Ciclos do nitrogênio e do fósforo: Recicle sempre!

RKA3JV Não há nada pior do que desejar algo que está bem na sua frente e você sabe que não vai conseguir pegá-lo. Imagine que você esteja com muita sede em um barco no oceano, há 300 milhões de quilômetros cúbicos de água bem na sua frente, mas você não pode bebê-la. Imagine também que, por sorte, você sentou ao lado da menina mais gata na aula de Matemática, mas você sabe que ela nunca vai te dar bola. Muitos organismos na Terra se encontram nessa situação, isso ocorre constantemente. Mas o que eles não podem ter não é a água ou a aproximação física, mas nutrientes, especificamente fósforo e nitrogênio. Há toneladas de elementos ao redor da Terra que permanecem no mesmo lugar ou forma por um tempo antes de se tornarem outros. Como você sabe, os seres vivos precisam de muitas coisas. Animais, por exemplo, precisam de oxigênio, carbono e hidrogênio. Estes elementos estão nos ciclos da água e do carbono, mas nós também somos cerca de 3% nitrogênio e 1% fósforo. Estes números podem não parecer significantes, mas, mesmo que o nosso corpo tenha apenas uma pequena parcela deles, precisamos de nitrogênio para formar os aminoácidos que fazem as proteínas, o DNA e o RNA, por exemplo. DNA e RNA também necessitam de fósforo, sem mencionar que ele é o P do ATP. Precisamos muito desses elementos, eles são importantes e estão por toda parte. O ar que respiramos possui nitrogênio, a água e as rochas estão cheias de fósforo. Raramente estes elementos permanecem em uma forma biologicamente disponível, como de costume, os organismos que resolvem este problema são as plantas. Qualquer um que precise destes nutrientes, basta comer vegetais ou alguma coisa com vegetais. Mas como as plantas resolveram este problema e por que isso é um problema? Bem, me de apenas alguns minutos que eu vou te explicar. A primeira coisa que a gente vai falar é sobre o ciclo do nitrogênio, já que é ele que nos cerca. Por exemplo, eu estou sentindo esse nitrogênio agora, ele está no ar! Mas por que é tão difícil colocar isso que está aqui no ar, que nos cerca, dentro dos nossos corpos? Isso porque ainda que 78% da atmosfera seja gás nitrogênio, o gás nitrogênio é formado por dois átomos de hidrogênio presos por uma ligação tripla. Uma coisa é romper uma ligação covalente simples, mas uma tripla... Estes dois átomos são difíceis de separar, mas esta molécula deve se dividir em duas para que as plantas possam absorve-la. Plantas assimilam diferentes formas de nitrogênio, nitratos, nitritos e até mesmo a amônio, que é o que você obtém quando mistura amônia com água. Mas todo o gás nitrogênio da atmosfera está além do poder de assimilação delas. Dessa forma, as plantas precisam de uma ajudinha para tirar vantagem desse mar de nitrogênio. É por isso que precisam daquele nitrogênio fixado. Mesmo que as plantas não sejam capazes de separar os dois átomos de nitrogênio, algumas bactérias fixadoras são. Essas bactérias vivem no solo ou na água ou, ainda, em simbiose com as raízes de algumas plantas. A grande maioria são leguminosas, elas formam uma grande família. A soja, os amendoins, são todas leguminosas. Estas bactérias conseguem transformar o nitrogênio da atmosfera em amônia, quando misturadas com a água, vira amônio, que são utilizados pelas plantas. Isso é possível graças a uma enzima chamada nitrogenase, que é uma única enzima biológica capaz de quebrar uma ligação tripla. A amônia também pode ser produzida por decompositores como fungos e protistas, outros tipos de bactérias que quebram subproteínas e DNA depois que você morre, mas elas também adoram fezes e urina. Uma vez que isso acontece, outra bactéria, conhecida como bactéria nitrificante, pega essa amônia e converte em nitratos, ou seja, três átomos de oxigênio ligado ao nitrogênio e nitrito, que são mais fáceis que o amônio para as plantas assimilarem. Então, a conclusão é de que se não fossem as bactérias, haveria menos nitrogênio biologicamente disponível por aí, e, como resultado, haveria menos seres vivos no planeta. Só tenho uma coisa a dizer: valeu bactéria, nós te devemos uma! Mas as bactérias não são as únicas coisas capazes de separar dois átomos de nitrogênio. Relâmpagos são coisas que têm energia suficiente para romper esta ligação. O que é incrível e é por isso que eu estou falando. No século 20, os sabichões dos humanos descobriram muitas formas de fixar sinteticamente toneladas de nitrogênio de uma vez. É por isso que temos os fertilizantes sintéticos e tanta comida sendo produzida. Uma vez que o nitrogênio atmosférico é convertido em uma forma que as plantas podem usar na produção de DNA, RNA e aminoácidos, o nitrogênio entra na cadeia alimentar. Os animais comem as plantas e usam o precioso nitrogênio biodisponível para produzir seus próprios aminoácidos e aí defecamos, urinamos ou morremos, e aí os decompositores transformam isso em amônio. Até que um belo dia o nitrogênio se encontra em uma bactéria desnitrificadora, cujo trabalho é converter os óxidos de nitrogênio em gás nitrogênio usando uma enzima especial chamada nitrato redutase. Elas fazem o trabalho dela, e então lançam o N₂ de volta na atmosfera. E esse, meu amigo, é o ciclo do nitrogênio. E se você não consegue se lembrar de mais nada, lembre-se, a primeira coisa que você tem que lembrar: você deve às bactérias por elas serem espertas o bastante para produzirem uma enzima capaz de romper a ligação tripla do gás nitrogênio. Você também deve às plantas por incorporarem este nitrogênio. Assim, você come uma cenoura e não se preocupa com mais nada. Terceiro: o nitrogênio é incrível, ele se encontra em todo lugar e é por isso que ele também merece o nosso respeito. Então, vamos agora falar sobre o ciclo do fósforo. O que é interessante no fósforo é que ele é o único elemento do qual vamos falar e que não constitui a atmosfera. O fósforo não tem nada a ver com o ar, no entanto, a litosfera ou crosta terrestre é amplamente suprida com fósforo. As rochas contêm fosfatos inorgânicos, especialmente as rochas sedimentares originárias do solo de oceanos e lagos antigos em que os seres vivos morreram, formando uma pilha de corpos ricos em fósforo que, ao longo do tempo, formou rochas ricas em fósforo. Infelizmente não há muitos organismos que se alimentam de rochas, apenas algumas bactérias chamadas litotróficas. Quando essas rochas ficam expostas e são corroídas pela água, alguns tipos de fosfatos são desenvolvidos pela água. Estes fosfatos dissolvidos ficarão imediatamente disponíveis para serem assimilados pelas plantas que são comidas pelos animais. A partir daqui vale o mesmo para os decompositores como no ciclo do nitrogênio. Quando uma folha cai ou alguém defeca ou morre, os decompositores entram em cena e lançam os fosfatos de volta na água. Os fosfatos ficam tanto tempo no solo quanto uma nota de 20 na calçada. Os fosfatos decompostos são imediatamente reassimilados pelas plantas e este pequeno ciclo continua e continua. Planta, animais, decompositores, solo e, mais uma vez, a planta. E isso até um átomo de fósforo encontrar em seu caminho alguma criatura das águas, pois os ecossistemas aquáticos e marinhos precisam de fósforo como loucos. Uma vez que o átomo de fósforo vai para um lago profundo ou um oceano, o ciclo vai envolver organismos de lá, tais como a alga, o plâncton, o peixe. E este ciclo pode continuar por muito tempo, mas não tanto tempo quanto um átomo de fósforo preso em uma rocha, já que isso pode levar milhões de anos. Segundo estimativas, um único átomo de fósforo pode permanecer no ciclo biológico por 100 mil anos. Ele pode estar em alguma coisa que morreu, ou que caiu em um buraco tão profundo, que os decompositores não conseguiram sobreviver. Aí a sedimentação começa e transforma tudo em rochas, que, com o tempo, se tornarão montanhas e ficarão expostas fazendo com que os fosfatos retornem. É um ciclo! É assim que funciona com o nitrogênio e o fósforo. Os seres vivos precisam deles e mesmo que eles estejam em todos os lugares, eles são VIPs no sistema biológico, pois é difícil obtê-los, seja porque precisam ser convertidos em uma forma biodisponível ou porque estão presos no subsolo. Mas você sabe quem são os espertos? Nós! E você pode apostar que já descobrimos uma forma de liberar todo tipo de nitrogênio e fósforo desse grande planeta. Foi um esforço para produzir alimentos para as próximas gerações e a intenção é boa, mas às vezes somos um pouco autoritários. O ser humano é assim, ele vê algo na natureza que parece estar em falta ou imperfeito e ele tenta melhorar a situação. Aos ciclos do fósforo e nitrogênio acabamos introduzindo os fertilizantes, cujos os ingredientes principais são... você adivinhou! Nitrogênio e fósforo! A história de como conseguimos sintetizar nitrogênio em amônia para fertilizantes e armas químicas é muito interessante, e envolve um lunático do mal. Assim que este vídeo acabar, eu sugiro que você assista este sobre Fritz Haber, o cara que tornou tudo isso possível durante a Primeira Guerra Mundial. Eu disse muitas coisas legais, não foi? Com o milagre dos fertilizantes sintéticos somos capazes de produzir muito mais alimento do que jamais tivemos. E como resultado, todos os ecossistemas do mundo estão sendo fortemente bombardeados por nitrogênio e fósforo. Isso nos leva ao próximo capítulo da nossa exploração da Ecologia: os impactos humanos na biosfera. Às vezes desejamos melhorar a natureza, mas às vezes somos tão estúpidos e egoístas que acabamos bagunçando o ambiente de uma forma tão ruim que não podemos nem imaginar em nossos piores pesadelos.