El moviment que fan les substàncies químiques entre els diferents compartiments de la Terra (atmosfera, oceans biosfera terrestre…) i les transformacions que aquestes pateixen durant aquests moviments són normalment anomenats “cicles biogeoquímics”. El ciclisme d’aquestes substàncies és un fenomen que ha estat present durant tota la història de la Terra, però les activitats humanes recentment s’han intensificat fins al punt de tenir efectes sobre aquests cicles biogeoquímics. Un dels grans esforços dins la recerca dels cicles biogeoquímics s’ha decantat cap al ràpid i ben documentat fenomen de l’acumulació de carboni en l’atmosfera a causa de l’activitat humana . L’ increment de CO2, es de 250 a 350 parts per milió, en els darrers 100 anys. Aquest increment, junt amb el de monòxid de carboni (CO) i el del metà (CH4), son els principals responsables del denominat efecte hivernacle, alhora responsable de l’ increment de temperatura en una mitjana acceptada de 0.5º en els darrers cent anys a l’escala global. Aquest escalfament pot tenir conseqüències immediates en els cicles biològics de les plantes i animals (Llorente&Vilà 98).
Els ecosistemes terrestres són i representen tant una font com una despesa de carboni atmosfèric.. Els canvis en el “land-use”, provoquen canvis en l’alliberament de carboni a l’atmosfera. Hi ha certs processos que incrementen la captura de carboni a la biosfera terrestre, tot i que s’ha de remarcar que sobre aquest aspecte hi ha, encara, una gran incertesa. Molta de la seva evidència deriva de la diferència trobada en els càlculs del total de carboni, o dels càlculs d’inverses basats en la modulació del transport atmosfèric . S’ha de remarcar la dificultat de trobar evidències concloents en els estudis dels processos ecològics.
Una altra manera de veure la pertorbació que l’home ha creat als ecosistemes terrestres és considerant els canvis en les direccions d’aquestes. Els humans depenem de l’assimilació neta de carboni de la biosfera (producció primaria anual neta, NPP) per l’aliment i la fibra. Vitousek et al. (1986) va estimar que cap a un 40% de la NPP potencial total de la biosfera terrestre és dominada per l’activitat humana o acaparada pel canvi en el land-use. S’ha estimat que els humans i els seus animals domèstics consumeixen directament un 40% de l’NPP terrestre, cap a un 27% es troba en sistemes dominats pels humans, i cap a un 12% és perdut per les diferències entre l’NPP de les terres de conreu en comparació amb els ecosistemes naturals que substitueixen. Aquest anàlisi implica que, en general, totes les altres espècies que depenen de la vegetació terrestre per a la sustentació només disposen del 60% de NPP per les seves necessitats. A més, amb el suposat desdoblament de la població a meitats dels segle i l’augment de l’ús per càpita dels recursos naturals que s’espera que hi haurà, les pressió cap a les altres espècies augmentarà dramàticament.
D’aquesta manera la captació creixent d’NPP terrestre per part dels humans serà de ben segur la pertorbació dominant del cicle del carboni com a mínim durant les properes dècades.
Vitousek, remarca que els impactes que ha tingut l’activitat humana en el cicle de nitrogen ha estat fins i tot més pronunciada . Avui l’activitat humana és la responsable de més fixació de nitrogen que cap procés natural i la seva proporció està creixent impetuosament. Aquest nitrogen fixat pels humans sovint és transportat a llargues distàncies pel món, primer com a fertilitzant i, més tard com a productes agrícoles. Una altra vegada, considerant el creixement projectat de la població humana i les seves activitats econòmiques durant les properes dècades, aquesta alteració del nitrogen global esdevindrà, sens dubte, més severa. Una de les pertorbacions importants en el nitrogen causada per les activitats humanes és la creixent emissió de components volàtils (p.ex. N2O, NO, NH3) a l’atmosfera . Aquests gasos, com el CO2 contribueixen al canvi climàtic Els cicles biogeoquímics del fòsfor i el sulfur també són importants.
Un dels altres fenòmens atmosfèrics globals amb severes conseqüències potencials per a totes les espècies és l’esgotament de l’ ozó estratosfèric. Això és causat per l’alliberament de clorofluocarbonats (CFCs) alliberats pels humans i el conseqüent increment en la radiació UV-B. Tot i que des de l’acord del Protocol de Montreal hi ha hagut una disminució en la proporció de l’augment de CFCs, la concentració actual de gasos en l’estratosfera continuarà creixent fins més o menys la meitat d’aquest segle i, per tant, els efectes de l’UV-B empitjoraran abans que puguin millorar.
Les radiacions d’UV-B afecten principalment en les mutacions genètiques, la fotosíntesis i provoquen desastres oculars en els humans i animals. A escala local, en molts territoris de Catalunya, durant els moments de més estiatge, es produeixen episodis d’alta concentració d’ozó troposfèric.
