INTRODUÇÃO:
Como visto no post “Fluxo de Energia e Matéria no Ecossistema”, existe um fluxo de matéria nos ecossistemas, resultado das relações alimentares entre os organismos. Os elementos químicos que são utilizados pelos organismos são transferidos nessas relações e se movimentam no meio biótico do ecossistema. No entanto, estes elementos não permanecem somente como parte dos seres vivos, mas integram também o meio abiótico.
A composição química da terra permanece praticamente constante com o passar do tempo, no entanto, os elementos e substâncias químicas do planeta se movimentam e sofrem transformações. Os seres vivos necessitam de diversas substâncias para sua sobrevivência, as quais são obtidas do meio abiótico ou do consumo de outros seres vivos. Quando um organismo absorve um nutriente do meio abiótico, ele está promovendo a entrada deste no meio biótico. No entanto, em determinado momento, este mesmo elemento pode ser devolvido ao meio abiótico, fechando assim um ciclo.
Um ciclo biogeoquímico é o percurso realizado por um elemento químico essencial a vida no meio ambiente, incluindo tanto sua passagem pela matéria orgânica quanto pela matéria inorgânica. Neste post explicarei os principais processos envolvendo o ciclo dos principais elementos essenciais a vida.
Lembre-se que a matéria nunca é perdida e que a composição química do planeta é constante. Os elementos são reciclados pelos organismos, transitando entre o meio biótico e abiótico, e entre um organismo e outro. A mesma molécula de água que um dia esteve no sangue de um dinossauro, pode estar congelada numa geleira, pode estar numa gota de chuva, pode estar no citoplasma de uma bactéria ou mesmo, pode estar em você agora.
Como visto no post “Fluxo de Energia e Matéria no Ecossistema”, existe um fluxo de matéria nos ecossistemas, resultado das relações alimentares entre os organismos. Os elementos químicos que são utilizados pelos organismos são transferidos nessas relações e se movimentam no meio biótico do ecossistema. No entanto, estes elementos não permanecem somente como parte dos seres vivos, mas integram também o meio abiótico.
A composição química da terra permanece praticamente constante com o passar do tempo, no entanto, os elementos e substâncias químicas do planeta se movimentam e sofrem transformações. Os seres vivos necessitam de diversas substâncias para sua sobrevivência, as quais são obtidas do meio abiótico ou do consumo de outros seres vivos. Quando um organismo absorve um nutriente do meio abiótico, ele está promovendo a entrada deste no meio biótico. No entanto, em determinado momento, este mesmo elemento pode ser devolvido ao meio abiótico, fechando assim um ciclo.
Um ciclo biogeoquímico é o percurso realizado por um elemento químico essencial a vida no meio ambiente, incluindo tanto sua passagem pela matéria orgânica quanto pela matéria inorgânica. Neste post explicarei os principais processos envolvendo o ciclo dos principais elementos essenciais a vida.
Lembre-se que a matéria nunca é perdida e que a composição química do planeta é constante. Os elementos são reciclados pelos organismos, transitando entre o meio biótico e abiótico, e entre um organismo e outro. A mesma molécula de água que um dia esteve no sangue de um dinossauro, pode estar congelada numa geleira, pode estar numa gota de chuva, pode estar no citoplasma de uma bactéria ou mesmo, pode estar em você agora.
EQUILÍBRIO:
Os elementos químicos estão em constante intercâmbio entre o meio biótico e abiótico. Geralmente, existe um equilíbrio nessa transferência, de maneira que a composição de ambos os meios permanecem constantes. O entendimento dos ciclos biogeoquímicos é essencial na compreensão dos atuais problemas ambientais, já que vários destes são causa ou conseqüência de um desequilíbrio nestes ciclos.
CICLO DO CARBONO (C):
O carbono (C) é o principal constituinte da matéria orgânica. É comum dizer que a vida, da maneira como conhecemos, é baseada no carbono. Os seres vivos, em sua grande maioria são constituídos primeiramente por água e em segundo lugar por carbono. Dessa forma, os organismos são um grande reservatório de carbono no planeta. Outro reservatório de carbono orgânico são os combustíveis fósseis. O fluxo de C dentro do meio biótico é também denominado Ciclo Biológico do Carbono.
No entanto, o carbono não se encontra somente na matéria orgânica. A maior parte do carbono do planeta se encontra em formas não orgânicas. Esse elemento pode ser encontrado em rochas, tais como os calcários; ou em forma de gases, tais como o dióxido de carbono (CO2) e o metano (CH4), na atmosfera ou dissolvido nos rios e oceanos. Existe um intenso intercâmbio de carbono entre a litosfera (rochas), hidrosfera (oceanos) e a atmosfera. O fluxo de C dentro do meio abiótico é também denominado Ciclo Geológico do Carbono.
Os elementos químicos estão em constante intercâmbio entre o meio biótico e abiótico. Geralmente, existe um equilíbrio nessa transferência, de maneira que a composição de ambos os meios permanecem constantes. O entendimento dos ciclos biogeoquímicos é essencial na compreensão dos atuais problemas ambientais, já que vários destes são causa ou conseqüência de um desequilíbrio nestes ciclos.
CICLO DO CARBONO (C):
O carbono (C) é o principal constituinte da matéria orgânica. É comum dizer que a vida, da maneira como conhecemos, é baseada no carbono. Os seres vivos, em sua grande maioria são constituídos primeiramente por água e em segundo lugar por carbono. Dessa forma, os organismos são um grande reservatório de carbono no planeta. Outro reservatório de carbono orgânico são os combustíveis fósseis. O fluxo de C dentro do meio biótico é também denominado Ciclo Biológico do Carbono.
No entanto, o carbono não se encontra somente na matéria orgânica. A maior parte do carbono do planeta se encontra em formas não orgânicas. Esse elemento pode ser encontrado em rochas, tais como os calcários; ou em forma de gases, tais como o dióxido de carbono (CO2) e o metano (CH4), na atmosfera ou dissolvido nos rios e oceanos. Existe um intenso intercâmbio de carbono entre a litosfera (rochas), hidrosfera (oceanos) e a atmosfera. O fluxo de C dentro do meio abiótico é também denominado Ciclo Geológico do Carbono.
 | ||
| Circulação do Carbono. |
Abaixo deixo um esquema resumido e uma explicação dos principais processos naturais envolvidos no ciclo do Carbono:
 |
| Esquema simplificado do Ciclo Natural do Carbono. |
Fotossíntese e quimiossíntese:
São os processos pelos quais o carbono entra no ciclo biológico. Ambos são maneiras de produção de moléculas energéticas para o uso de seres vivos. Essas moléculas são formadas pela redução do gás CO2. Assim, o carbono encontrado na atmosfera na forma de CO2 é convertido em substâncias orgânicas, tais como a glicose e os carboidratos, que podem ser utilizadas na respiração ou incorporadas nas estruturas corporais dos seres vivos. Grande parte dos autores cita somente a fotossíntese para essa função esquecendo-se que a quimiossíntese também resulta em fixação do carbono.
Estes processos fazem com que o carbono de substâncias inorgânicas da atmosfera seja incorporado em substâncias orgânicas dos seres vivos.
Respiração:
Promove a passagem de carbono do meio biótico para o abiótico. A respiração é a quebra de moléculas orgânicas energéticas com liberação de CO2 e menos frequentemente, CH4. Estas moléculas energéticas foram inicialmente sintetizadas no processo de fotossíntese ou quimiossíntese. A respiração é um processo realizado por todos os seres vivos para obtenção de energia.
Decomposição:
Promove a passagem de carbono do meio biótico para o abiótico. A decomposição é a transformação de rejeitos orgânicos com liberação de substâncias inorgânicas. Assim substâncias orgânicas como carboidratos e lipídeos são decompostas liberando CH4 e CO2 na atmosfera. A matéria orgânica sujeita a esse processo pode ser proveniente de organismos mortos ou de excreções de organismos vivos.
Fossilização:
Os combustíveis fósseis são formados por um processo de fossilização da matéria orgânica. Por motivos específicos, restos de seres vivos resistiram ao processo de decomposição, e se acumularam em camadas de sedimento. Esse material, submetido à altíssima pressão e temperatura, sofreu modificações físicas e químicas, resultando nos reservatórios de combustíveis fósseis atuais.
Esse processo é extremamente lento, porém constante. Em um curto período de tempo possui pouco impacto, porém sua ocorrência nas centenas de milhões de anos anteriores fez dos combustíveis fósseis um enorme reservatório de carbono. Os principais combustíveis fósseis são o Petróleo, o Carvão Mineral e o Gás Mineral.
Consumo:
Promove o fluxo de carbono dentro do meio biótico. Todo o carbono que entra no ciclo biológico é proveniente dos processos de síntese, assim a sua obtenção pelos demais seres vivos ocorre através do consumo. Durante o ciclo biológico o carbono pode ser transformado em uma enorme diversidade de substâncias orgânicas, nos diversos organismos pelo qual cada molécula pode passar até voltar ao ciclo geológico pela respiração, decomposição ou queima.
Queima:
Promove a passagem de carbono do meio biótico para o abiótico. Esse processo é frequentemente esquecido ou dado como exclusivamente artificial no estudo do ciclo do carbono, porém isto não é verdade. Embora este processo hoje ocorra majoritariamente em decorrência de atividades do homem, também ocorre naturalmente, causado principalmente por raios. Quando a matéria orgânica é queimada há a liberação de CO2 na atmosfera.
Influências Antrópicas no Ciclo do Carbono:
São os processos pelos quais o carbono entra no ciclo biológico. Ambos são maneiras de produção de moléculas energéticas para o uso de seres vivos. Essas moléculas são formadas pela redução do gás CO2. Assim, o carbono encontrado na atmosfera na forma de CO2 é convertido em substâncias orgânicas, tais como a glicose e os carboidratos, que podem ser utilizadas na respiração ou incorporadas nas estruturas corporais dos seres vivos. Grande parte dos autores cita somente a fotossíntese para essa função esquecendo-se que a quimiossíntese também resulta em fixação do carbono.
Estes processos fazem com que o carbono de substâncias inorgânicas da atmosfera seja incorporado em substâncias orgânicas dos seres vivos.
Respiração:
Promove a passagem de carbono do meio biótico para o abiótico. A respiração é a quebra de moléculas orgânicas energéticas com liberação de CO2 e menos frequentemente, CH4. Estas moléculas energéticas foram inicialmente sintetizadas no processo de fotossíntese ou quimiossíntese. A respiração é um processo realizado por todos os seres vivos para obtenção de energia.
Decomposição:
Promove a passagem de carbono do meio biótico para o abiótico. A decomposição é a transformação de rejeitos orgânicos com liberação de substâncias inorgânicas. Assim substâncias orgânicas como carboidratos e lipídeos são decompostas liberando CH4 e CO2 na atmosfera. A matéria orgânica sujeita a esse processo pode ser proveniente de organismos mortos ou de excreções de organismos vivos.
Fossilização:
Os combustíveis fósseis são formados por um processo de fossilização da matéria orgânica. Por motivos específicos, restos de seres vivos resistiram ao processo de decomposição, e se acumularam em camadas de sedimento. Esse material, submetido à altíssima pressão e temperatura, sofreu modificações físicas e químicas, resultando nos reservatórios de combustíveis fósseis atuais.
Esse processo é extremamente lento, porém constante. Em um curto período de tempo possui pouco impacto, porém sua ocorrência nas centenas de milhões de anos anteriores fez dos combustíveis fósseis um enorme reservatório de carbono. Os principais combustíveis fósseis são o Petróleo, o Carvão Mineral e o Gás Mineral.
Consumo:
Promove o fluxo de carbono dentro do meio biótico. Todo o carbono que entra no ciclo biológico é proveniente dos processos de síntese, assim a sua obtenção pelos demais seres vivos ocorre através do consumo. Durante o ciclo biológico o carbono pode ser transformado em uma enorme diversidade de substâncias orgânicas, nos diversos organismos pelo qual cada molécula pode passar até voltar ao ciclo geológico pela respiração, decomposição ou queima.
Queima:
Promove a passagem de carbono do meio biótico para o abiótico. Esse processo é frequentemente esquecido ou dado como exclusivamente artificial no estudo do ciclo do carbono, porém isto não é verdade. Embora este processo hoje ocorra majoritariamente em decorrência de atividades do homem, também ocorre naturalmente, causado principalmente por raios. Quando a matéria orgânica é queimada há a liberação de CO2 na atmosfera.
Influências Antrópicas no Ciclo do Carbono:
 |
| Influências do Homem no Ciclo do Carbono. |
Queimadas:
Como dito anteriormente, as queimadas são um processo que ocorre naturalmente, porém as atividades antrópicas (humanas) acentuaram esse processo. As queimadas são tradicionalmente utilizadas nas atividades de agricultura e pecuária, para fins diversos, desde limpeza do pasto à abertura de clareiras para plantação. Atualmente a enorme maioria das queimadas é causada pelo homem. Além das conseqüências diretas em perdas da biodiversidade, as queimadas provocam a liberação de uma enorme quantidade de gases, principalmente o CO2 na atmosfera. As queimadas são fatores de desequilíbrio do ciclo, pois fazem o fluxo de carbono do meio biótico para o abiótico ser mais intenso do que o oposto.
Queima de combustíveis fósseis:
Os combustíveis fósseis formam imensos reservatórios de carbono que se encontram abaixo da superfície terrestre. Os combustíveis fósseis e seus derivados são a principal fonte energética utilizada pelos homens. O gás e o carvão mineral são utilizados em larga escala nas termoelétricas, e os derivados do petróleo, tais como a gasolina, o óleo diesel e o querosene, são usados como combustíveis para a grande maioria dos meios de transporte e máquinas mecanizadas.
A queima de combustíveis fosseis e seus derivados é altamente energética e resulta em liberação de CO2 na atmosfera. Como a fossilização é um processo extremamente lento, a queima desses combustíveis provoca grande desequilíbrio no ciclo, pois libera na atmosfera carbono que estava armazenado abaixo da superfície numa velocidade muito maior do que ele retorna a este estado. Consequentemente há um aumento da concentração de carbono na atmosfera, provocando uma acentuação do efeito estufa (será tratado posteriormente).
Queima de combustíveis vegetais:
Este tópico é importante para compreendermos porque a queima de combustíveis fósseis é mais prejudicial ao ambiente do que a queima de combustíveis vegetais.
A queima de substâncias vegetais resulta em liberação de CO2 na atmosfera, no entanto, devemos nos lembrar que o carbono presente nessas substâncias é originário do processo de fotossíntese realizado pelas plantas. Assim, na queima de combustíveis vegetais o carbono absorvido na fotossíntese é liberado durante a queima, resultando em um saldo nulo, enquanto na queima de combustíveis fosseis o carbono liberado é proveniente de uma reserva que levará milhões de anos para se recompor.
Liberação de metano e outros gases na criação de animais:
Como dito anteriormente a decomposição e a respiração promove a passagem do carbono do meio biótico para o abiótico. Os animais domesticados pelo homem, principalmente os grande herbívoros tais como bois, búfalos e cavalos, podem causar aumento da concentração de carbono na atmosfera pela liberação de gases gerados pela digestão dos alimentos, decomposição de excreções, respiração e outros. O processo de digestão da celulose em herbívoros gera grande quantidade de gás metano (CH4) e é apontado como um importante fator de aumento da concentração de carbono atmosférico.
Morte maciça de organismos vivos:
Todas as atividades humanas que provocam morte de grande quantidade de organismos causam impacto no ciclo do carbono, pois resultam na passagem do carbono presente nestes organismos para a atmosfera, através do processo de decomposição.
Um exemplo disso é a construção de barragens para hidroelétricas: o alagamento de grandes áreas causa uma emissão maciça de metano proveniente da decomposição dos organismos mortos neste alagamento.
Outro exemplo é o derramamento de produtos tóxicos em rios e oceanos causando morte em massa de seres vivos.
Tópicos importantes relacionados ao Ciclo de Carbono:
Balanço de Carbono:
Chama-se balanço de carbono a razão entre a quantidade de carbono que é expelida na atmosfera e a quantidade que é retirada. Devido ao agravamento do efeito estufa, esse cálculo tem se tornado cada vez mais importante.
Anteriormente nós estudamos os processos que resultam na emissão de gases carbônicos, assim como os que provocam a absorção destes. Quando o carbono é absorvido pelo meio biótico ele gera a produção de biomassa, porém quando essa biomassa é decomposta / queimada, este carbono é novamente emitido na atmosfera. Geralmente os ecossistemas maduros apresentam um equilíbrio entre absorção e emissão de carbono, resultando num balanço de carbono nulo. Ou seja, todo o C absorvido na fotossíntese é emitido na respiração dos seres vivos ou na decomposição da matéria orgânica.
Caso haja maior absorção de carbono do que emissão, podemos esperar um aumento da biomassa no ambiente. Este processo é conhecido como Seqüestro de Carbono. Isto ocorre em florestas recentes ou ambientes em expansão, cuja biomassa total esteja em crescimento. A fossilização também é um processo de seqüestro do carbono, no entanto, ocorre em ritmo muito lento.
Efeito Estufa:
A Terra recebe grande quantidade de energia na forma de luz solar o tempo todo. Uma parte dessa energia é absorvida pelo ambiente ou pelos seres vivos, causando o aquecimento do planeta e permitindo a ocorrência da fotossíntese. Outra parte da energia é refletida pela superfície terrestre na direção do espaço.
Como dito nos tópicos anteriores, uma boa parte do carbono do planeta se encontra na forma de gases da atmosfera, principalmente de CO2. Estes gases possuem a capacidade de refletir a luz solar. O efeito estufa é o fenômeno que ocorre quando os gases atmosféricos refletem novamente a energia na direção da terra. Isto faz com que, parte do calor que seria irradiado para o espaço, fique retida no planeta.
Resumidamente: a luz solar vem do espaço em direção a terra, é refletida pela superfície em direção ao espaço, mas e novamente refletida para o planeta pelos gases do efeito estufa. O fenômeno se parece com o funcionamento de uma estufa, por isso o nome. Nessa estrutura, a luz solar entra através do vidro transparente, mas o calor é retido por esse mesmo vidro.
 |
| Esquema explicativo do Efeito Estufa. |
O efeito estuda é um fenômeno
natural e essencial para o equilíbrio dos ecossistemas. Se não fosse por ele o
planeta seria muito mais frio e sofreria grandes variações diárias de
temperatura. Mesmo em dias quentes, as noites seriam geladas, pois o calor não
ficaria retido na atmosfera. O principal gás causador do efeito estufa é o CO2,
por estar presente em maior quantidade na atmosfera, no entanto, o CH4 é
capaz de refletir muito mais energia do que aquele.
Posteriormente falaremos do
problema ambiental que é o agravamento do efeito estufa. É importante entender
que o efeito estufa é um fenômeno natural, mas a emissão descontrolada de gases
(principalmente CO2 e CH4) faz com que ele seja
acentuado, provocando aumento da temperatura global.
Rafael Pinheiro - Biologia no Ensino Médio (www.bionoem.blogspot.com)
Olá Rafael, a qualidade do conteúdo demostra a qualidade do blog você está de parabéns continue com o belissímo trabalho divulgar a informação científica de forma coerente e clara para todos.
ResponderExcluirAtt. Eu