Ciclos biogeoquímicos

Os ciclos biogeoquímicos são processos que envolvem a transferência de elementos químicos entre os seres vivos, a atmosfera, a água e o solo. Esses ciclos são fundamentais para a manutenção da vida na Terra, uma vez que garantem a circulação constante de nutrientes necessários para o crescimento e desenvolvimento dos seres vivos. Existem diversos ciclos biogeoquímicos, como o ciclo do carbono, do nitrogênio, do fósforo, do enxofre, entre outros, e cada um deles possui características específicas que influenciam sua dinâmica e impacto no meio ambiente. O estudo dos ciclos biogeoquímicos é essencial para entender como os seres vivos interagem com o meio ambiente e como as atividades humanas podem afetar esses processos naturais. 

Ciclo do carbono

O carbono é um elemento químico presente em todos os seres vivos e no ambiente terrestre, sendo fundamental para a manutenção da vida. Através da fotossíntese, os seres autotróficos, como as plantas, absorvem gás carbônico da atmosfera e o transformam em substâncias orgânicas, o que é chamado de fixação do carbono.

A partir disso, o carbono circula pela cadeia alimentar na forma de moléculas orgânicas e é devolvido ao ambiente através da respiração de praticamente todos os seres vivos e da decomposição de seus corpos após a morte.

Grande parte do carbono da Terra está presente em compostos minerais, como os carbonatos, e em depósitos orgânicos fósseis, como o carvão mineral, o petróleo e o gás natural. Esses depósitos se originaram de vegetais e de outros organismos que foram soterrados e, durante centenas de milhões de anos, estiveram sujeitos a grandes pressões das camadas de terra.

No ambiente aquático, o ciclo do carbono sofre algumas modificações, já que o gás carbônico reage com a água e produz ácido carbônico, que se ioniza em íons bicarbonato e carbonato. Essas reações estão em equilíbrio dinâmico e podem ser afetadas pela concentração de gás carbônico na atmosfera.

Dessa forma, a compreensão do ciclo do carbono é fundamental para a compreensão dos processos biológicos e geológicos que ocorrem na Terra, bem como para o estudo das mudanças climáticas e da influência da atividade humana no ambiente.

Efeito estufa

A figura abaixo ilustra uma estufa de plantas, na qual a luz solar atravessa o vidro e é absorvida pelas plantas e outros objetos. Como resultado, esses objetos emitem radiação infravermelha, que é uma forma de transferência de calor de um corpo para outro, estudada pela Física. A radiação infravermelha é também conhecida como onda infravermelha ou radiação térmica. Devido à sua baixa capacidade de atravessar o vidro, a radiação infravermelha fica presa na estufa, aquecendo o ambiente e contribuindo para a sobrevivência de plantas sensíveis à variação de temperatura.

De forma semelhante, as radiações solares aquecem a superfície do planeta, emitindo radiação infravermelha, parte da qual atravessa a atmosfera e vai para o espaço, enquanto outra é absorvida por certos gases atmosféricos e irradiada de volta para a Terra. Esse fenômeno é conhecido como efeito estufa, que mantém a temperatura média do planeta em torno de 15 °C. Se não houvesse esse efeito, a Terra estaria coberta por uma camada de gelo e sua temperatura média seria de aproximadamente -18 °C.

Vários gases na atmosfera contribuem para o efeito estufa, incluindo vapor de água, gás carbônico, gás metano, dióxido de nitrogênio e clorofluorcarbonos (CFCs). O gás carbônico é o principal gás de efeito estufa, responsável por cerca de 63% do efeito, enquanto o metano é produzido na decomposição de matéria orgânica em condições anaeróbicas, como em regiões pantanosas, cultivo de arroz em terras alagadas, decomposição de lixo, esgoto e florestas submersas em represas, bem como na fermentação da comida no intestino de cupins e ruminantes. O dióxido de nitrogênio é produzido na combustão de matéria orgânica, e os CFCs são gases que tiveram aplicações industriais, como veremos adiante no ciclo do oxigênio

Aquecimento global: as evidências

Nas últimas décadas, a temperatura média do planeta tem apresentado um aumento, o que se deve à intensificação do efeito estufa, evidenciado pela diminuição da radiação infravermelha que escapa para o espaço e pelo aumento da quantidade dessa radiação que retorna à Terra. Esse fenômeno é chamado de aquecimento global e há fortes evidências de que sua intensificação resulta do aumento da concentração de gás carbônico na atmosfera, principalmente devido à produção desse gás pela queima de combustíveis fósseis e pelas queimadas de florestas.

As análises indicam que a concentração de gás carbônico na atmosfera é a maior dos últimos 800 mil anos e que nove dos dez anos mais quentes (desde 1880) ocorreram no século XXI. Além disso, é importante lembrar a diferença entre tempo e clima, sendo que as variações climáticas são influenciadas por mudanças na quantidade de radiação solar que chega à Terra.

Embora as variações no clima sejam influenciadas por fatores como mudanças na quantidade de radiação solar que chega à Terra, nos últimos trinta anos até 2011, essa quantidade diminuiu, o que, por si só, provocaria uma diminuição da temperatura, o oposto do que está ocorrendo. Outros estudos mostram um aumento no ritmo do derretimento do gelo nos polos e uma diminuição das geleiras em algumas regiões do planeta.

Em resumo, o aumento da temperatura média do planeta é resultado da intensificação do efeito estufa, causado pelo aumento da concentração de gás carbônico na atmosfera, principalmente devido à produção desse gás pela queima de combustíveis fósseis e pelas queimadas de florestas. Esse aumento na temperatura pode ser visto nas análises de bolhas de ar aprisionadas no gelo da Antártida, que mostram a concentração de gás carbônico na atmosfera é a maior dos últimos 800 mil anos.

Aquecimento global: possíveis consequências

Em 2007, o Painel Intergovernamental sobre Mudança Climática (IPCC) publicou um relatório, que foi produzido por especialistas de vários países, a partir da análise de mais de 500 artigos científicos. Esse relatório concluiu que muito provavelmente (com probabilidade maior do que 95%) o aquecimento global se deve ao aumento das emissões de gás carbônico provocadas pelo ser humano. Mudanças climáticas significativas podem ocorrer se a temperatura do planeta aumentar em mais de 2°C, incluindo eventos climáticos extremos como ondas de calor, secas, inundações, ciclones tropicais e furacões mais intensos, chuvas torrenciais em latitudes extremas e menos chuvas nas áreas subtropicais.

Em um estudo publicado em 2012 na revista Nature Climate Change, Dim Coumou e Stefan Rahmstorf afirmaram que houve um aumento expressivo de extremos climáticos na última década, e que há uma conexão entre esse aumento e o aquecimento global. As mudanças climáticas também podem interferir nas correntes de ar e de água, alterando o regime de chuvas, o que pode afetar profundamente o clima de várias regiões.

A agricultura é uma das áreas mais afetadas pelas mudanças climáticas, pois mesmo um pequeno aumento da temperatura pode prejudicar as culturas agrícolas. Se a temperatura aumentar em 2°C, a situação pode se reverter, e a agricultura praticada em latitudes mais baixas ficaria prejudicada. Isso pode levar a problemas de fome e desnutrição, afetando até 600 milhões de pessoas até o fim do século. Além disso, a proliferação de insetos em climas mais quentes pode atacar as plantações ou transmitir microrganismos patogênicos. Os países em desenvolvimento, principalmente na região tropical, onde a população tem menos condições de enfrentar os problemas causados pelas mudanças climáticas, serão os mais afetados.

O IPCC calcula que entre 20% e 30% das espécies do planeta podem ser extintas caso as temperaturas globais aumentem até 2,5°C. A Amazônia seria particularmente afetada, e estudos realizados pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe) indicam que o aumento de temperatura, aliado ao desmatamento, transformaria parte da floresta em savana, levando a uma perda considerável de biodiversidade. Os recifes de corais também seriam particularmente afetados, pois o aumento da concentração de gás carbônico já está provocando a elevação da acidez da água, resultando na morte desses animais.

Além disso, o aumento da temperatura pode levar à subida do nível dos mares, causando a inundação de grandes áreas do litoral, a submersão de muitas ilhas e deixando milhões de pessoas desabrigadas. O avanço das águas salgadas pode contaminar os reservatórios de água doce próximos às regiões costeiras. Tudo isso depende das emissões de carbono no futuro e de quanto será, de fato, o aumento da temperatura média do planeta

O que podemos fazer para evitar o aquecimento global?

Em 2005, foi implementado o Protocolo de Kyoto, que obteve apoio de cerca de 190 países com o objetivo de reduzir a emissão de gás carbônico em 5,2% em relação aos níveis de 1990. A maioria dos países desenvolvidos se comprometeu a atingir essa meta durante o primeiro período de cumprimento do protocolo, que ocorreu entre 2008 e 2012. Em 2012, o Protocolo de Kyoto foi prorrogado até 2020, com novas reuniões planejadas para garantir o comprometimento global com a redução das emissões, além de assegurar que os países mais ricos ofereçam suporte financeiro aos mais pobres para enfrentar os efeitos do aquecimento global.

No Brasil, a lei número 12.187 estabeleceu a Política Nacional sobre Mudança do Clima, que formalizou o compromisso do país em reduzir entre 36,1% e 38,9% a emissão de gás carbônico até 2020. Para atingir essas metas, podem ser utilizadas estratégias como reduzir o consumo de combustíveis fósseis por meio de equipamentos mais eficientes, além de investir em fontes alternativas de energia que não emitem gás carbônico.

Os países em desenvolvimento ainda não precisam cumprir metas obrigatórias de redução, mas podem se beneficiar do Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL), que permite que algumas reduções de emissão nesses países sejam vendidas como "créditos de carbono" para empresas ou governos das nações ricas. Esses "créditos de carbono" também podem ser contabilizados para alcançar as metas de redução, uma vez que o objetivo é reduzir a emissão total de gás carbônico no planeta como um todo, independentemente da região onde ocorra a redução.

Existem novas tecnologias em desenvolvimento para remover e armazenar o gás carbônico emitido pelas indústrias, como tecnologias para bombeá-lo e armazená-lo no subsolo ou no fundo do mar. No entanto, essas tecnologias ainda são caras e podem implicar riscos ambientais, especialmente no caso do armazenamento no mar.

Além das medidas tomadas pelos governos e empresas, cada um de nós pode colaborar para solucionar o problema da emissão de gás carbônico, reduzindo o consumo de energia (apagando as luzes de cômodos vazios, desligando aparelhos que não estão em uso e optando por lâmpadas e aparelhos mais eficientes, por exemplo), utilizando transporte coletivo sempre que possível, usando carros a álcool, mantendo motores bem regulados, reduzindo o volume de lixo, reciclando e reaproveitando materiais.

IPCC - Painel Intergovernamental Sobre Mudanças Climáticas

Antes de continuarmos falando sobre ciclos biogeoquimicos, vamos entender um pouco sobre o que é IPCC , o que ele faz e como ele faz. Pois esta é uma pergunta recorrente em sala de aula.

O Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC) é o órgão internacional responsável pela avaliação da ciência relacionada às mudanças climáticas. O IPCC foi criado em 1988 pela Organização Meteorológica Mundial (WMO) e pelo Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente (PNUMA) para fornecer aos formuladores de políticas avaliações regulares da base científica das mudanças climáticas, seus impactos e riscos futuros, bem como opções de adaptação e mitigação.

As avaliações do IPCC fornecem uma base científica para que governos em todos os níveis desenvolvam políticas relacionadas ao clima e servem como base para as negociações na Conferência do Clima da ONU - a Convenção-Quadro das Nações Unidas sobre Mudança do Clima (UNFCCC). As avaliações são relevantes para políticas, mas não prescrevem políticas: elas podem apresentar projeções de mudanças climáticas futuras com base em diferentes cenários e os riscos que as mudanças climáticas representam e discutir as implicações das opções de resposta, mas não dizem aos formuladores de políticas quais ações tomar.

O IPCC fornece informações científicas aos tomadores de decisão. A participação no IPCC está aberta a todos os países membros da WMO e das Nações Unidas. Atualmente, possui 195 membros. O Painel, composto por representantes dos estados membros, se reúne em Sessões Plenárias para tomar decisões importantes. O Bureau do IPCC, eleito pelos governos membros, fornece orientação ao Painel sobre os aspectos científicos e técnicos do trabalho do Painel e aconselha o Painel sobre questões de gerenciamento e estratégicas relacionadas.

As avaliações do IPCC são escritas por centenas de cientistas líderes que voluntariam seu tempo e experiência como Coordenadores Principais de Autoria e Autores Principais dos relatórios. Eles recrutam centenas de outros especialistas como Autores Contribuintes para fornecer expertise complementar em áreas específicas. Os autores podem trabalhar com Cientistas de Capítulo que verificam as descobertas apresentadas em diferentes partes do relatório, realizam verificação de fatos adicionais e trabalham na gestão de referências, entre outras coisas. Os Cientistas de Capítulo geralmente são cientistas em início de carreira.

Os relatórios do IPCC passam por várias rodadas de elaboração e revisão para garantir que sejam abrangentes e objetivos e produzidos de maneira aberta e transparente. Milhares de outros especialistas contribuem para os relatórios atuando como revisores, garantindo que os relatórios reflitam toda a gama de pontos de vista na comunidade científica. Equipes de Editores de Revisão fornecem um mecanismo de monitoramento rigoroso para garantir que os comentários de revisão sejam abordados.

O IPCC trabalha avaliando a literatura publicada. Ele não conduz sua própria pesquisa científica. Para todas as descobertas, as equipes de autores usam linguagem definida para caracterizar seu grau de certeza nas conclusões da avaliação. As avaliações do IPCC apontam para áreas de conhecimento bem estabelecido e compreensão em evolução, bem como onde múltiplas perspectivas existem na literatura.

Os autores que produzem os relatórios atualmente são agrupados em três grupos de trabalho - Grupo de Trabalho I: a Base Científica Física; Grupo de Trabalho II: Impactos, Adaptação e Vulnerabilidade; e Grupo de Trabalho III: Mitigação da Mudança Climática - e a Força-Tarefa de Inventários Nacionais de Gases de Efeito Estufa (TFI). Como parte do IPCC, um Grupo de Tarefa sobre Suporte de Dados para Avaliações de Mudanças Climáticas (TG-Data) fornece orientação ao Centro de Distribuição de Dados (DDC) sobre curadoria, rastreabilidade, estabilidade, disponibilidade e transparência de dados e cenários relacionados aos relatórios do IPCC. O TG-Data substituiu o Grupo de Tarefa de Suporte a Dados e Cenários para Análise de Impactos e Clima (TGICA), cujo mandato era facilitar a distribuição e aplicação de dados e cenários relacionados à mudança climática.

Os Relatórios de Avaliação do IPCC cobrem a avaliação científica, técnica e socioeconômica completa da mudança climática, geralmente em quatro partes - uma para cada um dos Grupos de Trabalho, mais um Relatório de Síntese. Relatórios Especiais são avaliações de um assunto específico. Relatórios de Metodologia fornecem diretrizes práticas para a preparação de inventários de gases de efeito estufa sob a UNFCCC.

Para conhecer mais sobre o trabalho do IPCC você pode acessar diretamente o sitie aqui, neste link você tem accesso ao 6º relatório do IPCC, no Wikipedia tem um bom texto que explica de forma resumida o trabalho do IPCC, e em uma reportagem do jornal The Guardians você pode ler sobre os problemas gerados pelas mudanças climáticas.

Ciclos do oxigênio

Os átomos de oxigênio são encontrados em uma ampla variedade de compostos minerais e orgânicos. No entanto, sua presença na forma de moléculas de oxigênio livre (O2), que é utilizada na respiração e na combustão, depende da fotossíntese. Como resultado, o gás oxigênio compõe 21% da atmosfera. Durante a fotossíntese, o gás oxigênio é produzido quando as moléculas orgânicas são construídas e é consumido quando essas moléculas são oxidadas na respiração ou na combustão. Como resultado, o ciclo do oxigênio está intimamente relacionado ao ciclo do carbono.

Parte do gás oxigênio presente na atmosfera se combina com metais do solo, como ferro, e forma óxidos. Na estratosfera, uma parte do oxigênio é convertida em ozônio (O3) pelos raios ultravioleta do Sol com comprimento de onda inferior a 200 nm (nanômetros). Em uma reação inversa, o ozônio é convertido em oxigênio pelos raios ultravioleta com comprimento de onda entre 200 nm e 300 nm. Essas duas reações (O2 → O3) permitem que a estratosfera mantenha uma camada de ozônio em equilíbrio, que funciona como um filtro protetor, retendo cerca de 80% de toda a radiação ultravioleta proveniente do Sol. A maior concentração de ozônio é encontrada entre 20 km e 25 km de altitude.

Destruição da camada de ozônio

A camada de ozônio tem sido danificada por diferentes fontes de gases, incluindo aviões supersônicos, cinzas de vulcões e, principalmente, pelos clorofluorcarbonos (CFCs), que são usados na indústria, sendo CF2Cl2 e CFCl3 os mais notáveis. Os CFCs são muito estáveis e levam tempo para subir até a estratosfera, onde iniciam a destruição do ozônio. Esses gases também contribuem para o aumento do efeito estufa, conforme explicado no ciclo do carbono. Quando expostos aos raios ultravioleta, os CFCs liberam átomos de cloro que reagem com o ozônio, transformando-o em oxigênio e destruindo outras moléculas de ozônio no processo. Esse processo reduz a concentração de ozônio porque a velocidade de consumo é maior do que a de formação.

Inicialmente, nos anos 1930, os CFCs foram considerados práticos devido à sua inércia, não inflamabilidade, não toxicidade e propriedades não corrosivas, sendo usados em embalagens spray, refrigeração de aparelhos eletrônicos, produção de espuma de plástico e isopor, entre outras coisas. Apenas nos anos 1970 foi descoberta a ação nociva desses gases sobre a camada de ozônio. Infelizmente, quando esses equipamentos precisam de reparo ou descarte, os gases escapam para a atmosfera, resultando na formação de "buracos" na camada de ozônio. Embora alguns ciclos de medição mostrem uma destruição maior do ozônio sobre a Antártida, o problema é cíclico e diminui com a mudança de estação, quando o ar é renovado.

O aumento da passagem de radiação ultravioleta através da destruição da camada de ozônio pode causar danos às colheitas devido à redução da fotossíntese e desequilíbrios nos ecossistemas aquáticos, afetando o fitoplâncton. No ser humano, a radiação ultravioleta aumenta a incidência de câncer de pele, catarata e prejuízos ao sistema imunológico. Devido à gravidade do problema, várias reuniões internacionais foram realizadas para reduzir a produção e o consumo de CFCs e substituí-los por gases que não afetam a camada de ozônio. Em setembro de 1987, foi assinado o Protocolo de Montreal, que resultou na diminuição das emissões de CFCs em 97% nos países industrializados e em 84% nos demais desde que entrou em vigor. Em 2007, o Brasil proibiu a importação e o uso do herbicida brometo de metila, que também destrói a camada de ozônio.

Embora a expansão do buraco na camada de ozônio tenha sido contida, alguns dos gases usados como substitutos dos CFCs (HFC, HCFC-22, etc.) também intensificam o efeito estufa. No entanto, espera-se que a camada de ozônio retorne gradualmente aos seus níveis normais.

Ciclo da água

A água é um elemento fundamental para a vida, pois é responsável por possibilitar reações químicas, regular a temperatura corporal e facilitar o transporte de substâncias. A maior parte da superfície terrestre é coberta por água em estado líquido, com cerca de 71%, sendo que aproximadamente 97% desse volume está presente nos oceanos. O restante, cerca de 2%, está no estado sólido, em grandes massas de gelo nas regiões polares e em montanhas elevadas. Embora a água do mar seja abundante, sua salinidade impede o uso para consumo humano, enquanto a localização do gelo dificulta a coleta. Apenas cerca de 1% do total de água do planeta é doce e líquida, e se encontra em rios, lagos, represas e no solo, enquanto apenas 0,001% está na atmosfera.

A energia solar é crucial para o ciclo da água, pois é responsável por sua evaporação, formação de nuvens e precipitação na forma de chuva, neve ou granizo. A água pode seguir dois ciclos distintos: um curto, que ocorre pela evaporação da água de rios, mares e lagos, e seu retorno à superfície terrestre na forma de chuva e neve, e um longo, no qual a água passa pelo corpo dos seres vivos antes de voltar ao ambiente. Esse ciclo inclui a retirada de água do solo pelas raízes das plantas, sua utilização na fotossíntese e sua incorporação à cadeia alimentar, retornando à atmosfera por meio da transpiração ou respiração, e finalmente voltando ao solo por meio da urina, fezes ou decomposição de materiais orgânicos.

Infelizmente, o ser humano tem consumido grandes quantidades de água doce de rios, lagos e lençóis subterrâneos, além de remover a vegetação natural, aumentando o escoamento da água e a erosão do solo e, consequentemente, o risco de inundações e deslizamentos de terra. O consumo excessivo e a poluição também contribuem para a escassez de água limpa.

Ciclo do nitrogênio

O nitrogênio é um elemento químico essencial para a vida, pois é um componente fundamental de substâncias importantes, como as proteínas e os ácidos nucleicos. No entanto, apesar de o gás nitrogênio (N2), que constitui 78% da atmosfera, ser muito estável, a maioria dos seres vivos não pode utilizá-lo diretamente. Os vegetais conseguem aproveitá-lo apenas na forma de amônia (NH3) ou nitrato (NO–3), enquanto os animais o utilizam na forma de aminoácidos.

Neste contexto, é fundamental compreender o ciclo do nitrogênio, que pode ser dividido em quatro etapas: fixação, amonificação, nitrificação e desnitrificação.

Fixação do nitrogênio

A transformação do gás nitrogênio em amônia é chamada fixação do nitrogênio. Ela é feita por algumas bactérias que conseguem utilizar o nitrogênio atmosférico na produção de amônia utilizando uma enzima especial: a nitrogenase. Esse processo, que envolve um custo energético muito alto, pode ser resumido pela seguinte equação química: 2N2 + 6H2O 4NH3 + 3O2 A amônia pode, então, ser incorporada às substâncias orgânicas ao combinar-se com o gás carbônico para formar aminoácido 

Bactérias fixadoras podem ser encontradas no solo e na água, incluindo os gêneros Nostoc, Anabaena (ambas cianobactérias), Azotobacter e Clostridium. Além disso, há as bactérias do gênero Rhizobium, que vivem nas raízes das plantas leguminosas, como feijão, soja, ervilha, amendoim e alfafa. Ao examinarmos essas raízes, podemos encontrar pequenos nódulos que contêm milhões de bactérias fixadoras. Parte do nitrogênio fixado é fornecido à leguminosa, enquanto o excesso é liberado no solo na forma de amônia. Portanto, essas bactérias funcionam como adubo vivo ao fornecer nitrogênio às plantas, que, por sua vez, lhes dão alimento. Essa troca de favores entre duas espécies diferentes é chamada mutualismo. A associação entre essas bactérias e as células das raízes de leguminosas é chamada bacteriorriza, sendo um importante processo na natureza.

Amonificação

A amônia presente no solo é originada de duas fontes: a fixação do nitrogênio e a decomposição de proteínas, ácidos nucleicos e resíduos nitrogenados presentes em cadáveres e excretas. Esse processo de decomposição, realizado por bactérias, fungos e outros decompositores, é conhecido como amonificação. Através da respiração celular, esses organismos obtêm energia a partir da decomposição.

Nitrificação

A transformação da amônia em nitrato é conhecida como nitrificação e ocorre em duas etapas distintas. A primeira etapa é a nitrosação, onde a maior parte da amônia é oxidada em nitrito pelas bactérias nitrosas. As bactérias, pertencentes aos gêneros Nitrosomonas, Nitrosococcus e Nitrosolobus, utilizam a energia liberada na oxidação para produzir compostos orgânicos, sendo quimiossintéticas. Esse processo é resumido pela seguinte equação: 

2NH3 + 3O2 → 2H+ + 2NO–2 + 2H2O + energia

Na segunda etapa, conhecida como nitratação, os nitritos são liberados no solo e oxidados por outras bactérias quimiossintéticas chamadas nítricas (do gênero Nitrobacter) para formar nitratos. A equação que descreve esse processo é:

2NO–2 + O2 → 2NO–3 + energia

Os nitratos são absorvidos pelas plantas e utilizados na síntese de proteínas e ácidos nucleicos. Os nitratos também passam pelo corpo dos animais pela cadeia alimentar.

Desnitrificação

No solo, há outros tipos de bactérias além das de nitrificação, como a Pseudomonas denitrificans. Quando falta oxigênio atmosférico, essas bactérias utilizam o nitrato para oxidar compostos orgânicos e gerar energia por meio da respiração anaeróbia. Esse processo é chamado de desnitrificação e faz com que parte dos nitratos do solo seja convertida novamente em gás nitrogênio e volte para a atmosfera, fechando o ciclo e estabilizando a quantidade de nitrato no solo.

Fertilização do solo

Nos ecossistemas naturais, como as florestas, a morte e decomposição dos organismos permitem a rápida reciclagem dos minerais necessários às plantas, como os nitratos e sais de amônia. Nas culturas agrícolas, uma parte das plantas colhidas é consumida nas cidades, impedindo a reciclagem desses sais. Para compensar, são aplicados adubos sintéticos ricos em elementos como nitrogênio, fósforo e potássio. Os fertilizantes à base de nitrogênio podem ser produzidos industrialmente, com a fixação artificial do nitrogênio do ar em amônia. A rotação de culturas é outra forma de repor os sais de nitrogênio no solo, alternando o plantio de leguminosas com outros vegetais. As leguminosas estão associadas a bactérias fixadoras que ajudam a repor os sais de nitrogênio no solo e suas folhas e ramos podem servir como adubo natural, enriquecendo o solo com compostos nitrogenados, prática conhecida como adubação verde. É necessário ter cuidado ao usar fertilizantes, pois o excesso de nitratos pode ser levado para ambientes aquáticos e causar desequilíbrios ecológicos. A queima de combustíveis fósseis em altas temperaturas pode formar óxidos de nitrogênio que, ao reagirem com a água, formam ácido nítrico, o que ocasiona chuvas ácidas