La legge della conservazione della massa si applica anche al movimento della materia nei sistemi viventi. Come i nutrienti si muovono attraverso la biosfera, gli elementi sono continuamente trasferiti tra gli organismi e il loro ambiente attraverso i cicli biogeochimici, come il ciclo dell’azoto e il ciclo del fosforo.
Il movimento del carbonio attraverso il ciclo del carbonio fornisce un buon esempio di come la massa viene conservata nei sistemi viventi. La fonte del carbonio che si trova nella materia vivente è l’anidride carbonica che si trova nell’aria o disciolta nell’acqua. Negli ambienti terrestri, le piante usano l’anidride carbonica dell’aria per produrre carboidrati attraverso la fotosintesi. Questi composti passano agli erbivori – organismi che mangiano le piante – e poi agli organismi che mangiano gli erbivori. Per ottenere energia, gli organismi scompongono i carboidrati attraverso la respirazione cellulare, rilasciando nuovamente anidride carbonica nell’atmosfera. Il carbonio contenuto nei rifiuti animali – e nei tessuti degli organismi morti – viene rilasciato nell’ambiente attraverso la decomposizione. Parte del carbonio ritorna nell’atmosfera come anidride carbonica. Tuttavia, parte del carbonio viene immagazzinato nel sottosuolo. Il carbonio nei combustibili fossili, come il carbone e il petrolio, deriva dai tessuti decomposti di piante e animali depositati milioni di anni fa e ritorna nell’atmosfera attraverso la combustione quando questi combustibili vengono bruciati. La combustione rappresenta anche l’anidride carbonica rilasciata quando la vegetazione viene bruciata e quando i vulcani eruttano.
Il carbonio si muove anche attraverso gli ecosistemi acquatici, dove l’anidride carbonica dissolta nell’acqua viene assorbita dalle alghe e dal fitoplancton per la fotosintesi e restituita all’acqua attraverso la respirazione cellulare. Il carbonio depositato nei sedimenti del fondo dai resti decomposti di organismi aiuta a formare composti minerali che alcuni animali acquatici, come le ostriche, incorporano nelle loro conchiglie.
Il ciclo del carbonio mostra che gli stessi atomi di carbonio possono – nel corso di eoni – spostarsi ripetutamente tra gli organismi, l’atmosfera, il suolo e gli oceani. Il carbonio rilasciato come anidride carbonica da un animale può rimanere nell’atmosfera per 5 o 10 anni prima di essere assorbito da un altro organismo, o il carbonio può tornare quasi immediatamente in una pianta vicina ed essere utilizzato durante la fotosintesi. Anche quando gli organismi muoiono, il carbonio nei loro tessuti non viene distrutto, anche se può cambiare forma durante il ciclo nell’ambiente.