I sistemi ecologici (ecosistemi) hanno molti cicli biogeochimici che operano come parte del sistema, ad esempio il ciclo dell’acqua, il ciclo del carbonio, il ciclo dell’azoto, ecc. Tutti gli elementi chimici che si verificano negli organismi fanno parte dei cicli biogeochimici. Oltre a far parte degli organismi viventi, questi elementi chimici attraversano anche fattori abiotici di ecosistemi come l’acqua (idrosfera), la terra (litosfera) e / o l’aria (atmosfera).
fattori del pianeta possono essere indicati collettivamente come la biosfera. Tutti i nutrienti – come carbonio, azoto, ossigeno, fosforo e zolfo – utilizzati negli ecosistemi dagli organismi viventi fanno parte di un sistema chiuso; pertanto, queste sostanze chimiche vengono riciclate invece di essere perse e reintegrate costantemente come in un sistema aperto.
Il flusso di energia in un ecosistema è un sistema aperto; il sole fornisce costantemente energia al pianeta sotto forma di luce mentre alla fine viene utilizzata e persa sotto forma di calore attraverso i livelli trofici di una rete alimentare. Il carbonio viene utilizzato per produrre carboidrati, grassi e proteine, le principali fonti di energia alimentare. Questi composti vengono ossidati per rilasciare anidride carbonica, che può essere catturata dalle piante per produrre composti organici. La reazione chimica è alimentata dall’energia luminosa del sole.
La luce solare è necessaria per combinare il carbonio con l’idrogeno e l’ossigeno in una fonte di energia, ma gli ecosistemi nelle profondità marine, dove la luce solare non può penetrare, ottengono energia dallo zolfo. L’idrogeno solforato vicino agli sfiati idrotermali può essere utilizzato da organismi come il verme tubolare gigante. Nel ciclo dello zolfo, lo zolfo può essere riciclato per sempre come fonte di energia. L’energia può essere rilasciata attraverso l’ossidazione e la riduzione dei composti dello zolfo (ad esempio, ossidando lo zolfo elementare in solfito e quindi in solfato).
Sebbene la Terra riceva costantemente energia dal sole, la sua composizione chimica è essenzialmente fissa, poiché la materia aggiuntiva viene aggiunta solo occasionalmente dai meteoriti. Poiché questa composizione chimica non viene reintegrata come l’energia, tutti i processi che dipendono da queste sostanze chimiche devono essere riciclati. Questi cicli includono sia la biosfera vivente che la litosfera non vivente, l’atmosfera e l’idrosfera.
