Os ciclos biogeoquímicos são circuitos fechados que compreendem o percurso e as transformações dos diversos elementos constituintes da matéria viva ao atravessar as camadas da Terra. Representam o caminho percorrido pela matéria de um organismo a outro, deles para o ambiente físico e deste novamente para os seres vivos.
O planeta Terra funciona como um sistema vivo: recebe um contínuo fluxo de radiação solar que é aproveitado como energia interna pela biosfera e como energia externa pelas camadas sólida, líquida e gasosa (litosfera, hidrosfera e atmosfera) do planeta. A circulação de matéria que se produz como consequência do recebimento dessa energia solar acontece em circuitos fechados. Esses circuitos da matéria são denominados ciclos biogeoquímicos.
Os protagonistas desses ciclos são normalmente elementos químicos, como carbono, nitrogênio, fósforo, enxofre, potássio e outros compostos, como a água.
Há duas classes de ciclos biogeoquímicos: os gasosos, em que os elementos têm uma reserva, importante ou muito ativa, em forma de gás na atmosfera, e os sedimentares, nos quais não há uma reserva no compartimento atmosférico.
O ciclo do carbono
Uma das principais reservas de carbono encontra-se nos mares. A vegetação, os solos e a atmosfera também constituem reservas de carbono.
Na atmosfera, a maior parte do carbono encontra-se sob a forma de gás carbônico (ou dióxido de carbono, CO2). Essa é a molécula majoritária nos fluxos desse ciclo do qual participam os seres vivos.
Na respiração de organismos aquáticos e terrestres, e também nos processos que ocorrem nos solos, o CO2 é produzido e lançado na água ou na atmosfera. A combustão de materiais orgânicos também produz gás carbônico. Já na fotossíntese do plâncton e da vegetação, pelo contrário, ocorre o consumo de CO2.
Nas regiões mais profundas do mar formam-se rochas carbonatadas (como o calcário) ou sedimentos orgânicos, que incorporam o carbono numa fase mais lenta do ciclo.
Saiba mais: Ciclo do Carbono
O ciclo da água
O ciclo da água é o mais significativo sob o ponto de vista da massa total da substância em circulação. Em nosso planeta existem reservas de água nos três estados físicos: sólido, líquido e gasoso.
O ciclo da água começa com a evaporação, nos mares, de quase 0,5 milhão de km3, que originam continuamente nuvens e dos quais quase 90% retornam diretamente ao mar em forma de chuva. Também por parte dos continentes ocorre continuamente uma emissão de água para a atmosfera, por evaporação e por transpiração da cobertura vegetal. Esse processo é denominado, em conjunto, evapotranspiração.
A água que vai para a atmosfera por evapotranspiração, mais os 10% remanescentes da água evaporada dos mares, representa o total de chuva que cai em terra firme, da qual cerca de metade corre para os rios, que, por sua vez, a devolvem ao mar, onde se inicia um novo ciclo. O restante da água da chuva infiltra-se no solo, originando os lençóis subterrâneos.
Essa circulação de água é possível graças à radiação solar como fonte de energia externa e à energia potencial, que por ação da gravidade transporta a água das maiores para as menores altitudes, até o nível do mar.
Saiba mais: Ciclo da Água
O ciclo do nitrogênio
O componente predominante na atmosfera é o gás nitrogênio (N2), elemento pouco reativo quimicamente. Existem dois caminhos para que esse nitrogênio seja aproveitável pela biosfera: a fixação abiótica, que acontece pela força dos raios, e a fixação biológica, realizada por bactérias, algumas que vivem livres e outras que estão em simbiose com plantas, principalmente as plantas fabáceas (também chamadas de leguminosas, como o feijão, a soja e o amendoim).
No total, a fixação representa apenas 12% do nitrogênio necessário para a produção primária do conjunto da biosfera. O restante é obtido por meio da reciclagem do nitrogênio presente na matéria orgânica. Há uma série de bactérias que oxidam o nitrogênio orgânico e o transformam em nitrogênio mineral, que pode ser absorvido pelas plantas através de suas raízes.
O processo contrário à fixação é a desnitrificação, também realizada por bactérias, que devolve nitrogênio gasoso para a atmosfera.
Saiba mais: Ciclo do Nitrogênio
Ciclo do Oxigênio
Os átomos de oxigênio estão disponíveis principalmente na atmosfera, na forma de gás oxigênio, mas podem ser encontrados em diferentes compostos minerais e orgânicos.
Na atmosfera, o oxigênio é encontrado à taxa de 21%. Na forma de gás é utilizado na respiração aeróbica de animais. O oxigênio também pode ser encontrado na forma de gás carbônico atmosférico (CO2), utilizado pelos organismos fotossintetizantes na formação de compostos orgânicos.
A fotossíntese é o processo responsável por grande parte da produção do oxigênio presente na atmosfera. Nesse processo, o O2 é liberado durante a construção de moléculas orgânicas. O consumo do O2 ocorre pela oxidação de moléculas orgânicas, no processo de respiração.
O ciclo do oxigênio consiste na passagem do oxigênio de compostos inorgânicos, como O2, CO2 e H2O, para compostos orgânicos (açúcares) dos seres vivos e vice-versa. Observe o esquema a seguir.
A decomposição de matéria orgânica, assim como a respiração dos seres vivos e a combustão (queima), são os responsáveis pela devolução do O2 à atmosfera, na forma de CO2 e água, respectivamente. Parte do oxigênio atmosférico também pode se combinar com metais no solo, como o ferro, e formar óxidos.
O ciclo do enxofre
As maiores reservas de enxofre estão em rochas sedimentares, em sedimentos atuais e na água do mar. O enxofre é escasso nos seres vivos: de todos os átomos de enxofre que há na Terra, somente 1 de cada grupo de 2 mil faz parte da matéria orgânica. Na atmosfera, esse elemento é ainda menos abundante.
As emissões dos vulcões e das fontes hidrotermais submarinas têm quantidades importantes de gases sulfurosos. Também os solos e o mar produzem compostos gasosos desse elemento que, em geral, acabam oxidados sob a forma de dióxido de enxofre (SO2). Esse gás é também um subproduto indesejado da combustão de compostos orgânicos com alta proporção de enxofre em sua composição.
O ciclo do fósforo
Trata-se de um ciclo sedimentar em que a reserva atmosférica é insignificante. A maior reserva desse elemento encontra-se nos sedimentos marinhos; os solos constituem a segunda reserva em importância, e em terceiro lugar estão as jazidas de fosfatos em rochas sedimentares, entre os quais se incluem os acúmulos de excrementos de aves marinhas, o chamado guano.
As plantas absorvem fósforo por meio das raízes, e os animais o absorvem pela ingestão de plantas ou de animais que se alimentaram de plantas. Os resíduos de animais (fezes, urina, matéria orgânica) e de plantas são degradados por decompositores que liberam fósforo no solo.
O ciclo também ocorre no tempo geológico, com a acumulação do fósforo em sedimentos que se tornarão rochas. Eventualmente essas rochas soltam fósforo pelo intemperismo, reintroduzindo-o novamente no ecossistema local.
No solo, o fósforo ocorre como fosfato, que pode ser lixiviado pela chuva e fluir para águas subterrâneas. Quando fosfatos são acumulados em lagos, rios e mares pode haver a proliferação de algas vermelhas.
Saiba mais: Ciclo do Fósforo
Interferência humana sobre os ciclos biogeoquímicos
Até há pouco tempo, a capacidade do ser humano de influir sobre o meio era limitada e pontual. No entanto, desde que começou a utilizar combustíveis fósseis (carvão e petróleo), sua capacidade de alterar o ambiente aumentou consideravelmente. O enorme crescimento da população mundial e a extensão de um modelo de vida que associa o bem-estar à possibilidade de consumir quantidades de energia só fazem agravar o problema.
O número de habitantes do planeta não apenas vem crescendo de forma preocupante, como também vem aumentando o consumo de energia e de outros recursos.
A humanidade tem capacidade de influir sobre o planeta de forma global. O problema das chuvas ácidas, o buraco na camada de ozônio e o aumento da concentração de gases na atmosfera – o que leva à intensificação do efeito estufa – são problemas originados por alterações dos ciclos biogeoquímicos.
Por: Wilson Teixeira Moutinho
