Cycle biogéochimique

Définition

Le cycle biogéochimique est le recyclage, par les micro-organismes, des éléments chimiques comme l'azote, le phosphore, le carbone, l'oxygène, l'hydrogène et le soufre, qui seront utilisés par d'autres organismes. Des exemples sont le le cycle de l'azote, le cycle du phosphore, le cycle du soufre et le cycle du carbone. Ces cycles (y compris le cycle de l'eau) sont étudiés en biogéochimie, notamment les biogéocénoses. La photosynthèse est une forme complexe de recyclage biogéochimique.

Le cycle biogéochimique du carbone :

Dans le le cycle biogéochimique du carbone, les eucaryotes participent à la respiration aérobie, à la fermentation et à la photosynthèse oxygénique. Les procaryotes participent à toutes les étapes indiquées.

Explications

Les cycles biogéochimiques, ou cycles de la matière, sont des cycles écologiques où une substance chimique se déplace à travers les compartiments biotique (biosphère) et abiotique (lithosphère, atmosphère et hydrosphère, zones biogéographiques) de la Terre et des écosystèmes. En écologie, un cycle de matière est une conversion périodique de composés chimiques, au cours de laquelle - après une série de réactions chimiques - la matière de départ est à nouveau générée. Il existe différents cycles de matériaux dans les écosystèmes.

Le cycle énergétique est lié au cycle du carbone en incorporant l'énergie solaire et en captant l'énergie dans les connexions de carbone. Les cycles sont nommés d'après les substances qu'ils décrivent : le cycle de l'eau décrit comment l'eau dans la nature est constamment libérée et (souvent par un autre utilisateur) reprise. Tous les matériaux de construction sont constamment réutilisés. Dans certains cycles, il existe des réservoirs où une substance réside pendant une longue période (comme les roches contenant du pétrole et du charbon dans le cycle du carbone, un océan ou un lac dans le cycle de l'eau).

Facteurs

Pour construire les tissus organiques et le métabolisme, les êtres vivants ont besoin d'un certain nombre d'éléments chimiques et de leurs composés. L'apport et l'apport subséquent de ces nutriments, comme l'apport d'énergie, peuvent limiter la production d'un écosystème. La production de nombreux systèmes terrestres est limitée par un manque d'azote, dans les systèmes aquatiques le phosphore est souvent un facteur limitant, dans les marins un manque de fer peut limiter la productivité. Les éléments nutritifs peuvent être fournis de l'extérieur de l'écosystème, en fonction de l'élément par l'altération de la roche, par le transport par eau ou de l'atmosphère. Cependant, de grandes quantités des éléments nutritifs requis sont échangées au sein du système. Cela permet aux mêmes nutriments d'être utilisés plusieurs fois dans le système, maintenant ainsi sa productivité. Grâce à ces cycles de matériaux internes, les consommateurs et les destructeurs peuvent indirectement contrôler la productivité de l'écosystème.

Un cycle nutritif au sein d'un écosystème ne peut entrer que dans des éléments qui (en plus d'être stockés dans les organismes eux-mêmes) ont un stockage inorganique. Les composés gazeux dans l'enveloppe de l'air, tels que le dioxyde de carbone, ne peuvent pas constituer un cycle dans le système, ils sont échangés avec l'ensemble du stockage de l'atmosphère. Les substances dissoutes sous forme d'ions peuvent être retenues dans la matrice du sol ou dans le plan d'eau d'un plan d'eau et reprises. Puisque la terre est un système (presque) fermé pour les substances, tous les cycles des nutriments doivent nécessairement être fermés au niveau mondial. Cela ne s'applique pas nécessairement à la biosphère, qui n'est qu'un sous-système. Échanger des processus avec des couches plus profondes telles que le manteau terrestre sont faibles à court terme par rapport aux ventes dans la biosphère, mais peuvent avoir des effets considérables sur les échelles de temps évolutives et géologiques.

Outre les processus cycliques, l'échange de matériaux avec les réserves abiotiques, en particulier l'atmosphère terrestre et les sols et sédiments, est important pour la prise en compte des cycles des matériaux.

Causes

Les cycles du matériel biologique sont entraînés par les êtres vivants. Les êtres vivants qui accumulent une masse organique à partir de substances inorganiques sont appelés producteurs. En plus de certaines bactéries photoautotrophes ou chimioautotrophes, ce sont exclusivement des plantes. La biomasse ainsi formée est reminéralisée en substances inorganiques par des destructeurs. Les destructeurs sont en grande partie des bactéries et des champignons hétérotrophes. L'écosystème le plus simple possible est donc composé d'un producteur et d'un destructeur.

Presque tous les écosystèmes ont des consommateurs en plus de ces groupes(Consommateurs), ceux-ci consomment des substances organiques pour l'énergie. Les consommateurs utilisent la biomasse en partie pour construire leurs propres tissus corporels, le reste est émis par les fèces et autres déchets. Le taux de consommation, c'est-à-dire la part de la production primaire absorbée par les herbivores (les principaux consommateurs) est de l'ordre de 10 % dans la plupart des écosystèmes terrestres. par exemple dans les écosystèmes de savane pâturés par des ongulés. Le reste de la production va directement dans la chaîne alimentaire destructrice (comme litière végétale, dans la forêt, par exemple comme bois mort et feuilles d'automne). Même avec une petite part des ventes, l'influence indirecte des consommateurs sur les flux de matières peut être considérable.

À terme, la biomasse des consommateurs sera éventuellement minéralisée par des destructeurs. À travers les réseaux alimentaires, certaines des substances parviennent des producteurs aux consommateurs et enfin aux destructeurs. Les consommateurs accélèrent le métabolisme et donc les cycles par rapport à la chaîne destructrice.

Étant donné que de nombreux animaux migrent, ils transportent et distribuent également les nutriments. Cela conduit à une mise en réseau des cycles des matériaux des différents écosystèmes. Le déplacement des nutriments par les animaux est appelé translocation.

Impacts

Dans de nombreux écosystèmes terrestres quasi naturels, les cycles des matériaux sont en grande partie fermés, à l'exception du carbone, les entrées et les sorties sont faibles. Un stockage efficace permet aux écosystèmes d'accumuler des nutriments, tels que des facteurs de carence en azote et en phosphore, à partir des petites prises de l'extérieur et donc d'augmenter considérablement la productivité du système. La destruction de la mémoire telle que la biomasse ou les stocks d'humus du sol peuvent ainsi réduire considérablement la productivité et détruire temporairement ou définitivement le système.

Les humains s'efforcent d'augmenter la productivité des agro-écosystèmes (agroécologie) qu'ils entretiennent en ajoutant des nutriments comme engrais. Ces substances, qui sont fournies en grandes quantités, peuvent être perdues dans le système non seulement comme le souhaitent les marchandises produites, mais aussi par lavage, érosion ou dégazage. Les cycles des éléments impliqués, par exemple, ont fortement influencé le carbone et l'azote. Les écosystèmes naturels sont modifiés par les aliments résultants, ce qui peut affecter leur stabilité. Les effets sont également importants au niveau mondial. Par exemple, l'apport en azote de toute la biosphère terrestre a à peu près doublé en raison des influences humaines.

En rapport avec "cycle biogéochimique"

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