Os ciclos biogeoquímicos são os processos que regulam a troca de matéria entre os seres vivos e o meio ambiente. São assim chamados porque envolvem a ação da biosfera, a ação da geosfera e, claro, reações químicas. Nos ecossistemas, a matéria forma um ciclo, “fluindo” das plantas, que absorvem a matéria inorgânica na forma de íons do solo para criar a matéria orgânica, passando pelos consumidores ao longo da cadeia alimentar até retornar ao solo, reiniciando o ciclo.
Esses ciclos permitem que elementos químicos essenciais à vida, como carbono (C), nitrogênio (N), oxigênio (O) e fósforo (P), sejam reciclados e mantidos à disposição dos organismos nos ecossistemas. Cada elemento químico que está circulando em um ecossistema tem seu próprio ciclo, mas os 4 elementos citados acima são essenciais para a vida, pois toda a matéria orgânica é feita de combinações deles e se não estivessem amplamente disponíveis para os seres vivos nos ecossistemas, a vida simplesmente não poderia existir. Se os ciclos parassem de funcionar, ecossistemas inteiros que dependem deles entrariam em colapso.
O carbono existe na atmosfera como dióxido de carbono (CO2) e na sua forma inorgânica, é um elemento abundante na crosta terrestre. Suas formas minerais são grafite, diamante e carbono mineral (que, na realidade, são restos orgânicos). Toda matéria orgânica é essencialmente composta de longas moléculas de átomos de carbono fortemente ligados entre si.
O carbono se move entre a atmosfera, a biosfera, a hidrosfera e a litosfera. Na biosfera, ele entre através da fotossíntese, que é realizada por plantas e outros organismos autotróficos. Esses organismos usam dióxido de carbono (CO2) da atmosfera e energia solar para produzir glicose (C6H12O6) e liberar oxigênio no ar. A glicose é uma molécula orgânica muito simples, a mais simples de todas, e pode ser convertida pelos seres vivos em todas as outras moléculas orgânicas que conhecemos.
A glicose também é a fonte de energia para todos os seres vivos, pois é “consumida” na respiração celular para produzir a energia necessária para sustentar a vida. A respiração celular consome O2 e libera CO2 e água (H2O) para o ambiente.
Não só pela respiração o CO2 volta para a atmosfera, mas também é liberado pela decomposição da matéria orgânica morta por microrganismos. O CO2 se dissolve na água dos oceanos, rios e lagos, formando o ácido carbônico (H2CO3), que pode reagir com os minerais das rochas para formar minerais conhecidos como carbonatos (como calcário, mármore e dolomita) que se depositam no fundo do mar.
O carbono fica preso nesses minerais até que eles se quebrem em temperaturas extremamente altas, como quando ocorre uma erupção vulcânica, onde grandes quantidades de carbono entram na atmosfera como CO2.
O carbono também pode ser capturado na forma de combustíveis fósseis (petróleo, carvão ou gás natural), que se originam do acúmulo de restos orgânicos ao longo de milhões de anos. A queima humana desses combustíveis fósseis libera grandes quantidades de CO2 na atmosfera, perturbando o equilíbrio do ciclo do carbono.
O CO2 na atmosfera tem um papel muito importante na regulação do clima do planeta: é o principal gás causador do efeito estufa. A liberação de grandes quantidades de CO2 na atmosfera, devido à remoção ou queima de “armadilhas” naturais de carbono, está causando um aquecimento do clima.
O excesso de carbono atmosférico também pode interferir no ciclo do carbono em alguns ecossistemas, principalmente os marinhos, altamente dependentes da concentração de ácido carbônico (H2CO3) na água. Se a atmosfera tiver mais CO2, haverá mais ácido carbônico na água e isso pode interferir na vida de muitos organismos marinhos.
O nitrogênio é um elemento essencial para a formação de proteínas e ácidos nucléicos. É encontrado na atmosfera na forma de gás nitrogênio (N2), mas esse gás não pode ser usado diretamente pela maioria dos organismos.
Para que o nitrogênio entre na biosfera, ele deve ser transformado em outras moléculas, como amônia (NH3), nitrito (NO2–) ou nitrato (NO3–). Essa transformação é realizada por bactérias que habitam o solo e a água.
Essas bactérias incorporam N2 atmosférico em compostos orgânicos ou inorgânicos. O papel das bactérias no ciclo do nitrogênio é análogo ao das plantas no ciclo do carbono: são os primeiros organismos a retirar o elemento da atmosfera e incorporá-lo à biosfera.
Esses compostos nitrogenados podem ser absorvidos por plantas e outros organismos para sintetizar suas próprias moléculas orgânicas com nitrogênio. Os organismos heterotróficos obtêm nitrogênio consumindo os autótrofos ou outros heterótrofos.
O nitrogênio é eliminado pelos organismos com a urina, a urina de todos os seres vivos contém compostos orgânicos com nitrogênio. Esses resíduos são decompostos por outros tipos de bactérias e devolvidos à atmosfera como N2. Ao morrer, as moléculas orgânicas contendo nitrogênio dos seres vivos também são decompostas em N2. Dessa forma, o nitrogênio retorna à atmosfera, fechando o ciclo.
O Oxigênio se move entre a atmosfera, a biosfera e a hidrosfera. O ciclo do oxigênio está acoplado ao ciclo do carbono, pois a circulação do oxigênio depende dos mesmos processos dos quais depende o ciclo do carbono: a fotossíntese e a respiração celular.
O oxigênio entra na biosfera principalmente através da fotossíntese que libera O2 na atmosfera. O O2 é usado durante a respiração celular, que envolve a oxidação de moléculas orgânicas com O2 para produzir CO2, H2O e energia. O O2 se dissolve na água dos oceanos, rios e lagos, permitindo a vida aquática.
O oxigênio incorporado nas moléculas orgânicas retorna à atmosfera quando os cadáveres dos organismos se decompõem.
O fósforo faz parte de moléculas como os ácidos nucléicos e os fosfolipídios das membranas celulares.
É encontrado na litosfera formando minerais de fósforo. Através da erosão e do intemperismo, as rochas que contêm esses minerais se desgastam, liberando minúsculas partículas de fósforo que se misturam ao solo.
Parte desse fósforo mineral se dissolve na água do solo, formando compostos que as plantas podem incorporar com a água que absorvem por meio de suas raízes, incorporando-o em moléculas orgânicas. Dessa forma, o fósforo entra na biosfera e circula, como todos os outros elementos, pela teia trófica.
Em corpos d’água, o fósforo pode ser utilizado por algas e plantas aquáticas como fertilizante, iniciando um processo de crescimento excessivo conhecido como eutrofização.
Quando os seres vivos morrem e se decompõem, o fósforo contido em seus corpos é liberado de volta na água ou no solo como compostos solúveis de fósforo, e o ciclo recomeça.
Artigo de: David Alercia. Licenciado em Biologia pela Universidade Nacional de Córdoba, especializado em gestão ambiental, trabalha com turismo científico.
Referencia autoral (APA): Alercia, D.. (Agosto 2023). Conceito de Ciclo Biogeoquímico. Editora Conceitos. Em https://conceitos.com/ciclo-biogeoquimico/. São Paulo, Brasil.
