Cycles biogéochimiques est le nom collectif pour le traitement cyclique de certaines substances à travers la matière vivante et non vivante dans les systèmes biologiques, géologiques et chimiques de la Terre. Relativement rares, les cycles biogéochimiques ne se produisent que dans les atomes qui peuvent être trouvés dans les substances organiques et inorganiques. Les cycles biogéochimiques les plus courants sont le cycle de l’azote et du carbone, suivis de l’oxygène et du cycle hydrologique, ou de l’eau.
L’azote ne représente pas seulement 78.8 % de l’atmosphère terrestre, il se trouve également dans les protéines de la plupart des molécules organiques. Le cycle de l’azote commence lorsque certaines bactéries du sol près des racines des plantes combinent l’azote de l’air avec des atomes d’oxygène ou d’hydrogène pour former des molécules de NO3, de nitrate ou de NH3, d’ammoniac, que les plantes absorbent et traitent ensuite. Les organismes herbivores se nourrissent des plantes pour obtenir de l’azote, et les animaux omnivores se nourrissent des herbivores, déplaçant l’azote dans leur corps. L’azote utilisé est libéré dans les déchets animaux, que certaines bactéries mangent, permettant à l’azote d’être libéré dans l’air.
Bien que le carbone ne soit que le quatrième élément le plus abondant au monde, c’est l’élément qui sert de base à tous les êtres vivants. Le cycle du carbone consiste en la conversion du carbone en matière organique puis en molécules inorganiques. Les plantes utilisent du carbone, sous forme de dioxyde de carbone, dans leur processus de respiration pendant la photosynthèse et pour construire des tissus. Les animaux gagnent du carbone grâce aux glucides, libérant les molécules de carbone dans l’air lorsqu’ils respirent. Lorsque les plantes et les animaux meurent, du carbone est libéré dans l’air lorsque les organismes oxydent la matière.
Le cycle de l’oxygène est lié au cycle du carbone par la respiration des animaux et des plantes. Deuxième élément le plus abondant de l’atmosphère terrestre, l’oxygène est également essentiel à la plupart des matières organiques. L’oxygène est libéré dans l’atmosphère par les plantes vertes, qui le produisent à partir d’eau et de dioxyde de carbone comme sous-produit de la photosynthèse. Ensuite, tous les animaux l’inhalent pour permettre à leur corps de transformer les sucres qu’ils utilisent pour produire de l’énergie. De plus, l’oxygène de l’eau circule dans les plantes et les animaux aquatiques de la même manière que l’oxygène de l’air se déplace dans la vie terrestre.
Le dernier des cycles biogéochimiques, le cycle hydrologique, fait référence au mouvement de l’eau. Plus d’un milliard de tonnes d’eau circulent constamment à travers la Terre. Ce cycle permet de maintenir les équilibres énergétiques. L’eau pénètre dans l’air par évaporation à des points à haute énergie et est déplacée par le vent vers des points à basse énergie où elle est libérée par les précipitations. À son retour sur Terre, l’eau non seulement reconstitue les réserves d’eau que boivent les animaux, elle s’imprègne dans le sol pour être utilisée par les plantes.