מחזורים ביו-כימיים: פחמן, חנקן, זרחן

יצורים חיים זקוקים לכ- 40 יסודות כימיים לצורך התפתחותם; ביניהם, היסודות שבהם הם: פחמן, מימן, חמצן, חנקן, גופרית וזרחן. קיומם בטבע מוגבל; לכן, הם חייבים להיות ממוחזרים כל הזמן. כך מתעוררים מה שמכונה מחזורים ביו-כימיים, המאפשרים זמינות של אלמנטים אלה שוב ושוב. זמן, הופך ומחזור דרך האטמוספירה, ההידרוספרה, ליתוספירה והביוספרה, כלומר אקוספירה.
מחזורים ביו-כימיים יכולים להיות משני סוגים:

• מחומרים מזינים גזיים. מקור התרומה של מי הוא האווירה: למשל פחמן, חמצן וחנקן.
• חומרים מזינים מוצקים. מסופק מקרום כדור הארץ; לדוגמא: זרחן וגופרית.

מים ממלאים תפקיד מהותי במחזורים ביו-כימיים, שכן חומרים מזינים אטמוספריים מגיעים לפני כדור הארץ עם גשם; חומרים מזינים מוצקים מגיעים ממינרלים מסלעים שחוקים ומומסים במים, בנוסף, צמחים סופחים חומרים מזינים מינרליים המומסים בנוזל זה.

מחזור הפחמן:

פחמן נמצא באטמוספרה כגז פחמן דו חמצני. צמחים לוקחים פחמן דו חמצני ישירות מהסביבה בה הוא חי ואיתם הם מייצרים פחמימות וכמה ליפידים במהלך הפוטוסינתזה. בעת האכלה בצמחים, בעלי חיים בולעים את התרכובות המורכבות העשויות מפחמן דו חמצני וממים. פחמן דו חמצני חוזר לאטמוספירה באמצעות נשימה של יצורים חיים, על ידי התפרקות חיידקים או כשאריות בעירה.

מחזור חנקן:

מייצג דוגמה אופיינית לחומרים מזינים גזיים. הוא מהווה את האלמנט השולט באטמוספירה (79%). Nitrificant.es חיידקים מקבעים חנקן אטמוספרי והופכים אותו למלחי חנקן, ניטריטים או חנקות, שצמחים סופגים מהאדמה דרך שורשיהם.
עם חנקן, הצמח מייצר חלבונים במהלך הפוטוסינתזה, אשר נבלעים ישירות על ידי אוכלי עשב או בעקיפין על ידי טורפים. כאשר אורגניזמים מתים, גופם מתפורר על ידי פעולה חיידקית ויוצר אמוניה; חיידקים אחרים ממירים אמוניה לחנקות, או משחררים אותה בצורה גזית על ידי פעולת חיידק דניטריפטיבי; בצורה זו החנקן חוזר לאטמוספרה.

מחזור זרחן:

זרחן הוא יסוד חיוני ליצורים חיים, מכיוון שהוא חלק מהמבנה של חומצות גרעין ומולקולות מייצרות אנרגיה (ATP).
זוהי דוגמה לחומר מזין מוצק שהוא חלק מהאדמה; הוא נמצא בצורה של פוספטים מומסים במים, שמקורם קרום כדור הארץ.
צמחים סופחים זרחן מהאדמה ומשלבים אותו ב- DNA, RNA ו- ATP של כל התאים שלהם.
בעלי חיים מקבלים זאת על ידי אכילת ירקות או בעלי חיים אחרים.
שרידי בעלי חיים וירקות מתים, כמו גם חומרי פסולת, סובלים מפעולת חיידקים זרחניים המשחררים פוספטים על ידי שילובם באדמה.
המים נושאים את מרבית הפוספטים מהאדמה ומובילים אותם דרך נהרות, אגמים ושולחנות מים עד להפקדתם בים. זרחן נצרך גם על ידי החי והצומח במים.
עופות ים משחזרים חלק מהפוספט המופקד בים בצריכת מוצרים מימיים, אך רובם ככולם אלמנט אינו חוזר למחזור, כך שלמעשה כל הזרחן שמסתובב הוא תוצר של תרומות חדשות מהמצע גֵאוֹלוֹגִי.