As 4 fases do ciclo do oxigênio (e suas características) - Médico - 2023

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Cerca de 2,8 bilhões de anos atrás, não havia oxigênio na atmosfera. Na verdade, era um composto tóxico para as bactérias que, naquela época, habitavam a Terra. Tudo mudou com o surgimento das cianobactérias, os primeiros organismos a fazer a fotossíntese oxigenada.

Essas bactérias desenvolveram um metabolismo cujas reações culminaram na liberação de oxigênio. Sua expansão pelos oceanos fez com que grandes quantidades desse gás fossem liberadas, o que ocasionou uma das maiores extinções em massa da história e o fenômeno conhecido como Grande Oxidação.

Esse acontecimento fez com que, há cerca de 1,85 bilhão de anos, a atmosfera ficasse repleta de oxigênio e que, a partir daí, a grande maioria dos seres vivos tivesse um metabolismo que, de uma forma ou de outra (seja consumindo ou expelindo), teve oxigênio como um elemento chave nas reações celulares.

Hoje, o oxigênio representa 28% do volume da atmosfera, sendo o segundo gás mais abundante (atrás do nitrogênio, que constitui 78% dele). Para garantir que essa quantidade permaneça estável, o que é conhecido como ciclo do oxigênio ocorre na Terra, que tornar a vida neste planeta possível. E no artigo de hoje entenderemos sua importância.

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Qual é o ciclo do oxigênio?

O oxigênio é um composto essencial para a vida na Terra. É um elemento químico que, individualmente, não é muito estável, então dois átomos se unem para formar uma molécula de dioxigênio (O2) que conhecemos simplesmente como oxigênio.

Como bem sabemos, o oxigênio é uma parte fundamental do metabolismo de todos os seres vivos, com exceção de certos organismos anoxigênicos. Quer seja consumido pela respiração celular ou produzido pela fotossíntese, o oxigênio é vital para a manutenção dos ecossistemas da Terra.

Na atmosfera, podemos encontrá-lo na forma, além do dioxigênio (aquele que respiramos), vapor d'água, ozônio (O3) e dióxido de carbono, gás utilizado pelos organismos fotossintéticos como fonte de carbono. Tudo isso faz com que 28% da atmosfera seja composta de oxigênio.

Da mesma forma, é uma peça fundamental nos ecossistemas aquáticos da Terra. Basta lembrar que 71% da superfície terrestre é coberta por água e que 89% de sua massa é oxigênio, pois lembramos que a fórmula química da água é H2O (o oxigênio pesa mais que o hidrogênio).

Portanto, todo esse oxigênio tem que fluir entre os diferentes reservatórios, ou seja, seres vivos, atmosfera e hidrosfera. Como isso é feito? Exatamente, com o ciclo do oxigênio.

Nesse sentido, o oxigênio é um dos principais ciclos biogeoquímicos da Terra e é um conceito que refere-se aos movimentos circulatórios que o oxigênio segue na biosfera e às transformações que este gás sofre ao se mover pelos diferentes reservatórios.

A atmosfera, os oceanos e os seres vivos estão intimamente ligados por esse ciclo dos gases, que se divide em diferentes etapas que, em conjunto, garantem que as quantidades de oxigênio nos diferentes reservatórios permaneçam sempre estáveis. Como um ciclo, o oxigênio passa por uma série de mudanças que se repetem continuamente.

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Em que estágios o ciclo do oxigênio é dividido?

Após a Grande Oxidação que comentamos anteriormente, a vida na Terra é principalmente aeróbica. Nesse sentido, o oxigênio desempenha um papel importante em praticamente todas as reações metabólicas dos seres vivos. Sem oxigênio, a vida no planeta seria, hoje, totalmente impossível.

E, neste contexto, o ciclo do oxigênio é o que garante que, aconteça o que acontecer, as quantidades desse gás nos diferentes reservatórios permanecerão estáveis. Tudo na Terra está em equilíbrio. E oxigênio, graças à relação entre esses estágios também.

1. Fase atmosférica

A primeira etapa do ciclo do oxigênio é chamada de atmosférica por ser o reservatório mais relevante do ciclo, mas a verdade é que se refere aos demais reservatórios, ou seja, hidrosfera, geosfera e criosfera.

Antes de aprofundar, basta entender que, nesta fase, o oxigênio é encontrado em um de seus reservatórios geológicos, mas ainda não está fluindo através dos organismos vivos. Esta é aproximadamente a fase atmosférica.

Como veremos, a principal fonte de oxigênio para a atmosfera é a fotossíntese (mas esta já pertence ao último estágio do ciclo), mas existem outras. E é que o oxigênio também passa para a atmosfera na forma de H2O quando a água evapora dos oceanos, na forma de CO2 quando os animais respiram ou queimam combustíveis fósseis, na forma de ozônio (O3) nas camadas superiores da atmosfera. quando a radiação solar estimula a fotólise (uma molécula de água se quebra), por meio de erupções vulcânicas ...

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Mas o oxigênio está apenas na atmosfera? Não. Como já dissemos, o oxigênio também faz parte da água nos oceanos, que cobrem 71% da superfície da Terra. Da mesma forma, também faz parte da criosfera, que são as massas de gelo. Além disso, está também na geosfera, pois nos solos do continente também existe oxigênio, por ser um elemento importante da crosta terrestre.

O oxigênio é o terceiro elemento mais abundante no Universo, por isso não é surpreendente que faça parte de todas as regiões da Terra. Agora, o que realmente importa para nós é o oxigênio que faz parte da atmosfera, pois é aquele que continua nas etapas seguintes. É através da atmosfera que o oxigênio continua a fluir, por isso esse estágio é denominado atmosférico, embora existam outros reservatórios de oxigênio.

Seja como for, o fundamental é que o oxigênio está na atmosfera tanto na forma de oxigênio molecular (O2) quanto de dióxido de carbono (CO2), uma vez que essas moléculas são as mais relevantes no ciclo.

2. Fase fotossintética

Vamos recapitular. No momento, estamos em um ponto em que temos oxigênio na atmosfera.21% do oxigênio do elemento está na forma de oxigênio molecular (O2), mas o restante está na forma de ozônio, vapor d'água e dióxido de carbono. E agora, o que nos interessa é esse dióxido de carbono (CO2), que constitui aproximadamente 0,07% dos gases atmosféricos

E é que graças a esse dióxido de carbono, entramos na segunda etapa do ciclo, que, como o próprio nome sugere, está intimamente relacionado aos organismos fotossintéticos. Ou seja, já passamos do reservatório atmosférico aos seres vivos.

Por que o dióxido de carbono é tão importante? Porque plantas, algas e cianobactérias, ao realizarem a fotossíntese, além de necessitarem da luz solar como fonte de energia, precisam de matéria inorgânica para sintetizar sua própria matéria orgânica. E o dióxido de carbono é essa fonte de matéria inorgânica.

Ao contrário dos organismos heterotróficos (como nós), os seres autotróficos (como os fotossintéticos) não precisam consumir matéria orgânica para obter carbono, que é o elemento-chave dos seres vivos, mas fazem seus próprios alimentos.

Nesse sentido, os organismos fotossintéticos fixam (capturam) esse dióxido de carbono atmosférico e, graças à energia química que obtiveram da luz solar, o carbono nele presente (lembre-se que é o CO2) percorre diferentes rotas metabólicas culminando na obtenção de açúcares simples, isto é, matéria orgânica.

Ao longo deste processo, o oxigênio é liberado como um produto residual, já que após capturar o carbono presente no dióxido de carbono e “quebrar” uma molécula de água, o oxigênio livre permanece na forma de O2, gás que vem da água utilizada no processo e que passa na atmosfera para entrar diretamente na a terceira e penúltima etapa do ciclo.

Estima-se que, entre plantas, algas e cianobactérias, 200 milhões de toneladas de carbono são fixadas anualmente. Como podemos ver, quantidades incrivelmente grandes de dióxido de carbono são capturadas e, conseqüentemente, muito oxigênio é liberado.

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3. Fase de respiração

Graças a este oxigênio liberado por plantas, algas e cianobactérias, seres heterotróficos têm o oxigênio necessário para respirar. E é que, como já comentamos, não podemos sintetizar matéria orgânica a partir de matéria inorgânica, mas fazemos o processo inverso.

Nesse sentido, a respiração (também realizada pelas plantas) é um processo metabólico em que o oxigênio é consumido para funcionar como um agente oxidante, ou seja, como uma molécula que aprisiona elétrons em uma reação bioquímica.

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Sem ir muito fundo, basta entender que, nesta fase, os seres vivos que respiramos consomem o oxigênio liberado pela fotossintética e o utilizam para, a nível celular na mitocôndria, realizar as rotas metabólicas que permitem a geração de energia. .

É exatamente o oposto do que acontece na fase fotossintética, porque aqui o oxigênio é consumido e, como produto residual, o dióxido de carbono e a água são liberados (foram consumidos pela fotossintética). Você só precisa pensar no que fazemos. Nós inalamos oxigênio e expelimos dióxido de carbono.

E o que acontecerá com esse dióxido de carbono? Exatamente. Que retornará à atmosfera, entrando assim na quarta e última etapa do ciclo do oxigênio.

4. Fase de retorno

Na fase de retorno, o dióxido de carbono expelido para a atmosfera como resíduo da respiração por organismos aeróbios retorna à atmosfera. Dessa forma, os seres fotossintéticos recuperam sua fonte de carbono inorgânico, para que reentrem na fase fotossintética que, por sua vez, devolverá o oxigênio à atmosfera.

Essas fases obviamente não são separadas. Todos eles estão acontecendo simultaneamente na Terra. Destas quatro etapas, nasce o delicado equilíbrio entre o oxigênio que é consumido e o que é gerado. Graças ao ciclo do oxigênio, a vida na Terra é possível.