Питание питательных веществ является одним из наиболее важных процессов, происходящих в экосистеме. Круговорот питательных веществ описывает использование, перемещение и переработку питательных веществ в окружающей среде. Ценные элементы, такие как углерод, кислород, водород, фосфори азот необходимы для жизни и должны быть переработаны для существования организмов. Питательные циклы включают в себя как живой и неживые компоненты и включают биологические, геологические и химические процессы. По этой причине эти питательные контуры известны как биогеохимические циклы.
Биогеохимические циклы можно разделить на два основных типа: глобальные циклы и локальные циклы. Такие элементы, как углерод, азот, кислород и водород, рециркулируются в абиотических средах, включая атмосфера, вода и почва. Поскольку атмосфера является основной абиотической средой, из которой добываются эти элементы, их циклы имеют глобальный характер. Эти элементы могут перемещаться на большие расстояния, прежде чем они будут поглощены биологическими организмами. Почва является основной абиотической средой для переработки таких элементов, как фосфор, кальций и калий. Таким образом, их движение обычно происходит в местном регионе.
Углерод необходим для всей жизни, так как является основной составляющей живых организмов. Он служит основным компонентом для всех органические полимеры, в том числе углеводы, белки, и липиды. Углеродные соединения, такие как углекислый газ (CO2) и метан (CH4), циркулируют в атмосфере и влияют на глобальный климат. Углерод циркулирует между живыми и неживыми компонентами экосистемы, главным образом, посредством процессов фотосинтеза и дыхания. Растения и другие фотосинтезирующие организмы получают CO2 из окружающей среды и используют его для создания биологических материалов. Растения, животные и разложители (бактерии и грибы) вернуть CO2 в атмосферу через дыхание. Движение углерода через биотические компоненты окружающей среды известно как быстрый углеродный цикл. Для того чтобы углерод прошел через биотические элементы цикла, требуется значительно меньше времени, чем для того, чтобы он прошел через абиотические элементы. Может пройти до 200 миллионов лет, чтобы углерод прошел через абиотические элементы, такие как камни, почва и океаны. Таким образом, эта циркуляция углерода известна как медленный углеродный цикл.
Подобно углероду, азот является необходимым компонентом биологических молекул. Некоторые из этих молекул включают аминокислоты и нуклеиновых кислот. Хотя азота (N2) в изобилии в атмосфере, большинство живых организмов не могут использовать азот в этой форме для синтеза органических соединений. Атмосферный азот должен сначала фиксироваться или превращаться в аммиак (NH3) некоторыми бактериями.
Кислород является элементом, который необходим для биологических организмов. Подавляющее большинство атмосферного кислорода (O2) получают из фотосинтез. Растения и другие фотосинтезирующие организмы используют CO2, воду и энергию света для производства глюкозы и O2. Глюкоза используется для синтеза органических молекул, а O2 выделяется в атмосферу. Кислород удаляется из атмосферы посредством процессов разложения и дыхания в живых организмах.
Фосфор является компонентом биологических молекул, таких как РНК, ДНК, фосфолипидыи аденозинтрифосфат (АТФ). АТФ - это молекула высокой энергии, вырабатываемая в процессе клеточное дыхание и брожение. В круговороте фосфора фосфор циркулирует в основном через почву, камни, воду и живые организмы. Фосфор находится органически в форме фосфат-иона (PO43-). Фосфор добавляется в почву и воду из-за выветривания горных пород, содержащих фосфаты. PO43- поглощается из почвы растениями и получается потребителями через потребление растений и других животных. Фосфаты добавляются обратно в почву путем разложения. Фосфаты могут также попасть в осадок в водной среде. Эти фосфатсодержащие отложения со временем образуют новые породы.