Biogeokjemiske

Biogeokjemiske prosesser refererer til samspillet mellom levende organismer, geologiske materialer og kjemiske reaksjoner som flytter grunnstoffer mellom de viktigste delene av jordens systemer: atmosfæren, hydrosfæren, litosfæren og biosfæren. Dette gir en ramme for hvordan energi og næringsstoffer sirkulerer og støtter livsprosesser i økosystemer og i klimasystemet.

De viktigste biogeokjemiske syklusene inkluderer karbon-, nitrogen-, fosfor- og svovel-syklusen, samt vann- og oksygenomsetning. Disse syklusene beskriver hvordan grunnstoffer tas opp av organismer, omdannes av biologisk og kjemisk aktivitet, lagres i bergarter eller vann, og resirkuleres i et kontinuerlig kretsløp. De involverer både biologi og geologi, samt atmosfære og hav.

Mekanismene som driver disse syklusene omfatter fotosyntese og respirasjon, nedbrytning av organisk materiale, mineralisering, mineralveksling og forvitring av bergarter, samt sedimentoering og utskillelse i luft og vann. I nitrogen- og svovel-syklusen spiller mikrobielle prosesser som nitrifikasjon, denitrifikasjon og assimilasjon en sentral rolle, mens karbon- og fosforomsetning ofte kobler biologiske aktivitet til bergarter og sedimenter.

Reservoirer og oppholdstider varierer mellom atmosfæren, havet, jord og sedimenter. Karbon lagres i treskoger og havet, nitrogen og fosfor sirkuleres mellom jord, vann og planter, og svovel entreres i sedimentære reservoarer. Menneskelig aktivitet påvirker disse kretsløpene sterkt gjennom forbrenning av fossile brensler, gjødselbruk og avrenning, noe som påvirker klima, vannkvalitet og økosystemers funksjon.

Fagfeltet kombinerer feltstudier, laboratorieeksperimenter og modellering for å kvantifisere fluxer, oppholdstider og koblinger mellom biosfære og geosfære. Resultatene har viktige anvendelser i miljøforvaltning, jord- og vannforvaltning, landbruk og klima- og økosystemmodellering.