Energie
Hlavním zdrojem energie na Zemi je Slunce - pohání globální metabolismus, jehož součástí jsou koloběhy hmoty - chemických sloučenin a prvků.
Subsystémy Země
Čtyři složky prostředí vymezují hlavní zemské sféry (subsystémy Země):
- Pevné horniny zemské kůry a nejsvrchnější části zemského pláště tvoří zemskou litosféru, sféru skal, hornin a minerálů. Její oživenou součást nazýváme pedosférou, jen desítky centimetrů nebo i někdy méně silnou vrstvu půdy, která na některých částech pevnin úplně chybí.
- Vodstvo tvoří zemskou hydrosféru, do které patří oceány, jezera, řeky, ledovce a podzemní voda.
- Atmosféra tvoří plynný obal země.
Hranice mezi zemskými sférami nejsou ostré, pedosféra plynule přechází v neoživenou část litosféry, do atmosféry bývají často zahrnovány i plyny pod povrchem země, déšť se pokládá za součást atmosféry i hydrosféry.
- Dalším důležitým pojmem je biosféra. Je to oživená oblast Země, sféra života. Patří sem nižší atmosféra, pedosféra a celá hydrosféra.
Součástí biosféry je i lidská společnost, která vytváří specifickou antroposféru. Za tu považujeme souhrn všech lidí, jejich zařízení a činností i prostředí přímo lidmi ovlivněné.
Koloběhy hmoty
Mezi jednotlivými sférami proudí neustále hmota a energie. Látkové procesy mají obvykle povahu cyklickou, představují velký a ustálený koloběh hmoty v přírodě. Tento stav je ovšem měněn a narušován činností člověka, jednosměrným charakterem metabolismu současné lidské společnosti. Můžeme rozlišit 5 hlavních typů biogeochemických procesů, které dohromady tvoří látkový metabolismus povrchu planety:
Klima
Podnebí – klima – Země je utvářeno především sluneční energií, dopadajícím slunečním zářením. Dalšími faktory jsou zeměpisná šířka; rozložení pevnin a světových oceánů; rostlinstvo pokrývající velké plochy; voda v atmosféře (oblaka) atd. Podnebí je velmi jemně vyváženým systémem, který je důležitým prostředím pro život a také pro mnohé činnosti lidí (například zemědělství nebo údržba staveb atd.). Rovnovážný stav, kterému jsme v mnoha ohledech přizpůsobeni, je charakterizován poměrně stálými průměrnými ročními teplotami, srážkovými úhrny atd. Na klimatických podmínkách závisí podoba ekosystémů a také způsob hospodaření lidí. Podnebí utváří charakter těch lidských komunit, jejichž obživa významně závisí na přírodních zdrojích. Porušení ustáleného stavu, na který jsme zvyklí, by pro nás mělo nejen zdravotní důsledky, ale vedlo by také ke škodám. Klima je specifickým a rozsáhlým tématem, které souvisí s ovzduším a jeho dynamikou.
Biogeochemické cykly
Uvedené čtyři velké biogeochemické procesy s sebou nesou chemické prvky či látky. Popisujeme-li je z tohoto hlediska, mluvíme o biogeochemickém cyklu:
- uhlíku
- dusíku
- fosforu
- síry
- antropogenní cykly škodlivých látek - jde většinou o cykly nebo jejich části týkající se těžkých kovů či vybraných organických látek
Chemické prvky či látky probíhají všemi zmíněnými kategoriemi biogeochemických procesů. Pro některé z nich mají určité kategorie menší význam, jako například pro dusík není téměř významný sedimentární cyklus a pro fosfor zase má malý význam atmosférický transport. S výjimkou tektonického cyklu má lidská činnost rostoucí vliv na všechny ostatní biogeochemické procesy.