Більшість елементів і сполук більш «прив'язане» до землі, ніж азот, кисень, двоокис вуглецю і вода, і їх кругообіг входять до загального осадовий цикл, циркуляція в якому здійснюється шляхом ерозії, осадкообразованія, горотворення і вулканічної діяльності, а також біологічного перенесення.
На рис. 7 дається узагальнена схема осадового циклу елементів, пов'язаних із земною корою. Про потоках речовин в глибині Землі відомо дуже мало. Тверді речовини, що переносяться по повітрю у вигляді пилу, утворюються при виверженні вулканів, в результаті пилових бур або лісових пожеж. До складу таких «опадів» входять і речовини, що утворюються в результаті діяльності людини. Їх порівняно небагато за кількістю, але вони мають велике біологічне значення або через свого отруйного впливу (наприклад, радіоактивні опади), або через здатність блокувати надходить сонячне випромінювання.
Співтовариствам біосфери доступні ті хімічні елементи, які по своїй геохімічної природі входять зазвичай до складу порід, що виявляються на поверхні. Загальна спрямованість осадового циклу «вниз». У періоди мінімальної геологічної активності накопичення розчинених або придатних до використання мінеральних елементів живлення відбувається на низовинах і в океанах за рахунок піднесених районів. В таких умовах особливо важливого значення набувають місцеві біологічні механізми повернення, завдяки яким втрата речовин «вниз» не перевищує їх надходження з підстилаючих порід. Іншими словами, чим довше життєво важливі елементи будуть залишатися в даній області, знову і знову используясь змінюються поколіннями організмів, тим менший приплив нового матеріалу потрібно ззовні. Джерела осадового матеріалу для екосистем верхів'я вкрай обмежені.
10. Шляхи повернення речовин в круговорот: коефіцієнт повернення
Можна виділити п'ять основних шляхів повернення речовин в круговорот:
1) через мікробне розкладання в детритной комплекс;
2) через екскременти тварин;
3) пряма передача від мікроорганізмів-симбіонтів до рослини;
4) фізичні процеси; і
5) за рахунок енергії палива, наприклад при промисловій фіксації азоту.
Для рециркуляції потрібна енергія органічної речовини (шляху 1, 2, 3), сонячне світло (шлях 4) або паливо (шлях 5).
Нарешті, слід зазначити, що елементи живлення можуть вивільнятися із залишків рослин і тварин і з фекальних грудочок навіть без участі мікроорганізмів. Цей спосіб повернення в кругообіг можна назвати автолізом (самораствореніе). У водних або вологих місцях проживання, особливо якщо загиблі рослини і тварини або неживі частинки малі (тобто велике відношення їх поверхні до об'єму), ще до початку розкладання мікроорганізмами може вивільнитися від 25 до 75% елементів живлення. Автолиз можна вважати шостим важливим шляхом повернення, що не вимагає витрат метаболічної енергії.
Коефіцієнт рециркуляції. Міграцію речовин всередині екосистем можна оцінити за величиною циркулюючої між окремими блоками екосистеми маси матеріалу в порівнянні з масою речовини на вході в екосистему. Фінн запропонував вважати повторно використовувану частину речовини сумою кількостей, що проходять в круговороті через кожен відсік системи, і висунув поняття про коефіцієнт рециркуляції:
тут СI - коефіцієнт рециркуляції, ТSТc - реціркуліруемая частка потоку речовини через систему і ТSТ - загальний потік речовини через систему. Остання величина визначається як сума всіх надходжень речовини мінус зміна його запасів в системі, (якщо ця зміна негативно), або ж сумарний вихід речовини плюс зміна його запасів (якщо воно позитивно).
Прямі розрахунки показали, що коефіцієнт рециркуляції кальцію в водозбірних басейнах дорівнює 0,76-0,80. Це означає, що близько 80% загального потоку кальцію через систему використовується в ній багато разів. Для калію і азоту коефіцієнти рециркуляції виявилися навіть вище.