Die in organischen Molekülen am häufigsten vorkommenden Elemente sind Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel und Phosphor. Sie sind im Ökosystem nur in begrenzten Mengen verfügbar. Daher müssen diese Nährstoffe durch biotische und abiotische Komponenten des Ökosystems wiederverwertet werden. Diese Prozessen werden allgemein als biogeochemische Kreisläufe bezeichnet.

Biogeochemische Kreisläufe und der Abbau

Die Stoffe, aus denen lebende Organismen bestehen, wozu auch Wasser, Kohlenstoff, Stickstoff, Schwefel und Phosphor gehören, existieren in begrenzten Mengen im Ökosystem und müssen daher erhalten bleiben und wiederverwertet werden. Diese Stoffe können eine Vielzahl von chemischen Formen annehmen und längere Zeit in der Atmosphäre, auf dem Land oder unter dem Land und in der aquatischen Umwelt verbringen. Eine Schlüsselkomponente beim Abbau und der Wiederverwertung von Nährstoffen im Ökosystem ist die Zersetzung, die durch Temperatur, Feuchtigkeit und Nährstoffverfügbarkeit beeinflusst wird. Zum Beispiel wird organisches Material in Regenwäldern viel schneller abgebaut als in gemäßigten Zonen, die niedrigere Temperaturen und ein stärker jahreszeitlich bedingtes Klima aufweisen.

Menschliche Einflüsse

Menschliche Aktivitäten können auch eine große Rolle in der Veränderung des Gleichgewichts der biogeochemischen Kreisläufe spielen. So erlebte der Eriesee im Jahr 2011 den größten Befall von schädlichen Algenblüten in seiner Geschichte. Dies war eine Folge des landwirtschaftlichen Nutzens von Phosphor über viele Jahre hinweg, verbunden mit Veränderungen der lokalen Wetterbedingungen. Diese exzessiven Nährstoffmengen, die Eutrophierung, förderte das Wachstum von zwei toxischen Arten von Cyanobakterien, Microcystis und Anabaena.