Ciclos biogeoquímicos: Primeiramente, a energia flui direcionalmente através dos ecossistemas, entrando como luz solar (ou moléculas inorgânicas para quimioautotróficos) e saindo como calor durante a transformação de energia entre os níveis tróficos. Ao invés de simplesmente seguir um percurso linear dentro do ecossistema, a matéria que constitui os organismos é conservada e reciclada. Dessa maneira, formando uma intrincada rede de interações. Assim os seis elementos mais comuns associados às moléculas orgânicas – carbono, nitrogênio, hidrogênio, oxigênio, fósforo e enxofre. Onde esses assumem diversas formas químicas e podem existir por longos períodos na atmosfera, na terra, na água ou abaixo da superfície da Terra.
Assim, processos geológicos, como intemperismo, erosão, drenagem de água e subducção das placas continentais, desempenham um papel crucial na ciclagem desses elementos na Terra. Assim, a interação entre geologia e química desempenha papéis fundamentais no estudo desses processos, dando origem à reciclagem da matéria inorgânica entre os organismos vivos e seu ambiente inanimado, fenômeno denominado ciclos biogeoquímicos.
Os seis elementos mencionados acima são essenciais para os organismos de diversas maneiras.
O hidrogênio e o oxigênio, por exemplo, são componentes fundamentais da água e das moléculas orgânicas, ambos essenciais à vida. Da mesma forma, o carbono, presente em todas as moléculas orgânicas, desempenha um papel central nos processos biológicos. O nitrogênio surge como componente vital dos ácidos nucleicos (conhecidos também como DNA e RNA) e das proteínas (alimentos construtores). Além disso, o fósforo desempenha um papel crucial na produção de ácidos nucleicos e fosfolipídios que compõem as membranas biológicas, enquanto o enxofre contribui para a forma tridimensional das proteínas.
A ciclagem desses elementos está intrinsecamente interligada. Como exemplo, o movimento da água desempenha um papel crucial na lixiviação de enxofre e fósforo em rios, lagos e oceanos. Os minerais circulam dinamicamente pela biosfera, movendo-se entre os componentes bióticos e abióticos, e de um organismo para outro, estabelecendo uma rede complexa de interconexões no ciclo biogeoquímico.
Ciclo hidrológico (Ciclo da Água)
A hidrosfera abrange a área da Terra onde se manifesta o movimento e armazenamento da água, seja como água líquida na superfície (rios, lagos, oceanos) e abaixo da superfície (águas subterrâneas), ou na forma de gelo (calotas polares e geleiras), e ainda como vapor de água na atmosfera. No contexto humano, aproximadamente 60% do corpo é composto por água, e as células humanas contêm mais de 70% de água. Das reservas totais de água na Terra, 97,5% representadas por água salgada.
Da parcela restante, mais de 99% se encontram nas formas de águas subterrâneas ou gelo. Portanto, menos de um por cento da água doce está presente em lagos e rios. Inúmeros organismos dependem significativamente dessa pequena porcentagem, cuja escassez pode acarretar efeitos negativos nos ecossistemas. Os seres humanos, naturalmente, desenvolveram tecnologias para ampliar a disponibilidade de água, como a perfuração de poços para captação de água subterrânea, o armazenamento de água da chuva e a aplicação da dessalinização para obtenção de água potável a partir do oceano. Ainda que a busca por água potável tenha sido uma constante ao longo da história da humanidade, o suprimento de água doce permanece como uma questão premente nos dias atuais.
Os vários processos que ocorrem durante a ciclagem da água são:
- Evaporação e Sublimação
- Condensação e Precipitação
- Fluxo de Água Subterrâneo
- Escoamento Superficial e Degelo
- Fluxo
O ciclo da água impulsionado pela energia do Sol, à medida que aquece os oceanos e outras massas d’água superficiais. Esse aquecimento provoca a evaporação (transformando água líquida em vapor d’água) da água superficial e a sublimação (transformando gelo em vapor d’água) da água congelada, movendo assim grandes volumes de água para a atmosfera na forma de vapor d’água. Com o tempo, esse vapor de água se condensa em nuvens, formando gotas líquidas ou cristais de gelo, resultando eventualmente em precipitação (chuva, neve, granizo), que devolve a água para a superfície da Terra.
Sendo assim, a água da chuva pode evaporar novamente, fluir sobre a superfície ou infiltrar-se no solo. Pois, com o escoamento superficial, notadamente o fluxo de água doce sobre a terra proveniente da chuva ou do derretimento do gelo, é facilmente observado e esse escoamento pode seguir por riachos e lagos até atingir os oceanos.
Todavia, em muitos ambientes terrestres naturais, a chuva encontra a vegetação antes de atingir o solo. Uma parte significativa da água evapora imediatamente da superfície das plantas. O restante chega ao solo e inicia sua descida. O escoamento superficial ocorre apenas se o solo se saturar de água durante chuvas intensas. A água do solo pode ser absorvida pelas raízes das plantas, parte dela sendo utilizada no metabolismo da planta e outra parte passando para os animais que consomem essas plantas.
No entanto, grande parte retorna para a atmosfera por meio de um processo chamado transpiração, onde a água entra no sistema vascular das plantas pelas raízes e evapora ou transpira pelos estômatos das folhas, pequenas aberturas microscópicas.
Ciclos Biogeoquímicos: Ecologistas referem-se à água devolvida à atmosfera como evapotranspiração, combinando os processos de transpiração e evaporação.
A água do solo não absorvida pela planta e que não evapora tem a capacidade de infiltrar-se no subsolo e nas rochas, formando as águas subterrâneas. As águas subterrâneas representam um reservatório substancial de água doce, ocupando os poros entre as partículas de terra, areia e cascalho, ou nas fissuras das rochas. Esse tipo de água subterrânea pode fluir lentamente por esses poros e fissuras, eventualmente encontrando caminho para rios ou lagos, reintegrando-se à água superficial.
Entretanto, muitos rios não são alimentados diretamente pela água da chuva, mas recebem um aporte constante das águas subterrâneas. Algumas águas subterrâneas residem em camadas rochosas profundas e podem persistir por milênios. A maioria dos aquíferos, reservatórios de água subterrânea, serve como fonte de água potável ou para irrigação por meio de poços.
No entanto, muitos desses aquíferos estão se esgotando mais rapidamente do que estão sendo recarregados pela água que se infiltra de cima para baixo.A chuva e o escoamento superficial desempenham papéis fundamentais na transferência de minerais, incluindo fósforo e enxofre, da terra para a água. Os impactos ambientais desse escoamento serão abordados posteriormente, à medida que explorarmos esses ciclos.
Referências:
- https://www.sciencedirect.com/topics/earth-and-planetary-sciences/biogeochemical-cycle
- https://openoregon.pressbooks.pub/envirobiology/chapter/3-2-biogeochemical-cycles/
- https://bio.libretexts.org/Bookshelves/Ecology/Environmental_Science_(Ha_and_Schleiger)/02%3A_Ecology/2.04%3A_Ecosystems/2.4.03%3A_Biogeochemical_Cycles
- https://repository.library.noaa.gov/view/noaa/16258/noaa_16258_DS1.pdf
