No meio ambiente ocorre circulação de substâncias essências para a manutenção e reprodução dos seres vivos. A essa circulação se da o nome de ciclo biogeoquímico, que na mais é do que o percurso realizado no meio ambiente por uma dessas substâncias. Por meio dos ciclos biogeoquímicos os elementos químicos e compostos químicos são transferidos entre os organismos e entre diferentes partes do planeta.
Ao longo do ciclo, cada elemento é absorvido e reciclado pelos próprios seres vivos e também pelo ar, água e solo. Mas também pode se acumular por um longo período de tempo em um mesmo lugar.
Os principais ciclos biogeoquímicos são: o ciclo da água, o ciclo do carbono, o ciclo do nitrogênio, o ciclo do oxigênio, o ciclo do fósforo e o ciclo do enxofre.
O ciclo da água é realizado através da energia solar. A luz solar faz a água dos oceanos, lagos, rios e superfícies úmidas do solo evaporar e também provoca a transpiração das folhas e dos corpos de outros seres vivos. As moléculas de água vão da superfície terrestre para a atmosfera, onde, unindo-se a outros compostos moleculares, originam as nuvens. O retorno dessa água para a superfície se dá na forma líquida (chuva) ou na forma sólida (neve, granizo). Quando essa água que retorna a superfície atinge o chão, uma parte é absorvida pelo solo, onde forma os lençóis freáticos, ou é absorvida pelas plantas. E o restante forma a água de escoamento que se junta às nascentes e às fontes de lençóis freáticos para formar os lagos e os rios que alimentam os oceanos, assim fechando o ciclo da água.
O ciclo do carbono, que depois da água é o elemento que entra em maior quantidade na composição dos seres vivos, envolve dois estágios, um sólido e outro gasoso. O estágio sólido representa o carbono encerrado nas rochas, como o calcáreo, e nos combustíveis fósseis, como hulha e petróleo, fixados pela fotossíntese durante milhões de anos. Quando estes são queimados, ou através de atividades vulcânicas, o carbono, sob a forma de dióxido de carbono, é transferido para a atmosfera. O carbono também é liberado através da respiração dos seres vivos, decomposição dos organismos mortos, queima de combustíveis de carros e máquinas a motor.
O ciclo do nitrogênio, que é o elemento mais encontrado na atmosfera. Através de fenômenos eletroquímicos, os raios, e fotoquímicos, a luz solar, o nitrogênio combina-se com o oxigênio e a água presentes na atmosfera, formando os nitratos, que são as formas mais utilizadas pelas plantas que se precipitam para o solo. O nitrato contido no solo é muito importante para o crescimento de plantas, que posteriormente são usadas para alimentação de animais. O nitrogênio é um dos elementos mais importantes para a constituição das células e, portanto, de todos os seres vivos. O nitrogênio também é liberado no ambiente através de excretas de animais, como ácido úrico (aves, répteis e insetos) e uréia (mamíferos).
O ciclo do oxigênio, elemento de vital importância para os seres vivos, pois é usado nos processos energéticos e também respiratórios. O dióxido de carbono é convertido em oxigênio pelos vegetais clorofilados, através da fotossíntese. Desse oxigênio livre produzido, uma parte é absorvida pelos seres vivos através do processo da respiração e devolvida à atmosfera sob a forma de dióxido de carbono e água. Outra parte é dissolvida nas águas que também possuem oxigênio livre proveniente da atividade fotossintetizadora de algas e de outros vegetais aquáticos. Quando a temperatura da água se eleva ou ocorre saturação de oxigênio, ela começa desprendê-lo, retornando à atmosfera parte desse oxigênio dissolvido.
O ciclo do fósforo, que também é um componente muito importante para os seres vivos, pois está ligado ao metabolismo respiratório e fotossintético. É encontrado em maior concentração nas rochas fosfatadas. A erosão do solo pelas águas ou pelos ventos desagrega essas rochas e esse fósforo mineral é levado para os oceanos. Uma grande parte é sedimentada nas profundezas, assim não sendo aproveitada. A pequena parte aproveitada pelos seres marinhos, entre eles certas aves marinhas, é restituída ao solo, de onde pode novamente ser retirado pela plantas, que servem de alimento para os animais. Após a morte dos animais ou por excreções lançadas pelos mesmos durante sua vida, assim os compostos contendo fósforo retornam ao solo onde são decompostos por bactérias e fungos, fechando assim seu ciclo.
O ciclo do enxofre como no ciclo do carbono, também envolve um estágio sólido e outro gasoso, onde os organismos, especialmente microorganismos, que obtêm energia a partir da oxidação química de compostos inorgânicos, exercem papéis fundamentais. Processos geoquímicos e metereológicos tais como erosão, lixiviação (arraste por lençóis freáticos) e ação da chuva são importantes na recuperação do enxofre dos sedimentos mais profundos. Quando as plantas e os animais mortos são decompostos pelos microorganismos saprófitos aeróbios e anaeróbios, destes últimos desprende-se gás sulfídrico. Parte desse gás é transformada em enxofre por certas bactérias que através dele obtém energia.
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