Ciclos Biogeoquímicos - Resumo Completo sobre a Reciclagem da Vida

Ciclos biogeoquímicos Matéria e energia são conceitos fundamentais ligados à vida no planeta O fluxo unidirecional de energia solar proporciona condições para síntese da matéria orgânica pelos seres autótrofos e sua decomposição e retorno ao meio como elementos inorgânicos pela ação dos microconsumidores heterótrofos Esse processo de reciclagem da matéria é de suma importância uma vez que os recursos na Terra são finitos e a vida depende do equilíbrio natural desse ciclo Os elementos essenciais à vida participam dessa trajetória desde o meio inanimado passando pelos organismos vivos e retornando ao meio original Esses elementos em número aproximado de 40 são incorporados aos organismos na forma de compostos orgânicos complexos ou participam de uma série de reações químicas essenciais às atividades dos seres vivos Um elemento essencial disponível para os produtores em forma molecular ou iônica recebe o nome de nutriente Podemos distinguir dois grandes grupos de nutrientes os chamados macronutrientes que participam em quantidades superiores a 02 do peso orgânico seco pos e os chamados micronutrientes que participam em quantidades inferiores a 02 do pos do ser vivo Dentre os principais macronutrientes podemos citar o carbono C o hidrogênio H o oxigênio O o nitrogênio N e o fósforo P que participam em quantidades superiores a 1 do pos dos seres vivos além do enxofre S do cloro Cl do potássio K do sódio Na do cálcio Ca do magnésio Mg e do ferro Fe Como principais micronutrientes citamos o alumínio Al o boro B o cromo Cr o zinco Zn o molibdênio Mo o vanádio V e o cobalto Co Os elementos essenciais fazem parte portanto de ciclos que recebem o nome de biogeoquímicos Bio porque os organismos vivos interagem no processo de síntese orgânica e decomposição dos elementos geo porque o meio terrestre é a fonte dos elementos e químicos porque são ciclos de elementos químicos A biogeoquímica é portanto a ciência que estuda a troca ou a circulação de matéria entre os componentes vivos e físicoquímicos da biosfera Odum 1971 Podemos distinguir basicamente três tipos de ciclos biogeoquímicos Doís tipos referemse ao ciclo dos elementos vitais macro e micronutrientes e outro se refere ao ciclo de um composto vital a água Dessa maneira identificamos o ciclo hidrológico ou da água e os ciclos sedimentares e gasosos dos elementos químicos Nos ciclos sedimentares como por exemplo do fósforo do enxofre do cálcio do magnésio e do potássio o reservatório que supre os elementos e os recebe de volta é a litosfera ao passo que nos ciclos gasosos como por exemplo do carbono do nitrogênio e do oxigênio o reservatório é a atmosfera Em decorrência do tamanho do reservatório atmosférico e dos inúmeros mecanismos de realimentação negativa os ciclos gasosos tendem a ser mais autorreguláveis que os ciclos sedimentares Nesses últimos a imobilidade relativa da grande maioria dos elementos na crosta terrestre faz com que o ciclo esteja muito mais sujeito à alteração por causa das intempéries e da ação do homem Como consequência há a tendência à perda de material para a hidrosfera como fruto da erosão natural e acelerada a partir da mineração A seguir analisaremos os ciclos gasosos do carbono e do nitrogênio os ciclos sedimentares do fósforo e do enxofre e por fim o ciclo hidrológico Capítulo 4 Ciclos biogeoquímicos 27 41 O ciclo do carbono O reservatório de carbono é a atmosfera onde o nutriente das plantas encontrase na forma de dióxido de carbono CO2 um gás que nas condições naturais de temperatura e pressão é inodoro e incolor O carbono é o principal constituinte da matéria orgânica participando em 49 do peso orgânico seco O ciclo do carbono é um ciclo perfeito pois o carbono é devolvido ao meio à mesma taxa a que é sintetizado pelos produtores O CO2 liberado por todas as plantas e animais em seu processo vital de respiração reciclase a uma taxa de aproximadamente uma vez a cada 300 anos Miller 1985 As plantas utilizam o CO2 e o vapor de água da atmosfera para na presença de luz solar sintetizar compostos orgânicos de carbono hidrogênio e oxigênio tais como a glicose C6H12O6 A reação de fotossíntese pode ser expressa como 41 6CO2 6H2O Energia Solar C6H12O6 6O2 A Expressão 41 é uma simplificação de um conjunto de aproximadamente 80 a 100 reações químicas Entretanto é importante observar dois pontos a a fixação do carbono em sua forma orgânica indica que a fotossíntese é a base da vida na Terra e b a energia solar é armazenada como energia química nas moléculas orgânicas da glicose A energia armazenada nas moléculas orgânicas é liberada no processo inverso ao da fotossíntese a respiração Na respiração temos a quebra das moléculas com a conseqüente liberação de energia para realização das atividades vitais dos organismos A reação de respiração é dada por 42 C6H12O6 6O2 6CO2 6H2O 640Kcalmol de glicose Por meio da fotossíntese Expressão 41 e da respiração Expressão 42 o carbono passa de sua fase inorgânica à fase orgânica e volta para a fase inorgânica completando assim seu ciclo biogeoquímico Fotossíntese e respiração são processos de reciclagem do carbono e do oxigênio em várias formas químicas em todos os ecossistemas A Figura 41 apresenta uma visão mais detalhada desse ciclo Nela os valores apresentados correspondem a 1012 molesano para os fluxos e 1012 moles para os reservatórios É importante observar a existência de uma interação entre o CO2 atmosférico e o aquático A concentração de CO2 na atmosfera é de 0032 um valor excessivamente baixo para explicar a síntese de aproximadamente 50 a 60 x 109 toneladasano de carbono no processo de fotossíntese Além da alta taxa de reciclagem do carbono menos de mil anos a explicação para o número apresentado advém da existência de reservatório auxiliar de carbono representado pelos oceanos A interação entre os reservatórios aquático e atmosférico ocorre por meio de uma reação química de difusão cuja direção depende da maior ou menor concentração do gás A reação é dada a seguir Kormondy 1976 43 CO2 atmosférico CO2 H2O H2O3 H HCO3 2H CO3 Caso haja aumento da concentração de CO2 na atmosfera a reação indica que parte desse CO2 será absorvida pelo oceano ficando dissolvido na água 28 Introdução à engenharia ambiental FIGURA 41 O ciclo do carbono Helou 1999 CO2 na atmosfera metano CH4 e monóxido de carbono CO Queima de combustíveis fósseis e fragmentos orgânicos Respiração e decomposição Fotossíntese cadeias alimentares marinhas CO2 na água Carvão mineral Esse CO2 combinase com a água para produzir o ácido carbônico H2CO3 que por sua vez dissociase em um íon de hidrogênio H e em um íon de bicarbonato HCO3 O HCO3 dissociase em um íon de carbonato j mais um íon de hidrogênio H A reação é reversível e realizase no sentido da maior para a menor concentração Na Figura 41 podemos distinguir um ciclo principal por meio do qual produtores consumidores e decompositores participam respectivamente dos processos de fotossíntese e respiração e um ciclo secundário mais lento do decaimento de plantas e animais que foram incorporados por processos geológicos na crosta terrestre Nesses processos os organismos foram transformados em combustíveis fósseis e calcário que ficam à margem do ciclo principal Os combustíveis fósseis são portanto energia solar armazenada na forma de moléculas orgânicas no interior da Terra A partir da Revolução Industrial o homem passou a fazer uso intenso dessa energia armazenada e no processo de queima respiração passou a devolver o CO2 à atmosfera a uma taxa superior à capacidade de assimiladora das plantas pela fotossíntese e dos oceanos pela reação de difusão Esse desequilíbrio do ciclo natural pode ter implicações na alteração do chamado efeito estufa com conseqüente aumento da temperatura global da Terra Sabemos hoje que aproximadamente 50 do excesso de CO2 gerado é absorvido pelos oceanos Perkins 1974 Até que ponto os oceanos suportarão o aumento de CO2 é uma pergunta difícil de responder diante da multiplicidade de fatores que intervêm no mecanismo de recuperação do sistema 42 O ciclo do nitrogênio O aumento acentuado da população humana e principalmente da taxa de crescimento populacional após a Revolução Industrial na segunda metade do século XIX implicou um aumento da produtividade agrícola para fazer frente à demanda crescente de alimentos Tanto o nitrogênio como o fósforo são fatores limitantes do crescimento dos vegetais e por isso tornaramse alguns dos principais fertilizantes utilizados hoje na agricultura O nitrogênio desempenha um importante papel na constituição das proteínas ácidos nucléicos vitaminas enzimas e hormônios elementos vitais Capítulo 4 Ciclos biog O ciclo do nitrogênio assim como o do carbono é um ciclo gasoso Apesar dessa similaridade existem algumas diferenças notáveis entre os dois ciclos como por exemplo a a atmosfera é rica em nitrogênio 78 e pobre em carbono 0032 b apesar da abundância de nitrogênio na atmosfera somente um grupo seleto de organismos consegue utilizar o nitrogênio gasoso e c o envolvimento biológico no ciclo do nitrogênio é muito mais extenso que no ciclo do carbono Apresentamos uma versão simplificada do ciclo do nitrogênio na Figura 42 Grande parte do nitrogênio existente nos organismos vivos não é obtida diretamente da atmosfera uma vez que a principal forma de nutriente para os produtores são os nitratos NO3 Esses nitratos são fruto da decomposição de matéria orgânica na qual o nitrogênio do protoplasma é quebrado em uma série de compostos orgânicos e inorgânicos por bactérias com funções especializadas em cada parte do processo Os nitratos podem ainda ser obtidos por meio da ação de bactérias fixadoras de nitrogênio e das descargas elétricas que ocorrem na atmosfera No ciclo do nitrogênio existem quatro mecanismos bastante diferenciados e importantes 1 fixação do nitrogênio atmosférico em nitratos 2 amonificação 3 nitrificação e 4 desnitrificação A fixação do nitrogênio ocorre por meio dos chamados organismos simbióticos fixadores de nitrogênio de vida livre e fotossintéticos Entre os organismos simbióticos destacase a espécie Rhizobium que vive em associação simbiótica mutualismo com raízes vegetais leguminosas ervilha soja feijão etc A importância desses organismos é bastante óbvia sendo a rotação de culturas de leguminosas uma alternativa ecológica ao uso dos fertilizantes nitrogenados sintéticos Dentre os organismos de vida livre encontramos bactérias aeróbias como a azotobacter e bactérias anaeróbias como a clostridium Também as algas principalmente as cianofíceas anabaena e nostoc entre outras são organismos de vida livre fixadores de nitrogênio Algumas bactérias fotossintéticas como a Rhodospirillum são também fixadoras de nitrogênio A fixação do nitrato por via biológica é de longe a mais importante Dos 140 a 700 mgm2ano fixados pela biosfera como um todo somente cerca de 35 mgm2ano são fixados por mecanismos físicoquímicos Odum 1971 Dentro da fixação por via biológica os organismos simbióticos produzem uma quantidade que é no mínimo cem vezes maior do que aquela produzida pelos organismos de vida livre Kormondy 1976 FIGURA 42 O ciclo do nitrogênio Atmosfera Fixação de nitrogênio por bactérias Animais Plantas Assimilação plantas Decompositores Amôniificação Nitrificação Íons de Amônia NH4 Íons de Amônia NH4 Nitrificação Bactérias Nitritos NO2 Nitratos NO3 Desnitrificação Bactérias 30 Introdução à engenharia ambiental O nitrogênio fixado é rapidamente dissolvido na água do solo e fica disponível para as plantas na forma de nitrato Essas plantas transformam os nitratos em grandes moléculas que contêm nitrogênio e outras moléculas orgânicas nitrogenadas necessárias à vida Iniciase então o processo de amonificação Quando esse nitrogênio orgânico entra na cadeia alimentar ele passa a constituir moléculas orgânicas dos consumidores primários secundários e assim sucessivamente Atuando sobre os produtos de eliminação desses consumidores e do protoplasma de organismos mortos as bactérias mineralizam o nitrogênio produzindo gás amônia NH3 e sais de amônio NH4 Dessa maneira se completa a fase de amonificação no ciclo NH4 e NH3 são convertidos em nitritos NO2 e posteriormente no processo de nitrificação de nitritos em nitratos NO3 por um grupo de bactérias quimiossintetizantes A passagem de amônia a nitrito é feita pelas nitrossomonas e a passagem a nitratos pelas nitrobacter Esse processo de nitrificação se processa aerobiamente Por fim temos o retorno ao nitrogênio gasoso N2 a partir do nitrato pela ação das pseudomonas Esse fenômeno da desnitrificação é anaeróbio e ocorre nos solos pouco aerados A síntese industrial da amônia NH3 a partir do nitrogênio atmosférico N2 desenvolvida durante a Primeira Guerra Mundial pelo alemão Fritz Haber possibilitou o aparecimento dos fertilizantes sintéticos com um conseqüente aumento da eficiência da agricultura Entretanto como foi mostrado o ciclo equilibrado do nitrogênio depende de um conjunto de fatores bióticos e abióticos determinados portanto nem sempre está apto a assimilar o excesso sintetizado artificialmente Esse excesso de 9 x 109 tano Kormondy 1976 carregado para os rios lagos e lençóis de água subterrâneos tem provocado o fenômeno da eutrofização comprometendo a qualidade das águas 43 O ciclo do fósforo O fósforo é o material genético constituinte das moléculas dos ácidos ribonucléico RNA e desoxirribonucléico DNA e componente dos ossos e dentes É portanto um elemento fundamental na transferência de caracteres no processo de reprodução dos seres humanos Como notado por Hutchinson Kormondy 1976 o fósforo aparece nos organismos em proporção muito superior aos outros elementos quando comparado com sua participação nas fontes primárias Esse fato justifica a importância ecológica do fósforo e sugere que esse elemento é provavelmente o fator mais limitante à produtividade primária Como o fósforo é um elemento de ciclo fundamentalmente sedimentar seu principal reservatório ou pool nutritivo é a litosfera mais precisamente as rochas fosfatadas e alguns depósitos formados ao longo de milênios Por meio de processos erosivos ocorre a liberação do fósforo na forma de fosfatos que serão utilizados pelos produtores Entretanto parte desses fosfatos liberados é carregada para os oceanos onde se perde em depósitos a grandes profundidades ou é consumida pelo fitoplâncton Os meios de retorno do fosfato para os ecossistemas a partir dos oceanos são insuficientes para compensar a parcela que se perde Esse retorno tem por principais agentes os peixes e as aves marinhas Exemplo disso são os extensos depósitos de guano fosfato de cálcio originário dos excrementos das aves marinhas existentes nas costas do Peru e do Chile A ação predadora dos seres humanos sobre esses pássaros faz com que a taxa de retorno reduzase ainda mais Ao mesmo tempo que reduzem a taxa de retorno os seres humanos agindo sobre a natureza com a exploração da mineração ocupação desordenada do solo desmatamentos e agricultura entre outras atividades aceleram o processo de perda de fósforo do ciclo Estimase que atualmente um a dois milhões de toneladas de fosfato são produzidas a partir da mineração de rochas fosfatadas Desse total apenas 60 mil toneladas retornam pelos meios anteriormente referidos Na Figura 43 está uma representação esquemática do ciclo do fósforo O ciclo é lento passando da litosfera para a hidrosfera por meio da erosão Capítulo 4 Ciclos biogeoquímicos 31 FIGURA 43 O ciclo do fósforo Minerais fosfatados Erosão Mineração dissolução Fertilizante com fosfato Colheita Excreção e decomposição Animais Fosfato dissolvido Como já mencionamos anteriormente parte do fósforo é perdida para os depósitos de sedimentos profundos no oceano Em decorrência de movimentos tectônicos existe a possibilidade de levantamentos geológicos que tragam de volta aquele fósforo perdido Por meio da reciclagem o fósforo em compostos orgânicos é quebrado pelos decompositores e transformado em fosfatos sendo novamente utilizado pelos produtores Nesse processo também há perdas uma vez que os ossos ricos em fósforo oferecem resistência aos decompositores e à erosão 44 O ciclo do enxofre O enxofre apresenta um ciclo basicamente sedimentar embora possua uma fase gasosa porém de pouca importância A principal forma de assimilação do enxofre pelos seres produtores é como sulfato inorgânico O processo biológico envolvido nesse ciclo compreende uma série de microorganismos com funções específicas de redução e oxidação A maior parte do enxofre que é assimilado é mineralizado em processo de decomposição Entretanto sob condições anaeróbias ele é reduzido a sulfetos entre os quais o sulfeto de hidrogênio H2S composto letal à maioria dos seres vivos principalmente aos ecossistemas aquáticos em grandes profundidades Esse gás tanto no solo como na água sobe a camadas mais aeradas onde então é oxidado passando à forma de enxofre elementar quando mais oxidado ele se transforma daí em sulfato Sob condições anaeróbias e na presença de ferro o enxofre precipitase formando sulfetos férricos e ferrosos Esses compostos por sua vez permitem que o fósforo convertase de insolúvel a solúvel tornandose assim utilizável Esse exemplo mostra a interrelação que ocorre em um ecossistema entre diferentes ciclos de minerais A ação do homem também interfere nesse ciclo por meio de grandes quantidades de dióxido de enxofre liberadas nos processos de queima de carvão e óleo combustível em indústrias e usinas termelétricas O dióxido de enxofre tem potenciais efeitos danosos ao organismo além de provocar em certas situações o que se denomina de chuva ácida e o smog industrial 32 Introdução à engenharia ambiental Na Figura 44 apresentamos de forma simplificada o ciclo do enxofre Notamse as relações na litosfera e hidrosfera bem como os processos que se desenvolvem aeróbia e anaerobiamente FIGURA 44 O ciclo do enxofre Precipitac Sulfatos na atmosfera SO4 Enxofre biológico e sal oceânico SO2 Enxofre nos organismos vivos S Absorção vegetal Decomposição Produção ea ourosprocessos gasosos Gasubterrâneos Elevado pela água subterránea Enxofre em combustíveis fósseis 45 O ciclo hidrológico A água é o principal componente dos organismos vivos Seu percentual no peso dos seres varia entre 70 e 90 sendo mais abundante em tecidos jovens do que nos tecidos idosos Uma vez que a quantidade de água apresenta enormes variações de um ponto a outro do planeta e dada sua importância para a manutenção da vida os seres vivos devem apresentar características específicas conforme a umidade e a ocorrência de água em seu habitat Desse modo às vezes tornase mais importante a conservação da água interior que a ingestão de água do exterior A água pode ser consumida pelos seres por diversos meios seja ingerindoa diretamente seja utilizando a água contida nos alimentos ou ainda pela penetração por meio da pele A perda de água por sua vez dáse basicamente por evapotranspiração respiração excreções urinárias e dejeções Os seres vivos que vivem em ambientes muito secos devem desenvolver mecanismos que lhes possibilitem evitar ao máximo a desidratação do organismo Um desses mecanismos é a redução da perda de água conseguida por meio de alterações fisiológicas e anatômicas tais como impermeabilização do tegumento desenvolvimento de órgãos respiratórios internos em substituição às brânquias ou excreções mais concentradas ou mesmo sólidas Outro mecanismo é a utilização da água do metabolismo proveniente da oxidação de gorduras Por fim podemos citar as adaptações ecológicas visando ao máximo aproveitamento da umidade existente como por exemplo morar em tocas e cavernas geralmente mais úmidas adquirir hábitos noturnos quando o calor é menos intenso ou ainda migrar em épocas de estiagem mais acentuada para locais favoráveis Para algumas espécies de insetos a água ainda surge como fator influyente na longevidade fertilidade e comportamento dos indivíduos Capítulo 4 Ciclos biogeoquímicos 33 No organismo as principais funções desempenhadas pela água são de reguladora térmica graças a seu elevado calor específico mantenedora do equilíbrio osmótico e equilibradora ácidobase além de ser ativadora das enzimas A água é o grande regulador do ambiente Além de seu alto calor específico 1 g Calg ela possui elevado calor latente de fusão 80 g Calg e alto calor latente de vaporização 536 g Calg Em se tratando de comunidades aquáticas a água e suas características condicionam totalmente os seres de cada região Sua propriedade de possuir densidade máxima a 4C é de fundamental importância a essas comunidades pois com isso apenas a superfície aquática se congela tendo essa propriedade assim a função de anteparo protetor O pH é outro fator de grande importância para as comunidades aquáticas uma vez que os peixes suportam viver apenas em águas com pH que varia entre 5 e 9 apresentando produtividade máxima em pH entre 65 e 85 A movimentação da água também influi nas comunidades aquáticas permitindo maior oxigenação e uniformidade de temperatura Além de o movimento influir na forma dos corpos ele induz adaptações ecológicas como a orientação contra a corrente Outra característica que condiciona as espécies aquáticas é a turbidez da água ou seja a presença de sólidos em suspensão Esses sólidos diminuem a incidência luminosa em regiões mais profundas reduzindo assim a produtividade e o teor de oxigênio As principais adaptações dos peixes habitantes dessas águas são a redução dos olhos o desenvolvimento dos sentidos do tato e audição além da liberação de um muco coagulante que precipita os sólidos suspensos em torno do animal A presença de água é fundamental para a existência de vida no planeta pois ela atua como regulador térmico do ambiente fazendo com que as diferenças de temperatura entre a noite e o dia sejam minimizadas graças a seu alto calor específico Considerase água doce aquela cuja concentração de sais minerais está por volta de 05 gl principalmente cloretos e sulfatos Água salgada é aquela cuja concentração de sais está acima de 3 gl principalmente cloretos e sulfatos À salinidade é um importante condicionador das espécies aquáticas uma vez que são raras as espécies que sobrevivem em água doce e salgada em decorrência principalmente das diferentes condições de equilíbrio osmótico existentes entre as duas situações Observam que a maior parte da água doce encontrase em locais de difícil extração calota polar e subsolo A água na atmosfera mostrase em porcentagem ínfima Porém devemos ter em mente que ao longo de um ano muita água circula na região da ecosfera A Figura 45 apresenta o ciclo hidrológico propriamente dito no qual os fenômenos básicos são a evaporação e a precipitação Segundo estimativas feitas Eagleson 1970 calculase a precipitação anual total em 551 mil km3 sendo 215 mil km3 sobre os continentes e 336 mil km3 sobre os oceanos Assim a umidade atmosférica deve ser reposta em média 40 vezes por ano implicando um tempo de residência dessa umidade de aproximadamente nove dias Ou seja a velocidade de troca nesse ciclo é muito grande Nos oceanos a evaporação excede a precipitação e nos continentes ocorre o oposto Daí concluímos que boa parte da água de chuva nos continentes provém da evaporação da água dos oceanos Uma importante exceção é a bacia Amazônica onde se especula cientificamente que perto de 50 da precipitação provém da própria bacia Essa circulação que ocorre com o vapor de água é de fundamental importância para o clima de diversas regiões pois dela depende a distribuição da precipitação nas diversas partes do planeta Assim os ventos alísios provenientes de latitudes mais frias em direção ao Equador vão carregando umidade à medida que se deslocam provocando a precipitação sobre as regiões equatoriais As plantas retiram água do solo por meio de suas raízes e transpiram graças aos estômatos de suas folhas Para termos uma idéia de quantidade é interessante observar que 05 ha de milho transpira dois milhões de litros de água em um ciclo vegetativo Essa água fica disponível para evaporar Esse fenômeno ocorre a partir das energias solar e eólica que aumentam o nível de agitação das moléculas na interface atmosferahidrosfera Esse nível de agitação chega a um ponto em que algumas moléculas escapam do meio aquático na forma de vapor de água na verdade uma mistura de moléculas gasosas formada por água oxigênio e nitrogênio À medida que o vapor de água aquecido sobe ele se expande reduzindo sua temperatura Sabemos que a máxima capacidade de armazenamento de vapor de água na atmosfera é proporcional à temperatura do ar Figura 46 Assim a umidade relativa desse ar úmido vai aumentando à medida que ele sobe 34 Introdução à engenharia ambiental FIGURA 45 O ciclo hidrológico Condensação Evaporação direta Precipitação Intercepção Evaporacao sup líquida Precipitação direta Evaporação solo Evaporação sup líquida Transpiração Evapotranspiração Rio Infiltração Capilaridade Percolação Escoamento superficial Escoamento subsuperficial Escoamento subterrâneo Zona de saturação Zona de aeração Sol Quando r chega a 100 dáse a condensação do vapor de água Essas pequenas partículas coalescem aumentam de tamanho por interação com o material particulado existente no ar O tamanho das partículas chega a um ponto em que as forças de sustentação ascendentes são menores que as forças gravitacionais Essas gotículas caem na forma de chuva neve ou granizo dependendo da temperatura de condensação A quantidade a distribuição espacial e a periodicidade dessas precipitações juntamente com a evapotranspiração é que vão determinar as características dos principais biomas terrestres A precipitação não interceptada pela planta atinge a superfície do terreno e parte dela se infiltra A parcela remanescente escoa superficialmente até encontrar o primeiro riacho e daí seqüencialmente até a chegada no oceano onde o ciclo se repete A maior ou menor parcela de infiltração vai depender das condições de umidade da zona não saturada do solo ou da zona onde os poros do solo contêm água e ar Figura 47 Dessa zona as plantas normalmente retiram a água necessária ao seu metabolismo por meio de suas raízes A água é retida por capilaridade até o ponto em que os poros vão se saturando as forças gravitacionais superam as capilares e ocorre a percolação para a zona saturada Nessa zona os poros do solo estão completamente saturados e interligados possibilitando o escoamento subterrâneo responsável pelo suprimento de água dos rios de modo lento e contínuo FIGURA 47 A água no solo Zona da água do solo Superfície Água do solo Poço Zona da água capilar Franja capilar Água subterrânea Lençol freático Zona da água subterrânea Zona impermeável É interessante estudar a relação entre precipitação P e evapotranspiração potencial E ou evapotranspiração em condições ideais de saturação de água no solo para entender o funcionamento de diferentes biomas Na Tabela 41 mostramos que a relação PE varia significativamente em diferentes regiões brasileiras TABELA 41 Relação precipitaçãoevaporação potencial em diferentes regiões brasileiras Região PE Amazônia 12 a 18 Semiárido NE Brasil 02 Estado de São Paulo 10 a 13 Assim podemos resumir o ciclo por meio dos seguintes processos Detenção parte de precipitação fica retida na vegetação depressões do terreno e construções Essa massa de água retorna à atmosfera pela ação da evaporação ou penetra no solo pela infiltração Escoamento superficial constituído pela água que escoa sobre o solo fluindo para locais de altitudes inferiores até atingir um corpo dágua como um rio lago ou oceano A água que compõe o escoamento superficial pode também sofrer infiltração para as camadas superiores do solo ficar retida ou sofrer evaporação Infiltração a água infiltrada pode sofrer evaporação ser utilizada pela vegetação escoar ao longo da camada superior do solo ou alimentar o lençol de água subterrâneo Escoamento subterrâneo constituído por parte da água infiltrada na camada superior do solo sendo bem mais lento que o escoamento superficial Parte desse escoamento alimenta os rios e os lagos além de ser responsável pela manutenção desses corpos durante épocas de estiagem Evapotranspiração parte da água existente no solo que é utilizada pela vegetação e é eliminada pelas folhas na forma de vapor Evaporação em qualquer das fases descritas anteriormente a água pode voltar à atmosfera na forma de vapor reiniciando o ciclo hidrológico Precipitação água que cai sobre o solo ou sobre um corpo de água Também nesse ciclo a presença do homem pode ser notada por meio do desmatamento e da impermeabilização via pavimentação do solo Isso acelera a evaporação e reduz a recarga dos aquíferos subterrâneos gerando assim maiores enchentes nos cursos de água que cortam centros urbanos causando uma série de danos físicos econômicos e transtornos aos habitantes da cidade Nas regiões de clima frio devemse considerar ainda a água armazenada na forma de geleiras as quais são formadas pela precipitação de neve e o fluxo correspondente ao degelo dessas geleiras