Os ciclos biogeoquímicos envolvem a circulação de elementos como carbono, nitrogênio, fósforo e água através da biosfera, atmosfera, hidrosfera e litosfera.

Ciclo da água

Transformações no ciclo da água

• Evaporação: A água dos oceanos, lagos e rios evapora devido ao calor do sol, transformando-se em vapor de água.
• Transpiração: Plantas liberam vapor de água através de pequenas aberturas nas folhas chamadas estômatos.
• Condensação: O vapor de água se condensa em nuvens quando atinge camadas mais frias da atmosfera.
• Precipitação: A água retorna à superfície terrestre na forma de chuva, neve ou granizo.
• Infiltração e Percolação: A água se infiltra no solo, abastecendo aquíferos subterrâneos.

Importância para a Vida

A água é essencial para todos os processos biológicos, incluindo a regulação da temperatura, transporte de nutrientes e remoção de resíduos.

Ciclo do carbono

Transformações químicas no ciclo do carbono

• Fotossíntese: Plantas, algas e algumas bactérias absorvem dióxido de carbono (CO₂) da atmosfera e, através da fotossíntese, convertem-no em glicose (C₆H₁₂O₆), armazenando energia química.

6 CO₂ + 6 H₂O + luz → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂

• Respiração Celular: Organismos utilizam glicose e oxigênio para produzir energia, liberando CO₂ e água como subprodutos.

C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O + energia

• Combustão: A queima de combustíveis fósseis (como carvão, petróleo e gás natural) libera CO₂ na atmosfera.

Combustível + O₂ → CO₂ + H₂O + energia

• Decomposição: Microorganismos decompõem matéria orgânica, liberando CO₂ e metano (CH₄).

Importância para a vida

O ciclo do carbono é essencial para a produção de energia nos seres vivos e para a regulação da temperatura da Terra, já que o CO₂ é um gás de efeito estufa.

Ciclo do Nitrogênio

Transformações químicas no ciclo do nitrogênio

• Fixação do Nitrogênio: Bactérias fixadoras de nitrogênio (como as do gênero Rhizobium) convertem N₂ atmosférico em amônia (NH₃).

N₂ + 3 H₂ → 2 NH₃​

• Nitrificação: Bactérias nitrificantes oxidam amônia a nitrito (NO₂⁻) e depois a nitrato (NO₃⁻).

NH₃​ + O₂​ → NO₂⁻​ + H₂​O

NO₂⁻ ​+ O₂​ → NO₃^−​

• Assimilação: Plantas absorvem nitratos e amônia do solo para formar proteínas e ácidos nucleicos.
• Desnitrificação: Bactérias desnitrificantes reduzem nitratos a N₂, devolvendo nitrogênio à atmosfera.

2 NO₃⁻ + 10 e⁻ + 12 H⁺ → N₂ + 6 H₂O

Importância para a Vida

O ciclo do nitrogênio é crucial para a síntese de aminoácidos e proteínas, componentes fundamentais de todos os organismos vivos.

Ciclo do fósforo

Transformações químicas no ciclo do fósforo

• Intemperismo de Rochas: As rochas que contêm fósforo (principalmente apatita) são quebradas por processos físicos e químicos, liberando íons fosfato (PO₄³⁻) no solo. O intemperismo é uma transformação química que libera fosfatos no solo, tornando-os disponíveis para as plantas.

Ca₃(PO₄)₂ +4 H₂O + 4 CO₂ → 3 Ca²⁺ +2 H₂PO₄⁻ ​+ 2 HCO₃⁻ ​

• Absorção pelas Plantas: Plantas absorvem íons fosfato do solo através de suas raízes e os incorporam em moléculas orgânicas, como ATP, ácidos nucleicos e fosfolipídios. Este processo transforma o fosfato inorgânico em formas orgânicas dentro das plantas.

 PO₄³⁻ ​ → Incorporado em moléculas orgânicas

• Decomposição: Quando plantas e animais morrem, os decompositores (bactérias e fungos) decompõem a matéria orgânica, liberando fosfatos de volta ao solo. A decomposição é uma transformação química que recicla o fósforo de volta ao ambiente.

Matéria orgânica contendo fósforo → PO₄³⁻ ​

• Sedimentação: Fosfatos que não são absorvidos por organismos podem ser transportados para corpos dágua e eventualmente se sedimentar no fundo, formando novas rochas fosfatadas. A sedimentação é uma transformação química e física que remove fosfatos da biosfera ativa, contribuindo para a formação de novas rochas.

PO₄³⁻ → Sedimentos fosfatados

Importância para a vida

O ciclo do fósforo é essencial porque o fósforo é um componente fundamental de moléculas biológicas críticas, como DNA, RNA, ATP (adenosina trifosfato) e fosfolipídios, que são componentes das membranas celulares. Sem fósforo, os organismos não poderiam produzir energia ou construir estruturas celulares necessárias para a vida.