Um ciclo biogeoquímico é o movimento ou o ciclo de um determinado elemento ou elementos químicos através da atmosfera, hidrosfera, litosfera e biosfera da Terra. Tem início com a morte e a decomposição da matéria orgânica de um determinado indivíduo.
Os ciclos estão intimamente relacionados com processos geológicos, hidrológicos e biológicos. O estudo detalhado dos ciclos permite avaliar o impacto ambiental de um determinado elemento na natureza. Os ciclos mais conhecidos e estudados são: ciclo da água, do carbono, nitrogênio, fósforo e o ciclo do enxofre.
1. CICLO DA ÁGUA
Na natureza aproximadamente 97% de toda a água está presente nos oceanos e mares. A água na forma de vapor é a forma mais importante e vital para os seres vivos, e é originária do processo de evapotranspiração (evaporação + transpiração).
Podemos entender o ciclo da água através do seguintes processos:
- Primeiro ocorre a evaporação da água dos oceanos e mares;
- Em seguida esta água, sob a forma de nuvem, condensa-se, voltando na forma de chuva;
- A transpiração e a respiração dos animais e plantas também fazem a água retornarem à atmosfera na forma de nuvem;
- A condensação destas nuvens permite o retorno da água na forma de chuva.
2. CICLO DO NITROGÊNIO
O processo pelo qual o nitrogênio circula através das plantas e do solo pela ação de organismos vivos é conhecido como ciclo do nitrogênio. O Nitrogênio é essencial para todas as formas de vida, pois está presente na estrutura dos aminoácidos, que formam a proteína.As principais formas de nitrogênio encontradas são: N2, NH3, óxidos N2O, NO e NO2, compostos com H, NH, HNO2 e HNO3.A adição de nitrogênio no solo se dá principalmente por: Fixação Biológica do Nitrogênio; Mineralização (decomposição total dos resíduos orgânicos); Reposição (chuvas e relâmpagos); Fertilização (fertilizantes nitrogenados). Já a perda de nitrogênio no solo se dá principalmente por: Lixiviação (500 kg/ha); Erosão (40 a 150 kg/ha); Extração pelas culturas (10 a 300 kg/ha); Imobilização no solo (25 a 30% do nitrogênio aplicado); Desnitrificação.O nitrogênio do solo encontra-se quase que totalmente, na forma orgânica, não disponível para as plantas e muito pouco na forma inorgânica (amônio e nitrato), passível de absorção pelas plantas. Apesar de presente no solo, o nitrogênio só poderá ser absorvido pelas plantas se estiver de forma solúvel. Dentre as transformações do nitrogênio no solo, as mais importantes são a mineralização e imobilização, e a nitrificação e a desnitrificação;
Podemos resumir o ciclo do nitrogênio nas seguintes etapas:
a) Amonificação: conversão do nitrogênio orgânico em amônio, sendo fator limitante para a mineralização.
b) Nitrificação: Conversão do nitrogênio amoniacal em nitrito, feito pelas bactérias fixadoras de nitrogênio. A nitrificação pode ser dividida em dois processos: nitratação e nitritação. A 1º reação é a nitritação (nitrito) e a 2° é a nitratação (nitrato).
Os compostos que liberam nitratos são altamente solúveis em água, o que facilita a assimilação pelas plantas. Alimentos ricos em nitratos oxidam, no homem, a fração ”hemie” da hemoglobina, diminuindo assim, a capacidade de transportar oxigênio. O nitrogênio do nitrato absorvido pelos vegetais, começa a fazer parte da cadeia alimentar. A degradação de proteínas e de ácidos nucléicos no metabolismo animal produz compostos nitrogenados denominados de excretas nitrogenadas (amônia, uréia e ácido úrico).Os decompositores fazem com que o nitrogênio retorne ao solo na forma de amônia. A desnitrificação, processo realizado por bactérias desnitrificantes é um processo de degradação de compostos nitrogenados liberando gás nitrogênio que retorna à atmosfera.
A fixação biológica do nitrogênio (FBN) é um processo de simbiose entre leguminosas e bactérias do gênero Rhizobium. O processo de fixação biológica de nitrogênio consiste na conversão do N2 atmosférico em NH3, que é catalisada pela enzima nitrogenase, encontrada em todos os organismos fixadores de nitrogênio. Após a conversão do N2 atmosférico em NH3, essa é incorporada em compostos de carbono e transportada dos nódulos para a parte aérea das plantas onde é utilizado na síntese de proteínas e outro composto nitrogenado essencial ao metabolismo da planta. A formação dos nódulos se inicia com a excreção, pela planta hospedeira, de compostos que, inicialmente, facilitam a colonização rizosférica, estimulando o crescimento do rizóbio. Em seguida, as bactérias aderem aos pêlos radiculares das plantas, em um processo relativamente estável e irreversível, que ocorre em duas etapas.
3. CICLO DO OXIGÊNIO
O oxigênio participa não somente da composição da água e do gás carbônico, mas também de numerosos compostos orgânicos e inorgânicos. Na atmosfera e na hidrosfera é encontrado livre, sob a forma de substância pura, simples, de fórmula O2. É um gás libertado através do processo de fotossíntese. A manutenção das taxas de oxigênio e de gás carbônico no ambiente depende de dois processos opostos: a fotossíntese e a respiração.Todo o O2 atmosférico provém da fotossíntese e retorna como CO2 pela respiração e pela decomposição aeróbia da matéria orgânica pelas bactérias. O O2 produzido pode participar também da formação da camada de ozônio (O3) na atmosfera. Atualmente, há uma conversão de O2 a CO2, devido à queima de árvores e combustíveis fósseis. À medida que aumenta a quantidade de O2 atmosférico, aumenta a quantidade de O2 dissolvido na água e sedimentos, diminuindo a extensão dos processos anaeróbios. O ciclo do O está fora do equilíbrio, devido à atividade humana.
4. CICLO DO FÓSFORO
O fósforo é um dos elementos essenciais à vida, é um nutriente limitante do crescimento de plantas, especialmente em ambientes aquáticos e, por outro lado, se presente em abundância causa sérios problemas ambientais. Ao processo de destruição de um lago devido a excesso de um nutriente, como P (nitrogênio causa o mesmo problema), dá-se o nome de eutrofização.O ciclo do P não tem fase gasosa, exceto quando presente na atmosfera em pequenas quantidades em partículas de poeira. Há apenas um composto de fósforo que realmente é importante para os seres vivos: íon fosfato. As plantas obtêm o fósforo do ambiente ao absorver fosfatos dissolvidos na água e no solo. Os animais obtêm fosfatos na água e no alimento.Os processos de decomposição da matéria orgânica devolvem o fósforo ao solo ou à água. Parte do fósforo que retorna é incorporada às rochas, e só retornam ao ecossistema bem mais tarde, com a elevação dessas rochas. No solo, o P se encontra principalmente como fosfato de Ca, K, Mg e Fe. Um dos pontos importantes do ciclo do P é a demora em retornar à terra. O fato do P ser um macronutriente, essencial a todas as formas de vida e de formar compostos pouco solúveis em água, o P é difícil de ser obtido.
5. CICLO DO CARBONO
O Carbono (C) é o elemento básico da construção da vida e está presente nos compostos orgânicos e nos inorgânicos, como grafite e diamante. É químicao e biologicamente ligado aos ciclos do O e H para formar os compostos da vida. CO2 é o composto de C mais abundante da atmosfera. O CO2 é solúvel em água, sendo trocado entre a atmosfera e a hidrosfera por processo de difusão. Carbono deixa a biota através da respiração. C inorgânico, CO2 e HCO3 são convertidos em C orgânico pela fotossíntese. Os organismos vivos usam esse C e o devolvem pelo processo inverso: o da respiração, decomposição e oxidação dos organismos vivos. Praticamente todo o C armazenado na crosta terrestre está presente nas rochas sedimentares, particularmente como carbonatos.
