Os elementos do universo

Existem 92 elementos naturais na Terra. Alguns são muito bem estudados, outros não: por exemplo, astatine (Bryson 2003). O problema é que alguns elementos são muito raros. Por exemplo, apenas 24,5 gramas de francium ocorrem em qualquer momento em toda a crosta terrestre. Apenas cerca de 30 dos elementos que ocorrem naturalmente são generalizados na Terra, e muito poucos são importantes para a vida (Figura 1). No sistema solar, as estrelas em geral, e provavelmente o universo como um todo, os elementos mais abundantes são os elementos mais leves: mais de 75% de hidrogênio (H), 25% de hélio (He), cerca de 1% de tudo o resto. Na categoria “tudo o resto”, mesmo os elementos numerados são mais abundantes do que os elementos numerados ímpares. A abundância tende a cair rapidamente com o aumento do número atômico. No entanto, carbono (C), oxigênio (O), magnésio (Mg), silício (Si) e ferro (Fe) são anormalmente altos em relação a essas tendências gerais, enquanto o lítio (Li), berílio (Be) e boro (B) são anormalmente baixos. Na crosta terrestre, a ordem da abundância é O (< 50%), Si (> 20%), Al, Fe, Mg, Ca, Na e K. Estes são todos os tipos de elementos de que as rochas são feitas principalmente. Na Terra como um todo, por causa do núcleo e do manto, Fe, Ni e Mg, tornam-se mais comuns, enquanto O, Si, Al permanecem constituintes gerais principais (Tabela 1). No que diz respeito à vida, os elementos têm funções diferentes (Tabela 2). Nós evoluímos para utilizar ou tolerar os elementos, mas vivemos dentro de limites estreitos de aceitação. Como regra geral, nossa tolerância aos elementos é diretamente proporcional à sua abundância na crosta terrestre (Bryson 2003).

Figura 1: A distribuição de elementos naturais conhecidos ou considerados essenciais para a vida na tabela periódica. A compreensão da importância ecológica de C, N e P é muito mais avançada do que para os outros elementos (redesenhados após [Da Silva & Williams 2001)](https://books.google.ch/books?hl=en&lr&id=qXbKF1Pw_GsC&oi=fnd&pg=PA1&dq=frausto%2Bda%2Bsilva%2Bwilliams%2B1991&ots=5sIBR1y-ff&sig=TZD2weGModya5xGj7Y5 AAZMHUOC%23V%3DONEPAGE&Q=FRAUSTO%20DA%20SILVA%20Williams%201991&f=false)

Tabela 1: Ocorrência de elementos em% de peso seco da crosta terrestre, algas verdes e animais (dados de diferentes fontes) em comparação com alface cultivada em um sistema hidropônico, e alimentos para peixes (Schmautz, dados não publicados). Note-se que a frequência (e com isso a disponibilidade) de elementos na crosta terrestre não corresponde à frequência em seres vivos

Macro e micronutrientes e seu papel nos organismos

Os elementos químicos têm papéis diferentes e estão envolvidos principalmente em diferentes funções de um organismo (Tabela 2). Os organismos não requerem todos esses elementos nas mesmas quantidades. Alguns elementos são necessários em grandes quantidades, enquanto outros são necessários em quantidades minúsculas. Isto é bem ilustrado pela fórmula estequiométrica tentativa para um ser humano vivo ([Sterner & Elser 2002):](https://books.google.ch/books?hl=en&lr&id=53NTDvppdYUC&oi=fnd&pg=PR13&dq=sterner%2Belser%2Bstoichiometry&ots=HnMDk4XHWQ&sig=VymSB7W-l5-qXCy6h0lGPj9zw_4%23v%3Donepage&q=sterner%20elser%20 stoichiometry&f=false)

Isso significa que para cada átomo de cobalto (Co) em nosso corpo, existem 132 milhões de átomos de oxigênio (O). As principais necessidades nutricionais das plantas e dos animais, sem as quais não são capazes de completar um ciclo de vida normal, são descritas na figura 2. Os macronutrientes são necessários em quantidades maiores. Os micronutrientes são necessários em quantidades minúsculas.

Quadro 2: Funções primárias e elementos químicos (ou iões associados) envolvidos na sua realização para organismos (modificados a partir de [Sterner & Elser 2002](https://books.google.ch/books?hl=en&lr&id=53NTDvppdYUC&oi=fnd&pg=PR13&dq=sterner%2Belser%2Bstoichiometry&ots=HnMDk4XHWQ&sig=VymSB7W-l5-qXCy6h0lGPj9zw_4%23v%3 DonePage&q=Sterner%20Elser%20stoichiometry&f=false). Elementos com um papel relativamente menor são indicados entre parênteses

Figura 2: Requisitos nutricionais de plantas e animais. Note que a água (necessária para todos os seres vivos) não está incluída no gráfico. Os animais obtêm seus nutrientes a partir de alimentos e bebidas. As plantas, com exceção das parasitas e carnívoras, absorvem os elementos nutrientes essenciais do seu ambiente (ar, solução do solo, solução nutritiva)

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