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Profa. Dra. Vivian C. C. Hyodo

INTERAÇÃO MICRO-ORGANISMOS

E MEIO AMBIENTE - CICLOS

BIOGEOQUÍMICOS

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Diagrama de produção fotossintética e do consumo orgânico numa floresta, mostrando

fontes, fluxos de energia, sumidouro de calor, reciclagem e o balanço de entradas e saídas.

Disponível em: http://www.unicamp.br/fea/ortega/eco/index.htm

CICLOS BIOGEOQUÍMICOS

Organismos biológicos e seus ambientes

geológicos litosfera ou atmosfera

Movimento dos elementos químicos CICLOS

BIOGEOQUÍMICOS

Ciclos de nutrientes gasosos

Carbono, oxigênio e nitrogênio

Atmosfera reservatório

Ciclo de nutrientes sedimentares

Litosfera reservatório

Elementos liberados ação do clima

Fósforo, enxofre, iodo, etc

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CICLOS BIOGEOQUÍMICOS

Ciclos de nutrientes gasosos

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COMPOSIÇÃO DA ATMOSFERA

TERRESTRE

http://agfdag.wordpress.com/2009/03/10/quanto-co2-ha/- acesso em 11/06/2012

CICLO DO CARBONO

Elemento mais significativo

49% do peso seco dos organismos

Volta ao ambiente rapidamente

Envolve fase gasosa CO2

Variações diárias e sazonais

Fatores geográficos e variados influenciam na

sua retirada pela fotossíntese e retorno pela

respiração

Carbono na forma orgânica 0,01%

Principal reserva de carbono inorgânica

99% na forma sedimentar

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CICLO DO CARBONO

http://qnint.sbq.org.br/qni/visualizarTema.php?idTema=7 - acesso em 11/06/2012

Importância do carbono

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Base de construção de moléculas orgânicas

Vida: membranas, DNA, tecidos, etc.

Estoque de energia: açúcares, lipídeos, proteínas,

petróleo, carvão, gás, etc.

Regulação do clima: CO2 e CH4

Efeito estufa: importante para manutenção da temperatura, aquecimento da Biosfera

Ciclagem biológica do carbono

Fixação do CO2

Fotossíntese dos produtores

Retorno para a atmosfera

Atividade respiratória de produtores e

consumidores quantidade razoável

Atividade respiratória dos decompositores

Processamento de materiais livres

Processamento de restos mortos de outros níveis tróficos

Processos não-biológicos

Combustão

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Retorno

mais

substancial

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O CO2 tem papel crítico

sobre o controle do clima

na Terra - absorve, reflete

e espalha a radiação

solar

http://www.rudzerhost.com/ambiente/estufa.htm

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Composição dos gases que têm aumentado na atmosfera,

provocando o efeito estufa

http://www.rudzerhost.com/ambiente/estufa.htm

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CICLO DO OXIGÊNIO

http://www.rudzerhost.com/ambiente/estufa.htm

http://www.rudzerhost.com/ambiente/estufa.htm

Ciclo do Nitrogênio

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N2: 78% da composição da atmosfera

Compostos de nitrogênio: fundamentais para a vida

(aminoácidos, proteínas em geral: tecidos musculares,

hormônios, DNA, etc.)

N: Macro-nutriente essencial para os seres vivos

Aquecimento global: ênfase ao ciclo do

carbono (CO2 e CH4)

N2O: óxido nitroso : gás de efeito estufa

(molécula com 296 vezes mais potente que o CO2)

Contaminação da água, eutrofização, chuva ácida, formação de ozônio na

troposfera (fertilizantes humanos).

Ciclo do Nitrogênio

A forma gasosa do N2 não pode ser usada pela

maioria dos organismos

Não é liberado na forma gasosa como um

produto de excreção

Envolvimento biológico no ciclo muito mais

complexo, complicado, ordenado e específico

Reservatório

Forma inorgânica amônia, nitrito e nitrato

Forma orgânica ureia, proteína e ácido nucléico

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Etapas do ciclo do Nitrogênio

Fixação do Nitrogênio

Conversão de N2 em amônia (NH3) e nitrato (NO3)

Fixadores simbiontes de nitrogênio

Bactérias (principalmente), fungos e algas

Geralmente terrestres

100X mais significativa que as livres

Rhizobium leguminosas

Alnus planta não-leguminosa

Bactérias do intestino de certos tipos de cupim

Fixadores de nitrogênio livres

Bactérias, algas e talvez alguns outros micro-organismos

Terrestres e aquáticos

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Etapas do ciclo do Nitrogênio

Amonificação

Permite que haja reciclagem sem a necessidade de

que todo o processo seja reiniciado desde o N2

atmosférico

Conversão dos nitratos à forma orgânica

Metabolismo de proteínas e ácidos nucléicos

uréia

Humanos e outros organismos

Ácido úrico Pássaros e alguns insetos

Bactérias e heterótrofas e fungos do solo e da água

Ureia ou ácido úrico → amônia

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Etapas do ciclo do Nitrogênio

Nitrificação

Conversão da amônia em nitrato

Processo lento em condições ácidas

DUAS ETAPAS

NH3 → NO2

NO2 → NO3

Denitrificação

NO3 → N2

Bactérias denitrificantes em situações anaeróbicas

nitrato como fonte de oxigênio

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CICLO DO NITROGÊNIO

http://qnint.sbq.org.br/qni/visualizarTema.php?idTema=7 - acesso em 11/06/2012

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Nódulos nas raízes de uma

leguminosa. Relação de mutualismo

entre Rhizobium e leguminosa.

http://kaitieannablaire.pbworks.com/w/page/5658186/How%20is%20Rhizobia%20Related%20to%20You

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Alnus glutinosa (L.) Gaertn. (image from:

http://project.bio.iastate.edu/trees/campustrees/AlnusGlu/Alnus_fruit.ht

ml)

http://theworldofplants.wordpress.com/2010/12/20/alnus/alnus-glutinosa/

CICLOS BIOGEOQUÍMICOS

Ciclos de nutrientes sedimentares

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Ciclo do Enxofre

Aminoácidos cisteína e metionina

Significância crítica para o metabolismo e

crescimento papel na ligação das proteínas

Absorção de sulfato (SO4) pelos produtores

Liberação e transformação em variedade de

formas

Sulfidril (SH)

Sulfito de hidrogênio (H2S)

Sulfitos (SO3)

Enxofre molecular (S)

Ciclo complexo 02/04/2015 23

Ciclo do Enxofre

Assimilação e liberação de enxofre pelos

vegetais

Absorção de sulfatos inorgânicos sulfato de

cálcio e sulfato de sódio

Assimilação direta de aminoácidos liberados na

decomposição de matéria orgânica morta ou

excretada

Participação de fungos e bactérias

Bactérias anaeróbicas redutoras de sulfatos

Liberação de quantidades significativas de O2

ligados a sulfatos

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Ciclo do Enxofre

Enxofre da atmosfera

Dióxido de enxofre (SO2)

Decomposição ou combustão de matéria orgânica

Combustão de combustíveis fósseis

Dispersão das superfícies oceânicas

Erupções vulcânicas

SO2 → SO3

SO3 H2O H2SO4 CHUVA ÁCIDA

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CICLO DO ENXOFRE

http://qnint.sbq.org.br/qni/visualizarTema.php?idTema=7 - acesso em 11/06/2012

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Ciclo do fósforo

Ocorre em poucas formas químicas

Componente de membranas celulares

DNA

Compostos orgânicos → fosfatos → plantas

Reservatório

Rochas e outros depósitos

Erosão

Aves marinhas depósitos de guano

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As plantas obtêm fósforo do ambiente absorvendo os fosfatos

dissolvidos na água e no solo. Os animais obtêm fosfatos na água e no

alimento.

CICLO DO FÓSFORO

http://qnint.sbq.org.br/qni/visualizarTema.php?idTema=7 - acesso em 11/06/2012

CICLOS BIOGEOQUÍMICOS

Ciclo da água

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Ciclo da água

Alta capacidade de absorver e reter calor

Fundamental no metabolismo dos seres

vivos

Dissolve compostos

Reage para formar moléculas complexas

Alta tensão superficial

Movimentação e retenção da água em pequenos

poros

Solidificação

Molécula que se expande ao congelar

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CICLO DA ÁGUA

Reservatórios globais

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Fonte: Botkin & Keller (2005)

Conclusão

Os elementos químicos essenciais à vida tendem

a circular na biosfera

Ambiente Organismos

Os micro-organismos são cruciais para as trocas

básicas entre os organismos e o ambiente

Embora haja uma interação entre os

componentes biológicos, químicos e

geológicos dos ciclos, há um controle

biológico significativo sobre os fatores

químicos no ambiente.

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BIBLIOGRAFIA

BOTKIN, D. e KELLER, E. Environmental

Science: Earth as a Living Planet. 5th Ed.

United States of America. John Wiley & Sons,

Inc. (2005)

CARDOSO, A. A .; PITOMBO, L. R. M.;

Contribuição dos Compostos Reduzidos

de Enxofre no Balanço Global do Estoque

de Enxofre Ambiental; Quim. Nova, v. 15, p.

213-219, 1992.

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BIBLIOGRAFIA

de ANDRADE, J.B.; SARNO, P. Química

Ambiental em Ação: Uma Nova Abordagem

para Tópicos de Química Relacionados

com o Ambiente, Quim. Nova, v. 13, p. 213-

221, 1990.

de ANDRADE; M.V.; PINHEIRO, H.L.C;

PEREIRA, P. A.de P.; de ANDRADE, J.B.

“Compostos Carbonílicos Atmosféricos:

Fontes, Reatividade, Níveis de

Concentração, e Efeitos Toxicológicos”,

Quim. Nova, v.25, p. 1117-1131, 2002 02/04/2015 36

BIBLIOGRAFIA

KORMONDY, EJ; BROWN, DE. Ecologia

Humana. Ed. Atheneu, São Paulo, 503 p., 2002.

ODUM, E. Fundamentos de Ecologia. 5ª. Ed.,

2003.

http://www.unicamp.br/fea/ortega/eco/index.htm

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