidade da terra absorve o calor do
sol e dos arredores. Quando já foi absorvido calor suficiente, algumas das moléculas do
líquido podem ter energia necessária para começar a subir para a atmosfera.
Disponível em <http://www.keroagua.blogspot.com>. Acesso em: 30 mar. 2009 (Adaptado)
A transformação mencionada no texto é a
a) fusão.
b) liquefação.
c) evaporação.
d) solidificação.
e) condensação.
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INDICAÇÕES
Na internet, você poderá acessar:
Artigo:
Ciclos
biogeoquímicos.
Disponível
em:
<http://educacao.globo.com/biologia/assunto/ecologia/ciclos-biogeoquimicos.html>.
Acesso em: 20 maio 2016. 16h15min.
Artigo: Ciclo do Carbono.
Disponível em:
<http://www.sobiologia.com.br/conteudos/bio_ecologia/ecologia29.php>. Acesso em:
20 maio 2016. 16h21min.
Infográfico. Ciclo do Carbono. INPE – Centro de Previsão de Tempo e Estudos
Climáticos. Disponível em: <http://videoseducacionais.cptec.inpe.br/>. Acesso em: 20
maio 2016. 16h27min.
Artigo: Ciclo do Oxigênio.
Disponível em:< http://www.infoescola.com/biologia/ciclo-do-oxigenio/>. Acesso em: 20
maio 2016. 16h22min. Acesso em: 16 maio 2016. 16h22min.
Infográfico. Ciclo da água.
Disponível em: <http://www.ecodesenvolvimento.org/posts/2011/marco/infografico-ociclo-da-agua-nas-cidades>. Acesso em: 20 maio 2016. 16h24min.
Infográfico. Efeito Estufa. INPE – Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos.
Disponível em: <http://videoseducacionais.cptec.inpe.br/>. Acesso em: 20 maio 2016.
16h29min.
Vídeo: Ciclo do carbono, efeito estufa e mudanças climáticas. INPE – Centro de
Previsão
de
Tempo
e
Estudos
Climáticos.
Disponível
em:
<https://www.youtube.com/watch?v=ssvFqYSlMho>. Acesso em: 20 maio 2016.
16h36min.
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
CARVALHO, W. Biologia em Foco –1ª ed. São Paulo: Editora FTD, 2002.
CHOAT, photographer In: SHUTTERSTOCK. Planeta Terra. Disponível em:
<http://www.shutterstock.com/pic.mhtml?id=330054761&src=id>. Acesso em: 20 maio
2016. 16h59min.
ESCOLA EDUCAÇÃO. Formação dos combustíveis fósseis. Disponível em:
https://www.google.com.br/search?q=forma%C3%A7%C3%A3o+dos+combust%C3%
ADveis+f%C3%B3sseis&safe=vss&biw=1360&bih=673&source=lnms&tbm=isch&sa=X
&ved=0ahUKEwj0v62JjvDMAhVJKx4KHUhUAGwQ_AUIBygC#imgrc=zxyguIaxiY5hm
M%3A>. Acesso em: 23 maio 2016. 08h39min.
ESTUDO KIDS. Liberação e absorção de CO2 na respiração e fotossíntese.
Disponível em: <http://www.estudokids.com.br/wp-content/uploads/2014/08/respiracaoe-ranspiracao-dos-vegetais.png>. Acesso em: 19 maio 2016. 16h05min.
INFO
ESCOLA.
Ciclo
do
Oxigênio.
Disponível
em:
<http://www.estudopratico.com.br/wp-content/uploads/2013/05/ciclo-dooxig%C3%AAnio.jpg>. Acesso em: 20 maio 2016. 16h21min.
LUCIFER, Kuroro In: SHUTTERSTOCK. Ciclo do carbono. Disponível em:
<http://www.shutterstock.com/pic.mhtml?id=420948541&src=id> Acesso em: 19 maio
2016. 16h05min.
MANAHAN, STANLEY E. Química Ambiental. 9ª ed. Porto Alegre: Bookman, 2013.
SÓ
BIOLOGIA.
Ciclo
da
Água.
Disponível
em:
<http://www.sobiologia.com.br/conteudos/Agua/Agua5.php>. Acesso em: 20 maio 2016.
16h23min.
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Gabarito
1 - Alternativa D
2 - Alternativa A
3.
a) Fotossíntese e respiração
b) Através de combustões realizadas pelo homem.
4 - Alternativa B
5 - Alternativa C
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