Что такое геологический круговорот
Большой (геологический) круговорот веществ в природе
Большой круговорот веществ в природеобусловлен взаимодействием солнечной энергии с глубинной энергией Земли и осуществляет перераспределение вещества между биосферой и более глубокими горизонтами Земли.
Движущей силой большого (геологического) круговорота являются экзогенные и эндогенные геологические процессы.
Эндогенные процессы (процессы внутренней динамики) происходят под влиянием внутренней энергии Земли, выделяющейся в результате радиоактивного распада, химических реакций образования минералов, кристаллизации горных пород и др. (например, тектонические движения, землетрясения, магматизм, метаморфизм).
Экзогенные процессы (процессы внешней динамики) протекают под влиянием внешней энергии Солнца. Примеры: выветривание горных пород и минералов, удаление продуктов разрушения с одних участков земной коры и перенос их на новые участки, отложение и накопление продуктов разрушения с образованием осадочных пород. К Экз.пр. относ. геологическая деятельность атмосферы, гидросферы, а также живых организмов и человека.
Крупнейшие формы рельефа (материки и океанические впадины) и крупные формы (горы и равнины) образовались за счет эндогенных процессов, а средние и мелкие формы рельефа (речные долины, холмы, овраги, барханы и др.), наложенные на более крупные формы – за счет экзогенных процессов. Таким образом, эндогенные и экзогенные процессы – противоположны. Первые ведут к образованию крупных форм рельефа, вторые к их сглаживанию.
Примеры геологического круговорота.Магматические горные породы в результате выветривания преобразуются в осадочные. В подвижных зонах земной коры они погружаются в глубь Земли. Там под влиянием высоких температур и давлений переплавляются и образуют магму, которая, поднимаясь на поверхность и, застывая, образует магматические породы.
Примером большого круговорота может служить и круговорот воды между сушей и океаном через атмосферу (рис. 2.1).
Рис. 2.1. Общепринятая схема гидрологического (климатического)
круговорота воды в природе
Круговорот воды в целом играет основную роль в формировании природных условий на нашей планете. С учетом транспирации воды растениями и поглощения ее в биогеохимическом цикле весь запас воды на Земле распадается и восстанавливается за 2 млн лет.
Таким образом, геологический круговорот веществ протекает без участия живых организмов и осуществляет перераспределение вещества между биосферой и более глубокими слоями Земли.
Биологический и геологический круговороты
Все вещества на планете находятся в процессе круговорота. Солнечная энергия вызывает на Земле два круговорота веществ: большой (геологический, биосферный) и малый (биологический).
Большой круговорот веществ в биосфере характеризуется двумя важными моментами: он осуществляется на протяжении всего геологического развития Земли и представляет собой современный планетарный процесс, принимающий ведущее участие в дальнейшем развитии биосферы.
Геологический круговорот связан с образованием и разрушением горных пород и последующим перемещением продуктов разрушения — обломочного материала и химических элементов. Значительную роль в этих процессах играли и продолжают играть термические свойства поверхности суши и воды: поглощение и отражение солнечных лучей, теплопроводность и теплоемкость. Неустойчивый гидротермический режим поверхности Земли вместе с планетарной системой циркуляции атмосферы обусловливал геологический круговорот веществ, который на начальном этапе развития Земли, наряду с эндогенными процессами, был связан с формированием континентов, океанов и современных геосфер. Со становлением биосферы в большой круговорот включились продукты жизнедеятельности организмов. Геологический круговорот поставляет живым организмам элементы питания и во многом определяет условия их существования.
Главные химические элементы литосферы: кислород, кремний, алюминий, железо, магний, натрий, калий и другие — участвуют в большом круговороте, проходя от глубинных частей верхней мантии до поверхности литосферы. Магматическая порода, возникшая при кристаллизации магмы, поступив на поверхность литосферы из глубин Земли, подвергается разложению, выветриванию в области биосферы. Продукты выветривания переходят в подвижное состояние, сносятся водами, ветром в пониженные места рельефа, попадают в реки, океан и образуют мощные толщи осадочных пород, которые со временем, погружаясь на глубину в областях с повышенной температурой и давлением, подвергаются метаморфозу, т. е. «переплавляются». При этой переплавке возникает новая метаморфическая порода, поступающая в верхние горизонты земной коры и вновь входящая в круговорот веществ (рис. ).
 |
Наиболее интенсивному и быстрому круговороту подвергаются легкоподвижные вещества — газы и природные воды, составляющие атмосферу и гидросферу планеты. Значительно медленнее совершает круговорот материал литосферы. В целом каждый круговорот любого химического элемента является частью общего большого круговорота веществ на Земле, и все они тесно связаны между собой. Живое вещество биосферы в этом круговороте выполняет огромную работу по перераспределению химических элементов, беспрерывно циркулирующих в биосфере, переходя из внешней среды в организмы и снова во внешнюю среду.
Малый, или биологический, круговорот веществ— это
циркуляция веществ между растениями, животными, грибами, микроорганизмами и почвой. Суть биологического круговорота заключается в протекании двух противоположных, но взаимосвязанных процессов — создания органических веществ и их разрушения. Начальный этап возникновения органических веществ обусловлен фотосинтезом зеленых растений, т. е. образованием живого вещества из углекислого газа, воды и простых минеральных соединений с использованием энергии Солнца. Растения (продуценты) извлекают из почвы в растворе молекулы серы, фосфора, кальция, калия, магния, марганца, кремния, алюминия, цинка, меди и других элементов. Растительноядные животные (консументы I порядка) поглощают соединения этих элементов уже в виде пищи растительного происхождения. Хищники (консументы II порядка) питаются растительноядными животными, потребляя пищу более сложного состава, включающую белки, жиры, аминокислоты и другие вещества. В процессе разрушения микроорганизмами (редуцентами) органических веществ отмерших растений и останков животных, в почву и водную среду поступают простые минеральные соединения, доступные для усвоения растениям, и начинается следующий виток биологического круговорота (рис. 33).
Возникновение и развитие ноосферы
Эволюция органического мира на Земле прошла несколько этапов.Первый –связан с возникновением биологического круговорота веществ в биосфере. Второй- сопровождался формированием многоклеточных организмов. Эти два этапа называют биогенезом.Третий этап связан с появлением человеческого общества, под влиянием которого в современных условиях происходит эволюция биосферы и превращение ее в сферу разума-ноосферу(от гр.-разум,-шар). Ноосфера- новое состояние биосферы, когда разумная деятельность человека становится главным фактором, обуславливающим ее развитие. Термин «»ноосфера» был введен Э. Леруа. В. И. Вернадский углубил и развил учение о ноосфере. Он писал: «Ноосфера есть новое геологическое явление на нашей планете.В ней человек становится крупной геологической силой». В. И. Вернадский выделил необходимые предпосылки для создания ноосферы:1.Человечество стало единым целым.2.Возможность мгновенного обмена информацией.3.Реальное равенство людей.4.Рост общего уровня жизни.5.Использование новых видов энергии. 6.Исключение войн из жизни общества. Создание этих предпосылок становится возможным в результате взрыва научной мысли в ХХ веке.
Тема – 6. Природа – человек: системный подход.Цель лекции: Сформировать целостное представление о системных постулатах экологии.
Основные вопросы:1.Понятие о системе и о сложных биосистемах.2.Особенности биологических систем.3.Системные постулаты: закон всеобщей связи, экологические законы Б. Коммонера, Закон больших чисел, Принцип Ле Шателье, Закон обратной связи в природе и закон константности количества живого вещества.4.Модели взаимодействий в системах «природа- человек» и « человек-экономика-биота-среда».
(«человек») и Т («техника») приводит к классу хозяйственных, или технико-экономических, систем. 
Рис. . Иерархии материальных систем:
Ф, X — физико-химическая, Б — биологическая, С — социальная, Т — техническая
Должно быть понятно, что отображенное на схеме воздействие человеческого общества на природу, опосредованное техникой и технологиями (техногенез), относится ко всей иерархии природных систем: нижняя ветвь — к абиотической среде, верхняя — к биоте биосферы. Ниже будет рассмотрена сопряженность экологических и технико-экономических сторон этого взаимодействия.
Всем системам присущи некоторые общие свойства:
1. Каждая система имеет определенную структуру, определяемую формой пространственно-временных связей или взаимодейст вий между элементами системы. Структурная упорядоченность сама по себе не определяет организацию системы. Систему можно назвать организованной, если ее существование либо необходимо для поддержания некоторой функциональной (выполняющей определенную работу) структуры, либо, напротив, зависит от деятельности такой структуры.
2. Согласно принципу необходимого разнообразия система не может состоять из идентичных элементов, лишенных индивидуальности. Нижний предел разнообразия — не менее двух элементов (протон и электрон, белок и нуклеиновая кислота, «он» и «она»), верхний — бесконечность. Разнообразие — важнейшая информационная характеристика системы. Оно отличается от числа разновидностей элементов и может быть измерено.3.Свойства системы невозможно постичь лишь на основании свойств ее частей. Решающее значение имеет именно взаимодействие между элементами. По отдельным деталям машины перед сборкой нельзя судить о ее действии. Изучая по отдельности некоторые формы грибов и водорослей, нельзя предсказать существование их симбиоза в виде лишайника. Совместное действие двух или более различных факторов на организм почти всегда отличается от суммы их раздельных эффектов. Степень несводимости свойств системы к сумме свойств отдельных элементов, из которых она состоит, определяет эмерджентность системы.
4.Выделение системы делит ее мир на две части — саму систему и ее среду. В зависимости от наличия (отсутствия) обмена веществом, энергией и информацией со средой принципиально возможны: изолированные системы (никакой обмен невозможен); замкнутые системы (невозможен обмен веществом); открытые системы(возможен обмен веществом и энергией). Обмен энергии определяет обмен информацией. В живой природе существуют только открытые динамические системы, между внутренними элементами которых и элементами среды осуществляются переносы вещества, энергии и информации. Любая живая система — от вируса до биосферы — представляет собой открытую динамическую систему.
5. Преобладание внутренних взаимодействий в системе над внешними и лабильность системы по отношению к внешним воз
действиям определяют ее способность к самосохранению благодаря качествам организованности, выносливости и устойчивости. Внешнее воздействие на систему, превосходящее силу и гибкость еевнутренних взаимодействий, приводит к необратимым изменениям
и гибели системы. Устойчивость динамической системы поддерживается непрерывно выполняемой ею внешней циклической работой. Для этого необходимы поток и преобразование энергии в сие. теме. Вероятность достижения главной цели системы — самосохранения (в том числе и путем самовоспроизведения) определяется кaк ее потенциальная эффективность.
Рис. 2.2. Закономерности изменений свойств иерархий систем с повышением их уровня (по Флейшману, 1982):
1 — разнообразие, 2 — устойчивость, 3 — эмерджентность, 4 — сложность, 5 — неидентичность, 6 — распространенность
В порядке возрастания активности по отношению к внешним воздействиям качества системы могут быть упорядочены в следующей последовательности: 1 — устойчивость, 2 — надежность, обусловленная информированностью о среде (помехоустойчивость), 3 — управляемость, 4 — самоорганизация. В этом ряду каждое последующее качество имеет смысл при наличии предыдущего.
Пар Сложностьструктуры системы определяется числом п ее элементов и числом т
связей между ними. Если в какой-либо системе исследуется число частных дискретных состояний, то сложность системы С определяется логарифмом числа связей:
Системы условно классифицируются по сложности следующим образом: 1) системы, имеющие до тысячи состояний (О 6) идентифицируются как очень сложные.
Все реальные природные биосистемы очень сложны. Даже в структуре единичного вируса число биологически значимых молекулярных состояний превышает последнее значение.
Круговорот веществ (Лекция)
1. Глобальный круговорот веществ
2. Круговороты газообразных веществ
4. Возврат веществ в кругооборот
1. Глобальный круговорот веществ
Большой круговорот наиболее четко проявляется в циркуляции воздушных масс и воды. В основе большого геологического круговорота веществ лежит процесс переноса минеральных соединений из одного места в другое в масштабе планеты.
В круговороте воды суммарное испарение компенсируется выпадением осадков. Особенность круговорота в том, что из океана испаряется воды больше (примерно 3,8 геограмма), чем возвращается с осадками (примерно 3,4 геограмма). На суше, наоборот, осадков выпадает больше (примерно 1,0 геограмм), чем испаряется (суммарно около 0,6 геограмма). В связи с тем, что из океана воды испаряется больше, чем возвращается, значительная часть осадков, используемых экосистемами суши, в том числе и агроэкосистемами, производящими пищу для человека, состоит из воды, испаряющейся из моря. Излишки воды с суши стекают в озера и реки, а оттуда снова в океан. По существующим оценкам, в пресных водоемах (озерах и реках) содержится 0,25 геограмма воды, а годовой сток составляет 0,2 геограмма.
Таким образом, время оборота пресных вод составляет примерно один год. Разность между количеством осадков, выпадающих на сушу за год (1,0 геограмм), и стоком (0,2 геограмма) составляет 0,8 геограмма, которые испаряются и поступают в подпочвенные водоносные горизонты. Поверхностный сток частично пополняет резервуары грунтовых вод и сам пополняется от них.
Соленая вода составляет около 97,5 % объема водной массы, на мировой океан приходится 96,5 %.
Энергетика гидрологического цикла: около трети поступающей солнечной энергии затрачивается на движение воды. Это еще один пример «безвозмездной услуги», которую оказывает людям Солнце. Круговорот воды можно представить в виде двух энергетических путей.
Рис. Энергетика гидрологического цикла (по Ю. Одуму)
В настоящее время по всему миру создана сеть измерительных станций для выявления изменений в круговороте воды, от которого в значительной мере зависит будущее человека на Земле.
Малый круговорот. На базе большого геологического круговорота возникает круговорот органических веществ, или малый, биологический круговорот. В основе малого круговорота веществ лежат процессы синтеза и разрушения органических соединений. Эти два процесса обеспечивают жизнь и составляют одну из главных ее особенностей.
В отличие от геологического, биологический круговорот характеризуется ничтожным количеством энергии. На создание органического вещества, как уже упоминалось, затрачивается всего около 1 % падающей на Землю лучистой энергии. Однако эта энергия, вовлеченная в биологический круговорот, совершает огромную работу по созиданию живого вещества. Чтобы жизнь продолжала существовать, химические элементы должны постоянно циркулировать из внешней среды в живые организмы и обратно, переходя из протоплазмы одних организмов в усвояемую для других организмов форму.
Все планетарные циркуляции веществ тесно переплетены, образуя общий глобальный круговорот, перераспределяющий энергию, поступающую от Солнца.
Иными словами, все химические элементы участвуют и в большом, и в малом круговороте веществ.
В круговороте отдельных элементов различают две части:
Следует иметь в виду, что циклы с малым объемом резервного фонда более подвержены воздействию человека. Биогеохимические циклы делятся на два типа: с резервным фондом в атмосфере и гидросфере и с резервным фондом в земной коре. Главными биогеохимическими циклами, обеспечивающими жизнь на планете, кроме круговорота воды, являются циркуляции углерода, кислорода, азота, фосфора, серы и других биогенных элементов. Рассмотрим некоторые из них.
2. Круговороты газообразных веществ
Круговороты газообразных веществ, в которых, например, углекислый газ, веществ азот, кислород, благодаря наличию крупных атмосферных или океанических (или тех и других) фондов достаточно быстро компенсируют возникающие нарушения. Например, избыток СО2, обсуловленный интенсивным окислением, горением или промышленными выбросами в каком- либо районе, обычно быстро рассеивается с воздушными потоками. Кроме того, излишки СО2 компенсируются усиленным фотосинтезом и превращением их в гидрокарбонаты в море: СО2 + Н2О + СаСО3 Са(НСО3)2. Таким образом, круговороты газообразных веществ с большими резервными фондами имеют мощные буферные системы в глобальном масштабе и хорошо приспособлены к изменениям. Однако способность к саморегуляции даже при таком резервном фонде, как атмосфера и океан, конечно, не беспредельна.
Круговорот углерода. Сейчас запасы углерода в атмосфере в виде СО2 относительно невелики в сравнении с его запасами в океанах и земной коре (в виде ископаемого топлива).
Вспомним, как образовалась современная земная атмосфера с низким содержанием углекислого газа и высоким содержанием кислорода. Когда более 2 млрд лет назад появилась жизнь, атмосфера Земли, подобно современной атмосфере Юпитера и других планет, состояла из вулканических газов. В ней было много СО2 и мало (или совсем не было) кислорода. Первые организмы были анаэробными, т. е. жили в отсутствие кислорода. В результате того что первичная продукция в среднем превышала расходы органических веществ на дыхание, в атмосфере стал появляться О2.
Циркуляция углерода в биосфере основана на поступлении СО2 в атмосферу и его потреблении.
Потребление углекислого газа происходит главным образом: 1) в процессе фотосинтеза; 2) в реакциях его с карбонатами в океане; 3) при выветривании горных пород.
Рис. Биотический круговорт углерода
Низкое содержание СО2 и высокие концентрации О2 в атмосфере сейчас служат лимитирующими факторами для фотосинтеза, а зеленые растения являются регуляторами этих газов.
Таким образом, «зеленый пояс» Земли и карбонатная система океана поддерживают относительно постоянное содержание СО2 в атмосфере.
Полагают, что до наступления индустриальной эры потоки углерода между атмосферой, материками и океанами были сбалансированы.
Влияние человека на круговорот углерода проявилось в том, что с развитием индустрии и сельского хозяйства поступление СО2 в атмосферу стало расти за счет антропогенных источников.
Сельское хозяйство также приводит к потере углерода в почве, так как фиксация СО2 из атмосферы агрокультурами в течение лишь части года не компенсирует полностью высвобождающийся из почвы углерод, который теряется при окислении гумуса (результат частой вспашки).
Круговорот азота. Воздух по объему почти на 80 % состоит из молекулярного азота N 2 и представляет собой крупнейший резервуар этого элемента.
Поступление азота в атмосферу происходит: 1) в процессе денитрификации, т. е. биохимического восстановления оксидов азота до молекулярного газа N 2 ; 2) с вулканическими газами и 3) с «индустриальными вулканами» (дымом, выхлопными газами). В водоемы соединения азота поступают: с поверхностным и дренажным стоком с городских и сельских территорий; с подземными водами; с городскими и промышленными стоками; со сточными водами сельскохозяйственных производств.
Рис. Биотический круговорот азота
Биотический круговорот азота включает ряд очень сложных процессов, основную роль в которых играют микроорганизмы.
На первой стадии происходит расщепление белков до аминокислот микроорганизмами, вырабатывающими ферменты протеазы:
На второй стадии аминокислоты ( RCHNH 2 COOH ) разлагаются бактериями, актиномицетами, грибами как в аэробных, так и в анаэробных условиях:
В результате белкового обмена в животных организмах выделяется мочевина CO ( NH 2 )2, которая тоже служит источником NH 3 :
Далее, выделившийся аммиак в природных условиях частично используется растениями как питательный материал, а частично окисляется, взаимодействуя с кислородом. Эта стадия превращений азота называется нитрификацией и протекает в две фазы в процессе жизнедеятельности нитрифицирующих бактерий.
В первой фазе аммиак окисляется до азотистой кислоты (или нитритов):
во второй фазе азотистая кислота окисляется до азотной (или до нитратов):
Образовавшиеся при нитрификации нитриты и нитраты могут быть потенциальным источником кислорода в анаэробных условиях.
В сточных водах, особенно при биологической очистке, в процессе нитрификации часто образуются излишние количества нитритов и нитратов, которые могут вызывать нежелательное «цветение» воды в водоемах. Поэтому процессы денитрификации используются для глубокой доочистки сточных вод от минеральных форм азота. В данном случае человек стремится возвратить в круговорот излишки азота, образующиеся при принудительном разложении органических веществ на очистных сооружениях.
Влияние человека на круговорот азота достаточно велико.
Он выращивает на обширных площадях бобовые растения, а также промышленным способом связывает азот.
Ежегодно в глобальном круговороте биотическим сообществом усваивается около 10 9 т азота. При этом 80 % его поступает с суши и воды и лишь около 20 % добавляется «нового» азота из атмосферы.
Антропогенная денитрификация (удаление избыточных нитритов и нитратов) и стремление к сокращению производства нитратных удобрений соответствуют природным процессам и способствуют сохранению цикличности движения азота.
В последнее время содержание N 2 в атмосфере не менялось. Можно думать, что поступление его в атмосферу (денитрификация) и отток из атмосферы (азотфиксация) в целом уравновешены, хотя, возможно, фиксация слегка преобладает вследствие деятельности человека.
3. Осадочные циклы
Живым сообществам биосферы доступны в основном те химические элементы, которые входят в состав пород, расположенных на поверхности Земли. Одним из важных для биосферы элементов, недостаток которого на поверхности ограничивает рост растений, является фосфор. Циркуляция его легко нарушается, так как основная масса вещества сосредоточена в малоактивном и малоподвижном резервном фонде, захороненном в земной коре. Если «захоронение» совершается быстрее, чем обратный подъем на поверхность, то значительная часть обменного материала на длительное время выбывает из круговорота. Такая ситуация складывается часто, когда добывают фосфатные породы: свалки отходов производства возникают вблизи шахт и заводов, а часть фосфора выключается из оборота.
Наибольшее значение имеет в биосфере круговорот фосфора.
Особенность биогеохимического цикла фосфора заключается в том, что, в отличие от азота и углекислого газа, резервным фондом его является не атмосфера, а горные породы и отложения, образовавшиеся в прошлые геологические эпохи.
Поступление фосфора в круговорот происходит в основном:
1) в процессе эрозии фосфатных пород (в том числе, гуано) и
2) вследствие минерализации продуктов жизнедеятельности и органических остатков растений и животных.
Образующиеся фосфаты (РО4 3- ) поступают в наземные и водные экосистемы, где вновь могут потребляться растениями.
Потребляется фосфор растениями и животными для построения белков протоплазмы и в промышленном производстве удобрений и моющих средств.
Рис. Биотический круговорот фосфора
Механизмы возвращения фосфора в круговорот в природе недостаточно эффективны и не возмещают его потерь. Сейчас не происходят сколько-нибудь значительные поднятия отложений на поверхность. Вынос фосфатов на сушу осуществляется в основном с рыбой. Но это не компенсирует их поток с суши в море. Морские птицы также участвуют в возвращении фосфора в круговорот (например, скопления гуано на побережье Перу). Однако перенос фосфора и других веществ из моря на сушу птицами сейчас происходит не столь интенсивно, как в прошлом.
Исследования показали, что в наземных экосистемах большая часть фосфора находится в связанной форме и недоступна для растений. Отсюда можно сделать очень важный для практики вывод: избыток удобрений может оказаться столь же невыгодным, как и их недостаток. Если в почву вносится больше вещества, чем могут использовать в данный момент организмы, избыток его быстро связывается почвой и отложениями, становясь недоступным именно в тот период, когда он наиболее необходим организмам. Многие полагают, что если на площадь их сада следует внести 1 кг удобрений, то 2 кг принесут в два раза больше пользы. Но субсидии превращаются в источник стресса, если применять их в избытке.
Основные потери фосфора из круговорота происходят при сбросе промышленных, городских и сельскохозяйственных сточных вод в водоемы; при применении избыточных количеств фосфорных удобрений и фосфорсодержащих моющих средств Правда, производство последних в некоторых странах уже запрещено. При этом серьезные опасения вызывает также «цветение» воды вследствие «удобрения» ее избыточным количеством фосфатов. Следствием этих процессов, из-за массового развития и отмирания водорослей, является вторичное загрязнение воды и захоронение фосфора с остатками водорослей.
В конечном счете, если мы хотим предотвратить угрозу голода, придется серьезно заниматься возвращением фосфора в круговорот. Уповать на геологические подъемы отложений в некоторых районах Земли, которые вернут на сушу «потерянные фосфаты», вряд ли возможно. Разумнее искать другие пути предотвращения потерь фосфора и прежде всего сократить его сброс в водные объекты. Следует активнее использовать сточные воды для орошения наземной растительности, которая аккумулирует фосфор на поверхности, или пропускать их через естественные водно-болотистые угодья, вместо того чтобы сбрасывать в реки.
4. Возврат веществ в кругооборот
Основные пути возвращения веществ в круговорот показаны ниже.
Рис. Пять основных путей возврата веществ в круговорот
1. Непосредственные выделения животных и человека без предварительного разложения бактериями. В состав выделений входят СО2, растворимые органические и неорганические соединения фосфора и азота, которые могут непосредственно усваиваться растениями. Например, в толще морской воды мелкий фитопланктон активно и быстро поедается животными, особенно микрозоопланктоном. Поэтому азот и фосфор в этих условиях регенерируются в основном из экскрементов животных. Исследования показывают, что зоопланктон (дафнии, коловратки, простейшие и др.) выделяет в воду в несколько раз больше минеральных элементов питания, чем освобождается после микробного разложения отмерших растительных организмов.
4. Поступление в круговорот элементов и веществ в результате физических процессов, движимых солнечной энергией, т. е. в результате выветривания, эрозии, с потоками воды и т.д. Вода также возвращается в круговорот благодаря энергии Солнца. Таким путем элементы из осадочных пород выносятся из абиотического резервуара и попадают в биотические циклы.