O ciclo do oxigênio é um processo fundamental para a manutenção da vida na Terra. Ele é responsável por garantir a disponibilidade de oxigênio para os seres vivos e também pela regulação do equilíbrio dos gases na atmosfera. Os principais reservatórios de oxigênio são a atmosfera, os oceanos, a biosfera e a litosfera. O ciclo do oxigênio é composto por diversos estágios, como a fotossíntese realizada pelas plantas, a respiração dos seres vivos, a decomposição da matéria orgânica e a oxidação de substâncias inorgânicas. Todos esses processos estão interligados e são essenciais para a manutenção da vida no planeta.
Quais são as principais fontes de oxigênio na natureza?
O oxigênio é um elemento essencial para a vida na Terra, sendo fundamental para a respiração de seres vivos. As principais fontes de oxigênio na natureza são a fotossíntese realizada pelas plantas e algas, que convertem dióxido de carbono em oxigênio durante o processo. Além disso, as cianobactérias presentes em ambientes aquáticos também são importantes produtoras de oxigênio.
Outra fonte significativa de oxigênio é a atmosfera terrestre, que contém aproximadamente 21% de oxigênio molecular (O2). Esse oxigênio é liberado pelas plantas durante a fotossíntese e também é produzido por organismos como as algas marinhas. A decomposição de matéria orgânica também contribui para a liberação de oxigênio na natureza.
Ciclo do oxigênio: características, reservatórios e estágios
O ciclo do oxigênio é o processo pelo qual o oxigênio é produzido, consumido e redistribuído na natureza. Os principais reservatórios de oxigênio são a biosfera (plantas, animais e microorganismos), a atmosfera e os oceanos. O ciclo do oxigênio envolve vários estágios, como a fotossíntese, a respiração celular, a decomposição de matéria orgânica e a oxidação de elementos químicos.
Durante a fotossíntese, as plantas e algas produzem oxigênio a partir da água e do dióxido de carbono, liberando-o na atmosfera. Esse oxigênio é então consumido pelos seres vivos durante a respiração celular, onde ocorre a quebra de moléculas de glicose para obtenção de energia.
A decomposição de matéria orgânica também é um estágio importante do ciclo do oxigênio, onde os microorganismos consomem matéria morta e liberam dióxido de carbono e água, contribuindo para o equilíbrio dos níveis de oxigênio na atmosfera.
Em resumo, as principais fontes de oxigênio na natureza são a fotossíntese realizada pelas plantas e algas, as cianobactérias, a atmosfera terrestre e a decomposição de matéria orgânica. O ciclo do oxigênio é um processo complexo que garante a disponibilidade desse elemento essencial para a vida na Terra.
Principais aspectos do ciclo do oxigênio: conheça as características desse processo fundamental para a vida.
O ciclo do oxigênio é um processo fundamental para a manutenção da vida na Terra. Esse ciclo envolve a troca constante desse gás entre os diferentes reservatórios, como a atmosfera, os oceanos e os seres vivos. Vamos conhecer as principais características desse ciclo e seus estágios.
Um dos reservatórios mais importantes de oxigênio é a atmosfera, que contém cerca de 21% desse gás. O oxigênio é produzido principalmente pelas plantas, durante o processo de fotossíntese, onde a luz solar é convertida em energia para a produção de alimento e liberação de oxigênio.
Os oceanos também desempenham um papel crucial no ciclo do oxigênio. As algas marinhas e o fitoplâncton são responsáveis pela produção de oxigênio na água, através do mesmo processo de fotossíntese. Além disso, os oceanos funcionam como um importante reservatório de oxigênio, absorvendo parte do gás presente na atmosfera.
Outro estágio importante do ciclo do oxigênio é a respiração celular, realizada pelos seres vivos. Durante esse processo, o oxigênio é utilizado para a produção de energia, sendo convertido em gás carbônico. Esse dióxido de carbono é então liberado na atmosfera, onde as plantas podem utilizá-lo novamente para a fotossíntese, fechando o ciclo.
É essencial compreender a importância do ciclo do oxigênio para a manutenção da vida na Terra. A interação entre os diferentes reservatórios e estágios desse processo garante o equilíbrio dos níveis de oxigênio na atmosfera, permitindo a sobrevivência de todas as formas de vida no planeta.
Reservatórios dos ciclos biogeoquímicos: onde estão localizados e como funcionam?
Os reservatórios dos ciclos biogeoquímicos são locais onde os elementos químicos são armazenados e movimentados na natureza. Eles podem ser encontrados em diversas partes do planeta, como os oceanos, a atmosfera, o solo e os seres vivos. Cada ciclo biogeoquímico possui seus próprios reservatórios específicos, onde esses elementos são armazenados e trocados constantemente.
No caso do Ciclo do oxigênio, os principais reservatórios são a atmosfera, os oceanos e os seres vivos. O oxigênio é produzido principalmente através da fotossíntese realizada pelas plantas, que utilizam a luz solar para converter o dióxido de carbono em oxigênio. Esse oxigênio é liberado na atmosfera e utilizado pelos seres vivos na respiração.
Além disso, os oceanos também desempenham um papel fundamental no Ciclo do oxigênio, pois absorvem parte do oxigênio atmosférico e fornecem habitat para uma grande variedade de organismos marinhos que também realizam trocas gasosas com o ambiente. Os seres vivos, por sua vez, utilizam o oxigênio para realizar a respiração celular e obter a energia necessária para suas atividades metabólicas.
Portanto, os reservatórios do Ciclo do oxigênio estão interligados e funcionam de forma dinâmica, garantindo a circulação constante desse elemento essencial para a vida na Terra. É importante compreender a importância desses reservatórios e a forma como eles influenciam o equilíbrio do ecossistema global.
Qual característica fundamental dos ciclos biogeoquímicos?
Uma característica fundamental dos ciclos biogeoquímicos é a constante reciclagem dos elementos químicos essenciais para a vida na Terra. Um dos ciclos mais importantes é o Ciclo do Oxigênio, que regula a quantidade desse gás vital no ambiente.
O oxigênio é um elemento fundamental para a respiração de organismos aeróbicos, sendo produzido principalmente durante a fotossíntese realizada pelas plantas. Esse gás é liberado na atmosfera e também dissolvido na água, onde é utilizado por diversos seres vivos aquáticos.
Os principais reservatórios de oxigênio são a atmosfera, os oceanos e a biosfera. Na atmosfera, o oxigênio está presente principalmente na forma molecular (O2), sendo essencial para a respiração aeróbica dos seres vivos. Nos oceanos, o oxigênio dissolvido na água é vital para a sobrevivência de peixes e outros organismos aquáticos.
O ciclo do oxigênio passa por diferentes estágios, começando com a produção de oxigênio durante a fotossíntese. Em seguida, ocorre a respiração dos seres vivos, que consomem oxigênio e liberam dióxido de carbono. Além disso, processos de decomposição de matéria orgânica também influenciam na quantidade de oxigênio disponível no ambiente.
Em resumo, o Ciclo do Oxigênio é essencial para manter o equilíbrio e a sustentabilidade dos ecossistemas terrestres e aquáticos, garantindo a disponibilidade desse gás vital para a vida na Terra.
Ciclo do oxigênio: características, reservatórios e estágios
O ciclo do oxigênio refere-se ao movimento circulatório do oxigênio na Terra. É um ciclo biogeoquímico gasoso. O oxigênio é o segundo elemento mais abundante na atmosfera após o nitrogênio e o segundo mais abundante na hidrosfera após o hidrogênio. Nesse sentido, o ciclo do oxigênio está conectado ao ciclo da água.
O movimento circulatório do oxigênio inclui a produção de dioxigênio ou oxigênio molecular de dois átomos (O 2 ). Isso ocorre por hidrólise durante a fotossíntese realizada pelos diferentes organismos fotossintéticos.
O O 2 é usado por organismos vivos na respiração celular, gerando a produção de dióxido de carbono (CO 2 ), sendo este último uma das matérias-primas para o processo de fotossíntese.
Por outro lado, a fotólise (hidrólise ativada pela energia solar) do vapor de água causada pela radiação ultravioleta do sol ocorre na atmosfera superior. A água se decompõe liberando hidrogênio que é perdido na estratosfera e o oxigênio é integrado à atmosfera.
Ao interagir molécula de O 2 com um átomo de oxigénio, o ozono (O ocorre 3 ). O ozônio forma a chamada camada de ozônio.
Caracteristicas
O oxigênio é um elemento químico não metálico. Seu número atômico é 8, ou seja, possui 8 prótons e 8 elétrons em seu estado natural. Sob condições normais de temperatura e pressão, está presente na forma de dioxigeno, gás incolor e inodoro. Sua fórmula molecular é O 2 .
O O 2 inclui três isótopos estáveis: 16 O, 17 O e 18 O. A forma predominante no universo é 16 O. Na Terra, representa 99,76% do oxigênio total. O 18 O representa 0,2%. A forma 17 O é muito rara (~ 0,04%).
Origem
O oxigênio é o terceiro elemento em abundância no universo. A produção do isótopo 16 O começou na primeira geração de queima de hélio solar que ocorreu após o Big Bang.
O estabelecimento do ciclo de nucleossíntese carbono-nitrogênio-oxigênio em gerações posteriores de estrelas forneceu a fonte predominante de oxigênio nos planetas.
As temperaturas elevadas e pressões produzir água (H 2 O) no universo para gerar a reacção do hidrogénio com o oxigénio. A água faz parte da conformação do núcleo da Terra.
Os afloramentos de magma liberam água na forma de vapor e entram no ciclo da água. A água é decomposta por fotólise em oxigênio e hidrogênio por fotossíntese e por radiação ultravioleta nos níveis superiores da atmosfera.
Atmosfera primitiva
A atmosfera primitiva antes da evolução da fotossíntese pelas cianobactérias era anaeróbica. Para organismos vivos adaptados a essa atmosfera, o oxigênio era um gás tóxico. Ainda hoje, uma atmosfera de oxigênio puro produz danos irreparáveis às células.
A fotossíntese originou-se na linhagem evolutiva das cianobactérias atuais. Isso começou a mudar a composição da atmosfera da Terra há aproximadamente 2.300-2.700 milhões de anos atrás.
A proliferação de organismos fotossintéticos alterou a composição da atmosfera. A vida evoluiu para a adaptação a uma atmosfera aeróbica.
Energias que dirigem o ciclo
As forças e energias que impulsionam o ciclo do oxigênio podem ser geotérmicas, quando o magma expele o vapor de água, ou podem ser provenientes da energia solar.
Este último fornece a energia fundamental para o processo de fotossíntese. A energia química na forma de carboidratos resultante da fotossíntese, por sua vez, conduz todos os processos vivos através da cadeia alimentar. Da mesma forma, o Sol produz aquecimento diferencial planetário e causa correntes marinhas e atmosféricas.
Relação com outros ciclos biogeoquímicos
Devido à sua abundância e a sua elevada reactividade, o ciclo de oxigénio está ligado com outros ciclos, tais como o CO 2 , azoto (N 2 ) e o ciclo de água (H 2 O). Isso lhe confere um caráter multicíclico.
Os reservatórios de O 2 e CO 2 estão ligados por processos que envolvem a criação (fotossíntese) e destruição (respiração e combustão) de matéria orgânica. No curto prazo, essas reações de redução de óxido são a maior fonte de variabilidade na concentração de O 2 na atmosfera.
As bactérias desnitrificantes obtêm oxigênio para a respiração dos nitratos do solo, liberando nitrogênio.
Reservatórios
Geosfera
O oxigênio é um dos principais componentes dos silicatos. Portanto, constitui uma fração importante do manto e da crosta terrestre.
- Núcleo da Terra : no manto líquido externo do núcleo da Terra existem, além do ferro, outros elementos, incluindo o oxigênio.
- O solo : nos espaços entre partículas ou poros do solo, o ar se difunde. Esse oxigênio é usado pela microbiota do solo.
Atmosfera
21% da atmosfera é composta de oxigênio na forma de dioxigênio (O 2 ). As outras formas de oxigénio atmosférico estão presentes , o vapor de água (H 2 O), o dióxido de carbono (CO 2 ) e ozono (O 3 ).
- Vapor de água : a concentração de vapor de água é variável, dependendo da temperatura, pressão atmosférica e correntes de circulação atmosférica (ciclo da água).
- Dióxido de carbono : CO 2 representa aproximadamente 0,03% do volume do ar. Desde o início da Revolução Industrial, a concentração de CO 2 na atmosfera aumentou 145%.
- Ozônio : é uma molécula que está presente na estratosfera em uma quantidade baixa (0,03 – 0,02 partes por milhão em volume).
Hidrosfera
71% da superfície da Terra é coberta por água. Nos oceanos, mais de 96% da água presente na superfície da Terra está concentrada. 89% da massa dos oceanos é oxigênio. O CO2 também é dissolvido em água e está sujeito a um processo de troca com a atmosfera.
Criosfera
A criosfera se refere à massa de água congelada que cobre certas áreas da Terra. Essas massas de gelo contêm aproximadamente 1,74% da água da crosta terrestre. Por outro lado, o gelo contém quantidades variáveis de oxigênio molecular aprisionado.
Ou organismos vivos
A maioria das moléculas que compõem a estrutura dos seres vivos contém oxigênio. Por outro lado, uma alta proporção de seres vivos é a água. Portanto, a biomassa terrestre também é uma reserva de oxigênio.
Etapas
Em termos gerais, o ciclo que segue o oxigênio como agente químico compreende duas grandes áreas que compõem seu caráter de ciclo biogeoquímico. Essas áreas são representadas em quatro etapas.
A área geoambiental abrange deslocamentos e contenção na atmosfera, hidrosfera, criosfera e geosfera de oxigênio. Isso inclui o estágio ambiental do reservatório e fonte, e o estágio de retorno ao meio ambiente.
Também estão incluídas duas etapas na área biológica. Eles estão associados à fotossíntese e à respiração.
-Estágio ambiental do reservatório e fonte: atmosfera-hidrosfera-criosfera-geosfera
Atmosfera
A principal fonte de oxigênio atmosférico é a fotossíntese. Mas existem outras fontes das quais o oxigênio pode entrar na atmosfera.
Um deles é o manto externo líquido do núcleo da Terra. O oxigênio atinge a atmosfera na forma de vapor de água através de erupções vulcânicas. O vapor de água sobe para a estratosfera, onde é submetido a fotólise, como resultado da radiação de alta energia do sol e é produzido oxigênio livre.
Por outro lado, a respiração emite oxigênio na forma de CO 2 . Os processos de combustão, especialmente os processos industriais, também consomem oxigênio molecular e fornecem CO 2 à atmosfera.
Na troca entre a atmosfera e a hidrosfera, o oxigênio dissolvido nos corpos de água passa para a atmosfera. Enquanto isso, o CO 2 atmosfera é dissolvido em água como ácido carbónico. O oxigênio dissolvido na água provém principalmente da fotossíntese de algas e cianobactérias.
Estratosfera
Nos níveis superiores da atmosfera, a radiação de alta energia hidrolisa o vapor de água. A radiação de ondas curtas ativa as moléculas de O 2 . Estes são divididos em átomos livres de oxigênio (O).
Esses átomos de O livres reagem com as moléculas de O 2 e produzem ozônio (O 3 ). Essa reação é reversível. Devido ao efeito da radiação ultravioleta, o O 3 se decompõe novamente em átomos livres de oxigênio.
O oxigênio como componente do ar atmosférico faz parte de várias reações de oxidação, integrando vários compostos terrestres. Um importante sumidouro de oxigênio é a oxidação de gases de erupções vulcânicas.
Hidrosfera
A maior concentração de água na Terra são os oceanos, onde há uma concentração uniforme de isótopos de oxigênio. Isso ocorre devido à constante troca desse elemento com a crosta terrestre através de processos de circulação hidrotérmica.
Nos limites das placas tectônicas e cristas oceânicas, é gerado um processo constante de troca de gases.
Criosfera
As massas de gelo terrestre, incluindo massas polares, geleiras e permafrost, constituem um importante reservatório de oxigênio na forma de água em estado sólido.
Geosfera
Da mesma forma, o oxigênio participa das trocas gasosas com o solo. Constitui o elemento vital para os processos respiratórios dos microrganismos do solo.
Um importante sumidouro no solo são os processos de oxidação mineral e a queima de combustíveis fósseis.
O oxigénio que é parte da molécula de água (H 2 O) segue os processos do ciclo de água e evapotranspiração condensação-precipitação.
-Estágio posintético
A fotossíntese é realizada em cloroplastos . Durante a fase leve da fotossíntese é necessário um agente redutor, ou seja, uma fonte de elétrons. agente dito neste caso é a água (H 2 O).
Ao tomar hidrogênio (H) da água, o oxigênio (O 2 ) é liberado como um resíduo. A água entra na planta a partir do solo através das raízes. No caso de algas e cianobactérias, provém do ambiente aquático.
Todo o oxigênio molecular (O 2 ) produzido durante a fotossíntese provém da água usada no processo. Em fotossíntese que consumia CO 2 , a luz solar e de água (H 2 O) e de oxigénio (O libertado 2 ).
-Estágio de retorno atmosférico
O O 2 gerado na fotossíntese é expelido para a atmosfera através de estômatos no caso das plantas. Algas e cianobactérias devolvem-no ao meio ambiente por difusão da membrana. Da mesma forma, os processos respiratórios devolvem o oxigênio ao meio ambiente na forma de dióxido de carbono (CO 2 ).
-Estágio respiratório
Para desempenhar suas funções vitais, os organismos vivos precisam efetivar a energia química gerada pela fotossíntese. Essa energia é armazenada na forma de moléculas complexas de carboidratos (açúcares) no caso das plantas. O resto dos organismos obtém da comida
O processo pelo qual os seres vivos desdobram os compostos químicos para liberar a energia necessária, é chamado de respiração. Este processo é realizado nas células e possui duas fases; um aeróbico e outro anaeróbico.
A respiração aeróbica é realizada nas mitocôndrias em plantas e animais. Nas bactérias, é realizada no citoplasma , pois não possuem mitocôndrias.
O elemento fundamental para a respiração é o oxigênio como agente oxidante. Respirar oxigénio (O consumido 2 ) e é libertado CO 2 e ua (H 2 O), a produção de energia útil.
O CO 2 e ua (vapor) são libertados através da estomas em plantas. Nos animais, o CO 2 é liberado pelas narinas e / ou pela boca, e a água pela transpiração. As algas e as bactérias do CO 2 é libertado por difusão de membrana.
Fotorrespiração
Nas plantas na presença de luz, desenvolve-se um processo que consome oxigênio e energia chamado fotorrespiração. A fotorrespiração aumenta com o aumento da temperatura, devido ao aumento da concentração de CO 2 em relação à concentração de O 2 .
A fotorrespiração estabelece um balanço energético negativo para a planta. Consome O 2 e energia química (produzida pela fotossíntese) e libera CO 2 . Portanto, eles desenvolveram mecanismos evolutivos para combatê-lo (metabolismo C4 e CAN).
Importância
Atualmente, a grande maioria da vida é aeróbica. Sem a circulação de O 2 no sistema planetário, a vida como a conhecemos hoje seria impossível.
Além disso, o oxigênio constitui uma proporção importante das massas de ar terrestres. Contribui, portanto, para os fenômenos atmosféricos a ele associados e suas conseqüências: efeitos erosivos, regulação climática, entre outros.
Diretamente, gera processos de oxidação no solo, gases vulcânicos e em estruturas metálicas artificiais.
O oxigênio é um elemento com alta capacidade oxidativa. Embora as moléculas de oxigênio sejam muito estáveis porque formam uma ligação dupla, uma vez que o oxigênio tem uma alta eletronegatividade (capacidade de atrair elétrons), ele tem uma alta capacidade reativa. Devido a essa alta eletronegatividade, o oxigênio interfere em muitas reações de oxidação.
Alterações
A grande maioria dos processos de combustão que ocorrem na natureza exige a participação de oxigênio. Também naqueles gerados pelo ser humano. Esses processos cumprem funções positivas e negativas em termos antrópicos.
A combustão de combustíveis fósseis (carvão, petróleo, gás) contribui para o desenvolvimento econômico, mas ao mesmo tempo representa um sério problema devido à sua contribuição para o aquecimento global.
Grandes incêndios florestais afetam a biodiversidade, embora em alguns casos façam parte de processos naturais em certos ecossistemas.
Efeito estufa
A camada de ozônio (O 3 ) na estratosfera é o escudo protetor da atmosfera contra a entrada excessiva de radiação ultravioleta. Essa radiação altamente energética aumenta o aquecimento da Terra.
Por outro lado, é altamente mutagênico e prejudicial aos tecidos vivos. Nos seres humanos e outros animais, é cancerígeno.
A emissão de vários gases causa a destruição da camada de ozônio e, portanto, facilita a entrada de radiação ultravioleta. Alguns desses gases são clorofluorocarbonetos, hidroclorofluorocarbonetos, brometo de etila, óxidos de nitrogênio de fertilizantes e halons.
Referências
- Anbar AD, Y Duan, TW Lyons, GL Arnold, B Kendall, RA Creaser, AJ Kaufman, WG Gordon, S Clinton, J Garvin e R Buick (2007) Um cheiro de oxigênio antes do grande evento de oxidação? Science 317: 1903-1906.
- Bekker A, HD Holland, PL Wang, D Rumble, HJ Stein, JL Hannah, LL Coetzee e NJ Beukes. (2004) Datando o aumento do oxigênio atmosférico. Nature 427: 117-120.
- Farquhar J e DT Johnston. (2008) O ciclo de oxigênio dos planetas terrestres: insights sobre o processamento e a história do oxigênio em ambientes de superfície. Comentários em Mineralogia e Geoquímica 68: 463–492.
- Keeling RF (1995) O ciclo atmosférico de oxigênio: Os isótopos de oxigênio atmosférico de CO 2 e O 2 e os O 2 / N 2 Reviws of Geophysics, suplemento. EUA: Relatório Nacional à União Internacional de Geodésia e Geofísica 1991-1994. pp. 1253-1262.
- Purves WK, D Sadava, GH Orians e HC Heller (2003) Life. A ciência da biologia. 6th Edt. Sinauer Associates, Inc. e WH Freeman and Company. 1044 p.