Os ciclos biogeoquímicos

Energia e matéria são conceitos elementares a vida do planeta Terra. Os raios solares proporcionam condições necessárias para que haja síntese de matéria orgânica pelos seres autótrofos e sua decomposição, bem como retorno ao meio como elementos inorgânicos pela ação de microconsumidores heterótrofos (BRAGA, et al, 2005).

Ressalte-se que os elementos essenciais para que os seres vivos participem de ciclos de processos de reciclagem de matéria, recebem o nome de biogeoquímicos. Bio, porque os

16 organismos vivos interagem no processo de síntese orgânica e decomposição dos elementos;

geo, porque o meio terrestre é a fonte dos elementos, e químicos, porque são ciclos de elementos

químicos (BRAGA, et al, 2005).

Os ciclos biogeoquímicos são processos de ordem natural que por mecanismos diversos reciclam vários elementos em diferentes formas químicas do meio ambiente para os organismos, fazendo logo após a dinâmica inversa, trazendo os elementos dos organismos para o meio ambiente. Podem ser entendidos como movimentos cíclicos de transição entre os meios bióticos e abióticos. A biogeoquímica é, portanto, a ciência que estuda a troca ou a circulação de matéria entre os componentes vivos e físico-químicos da biosfera (ODUM, 1971).

Três são os tipos de ciclos biogeoquímicos. Os dois primeiros referem-se ao ciclo dos elementos vitais (macro e micronutrientes) e o último relacionado a um composto vital, a água. (BRAGA, et al, 2005). Assim temos o ciclo hidrológico e os ciclos sedimentares e gasosos. O reservatório dos dois últimos são respectivamente, a litosfera e a atmosfera.

1.4 O ciclo do carbono

O elemento carbono (C) é o principal constituinte de tudo o que é orgânico e embora o dióxido de carbono (CO2) represente apenas 0,032% dos gases que compõe a atmosfera, o

carbono é um elemento que nos últimos anos tem provocado mudanças profundas em todo o mundo.

O elemento carbono é encontrado na atmosfera na forma de gás originado quase todo ele do processo de respiração dos seres vivos (79%) pelo qual se completa o que chamamos de “Ciclo do carbono”. A seguir as figuras 1 e 2 ilustram o ciclo biogeoquímico do carbono.

O Ciclo do carbono se inicia a partir do momento em que as plantas, ou outros organismos autótrofos, absorvem o gás carbônico da atmosfera e o utilizam na fotossíntese (ou quimiossíntese no caso de alguns organismos) incorporando-o às suas moléculas.

17 Por meio da fotossíntese e da respiração o carbono passa de sua fase inorgânica à fase orgânica e volta para fase inorgânica, completando, assim, seu ciclo biogeoquímico (BRAGA, et al, 2005).

Em seguida, o carbono passa para o próximo nível trófico quando os animais herbívoros ingerem as plantas e absorvem parte do carbono incorporado na forma de açúcares.

Uma parcela do carbono fotossintetizado pelas plantas será absorvida pelos organismos decompositores, ou ainda, devolvida diretamente à atmosfera como no caso de uma queimada. Ao ser ingerido pelos animais herbívoros o carbono será devolvido à atmosfera através da respiração ou, também, através da decomposição desses organismos.

A equação da fotossíntese é uma simplificação de um conjunto de aproximadamente 80 a 100 reações químicas. Observe-se dois pontos fundamentais: primeiro a energia solar é armazenada como energia química nas moléculas orgânicas ; segundo, a fixação do carbono em sua forma orgânica indica que a fotossíntese é a base da vida na Terra (BRAGA, et al, 2005).

Figura 1: Esquema simplificado do ciclo do carbono

18 Figura 2: Esquema do ciclo do carbono e seus fluxos

Fonte: NASA, 2006

Percebe-se que a quantidade de carbono fixado no solo sob vegetação nativa, corresponde a aproximadamente 2/3 do total fixado pelo bioma. O desmatamento permite que uma maior quantidade de radiação incida sobre a superfície do solo, provocando um aquecimento que irá promover a intensificação do processo de mineralização da matéria orgânica – processo denominado de erosão solar.

Cerca de 60% do carbono do planeta está estocado na crosta terrestre, na forma dos chamados combustíveis fósseis e de rochas sedimentares de origem animal como calcáreas e fosfatadas, e se constituem nos recursos naturais mais pressionados pelos processos produtivos.

Importante ressaltar a existência da interação entre o CO2 atmosférico e o aquático

(Figura 2). Os oceanos também são grandes reservatórios de gás carbônico realizando uma troca constante deste com a atmosfera em um processo recíproco e contínuo. A reação química de

19 difusão entre os dois importantes reservatórios, cuja direção e intensidade dependem da maior ou menor concentração do gás carbônico (KORMONDY, 1996).

Dessa forma, havendo concentração de CO2 na atmosfera, parte desse CO2 será

absorvida pelo oceano, ficando dissolvido na água (BRAGA, et al, 2005). Os ciclos biogeoquímicos não se referem simplesmente a fluxos de matéria, mas também de energia.

O planeta desde sua origem vem vivenciando um processo de entropia crescente: dissipação de energia – resfriamento. O resfriamento do magma, possibilitou a aproximação dos átomos e o estabelecimento de ligações químicas, que passaram a armazenar parte da energia que seria dissipada (movimento anti-entropia). As interações entre atmosfera e litosfera promoveram a ruptura das ligações químicas dos minerais que constituem as rochas – processo de intemperismo, liberando a energia das ligações químicas e solutos que iriam se acumular em última análise, no oceano (entropia crescente).

O solo surge com um novo ajuste, nas relações entre atmosfera e litosfera. Acumulando minerais secundários com elevadas densidades de cargas superficiais, resultantes do processo de intemperismo, o solo passa a reter parte dos solutos que seriam carreados para o sistema de drenagem. O aumento na concentração de íons no sistema coloidal que constitui o solo irá bloquear os processos de intemperismo químico (movimento anti-entropia). Este equilíbrio solo-atmosfera, tenderia a se romper ao longo do tempo, uma vez que as precipitações atmosféricas promoveriam lixiviação, que redundaria em diminuição na concentração de íons do complexo sortivo e consequente retomada do intemperismo.

O movimento anti-entropia mais significativo ocorrido no planeta é o da biossíntese. Não se trata de conter a dissipação de energia, mas de absorver energia cósmica e armazená-la em compostos de C. Este sistema extremamente eficiente deu origem a biosfera. O vigor deste sistema não pode ser avaliado somente pelos biomas atuais. Há que se que se considerar os depósitos de combustíveis fósseis e as rochas sedimentares de origem orgânica (calcárias e fosfatadas), que retém mais de 60% do C do planeta.

20 Além do C, H e O, os biomas se valem de grande parte dos íons que seriam lixiviados do solo, na produção da matéria orgânica específica, evitando que a concentração de sais nos oceanos possa vir a ser limitante para a vida.

Muito além das mudanças relacionadas ao efeito estufa, há que se considerar, a partir do carbono fixado na litosfera, que a evolução das espécies foi fortemente marcada pela redução progressiva dos teores de C. Ou seja, mantidas as taxas de elevação dos teores da carbono na atmosfera atuais, estaríamos condenando à extinção uma quantidade incalculável de espécies .