Os ciclos biogeoquímicos como sistemas fechados

A composição química da Terra é essencialmente constante - para além do vazamento menor da atmosfera para o espaço e insumos ocasionais de asteróides, não importa entra ou sai do planeta. Por esta razão, ciclos bioquímicos são essencialmente sistemas fechados.

Fluxo de Energia nos Ecossistemas: um sistema aberto

O movimento de energia através de um ecossistema, em contraste com o movimento da matéria, constitui um sistema aberto. Há entradas e saídas, ou ganhos e perdas. Energia entra no sistema sob a forma de luz solar. Energia não pode ser realmente destruído, mas em qualquer reacção química ou biológica de parte é sempre convertida em calor. Este calor está deixando a Terra na forma de radiação infravermelha.

Exemplos de ciclos biogeoquímicos 

Os ciclos biogeoquímicos mais importantes são o ciclo da água, o ciclo do nitrogênio, o ciclo do carbono eo ciclo de fósforo. Conceitualmente, o ciclo da água é o mais fácil de entender. Produzido pela luz solar, a água evapora a partir de fontes tais como oceanos, lagos e rios, em seguida, cai no chão em forma de precipitação. Toda a vida leva em água e depois expulsa-lo. Por todo o tempo, a água pode mudar de fase de gás a líquido e sólido, mas mantém-se quimicamente o mesmo. Em outros ciclos, como por exemplo o ciclo de azoto, por exemplo, as formas químicas diferentes compostos químicos nas diferentes fases do ciclo. Toda a vida exige de nitrogênio, mas apenas alguns organismos podem metabolizar a atmosfera de nitrogênio inorgânico. Todos os outros organismos dependem de compostos nitrogenados sintetizados por estes "nitrogênio-fixação". Todos os ciclos biogeoquímicos são finalmente alimentado por luz solar.

Fluxo de Energia: níveis tróficos

Quase toda a energia na biosfera, com a exceção de alguns ecossistemas extremos, como aqueles formados em torno de aberturas vulcânicas no fundo do oceano, vem da radiação solar. Nem todas as organizações, no entanto, são capazes de usar a luz solar diretamente. Os organismos que podem utilizar a luz solar como fonte primária de energia são chamados de "produtores primários" ou simplesmente "produtores". Os produtores são o primeiro "nível trófico". O segundo nível trófico inclui todos os organismos que se alimentam diretamente aos produtores. Estes são chamados de herbívoros ou consumidores primários. O terceiro nível é composto de carnívoros ou herbívoros que se alimentam de consumidores secundários. Muitas vezes existe um quarto nível, constituído de carnívoros que se alimentam de outros carnívoros, e não há, por vezes, um quinto nível trófico também.

Perda de energia entre os níveis tróficos

A fotossíntese das plantas é de cerca de 1 por cento eficiente. Além disso, como regra geral, apenas 10 por cento da energia contida nos organismos de um nível trófico está disponível para os consumidores no nível seguinte. Isto é porque a maioria das organizações utilizam apenas 10 por cento da sua energia na construção dos seus próprios tecidos do corpo - o resto é utilizado para o metabolismo. Em outras palavras, para uma pessoa comer um valor de calorias de carne de vaca, a vaca tinha a comer 10 calorias de material de planta, e o sistema tinha a absorver 1000 calorias da luz solar. Matematicamente, este fornece uma boa explicação de por que um ecossistema pode suportar apenas alguns de alto nível predadores.