Во областа на екологијата, од клучно значење е разбирањето на протокот на материјали и енергија низ екосистемите. Биогеохемиските циклуси претставуваат движење и трансформација на хемикалии и елементи во биолошки, геолошки и хемиски рамки низ планетата Земја. Овие циклуси се основни концепти во екологијата, од витално значење за одржување на животот и животната средина. Терминот „биогеохемиски“ е изведен од „био“ што значи живот, „гео“ што значи Земја и „хемиски“ што се однесува на елементите и соединенијата вклучени во циклусите.
Постојат неколку главни биогеохемиски циклуси, од кои секој се врти околу различни елементи неопходни за животните процеси. Тие вклучуваат јаглероден циклус, азотен циклус, вода (хидролошки) циклус, кислороден циклус, фосфор и циклус на сулфур. Секој циклус игра единствена улога во одржувањето на рамнотежата на животната средина на Земјата и животот што го поддржува.
Циклусот на јаглерод е клучна компонента на системот на Земјата, кој ја регулира климата и складирањето на јаглерод во атмосферата и океаните. Растенијата апсорбираат јаглерод диоксид (CO 2 ) од атмосферата за време на фотосинтезата, претворајќи го во органски соединенија. Потоа животните ги консумираат овие растенија и преку процесот на дишење, ослободуваат CO 2 назад во атмосферата. Покрај тоа, кога организмите умираат, процесите на распаѓање го враќаат јаглеродот во почвата и, со текот на времето, дел од овој јаглерод се претвора во фосилни горива. Согорувањето на фосилните горива за енергија ослободува значителни количини на CO 2 , што влијае на климата на глобално ниво.
Азотот е клучна компонента на амино киселините и нуклеинските киселини, есенцијални за сите форми на живот. Азотниот циклус опишува како азот се движи помеѓу атмосферата, почвата и организмите. Азотниот гас (N 2 ) сочинува голем дел од атмосферата на Земјата, но мора да се претвори во употреблива форма (како што е амонијак) преку процесот на фиксација на азот, извршен од одредени бактерии и археи. Растенијата ги апсорбираат овие соединенија од почвата, кои потоа ги внесуваат животните. Разградувачите ги разградуваат мртвите организми, враќајќи го азот во почвата во форма на амониум. Некои бактерии го претвораат овој амониум назад во азотен гас, завршувајќи го циклусот.
Водата е од суштинско значење за сите познати форми на живот, а нејзиниот циклус, познат како хидролошки циклус, опишува како водата се движи над, на и под површината на Земјата. Овој циклус вклучува испарување (транспирација на водата од течност во пареа), транспирација (ослободување на водена пареа од растенијата), кондензација (промена на водена пареа во течна вода во атмосферата, што доведува до формирање на облаци), врнежи (дожд, снег) и истекување (движење на водата низ земјата, враќајќи ја во океаните, реките и езерата). Хидролошкиот циклус е од клучно значење за временските шеми, климата и одржувањето на биолошката разновидност.
Кислородниот циклус е тесно поврзан со јаглеродниот циклус и фотосинтезата. Растенијата, алгите и цијанобактериите во водата ослободуваат кислород како нуспроизвод на фотосинтезата. Овој кислород потоа го користат повеќето организми за дишење, враќајќи го CO 2 во атмосферата. Кислородот е вклучен и во распаѓањето на органскиот материјал (распаѓање) и атмосферските влијанија на карпите, што придонесува за циклусот. Рамнотежата помеѓу кислородот произведен преку фотосинтезата и кислородот потрошен при дишењето и распаѓањето е од витално значење за одржување на животните процеси на Земјата.
Фосфорот е клучен елемент за сите живи организми бидејќи е дел од клучните молекули како ДНК и АТП. За разлика од другите биогеохемиски циклуси, фосфорниот циклус не вклучува гасна фаза во нормални услови. Фосфорот се наоѓа во карпите и се ослободува во почвата и водата преку атмосферските влијанија. Растенијата апсорбираат фосфор од почвата и тој кружи низ синџирот на исхрана. Кога организмите излачуваат отпад или умираат, фосфорот се враќа во почвата или седиментот. Во текот на геолошките временски размери, може да се формираат седиментни карпи, со што циклусот ќе започне одново.
Сулфурот е важен за протеините и некои витамини. Циклусот на сулфур вклучува атмосферски, копнени и водни средини. Сулфур диоксидот (SO 2 ) се ослободува во атмосферата со вулканска активност, согорување на фосилни горива и распаѓање на органска материја. Може да се врати на површината на Земјата преку врнежи како сулфурна киселина или сулфатни честички. Сулфурот во почвата се апсорбира од растенијата, а потоа кружи низ синџирот на исхрана. Распаѓањето и одредени бактериски процеси го враќаат сулфурот во атмосферата, завршувајќи го циклусот.
Биогеохемиските циклуси се од суштинско значење за одржување на здравјето и биодиверзитетот на планетата. Тие ја регулираат достапноста на основните елементи што им се потребни на организмите за да преживеат, го контролираат протокот на енергија и го ублажуваат влијанието на загадувачите. Разбирањето на овие циклуси помага во управувањето со екосистемите, зачувувањето на природните ресурси и справувањето со еколошките предизвици како што се климатските промени, загадувањето со хранливи материи и губењето на биолошката разновидност.
Биогеохемиските циклуси ги илустрираат сложените интеракции помеѓу биолошките, геолошките и хемиските процеси на Земјата. Овие циклуси се основни за одржување на животот, регулирање на климата и одржување на здравјето на екосистемот. Преку континуирано рециклирање на елементи како што се јаглерод, азот, вода, кислород, фосфор и сулфур, биогеохемиските циклуси придонесуваат за динамична рамнотежа на животната средина на Земјата, истакнувајќи ја меѓусебната поврзаност на сите живи и неживи компоненти на планетата. Разбирањето на овие циклуси е од клучно значење за еколошките истражувања, управувањето со животната средина и одржливиот развој на природните ресурси. Како што луѓето продолжуваат да влијаат на овие циклуси преку активности како што се земјоделството, индустријата и урбанизацијата, станува сè поважно да се проучуваат и разберат импликациите на нашите активности врз овие природни процеси. Со тоа, можеме да осмислиме стратегии за да ги ублажиме негативните влијанија, да ја подобриме еластичноста на екосистемот и да обезбедиме долгорочна одржливост на системите за поддршка на животот на нашата планета.
