วัฏจักรของธาตุ

          ในระบบนิเวศนั้น ปรากฏการณ์สำคัญอย่างหนึ่งเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อม ก็คือการหมุนเวียนของแร่ธาตุเป็นวัฏจักรจากสิ่งแวดล้อมเข้าสู่สิ่งแวดล้อมอีก เป็นเช่นนี้เรื่อย ๆ ไป วัฏจักรของแร่ธาตุต่าง ๆ ที่เป็นองค์ประกอบแก่นสารของสิ่งมีชีวิต เช่น

          1. วัฏจักรของคาร์บอน คาร์บอนซึ่งอยู่ในบรรยากาศ มีโอกาสหมุนเวียนเข้าสู่สิ่งมีชีวิตได้ โดยการสังเคราะห์แสงของผู้ผลิตในรูปของคาร์บอนไดออกไซด์เมื่อสิ่งมีชีวิตตายลง บางส่วนจะถูกสลายโดยผู้สลายทำให้คาร์บอนมีโอกาส ถูกปลดปล่อยสู่บรรยากาศในรูปของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ส่วนซากที่ไม่ถูกสลายเมื่อทับถมกันเป็นเวลานานก็จะกลายไปอยู่ในรูปของถ่านหิน น้ำมัน เป็นต้น แม้ว่าพืชบกจะมีบทบาทสำคัญในการตรึงคาร์บอนเอาไว้ในรูปของสารอินทรีย์ก็ตาม แหล่งควบคุมใหญ่ของปริมาณคาร์บอนก็ยังคงเป็นทะเลและมหาสมุทร

          2. วัฏจักรของไนโตรเจน วัฏจักรของไนโตรเจนมีความซับซ้อนมาก แม้ว่าสิ่งมีชีวิตทั้งหลายจะอาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีไนโตรเจนอยู่ถึง 79% แต่มีสิ่งมีชีวิตเพียงไม่กี่ชนิดเท่านั้น ที่สามารถใช้ได้โดยตรงในรูปของก๊าซ

          3. วัฏจักรออกซิเจน การหมุนเวียนของออกซิเจนระหว่างสิ่งมีชีวิตกับสิ่งแวดล้อม ต้อง อาศัยขบวนการหายใจและการสังเคราะห์แสงร่วมกันความสมดุลของออกซิเจนในวัฏจักรจึงขึ้นอยู่กับขบวนการทั้งสองนี้เป็นสำคัญ

           4. วัฏจักรกำมะถัน กำมะถันเป็นธาตุสำคัญธาตุหนึ่งในการสังเคราะห์โปรตีนหลายชนิด แหล่งกำมะถันส่วนใหญ่ได้จากการสบายตัวองสารอินทรีย์ที่ทับถมในดิน หรือตกตะกอนทับถมกันในดิน ในบรรยากาศพบกำมะถันเป็นจำนวนน้อย กำมะถันที่พบทั้งในดิน น้ำ บรรยากาศ ล้วนอยู่ในรูปของสารประกอบ เช่น ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ไฮโดรเจนซัลไฟด์ และซัลเฟต ตัวการทีเปลี่ยนแปลงและควบคุมกำมะถันให้เป็นสารประกอบรูปต่างๆ มีทั้งตัวการทางชีวภาพ เช่น แบคทีเรีย ตัวการทางกายภาพ ได้แก่ การกัดเซาะและการตกตะกอน เป็นต้น

           5. วัฏจักรฟอสฟอรัส ฟอสฟอรัสเป็นส่วนประกอบที่สำคัญและจำเป็นของสิ่งมีชีวิต เนื่องจากเป็นองค์ประกอบของกรดนิวคลีอิก ฟอสโฟไลปิด และ ATP ฟอสฟอรัสส่วนใหญ่อยู่ในรูปของแร่ฟอสเฟตคือ แคลเซียมฟอสเฟตหรือหินหอสเฟต เมื่อแร่และหินผุพังหรือสึกกร่อน ฟอสฟอรัสจะสลายตัวตามธรรมชาติละลายในน้ำใต้ดิน สิ่งมีชีวิตใช้ฟอสฟอรัสในน้ำมาสร้างโพรโทพลาสซึม เมื่อและสัตว์ตายลงฟอสเฟไทซิ่ง แบคทีเรีย จะสลายธาตุฟอสฟอรัสกลับสู่ดินและน้ำอีกกลายเป็นฟอสฟอรัสที่ละลายน้ำได้

           6. วัฏจักรของน้ำ น้ำเป็นตัวอย่างของขบวนการต่าง ๆ ในสิ่งมีชีวิตรวมทั้งเป็นแหล่งให้ไฮโดรเจนที่สำคัญ น้ำที่ปรากฏในโลกจะอยู่ในสภาพและแหล่งต่าง ๆ กัน ทั้งน้ำจืด น้ำเค็ม น้ำในดินน้ำในอากาศในรูปของไอน้ำและน้ำแข็งที่ปกคลุมขั้วโลก ในจำนวนนี้มีการหมุนเวียนเป็นวัฏจักรโดยส่วนใหญ่เป็นการแลกเปลี่ยนระหว่างผิวโลก และบรรยากาศโดยการระเหยและการกลั่นตัวตกกลับสู่ผิวโลก

           7. วัฏจักรของแคลเซียม สารประกอบแคลเซียมพบในดิน และละลายอยู่ในน้ำได้บ้าง เนื่องจากจุลินทรีย์ไม่สามารถย่อยสลายสารประกอบแคลเซียมได้ ดังนั้นจึงพบสารประกอบแคลเซียมทับถมอยู่ในดินหรือเป็นตะกอนที่ก้นแหล่งน้ำ เมื่อเวลาผ่านไปหลายล้านปีทำให้กลายเป็นหิน หรือส่วนหนึ่งของภูเขาไปได้สิ่งมีชีวิตนำแคลเซียมไปใช้ประโยชน์เป็นส่วนประกอบของโครงสร้างเพื่อให้เกิดความแข็งแกร่ง เช่น หอยนำแคลเซียมไปเป็นส่วนประกอบของเปลือกหอย ในรูปของแคลเซียมคาร์บอเนต ในมนุษย์วช่วยทำให้เกิดการแข็งตัวของเลือด และช่วยในการนำกระแสประสาท วัฎจักรของแคลเซียมจะสัมพันธ์กับวัฎจักรของฟอสฟอรัส เนื่องจากอยู่ในรูปของหารประกอบแคลเซียมฟอสเฟต

           8. การถ่ายทอดสารพิษในระบบนิเวศ โดยมากเรานึกว่าธรรมชาติจะดูดซับสารพิษได้หมด จึงไม่ค่อยระมัดระวังในการกำจัดสารพิษในสภาพแวดล้อม เช่น การใช้สารกำจัดศัตรูพืชของเกษตรกร ทำให้มีสารตกค้างตามต้นพืชและตามผิวดิน จะถูกชะล้างไปกับน้ำฝนและไหลลงสู่แหล่งน้ำ สารพิษเหล่านี้เป็สารที่สลายตัวช้าจะสะสมในแหล่งน้ำนั้นมากขึ้น ซึ่งจะมีผลกับสิ่งมีชีวิตในน้ำ เช่น สัตว์ที่กินอาหารโดยการกรองจะสะสมพิษได้สูงมากโดยเฉพาะหอยนางรม ซึ่งกินอาหารโดยการกรองอยู่ในน้ำตื้นใกล้ฝั่งที่มีการทิ้งของเสียลงมามาก และยังไม่ทันแพร่กระจาย ดังนั้นหอยนางรมจึงมีสารพิษสูงกว่าในน้ำมาก ดังนั้นสารจะแพร่กระจายไปตามลำดับขั้นการบริโภคเข้าสู่ผู้บริโภคลำดับสุดท้ายหรือเข้าสู่มนุษย์จนเป็นอันตรายได้นั่นเอง