Ciclos Biogeoquímicos

NÚCLEO GERADOR:
URBANISMO E
MOBILIDADE
Tema: A Agricultura
A agricultura
‹ Um
dos principais problemas da
humanidade é conseguir fornecer
a todas as pessoas alimentação
suficiente e adequada.
Crescimento da população humana
A agricultura
‹ Desde
tempos históricos que o
Homem tem procurado melhorar a
capacidade produtiva dos terrenos.
‹ No
início, utilizava adubos naturais
como o estrume.
‹
Mas foi a introdução dos adubos
sintetizados industrialmente que
permitiu um aumento espectacular
da produção agrícola.
Porque precisam as plantas de
adubos?
‹ Contêm
substancias (elementos
químicos)
utilizadas
pelas
plantas na síntese de matéria
orgânica vegetal.
‹
Elementos químicos mais importantes
para os seres vivos:
‹ Carbono
(C)
‹ Azoto (N)
‹ Oxigénio (O)
‹ Hidrogénio (H)
‹ Fósforo (P) ….
Ciclos Biogeoquímicos
‹A
circulação da
natureza é cíclica.
‹ Os
matéria
na
elementos
químicos
descrevem
ciclos
nos
ecossistemas, ora fazendo parte
dos seres vivos (BIO), ora
fazendo parte da terra (GEO).
Ciclos Biogeoquímicos
‹ Ciclo
do Carbono
‹ Ciclo
do Oxigénio
‹ Ciclo
do Azoto
‹ Ciclo
da Água
Ciclo do Azoto
‹ Representa
cerca de 79-90% do total
dos gases atmosféricos.
‹ É um componente essencial à vida (É
o 4º elemento mais abundante nos
tecidos
vivos),
participando
na
constituição:
– das proteínas
– do ADN (Ácido Desoxirribonucleico),
– do ARN (Ácido Ribonucleico),
– da clorofila
– e
de
outras
importantes
moléculas
orgânicas
Azoto – N2
‹
‹
A maioria dos seres vivos não possui
a
capacidade
de
utilizá-lo
directamente na forma molecular.
Em vez disso, eles esperam que o azoto seja
fixado, “puxado” da atmosfera e ligado ao
oxigénio e hidrogénio por determinados
microrganismos (bactérias, fungos), muitas
vezes
associados
simbioticamente
às
plantas, formando compostos que elas
podem usar nas suas sínteses podendo ser
disponibilizado a todos os níveis tróficos das
cadeias alimentares.
Ciclo do Azoto
Processos
associados
Fixação do
azoto
atmosférico
Humificação
Amonificação
Nitrificação
Desnitrificação
Ciclo do azoto
Fixação
‹
A fixação é o processo
através do qual o azoto
é capturado da
atmosfera em estado
gasoso (N2) e convertido
em formas úteis para
outros processos
químicos, tais como
amoníaco (NH3), nitrato
(NO3-) e nitrito (NO2-).
Esta conversão pode
ocorrer através da ajuda
de bactérias que existem
no solo ou em raízes de
plantas (leguminosas)
Nitrificação
‹
‹
A oxidação do amoníaco,
conhecida como
nitrificação, é um
processo que produz
nitratos(NO3-) e
nitritos(NO2-) prontos a
ser assimilados pelas
plantas a partir do
amoníaco (NH3).
Este processo é levado a
cabo por bactérias
(bactérias nitrificantes)
Desnitrificação
‹
‹
A desnitrificação é o processo pelo qual o
azoto volta à atmosfera sob a forma de
gás quase inerte (N2). Este processo
ocorre através de algumas espécies de
bactérias em ambiente anaeróbico.
Estas bactérias utilizam nitratos
alternativamente ao oxigénio como forma
de respiração e libertam azoto em estado
gasoso (N2).
Fontes de alterações do ciclo do
Azoto
‹Fertilizantes
azotados
‹Utilização de culturas
fixadoras de azoto
‹Mobilização de azoto
armazenado
Fertilizantes azotados
‹ Cerca
de metade das quantidades
utilizadas não chega a contribuir
para a construção de novos
tecidos nas plantas, pois é
perdido por :
‹ evaporação,
‹ escorrência
‹ infiltração
‹ Provoca
contaminação das água
Utilização de culturas fixadores de
azoto
‹ Cultivo
de monoculturas de
leguminosas em grandes áreas.
‹ Fontes biológicas de azoto
facilmente disponíveis
Mobilização: azoto armazenado
‹
‹
‹
queima de combustíveis fósseis, que
ocorre nos veículos e indústrias, liberta
para a atmosfera azoto armazenado nas
formações geológicas durante milhões
de anos e que assim teria permanecido
se não fossem as actividades humanas.
queima de florestas, desflorestações
para preparação de terras agrícolas.
a
utilização
de
madeira
como
combustível.
Efeitos da alterações antropogénicas
do ciclo do Azoto
‹ Óxido
Nitroso
‹ Óxidos de azoto e amónia
‹ Nitratos
‹ Excesso de nutrientes - Eutrofização
‹ Redução da biodiversidade
‹…
Óxido Nitroso
‹
Apesar das atenções terem
estado centradas na redução
das emissões de dióxido de
carbono, devido ao seu
papel no aquecimento global
d o p l a n e t a , o N 2 O , l i b e r ta d o
essencialmente pela
co mb ust ã o, é ta m b é m u m
importante gás de efeito de
estufa, 200 vezes mais
p o t e n t e q u e o C O 2 (embora
por cada 3000 moléculas de
CO2 libertado, apenas uma
m o l é c u l a d e N 2O c h e g u e à
atmosfera).
Óxido Nitroso
‹
Para além deste aspecto, ele é
pouco reactivo na troposfera,
podendo permanecer por mais de
150 anos a exercer os seus
efeitos. Quando sobe para a
estratosfera, e na presença das
energéticas radiações
ultravioleta, este gás pode
desencadear reacções que levam
à depleção da já fina camada
protectora de ozono.
Óxidos de azoto e amónia
‹
Os óxidos de azoto (NOx),
particularmente o monóxido e
dióxido de azoto emitidos
pelos processos de combustão
e como produtos de reacções
do N2O, podem ser
transformados em ácido
nítrico, um dos maiores
componentes da chuva ácida,
que destrói monumentos e
acidifica solos e sistemas
aquáticos, desencadeando
profundas alterações na
composição das suas
comunidades bióticas.
Nitratos
‹
‹
A ingestão de água
contaminada com
nitratos (NO3-) pode
conduzir a sérias
disfunções, após este
ião ser reduzido a iões
nitrito (NO2-) no tracto
gastrointestinal.
Uma vez no sangue,
estes iões impedem que
a hemoglobina
transporte o oxigénio,
ao transformarem-na
em metahemoglobina.
Excesso de nutrientes
‹
‹
‹
Existem limites para o crescimento proporcionado
pela adição de fertilizantes azotados.
Quando as deficiências naturais de azoto estão
satisfeitas, e se atinge o máximo de produção de
biomassa vegetal, o crescimento das plantas passa a
ser controlado por outros factores, como o fósforo, o
cálcio e a água – chegou-se ao ponto de saturação
de azoto, situação que acarreta uma série de
consequências nefastas para os ecossistemas.
As reacções químicas entre os compostos azotados,
desencadeadas por acção bacteriana, conduzem e,
arrastam consigo iões positivos de outros
importantes nutrientes, como o cálcio, o
magnésio e o potássio.
‹
Ou seja, a fertilização excessiva conduz a
uma perda de fertilidade do solo a longo
prazo.
Redução da biodiversidade
‹
Acompanhando os outros efeitos, os aportes de azoto
para os ecossistemas causam, normalmente, um
desequilíbrio na composição de espécies, ocorrendo
uma alteração das espécies dominantes, conducente
a uma redução da biodiversidade. Na Holanda, que
ocupa um dos lugares cimeiros quanto à utilização de
fertilizantes, todos os ecossistemas sofreram
alterações, verificando-se que zonas de enorme
riqueza biológica foram substituídas por florestas e
pastagens de reduzida biodiversidade.
Apesar dos ecossistemas terrestres serem vulneráveis
ao excesso de azoto, os sistemas aquáticos são os
que sofreram mais até hoje, pois são os receptáculos
finais do excedente deste elemento, que chega por
ocorrência ou através de descargas directas de
efluentes não tratados.