Ciclos Biogeoquímicos

Ciclo da água
 A água tem importante papel na composição dos seres vivos, atuando como solvente, regulador térmico e amortecedor contra choques mecânicos, entre outras funções. É a molécula mais abundante no planeta compondo 3/4 de sua superfície. Deste total 97% é de água salgada e os outros 3% estão distribuídos entre rios, lagos, geleiras e solo. Isto significa que o principal reservatório de água no planeta é o mar.
 A água existente no ambiente: rios, lagos, geleiras, solo e principalmente a do mar, sofre evaporação devido à radiação solar e calor ambiental, passando para o estado gasoso, originando as nuvens. Na atmosfera o vapor d'água se condensa e através da precipitação (chuva), a água líquida retorna à superfície. Note que este ciclo é apenas geoquímico, ou seja, ocorre se a participação dos seres vivos.
 Os vegetais absorvem a água presente no solo através de suas raízes, usando-a em seus processos metabólicos, principalmente a fotossíntese, através da qual as plantas fabricam a glicose. Os vegetais devolvem a água para o ambiente através da transpiração que ocorre em suas folhas.
 Os animais conseguem água através dos alimentos ingeridos ou simplesmente bebendo-a. A água ingerida será utilizada em vários processos de seu metabolismo, atuando como solvente e reagente. Os animais perdem água para o ambiente através da transpiração, respiração, urina e fezes. Devemos salientar também que a água incorporada aos tecidos dos animais e vegetais, acaba sendo devolvida para o ambiente, quando estes morrem, graças à ação dos decompositores.

Ciclo do carbono
 As moléculas orgânicas que compõem os seres vivos (proteínas, carboidratos, lipídios, etc...), são fundamentadas em uma longa cadeia de carbonos, aos quais se ligam outros átomos. A principal fonte de carbono para os seres vivos é o CO₂ atmosférico. Os organismo autótrofos têm, através da fotossíntese, a capacidade de retirar o CO₂ do ar e produzir matéria orgânica, principalmente carboidratos, que serão utilizados como fonte de energia. Através da respiração, os seres vivos devolvem continuamente o CO₂ para o ar. Quando um ser vivo morre, a ação dos decompositores, degradando a matéria orgânica que os compõem, acaba liberando CO₂ para o ar.
 A combustão de matéria orgânica também libera CO₂, o que torna as queimadas de florestas e a utilização de combustíveis fósseis, fatores que aumentam a concentração de CO₂ no ar, o que acaba influenciando, através do efeito estufa a temperatura média de nosso planeta.

Ciclo do nitrogênio 

 O nitrogênio é um elemento de grande importância para os seres vivos, pois é componente obrigatório dos aminoácidos, que formam as proteínas e dos nucleotídeos que constituem os ácidos nucléicos. Proteínas e ácidos nucléicos (DNA e RNA), são moléculas orgânicas fundamentais para a manutenção da vida.

A principal fonte de nitrogênio em nosso planeta é o gás nitrogênio, o N2, que representa cerca de 78% do volume atmosférico. Apesar disso, a maior parte dos seres vivos, não tem capacidade de fixar o nitrogênio em suas moléculas orgânicas, diretamente a partir do N2 atmosférico, dependendo de microrganismos que tem essa capacidade ou da cadeia alimentar, para obtê-lo.

O ciclo do nitrogênio pode ser dividido em 4 fases: fixação atmosférica, fixação biológica, nitrificação e desnitrificação.

 Fixação atmosférica: na atmosfera, o N2 pode reagir com o O2 formando o NO-3, desde que haja grande fornecimento de energia, o que ocorre em dias de tempestades, através dos relâmpagos. O NO-3 formado se precipita junto com a chuva e pode ser utilizado como fonte de nitrogênio pelos produtores, que vão utilizá-los para fabricar moléculas orgânicas.

 Fixação biológica: as cianofíceas (algas azuis) e algumas bactérias, são capazes de converter N2 atmosférico em amônia, que posteriormente é convertida em nitrato e aproveitado pelos produtores. As plantas da família das leguminosas apresentam em suas raízes nódulos de bactérias do gênero Rhyzobium, que são capazes de realizar a fixação biológica, permitindo a sobrevivência destes vegetais em solos pobres em nitrogênio. Esta capacidade permite a utilização das leguminosas, em técnicas de reposição de nutrientes, em solos utilizados para cultivo agrícola. Duas destas técnicas se destacam (estas duas técnicas podem ser denominadas geneticamente por adubação verde): 

• Rotação de culturas: quando se planta em um área, uma cultura de ciclo anual como arroz, trigo ou milho, ocorre a retirada de nutrientes do solo, inclusive compostos nitrogenados. Após a colheita, planta-se uma leguminosa que vai repor o nitrogênio retirado do solo e depois novamente planta-se a cultura anterior. Este tipo de manejo garante a constante utilização do solo, sem grandes investimentos em fertilizantes artificiais. 
• Plantio simultâneo: quando a espécie cultivada é perene, ou seja, apresenta ciclo vital de vários anos, como o café ou a laranja, o agricultor pode cultivar entre as plantas uma leguminosa, que depois de formada é cortada, triturada e jogada ao solo, enriquecendo-o com compostos nitrogenados, melhorando a produtividade de área cultivada.

 Nitrificação: a maioria dos seres vivos não consegue assimilar diretamente o N2 atmosférico, sendo dependentes das bactérias que realizam a nitrificação, processo que resulta em nitrato (NO-3), forma absorvível pelos produtores e que pode ser dividido em duas fases:

• Nitrosação: nesta fase a amônia (NH3) existente no ambiente, proveniente da excreção animal, fixação biológica, fixação atmosférica ou decomposição de seres vivos é convertida em nitrito (NO-2) por bactérias dos gêneros Nitrosococcus e Nitrosomonas. Estas bactérias são quimiossintetizantes, usam a energia liberada nesta conversão, para fabricar moléculas de glicose, que serão utilizadas como fonte de energia para seus processos metabólicos e liberam o nitrito produzido para o ambiente.

• Nitratação: nesta fase, o nitrito obtido na nitrosação é convertido em nitrato, por outro grupo de bactérias nitrificantes, pertencentes ao gênero Nitrobacter. Estas bactérias também vão utilizar a energia liberada para produzir glicose e eliminar para o ambiente o nitrato, que será então absorvido e posteriormente utilizados pelos produtores, como fonte de nitrogênio para fabricar moléculas orgânicas, principalmente proteínas. Desta forma o nitrogênio é introduzido na cadeia alimentar e aproveitado por todos integrantes da teia alimentar.

 Denitrificação: processo também chamado desnitrificação, em que determinadas bactérias denominadas desnitrificantes, convertem NO-3 em N2 e O2 que são devolvidos para o ar:

 Como o processo é anaeróbio, as bactérias desnitrificantes são mais abundantes em regiões pobres em oxigênio, como pântanos e manguezais onde a intensa atividade de bactérias decompositoras consome o oxigênio.