Livets kretsløp Av Otangelo Grasso; oversatt herfra (kursiv ved oversetter)

Bilde 1. Naturens-gass-sykluser-Grasso-bilde

Følgende biogeokjemiske sykluser er avgjørende for avansert liv på jorden:
Hydrologisk syklus (vannsyklus); Karbon syklus; Nitrogen syklus; Global karbonsyklus
Fosfor-, jern- og spormineral-sykluser

P.A. Trudinger Biogeochemical Cycling of Mineral-Forming Elements 1979 side 25:
UAVHENGIGHET AV BIO-GEOKJEMISKE SYKLUSER

Siden et stort antall elementer er essensielle for alle, eller i det minste noen, av komponentene i biosfæren, er det åpenbart at de biogeokjemiske syklusene til disse elementene vil være gjensidig avhengige av hverandre. Fotosyntese resulterer i utviklingen av oksygen, og inkorporering av karbondioksid i det organiske materialet i levende celler som samtidig inneholder nitrogen, svovel og fosfor. Organisk materiale og O2 brukes til å drive uavhengige sykluser av svovel, nitrogen og karbon som hver krever deltakelse av fosfor. De tre sistnevnte syklusene regenererer også karbon, svovel og nitrogen i den formen som kreves for den første fotosyntetiske celleproduksjonen. De fem-elements sykluser er dermed klart gjensidig avhengige og enhver endring i en syklus vil på lang sikt ha en dyp innflytelse på driften av de andre fire.
https://3lib.net/book/813057/eee886

Det skaper et stort problem for livsopprinnelses-scenarier. Hvordan tok disse syklusene 'til å eksistere'?
https://courses.lumenlearning.com/suny-osbiology2e/chapter/biogeochemical-cycles/
Grassos kommentar: Dette er et gigantisk gjensidig avhengig system, som, hvis en del av syklusen mangler, virker ingenting (IRK -oversetters tilføyelse).
Det er derfor opprinnelsen til glukose, er et stort problem, og et av de ubesvarte spørsmålene i 'opprinnelse-til-liv' forskningen.

Bilde 2. Gasser i livets kretsløp

Økologi/Biogeokjemiske sykluser
De viktigste biogeokjemiske syklusene er karbonsyklusen, nitrogensyklusen, oksygensyklusen, fosforsyklusen og vannsyklusen. De biogeokjemiske syklusene har alltid en likevektstilstand. Likevektstilstanden oppstår når det er en balanse i syklingen av elementene mellom avdelingene. Økologer kan også være interessert i svovelsyklusen, næringssyklusen og hydrogensyklusen; økologer er imidlertid mer interessert i å studere karbon-, nitrogen-, oksygen-, fosfor- og vannsyklusene. (3) Odum (1959) beskriver det som kalles mer eller mindre 'perfekte' sykluser: biogeokjemiske sykluser som involverer likevektstilstander. Det vil si at det i naturen eksisterer en balanse i syklusen av elementet mellom ulike rom, med elementet eller materialet som beveger seg inn i abiotiske rom, omtrent like raskt som det beveger seg inn i biotiske rom. Enkelte økosystemer kan oppleve 'mangel', men totalt sett eksisterer det en balanse på global skala.

Terrestrisk nitrogen-karbon syklus interaksjoner på global skala (5. juli 2013)
Produktiviteten til planter og jordorganismer er sterkt avhengig av nitrogen. Dette faktum fører til en tett kobling av de terrestriske nitrogen- og karbonsyklusene. Nitrogentilgjengelighet spiller en viktig rolle i å kontrollere produktiviteten, strukturen og den spatiotemporale dynamikken til terrestriske økosystemer: Forstyrrelser i nitrogensyklusen vil ha ringvirkninger i karbonsyklusen, og omvendt. (2)

Oksygenet i jordens atmosfære og hav spiller en stor rolle i den globale biogeokjemiske nitrogensyklusen.
Nationalgeographic: Autotrofe organismer

Fotoautotrofer (Fotoautotrofer er autotrofer som bruker lys som energikilde for å lage organiske molekyler) som planter, cyanobakterier og alger utgjør en stor andel av jordens organiske molekyler via fotosyntese, ved hjelp av lysenergi, karbondioksid (CO2) i atmosfæren, og vann (H2O). Under denne prosessen produserer de også oksygen (O2). For å dekke energibehovet deres, metaboliserer både fotoautotrofer og heterotrofer (Heterotrofer må konsumere mat - organiske molekyler fra miljøet deres) organiske molekyler via cellulær respirasjon. Cellulær respirasjon genererer karbondioksid og vann og brukes til å lage ATP (energivalutaen i cellen). Oksygen slippes ut i atmosfæren og kan gjenbrukes av fotoautotrofer for å lage flere organiske molekyler som glukose. På denne måten opprettholder en energisyklus mellom fotosyntese og cellulær respirasjon, livet på planeten vår.

https://www.nationalgeographic.org/encyclopedia/autotroph/

Elektroner, liv og utviklingen av jordens oksygensyklus (16. mai 2008)
I bunn og grunn består livet på jorden av seks hovedelementer, nemlig H, C, N, O, S og P. De biogeokjemiske syklusene til H, C, N, O og S kobles via biologisk katalyserte elektron-overførings-reaksjoner (redoks). Den tidlige koevolusjonen av C-, N- og O-syklusene og de resulterende ikke-likevekts gassformige biproduktene, kan brukes som en guide for å søke etter tilstedeværelsen av liv på jordiske planeter utenfor vårt solsystem. Disse elementene er byggesteinene til alle de store biologiske makromolekylene inkludert proteiner, nukleinsyrer, lipider og karbohydrater. Produksjonen av makromolekyler krever tilførsel av energi. Kjennetegnet på biologisk energitransduksjon er redokskjemi, som ikke er i likevekt. Faktisk førte livets utvikling i løpet av første halvdel av jordens historie til et nettverk av elektron-overføringsreaksjoner, som har drevet endringer til de første fem, av de 'seks store' elementene.

Bilde: Interavhengighet-av-biokjemiske-sykluser-tekst-eng-Grasso

Fordi alle redoksreaksjoner er sammenkoblet, er det resulterende nettverket et koblet system av elementære sykluser der en forover-reaksjon i ett biogeokjemisk laug, kompletteres med en omvendt reaksjon, vanligvis, men ikke alltid, i et annet biogeokjemisk laug. Tilførselen av energi kommer nesten utelukkende fra solen. For eksempel krever reduksjon av uorganisk karbon til organiske molekyler tilsetning av hydrogen og er endergonisk. Denne reaksjonen katalyseres utelukkende av kjemo-autotrofer og foto-autotrofer, som enten bruker energien til forhåndsformede kjemiske bindinger eller lys (solen) for å drive reduksjons-reaksjonen. Oksydasjonen av organiske molekyler til uorganisk karbon katalyseres av heterotrofer, med den resulterende frigjøring av energi. I noen tilfeller kan forover- og bakover -reaksjonene katalyseres innenfor de samme biogeokjemiske laugene ved å endre enten massebalansen, eller forholdene til reaksjonsveien. (1)

De tre hovedsyklusene i et økosystem er vannsyklusen, karbonkretsløpet og nitrogenkretsløpet. Disse tre syklusene, som jobber i balanse, er ansvarlige for å frakte bort avfallsmaterialer og fylle på økosystemet med de næringsstoffene som er nødvendige for å opprettholde liv. Hvis noen av disse tre syklusene skulle komme i ubalanse, kan effektene på økosystemet være katastrofale. (4)

Referanser:

1. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2606772/
2. http://rstb.royalsocietypublishing.org/content/368/1621/20130125
3. https://en.wikibooks.org/wiki/Ecology/Biogeochemical_cycles
4. https://sciencing.com/three-cycles-ecosystem-8300277.html
5. https://www.nationalgeographic.org/encyclopedia/autotroph/
6. https://courses.lumenlearning.com/suny-osbiology2e/chapter/biogeochemical-cycles/