Bizitza materia eta energiari esker, eta biosferako sistema bizidunen arteko etengabeko trukaketari esker existitzen da. Sistema bizidunak esaten dugunean, izaki bizidunak eta ekosistemak hartzen ditugu barnean. Izaki bizidunek materia eta energia trukatzen dute beren artean erlazionatzen diren bakoitzean (esaterako, batak bestea jaten duenean, edo eme batek bere kumeei titia ematen dienean). Izaki bizidunak bizi direneko ingurune fisikoarekin ere trukatzen dute materia eta energia (esaterako, transpiratzen dutenean edo lur-zoruan gorotzak uzten dituztenean). Horrela, beren materia berritzen dute eta beren bizi-funtzioak burutzen dituzte.

Ekosistemek sistema bizidun handien moduan funtzionatzen dute. Bertan, energia ez da ez sortzen ez suntsitzen, eraldatu egiten da, eta materiak zirkuitu itxiak jarraitzen ditu, hau da, birziklatu egiten da.

Ekosistema bat eratzen duten izaki bizidunak taldekatu egiten dira, beren artean edo ingurunearekin materia eta energia trukatzeko duten moduaren arabera. Izaki bizidunen talde horiei maila trofikoak deitzen zaie. Horrela, adibidez, belarjaleek kontsumitzaileen maila trofiko bat eratzen dute, landareetatik lortzen baitute beharrezko duten energia eta materia.

Materia eta energiaren trukaketa izaki bizidunengan

Materia bizidunaren osagaien artean, munduan existitzen diren elementu kimikoetariko batzuk baino ez daude: batez ere, karbonoa, oxigenoa eta hidrogenoa, eta, neurri txikiagoan, nitrogenoa, fosforoa eta sufrea. Organismo bizidunetan, materiak zirkuitu ireki bat jarraitzen du, hau da, izaki bizidun batek inguruneari ematen dion materia-kantitatea eta izaki horrek ingurunetik jasotzen duena ez da berdina.

Izaki bizidunak gai dira bi energia-mota erabiltzeko: argi-energia eta energia kimikoa. Argi energia eguzkiaren erradiaziotik etorritakoa da, eta energia kimikoa erreakzio kimikoetatik lortzen dena da (molekulak suntsitzeko prozesuan lotura kimikoak apurtzen direnean).

Organismo bizidunetan energiak ere zirkuitu ireki bat jarraitzen du. Horregatik, izaki bizidun batek askatzen duen energia-kantitatea eta honek ingurunetik jasotzen duena ez dira berdinak.

Metabolismoa. Katabolismoa eta anabolismoa

Izaki bizidunek, bizi direneko ingurunetik jasotzen duten materia eta energiarekin, beren metabolismoa burutzen dute eta eraldatu egiten dira. Metabolismoan, egitura batzuk suntsitu egiten dira eta beste batzuk berriak sortu, hurrengo prozesuen bidez:

• Katabolismoa: katabolismoa egiturak suntsitzen direneko prozesua da; hemen, lotura kimikoak apurtzearen ondorioz, molekulak degradatu egiten dira. Prozesu honetan, materia kontsumitu egiten da, eta energia sortu.
• Anabolismoa: egiturak sortzen direneko prozesua da. Hemen, lotura kimikoen bidez molekulak sintetizatzen dira. Prozesu honetan, materia sortzen da, eta energia kontsumitu.

Izaki heterotrofoak eta izaki autotrofoak

Izaki bizidunek materia eta energia lortzeko duten moduaren arabera, honela sailkatzen dira:

• Heterotrofoak: izaki heterotrofoak beste izaki bizidun batzuez elikatzen dira, eta horiek eratuta daudeneko materia organikoaren degradaziotik lortzen dute behar duten energia.
• Autotrofoak: izaki autotrofoek ez dute beste izaki bizidunez elikatu beharrik, ingurune fisikoan lortzen baitute materia eta energia. Hauek bi taldetan bana daitezke:
  • Izaki fotosintetikoak: zuhaitzak, zuhamuxkak, belarrak, algak eta bakterio batzuk izaki fotosintetikoak dira, materia organikoa sortzen baitute materia ez-organikotik eta argi-energia fotosintesiaren prozesuan.
  • Izaki kimiosintetikoak: bakterio batzuek materia organikoa sortzen dute konposatu ez-organikoen eraldaketatik eratorritako materia ez-organikoa eta energia kimikotik.

Materia eta energiaren trukaketa ekosisteman

Materia eta energia zirkulazioan darabiltzan sistema biziduna da ekosistema, baina, nola egiten du hori? Ekosistema bateko materiak zirkulazio itxia jarraitzen du: birziklatu egiten da (gogora ezazu izaki bizidunetan materiak zirkulazio irekia jarraitzen duela). Horregatik hitz egiten da materiaren zikloaz. Ekosistema bateko energiak zirkulazio irekia jarraitzen du: ekosistemak galdu egiten du energia. Horregatik zikloaz ez da hitz egiten, baizik eta energiaren fluxuaz.

Elika-katea

Biozenosian, izaki bizidunak taldeetan antolatzen dira. Talde berekoak diren izaki bizidunek zerbait dute komunean: modu berean lortzen dute materia eta energia. Talde horiek, hots, maila trofikoek, kate baten maila eratzen dute; eta kate horri elikadura katea edo kate trofikoa deitzen zaio.

Maila batetik goragoko batera pasatzen denean, materiak bere konplexutasuna handitzen du, eta energia galtzen joaten da. Energia galera hori dela eta, ekosistema batean 2tik 5era maila trofiko daude soilik.

Materiaren zirkulazioa ekosisteman

Gure planetan materiak modu itxian zirkulatzen du, zikloei jarraituz. Ziklo biogeokimikoak dira horiek. Bi ziklo-mota daude:

• Gaseosoak: materia, zirkulatzean, atmosferatik igarotzen da. Uraren, karbonoaren, nitrogenoaren eta sufrearen zikloak ziklo gaseosoak dira.
• Sedimentarioak: materiak ur-ingurunearen eta lur-ingurunearen artean, eta elikadura-katean zehar zirkulatzen du, ziklo gaseosoetan gertatzen den bezala; baina badago alde handi bat: honetan materiak ez du fase gaseosorik zeharkatzen. Sufreak ziklo hau jarraitzen du.