La composizione chimica della Terra è sostanzialmente costante - a parte perdite minori dell'atmosfera nello spazio e ingressi occasionali da asteroidi , la materia entra né né lascia il pianeta . Per questo motivo , i cicli biogeochimici sono sistemi chiusi essenzialmente
Flusso di energia negli ecosistemi : . Un sistema aperto
Il movimento di energia attraverso un ecosistema , in contrasto con la movimento della materia , costituisce un sistema aperto . Ci sono ingressi e le uscite , o utili e le perdite . Energia entra nel sistema sotto forma di luce solare . L'energia non può essere veramente distrutto , ma in ogni reazione chimica o biologica parte di essa viene sempre trasformata in calore . Questo calore lascia la Terra sotto forma di radiazione infrarossa .
Esempi di cicli biogeochimici
I più importanti cicli biogeochimici sono il ciclo dell'acqua , il ciclo dell'azoto , il ciclo del carbonio e il ciclo di fosforo . Concettualmente , il ciclo dell'acqua è il più semplice da capire . Alimentato da luce solare , acqua evapora da fonti come oceani, laghi e fiumi , poi cade a terra come precipitazioni . Tutta la vita prende in acqua e poi espelle esso . Per tutto il tempo , l'acqua può cambiare fase da gas a liquido a solido , ma rimane chimicamente la stessa . In altri cicli, come il ciclo di azoto , per esempio, le forme chimiche vari composti chimici nelle diverse fasi del ciclo . Tutta la vita richiede di azoto , ma solo alcuni organismi in grado di metabolizzare l'azoto inorganico nell'atmosfera . Tutti gli altri organismi dipendono da composti azotati sintetizzati da questi " fissatori di azoto . " Tutti i cicli biogeochimici sono in ultima analisi, alimentati dalla luce solare
Flusso di energia : . Livelli trofici
Quasi tutta l'energia nella biosfera , con l' eccezione di alcuni ecosistemi estremi come quelli che si formano intorno bocche vulcaniche sul fondo dell'oceano , proviene dalla radiazione solare . Non tutti gli organismi , tuttavia, sono in grado di utilizzare direttamente la luce solare . Organismi che possono utilizzare la luce solare come fonte primaria di energia sono chiamati " produttori primari " o semplicemente "produttori ". I produttori si trovano al primo " livello trofico ". Il secondo livello trofico comprende tutti gli organismi che si nutrono direttamente i produttori . Questi sono chiamati erbivori o consumatori primari . Il terzo livello è costituito da carnivori , che si nutrono di erbivori , o consumatori secondari . C'è spesso un quarto livello , composta da carnivori che mangiano altri carnivori , e vi è talvolta anche un quinto livello trofico pure.
Energia perdita tra livelli trofici
fotosintesi delle piante è di circa l'1 per cento efficiente . Inoltre, come regola generale , solo il 10 per cento dell'energia contenuta negli organismi di un livello trofico sono a disposizione dei consumatori nel livello successivo . Questo perché la maggior parte degli organismi utilizzano solo il 10 per cento dell'energia che consumano nella costruzione dei propri tessuti corporei - il resto viene utilizzato per il metabolismo . In altre parole , per una persona a mangiare 1 caloria vale la pena di carne di manzo , la mucca ha dovuto mangiare 10 calorie di materia vegetale , e la pianta ha dovuto assorbire 1.000 calorie di luce solare . Matematicamente , questo fornisce una buona spiegazione del perché un ecosistema può solo sostegno di pochi predatori di alto livello .