Ciclos biogeoquímicos e interferência humana
Uma árvore da Mata Atlântica cresce, perde folhas, morre e apodrece. Os átomos que a formavam não desaparecem: voltam ao solo, à água e ao ar, e podem ser usados por outro ser vivo. Já a energia do Sol passa uma vez só e se dissipa. Como a matéria consegue circular e o que acontece quando as atividades humanas aceleram ou bloqueiam essa circulação? É isso que você vai entender aqui.
Matéria circula, energia flui
Os elementos químicos que formam os seres vivos (carbono, nitrogênio, hidrogênio, oxigênio, fósforo…) existem em quantidade limitada no planeta. Por isso são reaproveitados: passam do ambiente (atmosfera, água, solo, rochas) para os seres vivos e voltam ao ambiente. Esse caminho é chamado de ciclo biogeoquímico: bio (seres vivos), geo (Terra) e químico (elementos e compostos).
Diferença importante: a energia entra no ecossistema pela luz do Sol, passa pelas cadeias alimentares e se dissipa como calor, sem voltar. A matéria é reciclada, e quem faz boa parte dessa reciclagem são os produtores (que incorporam os elementos) e os decompositores (bactérias e fungos que devolvem os elementos ao ambiente).
O ciclo do carbono
O carbono é a base das moléculas orgânicas (glicose, proteínas, lipídios, DNA). Na atmosfera ele aparece como gás carbônico ($CO_2$), e na água como $CO_2$ dissolvido.
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Retiram $CO_2$ do ar: a fotossíntese (plantas, algas e cianobactérias) transforma $CO_2$ e água em glicose e gás oxigênio.
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Devolvem $CO_2$ ao ar: a respiração celular (de produtores, consumidores e decompositores), a decomposição e a queima (de florestas, de combustíveis fósseis como gasolina e diesel, ou de etanol).
O carbono passa pela cadeia alimentar quando um ser vivo come outro. Parte fica armazenada por muito tempo: na biomassa de uma floresta, no solo (húmus) e, ao longo de milhões de anos, no petróleo, carvão e gás natural, formados por restos de organismos.
Cite dois processos biológicos que retiram gás carbônico ($CO_2$) da atmosfera e dois processos que o devolvem a ela no ciclo do carbono.
Cite dois processos biológicos que retiram gás carbônico ($CO_2$) da atmosfera e dois processos que o devolvem a ela no ciclo do carbono.
Interferência humana no ciclo do carbono
Dois conjuntos de atividades quebram o equilíbrio do ciclo:
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Queima de combustíveis fósseis: devolve ao ar, em poucos séculos, carbono que ficou guardado por milhões de anos.
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Desmatamento e queimadas: a queima libera o $CO_2$ da biomassa de uma só vez, e a perda das árvores reduz a fotossíntese, ou seja, a capacidade de retirar $CO_2$ do ar.
Uma floresta preservada funciona como sumidouro de carbono: absorve e armazena mais do que libera. Uma área desmatada pode virar fonte de carbono: libera mais do que absorve. Na pastagem que substitui a floresta, a biomassa é muito menor, o solo exposto perde matéria orgânica e as queimadas periódicas liberam ainda mais $CO_2$.
| Característica | Floresta preservada | Pastagem após desmatamento |
|---|---|---|
| Carbono na biomassa | Muito alto | Baixo |
| Carbono no solo | Alto, protegido pela serapilheira | Reduzido (erosão, decomposição acelerada) |
| Fotossíntese | Intensa e contínua | Menor |
| Queima | Rara | Frequente (renovação do pasto) |
| Balanço de carbono | Sumidouro | Fonte |
Em uma região de Mata Atlântica, grande parte da vegetação foi derrubada e queimada para dar lugar a pastagens. Explique de que forma essa ação altera o ciclo do…
Em uma região de Mata Atlântica, grande parte da vegetação foi derrubada e queimada para dar lugar a pastagens. Explique de que forma essa ação altera o ciclo do carbono, considerando a liberação de $CO_2$ pela queima e a redução da fotossíntese.
Compare o ciclo do carbono em uma floresta amazônica preservada com o de uma área da mesma região transformada em pastagem. Considere o armazenamento de carbono na…
Compare o ciclo do carbono em uma floresta amazônica preservada com o de uma área da mesma região transformada em pastagem. Considere o armazenamento de carbono na biomassa e no solo, a fotossíntese, a respiração e a queima. Argumente por que o desmatamento pode transformar uma área que funcionava como sumidouro de carbono em uma fonte de carbono para a atmosfera.
O ciclo do nitrogênio
O nitrogênio é componente de proteínas e ácidos nucleicos (DNA e RNA). Cerca de 78% do ar é gás nitrogênio ($N_2$), mas plantas e animais não conseguem usá-lo nessa forma, porque a molécula é muito estável. Só algumas bactérias conseguem. As etapas são:
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Fixação: bactérias fixadoras (como os rizóbios, que vivem em nódulos nas raízes de leguminosas como soja e feijão, e cianobactérias) transformam $N_2$ em amônia ($NH_3$ / $NH_4^+$). Raios também fixam um pouco de nitrogênio. A planta recebe nitrogênio utilizável e a bactéria recebe açúcares: é uma relação de mutualismo.
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Nitrificação: bactérias nitrificantes do solo transformam a amônia em nitrito ($NO_2^-$) e depois em nitrato ($NO_3^-$), forma que as plantas absorvem melhor.
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Assimilação: as plantas usam o nitrato para fazer proteínas. Os animais obtêm nitrogênio comendo plantas ou outros animais.
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Amonificação (decomposição): decompositores transformam proteínas e excretas (ureia, ácido úrico) de volta em amônia.
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Desnitrificação: bactérias desnitrificantes, em solos encharcados e pobres em oxigênio, transformam nitrato em $N_2$, que volta à atmosfera.
No ciclo do nitrogênio, as bactérias fixadoras de nitrogênio vivem associadas às raízes de plantas leguminosas, como o feijão e a soja. Explique qual é a função dessas…
No ciclo do nitrogênio, as bactérias fixadoras de nitrogênio vivem associadas às raízes de plantas leguminosas, como o feijão e a soja. Explique qual é a função dessas bactérias e por que elas são importantes para as plantas.
Interferência humana no ciclo do nitrogênio
Os fertilizantes nitrogenados aumentam a produção agrícola, mas o excesso causa problemas. Nem todo nitrato é absorvido: a chuva lixivia o solo e arrasta o excedente para rios, açudes e lençóis freáticos. A água com excesso de nutrientes passa por um processo chamado eutrofização.
Com pouco oxigênio dissolvido, peixes e outros animais morrem por asfixia, a biodiversidade cai, e a água fica turva, com mau cheiro e, às vezes, com toxinas de cianobactérias. O mesmo ocorre com esgoto doméstico lançado sem tratamento.
Outros efeitos: queimadas e combustíveis liberam óxidos de nitrogênio que contribuem para a chuva ácida, e o excesso de fertilizante pode contaminar a água de poços.
Agricultores de uma região de Goiás aplicam grandes quantidades de fertilizantes nitrogenados em suas lavouras. Durante as chuvas, parte desse nitrogênio é levada para…
Agricultores de uma região de Goiás aplicam grandes quantidades de fertilizantes nitrogenados em suas lavouras. Durante as chuvas, parte desse nitrogênio é levada para um açude próximo. Explique como esse processo pode causar eutrofização no açude e quais são as consequências para os peixes e demais organismos aquáticos.
Um produtor rural pretende reduzir o uso de adubos químicos nitrogenados e propõe alternar o cultivo de milho com o de soja (rotação de culturas). Analise essa proposta…
Um produtor rural pretende reduzir o uso de adubos químicos nitrogenados e propõe alternar o cultivo de milho com o de soja (rotação de culturas). Analise essa proposta à luz do ciclo do nitrogênio, explicando o papel da fixação biológica, da nitrificação e da desnitrificação. Discuta pelo menos uma vantagem ambiental e econômica e uma limitação dessa estratégia.
O ciclo da água
A água circula impulsionada pela energia do Sol e pela gravidade:
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Evaporação: a água de oceanos, rios e lagos passa para vapor.
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Transpiração: as plantas absorvem água pelas raízes e liberam vapor pelos estômatos. Somada à evaporação, chama-se evapotranspiração. Na Amazônia, ela forma os chamados "rios voadores", massas de vapor que levam umidade para outras regiões.
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Condensação: o vapor sobe, esfria e vira gotículas que formam nuvens.
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Precipitação: chuva, granizo ou neve.
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Infiltração e escoamento: parte da chuva penetra no solo e abastece os lençóis freáticos; parte escorre pela superfície até rios e mares.
Descreva as principais etapas do ciclo da água, mencionando a evaporação, a transpiração das plantas, a condensação e a precipitação.
Descreva as principais etapas do ciclo da água, mencionando a evaporação, a transpiração das plantas, a condensação e a precipitação.
Água e cobertura vegetal
A vegetação protege o ciclo da água: as folhas amortecem a chuva, as raízes abrem caminhos no solo e a serapilheira retém água. Assim, mais água infiltra e menos escorre.
Quando o solo é exposto ou pavimentado, o cenário muda:
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Menos infiltração: os lençóis freáticos recebem menos água e as nascentes e os rios secam mais na estiagem.
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Mais escoamento: a água chega rápido aos rios, aumentando o risco de enchentes e de erosão, que leva terra para dentro dos rios (assoreamento).
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Menos transpiração: a chuva local pode diminuir.
A tabela mostra, de forma simplificada, o destino da chuva em duas áreas de uma mesma bacia hidrográfica: | Área | Cobertura | Água que infiltra no solo | Água que…
A tabela mostra, de forma simplificada, o destino da chuva em duas áreas de uma mesma bacia hidrográfica:
| Área | Cobertura | Água que infiltra no solo | Água que escorre pela superfície |
|---|---|---|---|
| A | Floresta preservada | 70% | 30% |
| B | Solo exposto e pavimentado | 20% | 80% |
Interprete os dados e explique como a diferença entre as áreas pode afetar o abastecimento dos rios e lençóis freáticos e o risco de enchentes.
O que podemos fazer
Os ciclos se desequilibram quando retiramos ou devolvemos elementos mais rápido do que a natureza consegue reciclar. A boa notícia é que há ações individuais e coletivas que reduzem as consequências nocivas para a vida.
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Carbono: plantar árvores e recompor florestas e matas ciliares, evitar queimadas, preferir transporte coletivo, bicicleta ou caminhada e consumir energia de forma consciente.
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Nitrogênio: usar fertilizantes na quantidade certa, fazer rotação de culturas com leguminosas (soja, feijão) e ampliar o saneamento básico e o tratamento de esgoto, para evitar a eutrofização.
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Água: preservar nascentes e matas ciliares, manter áreas permeáveis nas cidades, reaproveitar água e não jogar lixo em rios e córregos.
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Em todos os ciclos: reduzir, reutilizar e reciclar materiais, e cobrar políticas públicas ambientais.
O que podemos fazer
Os ciclos se desequilibram quando retiramos ou devolvemos elementos mais rápido do que a natureza consegue reciclar. A boa notícia é que há ações individuais e coletivas que reduzem as consequências nocivas para a vida.
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Carbono: plantar árvores e recompor florestas e matas ciliares, evitar queimadas, preferir transporte coletivo, bicicleta ou caminhada e consumir energia de forma consciente.
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Nitrogênio: usar fertilizantes na quantidade certa, fazer rotação de culturas com leguminosas (soja, feijão) e ampliar o saneamento básico e o tratamento de esgoto, para evitar a eutrofização.
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Água: preservar nascentes e matas ciliares, manter áreas permeáveis nas cidades, reaproveitar água e não jogar lixo em rios e córregos.
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Em todos os ciclos: reduzir, reutilizar e reciclar materiais, e cobrar políticas públicas ambientais.
O que podemos fazer
Os ciclos se desequilibram quando retiramos ou devolvemos elementos mais rápido do que a natureza consegue reciclar. A boa notícia é que há ações individuais e coletivas que reduzem as consequências nocivas para a vida.
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Carbono: plantar árvores e recompor florestas e matas ciliares, evitar queimadas, preferir transporte coletivo, bicicleta ou caminhada e consumir energia de forma consciente.
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Nitrogênio: usar fertilizantes na quantidade certa, fazer rotação de culturas com leguminosas (soja, feijão) e ampliar o saneamento básico e o tratamento de esgoto, para evitar a eutrofização.
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Água: preservar nascentes e matas ciliares, manter áreas permeáveis nas cidades, reaproveitar água e não jogar lixo em rios e córregos.
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Em todos os ciclos: reduzir, reutilizar e reciclar materiais, e cobrar políticas públicas ambientais.
O que podemos fazer
Os ciclos se desequilibram quando retiramos ou devolvemos elementos mais rápido do que a natureza consegue reciclar. A boa notícia é que há ações individuais e coletivas que reduzem as consequências nocivas para a vida.
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Carbono: plantar árvores e recompor florestas e matas ciliares, evitar queimadas, preferir transporte coletivo, bicicleta ou caminhada e consumir energia de forma consciente.
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Nitrogênio: usar fertilizantes na quantidade certa, fazer rotação de culturas com leguminosas (soja, feijão) e ampliar o saneamento básico e o tratamento de esgoto, para evitar a eutrofização.
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Água: preservar nascentes e matas ciliares, manter áreas permeáveis nas cidades, reaproveitar água e não jogar lixo em rios e córregos.
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Em todos os ciclos: reduzir, reutilizar e reciclar materiais, e cobrar políticas públicas ambientais.
Volte ao início: os átomos da árvore da Mata Atlântica retornam ao ar como $CO_2$, ao solo como amônia e nitrato, e à atmosfera como vapor de água. Os ciclos funcionam enquanto a velocidade com que a humanidade retira e devolve esses elementos fica próxima da natural.