Les systèmes écologiques (écosystèmes) ont de nombreux cycles biogéochimiques fonctionnant dans le cadre du système, par exemple, le cycle de l’eau, le cycle du carbone, le cycle de l’azote, etc. dans les organismes font partie des cycles biogéochimiques. En plus de faire partie d’organismes vivants, ces éléments chimiques traversent également des facteurs abiotiques d’écosystèmes tels que l’eau (hydrosphère), la terre (lithosphère) et / ou l’air (atmosphère).

Le vivant les facteurs de la planète peuvent être désignés collectivement sous le nom de biosphère. Tous les nutriments – tels que le carbone, l’azote, l’oxygène, le phosphore et le soufre – utilisés dans les écosystèmes par les organismes vivants font partie d’un système fermé; par conséquent, ces produits chimiques sont recyclés au lieu d’être perdus et réapprovisionnés en permanence, comme dans un système ouvert.

Le flux d’énergie dans un écosystème est un système ouvert; le soleil donne constamment à la planète de l’énergie sous forme de lumière alors qu’il est finalement utilisé et perdu sous forme de chaleur à travers les niveaux trophiques d’un réseau trophique. Le carbone est utilisé pour fabriquer des glucides, des graisses et des protéines, les principales sources d’énergie alimentaire. Ces composés sont oxydés pour libérer du dioxyde de carbone, qui peut être capturé par les plantes pour fabriquer des composés organiques. La réaction chimique est alimentée par l’énergie lumineuse du soleil.

La lumière du soleil est nécessaire pour combiner le carbone avec l’hydrogène et l’oxygène en une source d’énergie, mais les écosystèmes en haute mer, où aucune lumière du soleil ne peut pénétrer, obtiennent de l’énergie du soufre. Le sulfure d’hydrogène à proximité des évents hydrothermaux peut être utilisé par des organismes tels que le ver à tube géant. Dans le cycle du soufre, le soufre peut être recyclé à jamais comme source d’énergie. L’énergie peut être libérée par l’oxydation et la réduction des composés soufrés (par exemple, l’oxydation du soufre élémentaire en sulfite puis en sulfate).

Bien que la Terre reçoive constamment de l’énergie du soleil, sa composition chimique est essentiellement fixe, car la matière supplémentaire n’est ajoutée qu’occasionnellement par les météorites. Parce que cette composition chimique n’est pas reconstituée comme l’énergie, tous les processus qui dépendent de ces produits chimiques doivent être recyclés. Ces cycles comprennent à la fois la biosphère vivante et la lithosphère, l’atmosphère et l’hydrosphère non vivantes.