Le mouvement d'un produit chimique à travers la biosphère est connu comme un cycle biogéochimique. Tous les produits chimiques nécessaires à la vie sont recyclés à travers différentes étapes organiques et inorganiques, mais ils ne sont ni créée ni détruite. L'énergie, d'autre part, est constamment ajouté sous la forme de la lumière du soleil et constamment perdu sous forme de rayonnement infrarouge et la lumière réfléchie dans l'espace. Par conséquent, la matière est décrite comme étant "pédalé" à travers un écosystème alors que les «flux» de l'énergie des rayons du soleil aux producteurs et aux consommateurs - et est finalement perdu sous forme de chaleur.
Les cycles biogéochimiques des systèmes fermés
La composition chimique de la Terre est essentiellement constante - en dehors de fuite mineure de l'atmosphère dans l'espace et entrées occasionnelles des astéroïdes, la matière ne pénètre ni quitte la planète. Pour cette raison, les cycles biochimiques sont essentiellement des systèmes fermés.
Flux d'énergie dans les écosystèmes: un système ouvert
Le mouvement de l'énergie dans un écosystème, en contraste avec le mouvement de la matière, constitue un système ouvert. Il y a des entrées et des sorties, ou des gains et des pertes. L'énergie pénètre dans le système sous la forme de la lumière du soleil. L'énergie ne peut pas être vraiment détruit, mais dans chaque réaction chimique ou biologique certaines d'entre elles est toujours transformée en chaleur. Cette chaleur quitte la Terre sous forme de rayonnement infrarouge.
Des exemples de cycles biogéochimiques
Les cycles biochimiques les plus importants sont le cycle de l'eau, le cycle de l'azote, le cycle du carbone et le cycle du phosphore. Conceptuellement, le cycle de l'eau est le plus simple à comprendre. Propulsé par la lumière du soleil, l'eau évaporée à partir de sources telles que les océans, les lacs et les rivières, puis tombe sur le sol sous forme de précipitations. Toute la vie prend dans l'eau et plus tard excrète. Tout le temps, l'eau peut changer de phase de gaz liquide à solide, mais il reste chimiquement identiques. Dans d'autres cycles, tels que le cycle de l'azote, par exemple, les formes chimiques divers composés chimiques à différents stades du cycle. Toute vie nécessite l'azote, mais seulement certains micro-organismes peut métaboliser l'azote inorganique dans l'atmosphère. Tous les autres organismes dépendent des composés azotés synthétisés par ces «fixateurs d'azote." Tous les cycles biogéochimiques sont finalement alimenté par la lumière du soleil.
Energy Flow: Niveaux trophiques
La quasi-totalité de l'énergie dans la biosphère, à l'exception de quelques écosystèmes extrêmes comme ceux formés autour des évents volcaniques sur le fond de l'océan, vient du rayonnement solaire. tous les organismes, cependant, ne sont pas en mesure d'utiliser la lumière du soleil directement. Les organismes qui peuvent utiliser la lumière du soleil comme source d'énergie primaire sont appelés «producteurs primaires» ou simplement «producteurs». Les producteurs sont sur le premier "niveau trophique." Le deuxième niveau trophique comprend tous les organismes qui se nourrissent directement sur les producteurs. Ceux-ci sont appelés herbivores ou consommateurs primaires. Le troisième niveau est constitué de carnivores qui mangent les herbivores, ou les consommateurs secondaires. Il y a souvent un quatrième niveau, composé de carnivores qui mangent d'autres carnivores, et il est parfois même un cinquième niveau trophique ainsi.
Perte d'énergie entre les niveaux trophiques
la photosynthèse des plantes est d'environ 1 pour cent efficace. En outre, en tant que règle générale, seulement 10 pour cent de l'énergie contenue dans les organismes d'un niveau trophique sont disponibles pour les consommateurs dans le prochain niveau. En effet, la plupart des organismes utilisent seulement environ 10 pour cent de l'énergie qu'ils consomment dans la construction de leurs propres tissus corporels - le reste est utilisé pour le métabolisme. En d'autres termes, pour une personne à manger 1 calorie valeur de bœuf, la vache a dû manger 10 calories la valeur de la matière végétale, et l'usine a dû absorber 1000 calories la valeur de la lumière du soleil. Mathématiquement, cela fournit une bonne explication de pourquoi un écosystème ne peut l'appui de quelques prédateurs de haut niveau.