Cycles biogéochimiques

Nous expliquons ce que sont les cycles biogéochimiques ou cycles de la matière et quels types existent. Le cycle du carbone, du phosphore et de l’azote.

Les cycles biogéochimiques sont les circuits de mouvement de la matière.

Que sont les cycles biogéochimiques ?

Les cycles biogéochimiques ou cycles de la matière sont connus comme les circuits d’échange d’ éléments chimiques entre les êtres vivants et le milieu qui les entoure, par une série de processus de transport, de production et de décomposition. Son nom vient des préfixes grecs bio , « vie », et geo , « terre ».

Les cycles biogéochimiques impliquent à la fois les différentes formes de vie (végétale, animale, microscopique, etc.), ainsi que des éléments et composés inorganiques naturels (pluie, vent, etc.). C’est un déplacement perpétuel de matière d’un endroit à un autre , qui permet le recyclage des nutriments disponibles dans la biosphère .

Par « nutriments », nous désignons tous les éléments ou molécules dont la présence dans l’organisme d’un être vivant est essentielle à la continuité de son existence et à la reproduction de son espèce . Les nutriments sont généralement constitués d’environ 31 à 40 éléments chimiques différents et, selon les espèces, les nutriments et les éléments qui les composent sont nécessaires dans des proportions différentes . Ces nutriments peuvent être de différents types :

macronutriments. Sa présence dans l’organisme dans ses différents composés constitue environ 95% de la masse de tous les organismes vivants. Ils sont composés de carbone, d’oxygène, d’hydrogène, d’azote, de soufre, de calcium, de sodium, de chlorure, de potassium et de phosphore. Ce sont les nutriments que l’on trouve en plus grande quantité dans le corps de tout être vivant.
Micronutriments. Sa présence dans le corps des êtres vivants est essentielle, mais minoritaire. Ils sont composés de fer, de cuivre , de zinc, d’iode et de vitamine A.
énergique. Ce sont celles que le corps des êtres vivants utilise pour obtenir l’ énergie nécessaire à l’accomplissement des fonctions vitales. Par exemple, les acides aminés et les graisses .
De construction. Ce sont celles qui forment la structure de l’organisme des êtres vivants et permettent leur croissance. Par exemple, les protéines , le phosphore, le calcium et certains lipides.
Régulateurs. Ils contrôlent l’évolution de nombreuses réactions qui se produisent dans le corps. Les principaux sont les vitamines , le sodium et le potassium.
Non essentiel. Ils peuvent être synthétisés par l’organisme des êtres vivants. Ils ne sont pas totalement vitaux pour le fonctionnement de l’organisme.
essentiel Ils ne peuvent être synthétisés par l’organisme des êtres vivants, ils doivent donc inévitablement être extraits de l’environnement . Par exemple, les acides aminés essentiels et les acides gras.

Les cycles biogéochimiques varient selon les propriétés de l’élément impliqué et impliquent donc également différentes formes de vie.

Voir aussi: Biomolécules

Types de cycles biogéochimiques

Il existe plusieurs types de cycles biogéochimiques :

Hydrologique. Ceux dans lesquels intervient le cycle de l’ eau ou cycle hydrologique, qui sert d’agent de transport pour les éléments d’un endroit à un autre. Le cycle de l’eau lui-même peut être inclus dans cette catégorie.
boissons non alcoolisées Celles dans lesquelles l’ atmosphère intervient pour transporter les éléments chimiques du cycle, comme le cycle de l’azote, de l’oxygène et du carbone.
Sédimentaire. Celles dans lesquelles le transport de l’élément chimique se fait par sédimentation, c’est-à-dire par sa lente accumulation et son échange dans la croûte terrestre , comme le cycle du phosphore.

Importance des cycles biogéochimiques

Les cycles biogéochimiques sont responsables des éléments chimiques vitaux à recycler , sinon ils seraient épuisés à cause de quoi la vie sur la planète serait impossible.

En ce sens, les cycles biogéochimiques sont les différents mécanismes dont dispose la nature pour faire circuler la matière de certains êtres vivants à d’autres , permettant ainsi qu’une certaine marge soit toujours disponible.

Aucun des nutriments dont un être vivant a besoin ne sera à l’intérieur pour toujours. Ils devront tous être restitués à l’environnement afin de pouvoir être réutilisés par d’autres.

Cycle de l’azote

Le cycle de l’azote est l’un des principaux cycles biogéochimiques, dans lequel les micro- organismes procaryotes ( bactéries ) et les plantes fixent l’azote, l’un des principaux gaz de l’atmosphère, dans leur corps. Il est essentiel pour divers composés dans le corps des animaux , y compris les humains .

Le cycle peut être résumé comme suit :

Certaines bactéries fixent dans leur corps l’azote gazeux (N ₂ ) de l’atmosphère, formant avec lui des molécules organiques utilisables par les plantes, comme l’ammoniac (NH ₃ ).
Les plantes profitent de ces molécules azotées et les transmettent par leurs tissus aux animaux herbivores et ceux-ci par leurs tissus aux animaux carnivores et ceux-ci à leurs prédateurs , tout au long de la chaîne alimentaire .
Finalement, les êtres vivants restituent l’azote au sol , soit par l’urine (riche en ammoniac), soit lorsqu’ils meurent et sont décomposés par des bactéries , qui fixent les molécules riches en azote, libérant de l’azote dans l’atmosphère à l’état gazeux .

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Cycle du carbone

Le cycle du carbone est le plus important et le plus complexe des cycles biogéochimiques, puisque toute vie connue est composée sans exception de composés dérivés de cet élément. De plus, ce cycle implique les principaux processus métaboliques des plantes et des animaux : la photosynthèse et la respiration .

Le cycle peut se résumer ainsi :

L’atmosphère est composée d’un volume important de dioxyde de carbone (CO ₂ ). Les plantes et les algues le captent et le transforment en sucres (glucose) grâce à la photosynthèse, en utilisant pour cela l’énergie solaire . C’est ainsi qu’ils obtiennent de l’énergie et peuvent grandir. En retour, ils libèrent de l’oxygène (O ₂ ) dans l’atmosphère.
En plus d’obtenir de l’oxygène lors de leurs processus respiratoires, les animaux accèdent au carbone des tissus végétaux , afin de pouvoir à leur tour croître et se reproduire. Les animaux et les plantes, lorsqu’ils meurent, fournissent au sol le carbone de leur corps qui, par des processus sédimentaires (en particulier au fond de l’océan, où le carbone se trouve également dissous dans l’eau), devient divers fossiles et minéraux .
Le carbone à l’état fossile ou minéral peut durer des millions d’années sous la croûte terrestre, subissant des transformations qui libèrent des matières aussi différentes que le charbon minéral, le pétrole ou les diamants. Cette matière resurgira grâce à l’érosion , aux éruptions et, surtout, au travail humain : l’exploitation des combustibles fossiles , l’extraction du ciment et d’autres industries qui rejettent des tonnes de CO ₂ dans l’atmosphère tant vers l’ océan que vers la terre, en plus de autres déchets liquides et solides riches en carbone.
D’autre part, les animaux libèrent constamment du CO ₂ en respirant . D’autres processus énergétiques comme la fermentation ou la décomposition de la matière organique génèrent du CO ₂ ou génèrent d’autres gaz riches en carbone, comme le méthane (CH ₄ ) qui vont également dans l’atmosphère.

cycle du phosphore

Le cycle du phosphore est le dernier et le plus complexe des principaux cycles biogéochimiques, puisque le phosphore est un élément abondant dans la croûte terrestre, sous forme minérale, mais dont les êtres vivants ont essentiellement besoin, bien qu’en quantité modérée. Le phosphore fait partie de composés vitaux tels que l’ ADN et l’ ARN , et son cycle peut être résumé comme suit :

Le phosphore provient de minéraux terrestres qui, sous l’action de l’érosion (solaire, éolienne, hydrique ), sont libérés et transportés vers divers écosystèmes . L’action minière humaine peut également contribuer à cette étape, mais pas nécessairement d’une manière positive pour l’environnement.
Les roches riches en phosphore fournissent des nutriments aux plantes, qui fixent le phosphore dans leurs tissus et le transmettent à nouveau à d’autres animaux à travers la chaîne alimentaire . À leur tour, les animaux renvoient l’excès de phosphore au sol par la défécation et la décomposition de leurs carcasses, maintenant le phosphore dans un cycle à l’intérieur du cycle entre les êtres vivants.
Cependant, le phosphore atteint aussi la mer , où il est fixé par les algues et transmis aux animaux. Dans ce cas, l’élément se dépose lentement sur le fond marin, où divers processus sédimentaires le feront revenir dans les roches qui, plus tard, dans un processus géologique très lent et long, seront exposées et fourniront à nouveau du phosphore à la biosphère .