Redigerer Biosfære (avsnitt)

=== Biogeokjemiske sykluser ===
Av de over 90 grunnstoffene som finnes naturlig på jorden er det mellom 30 og 40 som er nødvendige for levende organismer. [[Karbon]], hydrogen, oksygen, [[nitrogen]] og [[fosfor]] finnes i store mengder, og disse fem stoffene utgjør samlet {{nowrap|97 %}} av all massen i [[protoplasma]], altså massen som utgjør [[celle]]r i levende organismer. De stoffene som organismer trenger i store mengder kalles makronæringsstoffer, mens de som trengs i små mengder kalles [[sporstoff]]er.{{sfn|Fimreite|1997|p=33–34}} Stoffer som alle levende organismer trenger i små mengde er [[svovel]], [[natrium]], [[kalium]], [[kalsium]], [[magnesium]], [[jern]], [[mangan]], [[kobolt]], [[kobber]], [[sink]] og [[klor]]. Noen organismer trenger også mindre mengder av [[aluminium]], [[Bor (grunnstoff)|bor]], [[brom]], [[jod]], [[selen]], [[krom]], [[molybden]], [[vanadium]], [[silisium]], [[strontium]], [[barium]] og [[nikkel]]. I tillegg er det flere andre stoffer som er nødvendig for visse typer organismer.<ref name=HGE/>

Kjemiske stoffer, både de som er essensielle for organismene og andre stoffer, sirkulerer i jordsystemet fra omgivelsene til organismene og tilbake til omgivelsene. Disse sirkulære overgangene kalles for biogeokjemiske sykluser eller stoffsykluser. Ordet næringssykluser brukes også, men da om grunnstoffer som er essensielle for levende organismer. For flere av stoffene finnes det reservoarer eller lagre der stoffet finnes i store mengder, det kan være snakk om at de er opplagret og utilgjengelig på kort sikt, eller motsatt at de er lett tilgjengelige. Noen av stoffene som inngår i biogeokjemiske sykluser opptrer som gasser i atmosfæren. En sier at atmosfæren er reservoar for disse, dette gjelder for eksempel nitrogen og karbon i form av karbondioksid. Andre stoffer er sedimentære og finnes i jordskorpen, noe eksempler fosfor, kalium og svovel.{{sfn|Fimreite|1997|p=33–34}}

==== Vannets kretsløp ====
[[Fil:Vannkretsløpet.jpg|mini|Bevegelsen av vann rundt, over og gjennom jorden kalles vannets kretsløp. {{byline|United States Geological Survey|Illustrasjon}}]]
{{hoved|Vannets kretsløp}}

Vann er vesentlig for alt levende liv, både ved at det er en viktig del av alle organismer og virker som medium for biologiske prosesser. Via geologiske prosesser medvirker vann til [[erosjon]] og massetransport, dermed bidrar det til distribusjon av næringsstoffer som oppløses i vann. Vann har også en rolle i transport og omsetning av energi. Når vann fryser til is er det store energimengder som tas opp, og motsatt når is smelter eller vann fordamper. På grunn av disse [[faseovergang]]ene bidrar vannet på jorden til å dempe temperatursvingninger som oppstår ved variasjoner i solstrålingen. Egenskaper med vann som kommer til nytte i disse prosessene er høy [[Løsning (kjemi)|oppløsningsevne]], høy [[spesifikk varmekapasitet]] og god [[Termisk konduktivitet|varmeledningsevne]].{{sfn|Fimreite|1997|p=35–37}}

Jordens gravitasjon holder vannet på plass, men allikevel forsvinner litt vann kontinuerlig i toppen av atmosfæren ([[fotolyse]]). Bare én gang i jorden historie har en vesentlig mengde vann gått tapt, det skjedde for over 3,8 milliarder år siden da et objekt kolliderte med jorden og slynget store vannmasser ut i verdensrommet. I nyere tid tilføres biosfæren rundt 9 milliarder tonn vann årlig ved forbrenning av [[Fossilt brensel|fossile energikilder]], dette på grunn av hydrogenet i olje, kull og gass. Dette er imidlertid en forsvinnende liten mengden relativt sett.{{sfn|Smil|2002|p=124}}

Vannets sirkulasjon drives av fordampning fra jordoverflaten og nedbør. Svært lite av vannet som er i sirkulasjon går gjennom økosystemene, altså tas opp av planter og dyr. Sirkulasjonsmønstrene i atmosfæren bestemmer mye av fordelingen av nedbøren på jordoverflaten. Passatvindene som går fra kjølige områder til ekvator, fører med seg fuktig luft som kondenserer og blir til nedbør over ekvator. Størst årlig nedbør opptrer derfor ved ekvator.{{sfn|Fimreite|1997|p=35–37}}

==== Karbonsyklusen ====
[[File:Carbon cycle-cute diagram-no.svg|mini|Karbon utveksles i store mengder mellom atmosfæren og biosfæren, i en del av et større kretsløp kalt [[karbonkretsløpet]]. {{byline|Kevin Saff|Illustrasjon}}]]
{{hoved|Karbonkretsløpet}}

Karbon inngår i fotosyntesen der næringsstoffer blir til organisk materiale. Karbon finnes i alt levende og dødt materiale. Det finnes i store mengder opplagret i kull, olje og gass, i tillegg til at et stort reservoar også finnes i atmosfæren og i vann. Fotosyntesen tar altså opp karbon fra atmosfæren, og dette tilbakeføres ved respirasjon både fra levende og døde planter via [[nedbryter]]e. Karbon i form av karbondioksid utveksles således i store mengder mellom atmosfæren og biosfæren.{{sfn|Fimreite|1997|p=37–39}}

Den globale produksjonen av karbon i fotosyntesen er 170 Pg per år (170 billiarder kg), der 50 Pg skjer i havet og 120 Pg på landjorden. Denne strømmen av karbon fra atmosfæren er praktisk talt eksakt balansert av en strøm tilbake, blant annet ved respirasjon fra planter i form av karbondioksid. Av dette er det en mengde på 0,2 Pg karbon per år som akkumuleres, kjent som karbonsluk. Vulkaner gir et bidrag på rundt 0,1 Pg karbon per år, en nesten like stor strøm frigjøres ved oksidasjon av organisk karbon i berggrunnen. Bidraget fra forbrenning av fossile energikilder er på 5 Pg per år. I tillegg bidrar avskoging med 1–2 Pg karbon per år.{{sfn|Jørgensen|2000|p=146–158}}

På grunn av forbrenning av fossile energikilder er karbonsyklusen modifisert, noe som blant annet gir [[global oppvarming]] og [[havforsuring]].<ref>Mamen, Jostein:{{snl|global oppvarming|Global oppvarming }}</ref><ref>Lauvset, Siv:{{snl|havforsuring|Havforsuring}}</ref> En konsekvens av dette er at mange organismer som er tilpasset et gitt klima får behov for å migrere, for eksempel bevege seg nordover mot regioner med mer passende temperaturer. Dette har skjedd i tidligere tiders klimaendringer, men utfordringene med dagens endringer er at økningen skjer hurtig og at leveområdene i utgangspunktet er fragmenterte.{{sfn|Fimreite|1997|p=37–39}}

==== Nitrogensyklusen ====
[[Fil:Nitrogen Cycle.svg|mini|Nitrogen finnes i store mengder i atmosfæren og stoffer som inneholder nitrgoen viktig for plantevekst.]]

Nitrogen er et viktig stoff i biosfæren som næringsstoff for planter. I organismer inngår det som viktig ingrediens for [[protein]] og [[nukleinsyre]]r. Det finnes i store mengder i atmosfæren ({{nowrap|77 %}} etter volum), men er sjeldent i jordskorpen. For plantevekst er nitrogen ofte en minimumsfaktor. Nitrogen kan ikke tas opp direkte av plantene,{{sfn|Fimreite|1997|p=40–44}} men bakterier omdanner nitrogengass til [[ammonium]] som er lettere tilgjengelig for levende organismer. Denne prosessen kalles [[nitrogenfiksering]] og er en like viktig prosess i biosfæren som fotosyntese.<ref>Sirevåg, Reidun: {{snl|nitrogenfiksering|nitrogenfiksering}}</ref> I hav og vann er den viktigste kilden til nitrogenforbindelser avrenning fra landjorden, i form av [[nitrat]]er og andre nitrogenforbindelser.{{sfn|Fimreite|1997|p=40–44}}

Den motsatte reaksjonen av nitrogenfiksering kalles denitrifikasjon. Dette er også en prosess som skjer i bakterier, og oppstår som regel i sammenheng med liten oksygentilførsel og organisk materiale. Under slike prosesser blir nitrater redusert til [[nitritt]], [[nitrogenoksid]], fritt nitrogen og ammonium. Denitrifikasjon fører nitrogen tilbake til atmosfæren, og skjer både på landjorden og i vann og hav.{{sfn|Fimreite|1997|p=40–44}}

Nitrogensyklusen blir påvirket ved industriell nitrogenfiksering ved [[kunstgjødsel]]produksjon og utslipp av nitrogenoksider (NO<sub>x</sub>) ved forbrenning av fossile energikilder. Nitrogenoksider blir oksidert i atmosfæren til nitrat som avsettes via nedbøren.<ref>Aarnes, Halvor: {{snl|nitrogensyklus|Nitrogensyklus}}</ref> Nitrogen i for store mengder i luft og vann er et stort problem mange steder i verden. Blant annet fører det til omfattende algeoppblomstring i elver, innsjøer og kyst, noe som svekker vannkvalitet, matressurser og habitater. I verste fall oppstår oksygenmangel som gir sykdommer eller død hos fisk. Algeoppblomstringer kan også være skadelig for folkehelsen på grunn av giftstoffer og bakterievekst.<ref name=epa>{{Kilde www | forfatter= | url= https://www.epa.gov/nutrientpollution/issue | tittel= Nutrient Pollution | besøksdato= 21. februar 2021 | utgiver= U.S. Environmental Protection Agency}}</ref>

==== Fosforsyklusen ====
[[Fil:Baltic blooms ESA21514635.jpeg|mini|Algeoppblomstring rundt [[Gotland]] i [[Østersjøen]] fotografert fra en satellitt. Avrenning fra industri og landbruk forårsaker overgjødsling og kraftig algevekst. Algeoppblomstring er et stadig problem i Østersjøen og andre havområder, men er også et naturlig fenomen slik et foto som dette ikke kan avgjøre hva som er hva.{{byline|European Space Agency}}]]

Fosfor inngår i nukleinsyre, som finnes i de to stoffene [[DNA]] (deoksyribonukleinsyre) og [[RNA]] (ribonukleinsyre) som er fundamentale i biologiske prosesser. [[Adenosintrifosfat|ATP]] (adenosintrifosfat) som er grunnleggende for cellenes energiomsetning, inneholder også fosfor. Stoffet inngår i biologiske prosesser, men er allikevel et sjeldent grunnstoff. Det finnes i forskjellige mineraler, som for eksempel [[apatitt]], men i mineralsk form er det et uorganisk og tungt oppløselig stoff. Ved hjelp av organiske syrer blir fosfor gjort tilgjengelig for planter, først og fremst ved at bakterier i plantenes rotsone bryter ned karbohydrater. Fosfor finnes også i døde organiske materialer og mikroorganismer sørger for at stoffet gjøres tilgjengelig for planter. Stoffet renner ut i havet og tilbakeføres til landjorden via fisk og sjøfugl, for eksempel i form av avføring fra sjøfugl (guano).{{sfn|Fimreite|1997|p=45–46}} Fosfor er et viktig næringsstoff i kunstgjødsel, som morderne landbruk benytter i store mengder.<ref>Bjørnå, Finn: {{snl|fosforgjødsel|Fosforgjødsel}}</ref> På grunn av omfattende bruk av fosfor havner mye i vann og vassdrag, skadene det fører til er de samme som for nitrogen.<ref name=epa />

==== Svovelsyklusen ====
Svovel er viktig i biologiske prosesser fordi det inngår i [[aminosyrer]], som igjen inngår i [[protein]]er. Svovel finnes tilgjengelig i naturen i mange former og i store mengder, for eksempel i form av [[sulfid]] og [[sulfat]]. Olje og kull inneholder også en del svovel. For plantene er uorganisk sulfat den viktigste kilden. De fleste av svovelforbindelsene i dyr og planter blir nedbrutt av bakterier og sopp når disse dør. Dette skjer via flere kjemiske prosesser. Svovelsyklusen har både en fase i atmosfæren og en i sedimenter på landjorden og i vann og hav. I miljøer med lite luftforurensning er sedimenter det viktigste reservoaret, men om det er mye luftforurensning er også atmosfæren et stort reservoar av svovel.{{sfn|Fimreite|1997|p=46–50}}