Ciclos biogeoquímicos: água, carbono e fósforo

Ciclos biogeoquímicos: reciclagem de átomos na natureza

O processo de reciclagem dos átomos na natureza é realizado principalmente por certos fungos e bactérias decompositoras. Eles transformam moléculas orgânicas de cadáveres e resíduos em substâncias mais simples, que retornam ao meio ambiente e podem ser reutilizadas por outros seres, como matéria-prima para a produção de substâncias orgânicas.

Ciclo da água (H2O)

O ciclo da água pode ser dividido em dois ciclos: o pequeno ciclo da água e o grande ciclo da água.

Pequeno ciclo da água

O pequeno ciclo da água não é, a rigor, um ciclo biogeoquímico, pois nele não participam seres vivos. A evaporação da água dos oceanos, lagos, rios, geleiras e mesmo da água embebida no solo leva à formação de vapor d'água na atmosfera. Nas camadas atmosféricas mais altas, o vapor d'água condensa-se e origina nuvens, a partir das quais retorna à crosta terrestre na forma líquida, nas chuvas. O ciclo das chuvas contribui muito para tornar o clima favorável na Terra.

Grande ciclo da água

O grande ciclo da água é aquele no qual participam os seres vivos. Em um ecossistema de terra firme, por exemplo, as raízes das plantas absorvem água infiltrada no solo. A água, além de ser solvente e reagente de inúmeras reações químicas intracelulares, é uma das matérias-primas da fotossíntese; seus átomos de hidrogênio fazem parte dos glicídios produzidos no processo e seus átomos de oxigênio unem-se dois a dois, formando o gás oxigênio (O2), em geral liberado para a atmosfera.

As plantas perdem água por transpiração, principalmente durante o dia, quando seus estômatos estão abertos. A transpiração é essencial para que a água absorvida pelas raízes seja conduzida pelo xilema até as folhas, nas quais ocorre a fotossíntese.

A água também participa de inúmeros processos do metabolismo animal. Animais obtêm água bebendo ou ingerindo-a na alimentação; por outro lado, estão continuamente perdendo água do corpo por urina, fezes e pela transpiração. Parte da água que as plantas e animais absorvem é utilizada na síntese de substâncias orgânicas. Seus átomos ficam incorporados aos tecidos animais ou vegetais até a morte destes, quando são devolvidos ao ambiente pela ação dos agentes decompositores.

Ciclo do carbono

O ciclo do carbono consiste na passagem dos átomos de carbono (C), componentes do gás carbônico, para as moléculas que constituem as substâncias orgânicas dos seres vivos. No processo de fotossíntese, parte das moléculas orgânicas produzidas é degradada pelo próprio organismo fotossintetizante em sua respiração celular, para a obtenção de energia necessária ao metabolismo. Nesse processo, o carbono é devolvido ao meio ambiente na forma de CO2.

O restante da matéria orgânica produzida passa a constituir a biomassa dos produtores. O carbono constituinte dessa biomassa passa a ter dois destinos: ser transferido aos animais herbívoros ou ser restituído ao ambiente na forma de CO2 com a morte do organismo produtor e a degradação da matéria orgânica pelos decompositores.

Nos herbívoros, boa parte da energia contida no alimento ingerido não é aproveitada, sendo eliminada nas fezes, que sofrem ação dos decompositores. Das substâncias orgânicas incorporadas pelas células dos herbívoros e carnívoros, grande parte é degradada na respiração celular para fornecer energia metabólica; nessa degradação, o carbono é liberado na forma de CO2. Assim, o carbono captado pela fotossíntese vai passando de um nível trófico para outro e, ao mesmo tempo, retornando pouco a pouco à atmosfera, como resultado da respiração dos próprios organismos ou da ação dos decompositores, que atuam em todos os níveis tróficos.

Combustíveis fósseis

Em certas condições no passado, restos de grande quantidade de organismos de diversos níveis tróficos (microorganismos, plâncton, animais etc.) não sofreram decomposição. Esses resíduos ficaram à salvo da ação de decompositores e suas moléculas preservaram parte da energia potencial química originalmente captada pelo Sol, pela fotossíntese. Nessas condições especiais, as substâncias orgânicas soterradas sofreram lentas transformações, originando combustíveis fósseis.

Ciclo do fósforo

Átomos desse elemento fazem parte, por exemplo, do material hereditário e de moléculas energéticas como o ATP. Como são poucos os compostos gasosos de fósforo, não há passagem desse elemento para a atmosfera. Uma das razões da simplicidade do fósforo é a existência de apenas um composto de fósforo realmente importante para os seres vivos: o íon fosfato.

Plantas obtêm fósforo ao absorver fosfatos dissolvidos na água e no solo; animais obtêm fosfatos na água e no alimento de origem vegetal e animal. Pela decomposição da matéria orgânica, o fósforo retorna ao solo e à água. Assim, o ciclo do fósforo distingue-se em dois aspectos, relacionados a escalas de tempo bem diferentes.

Uma parte dos átomos de fósforo é reciclada localmente, entre solo, plantas, consumidores e decompositores, em tempo relativamente curto — podemos chamar essa etapa de ciclo de tempo ecológico. Outra parte do fósforo levada pelas águas é sedimentada e incorporada às rochas; seu ciclo requer um tempo muito mais longo, sendo por isso chamado de ciclo de tempo geológico.