Основные закономерности функционирования биосферы: поток энергии и круговорот биогенных элементов

Оба круговорота веществ — биологический и геологический — осуществляются благодаря энергии Солнца и силе гравитации. Биологический круговорот быстрый и замкнутый: начальное и конечное звенья замыкаются через доступные неорганические вещества. Геологический круговорот медленный и хотя и является замкнуты, но может надолго изымать элементы, аккумулируя их миллионы лет, о чем мы говорили ранее. Часть веществ из биологического круговорота поступает в геологический в виде отмерших остатков, образовывая осадочные породы, что мы также отмечали, которые со временем под влиянием давления, температуры и других факторов трансформируются в граниты. Тектонические поднятия обуславливают вынесение части гранитных пород на поверхность. Граниты выветриваются, и, как следствие, образовывается фонд доступных веществ, которые в дальнейшем снова привлекаются к биологический круговорот.

Процессы круговорота веществ и энергии в биосфере осуществляются сбалансировано, формируя основные закономерности функционирования биосферы. Подавляющее большинство веществ, привлечённых в биологический круговорот, возвращаются в минеральное состояние и становятся доступными для повторного использования живым веществом. Лишь небольшая их часть откладывается в осадочных породах, но эти потери компенсируются веществами, которые высвобождаются из горных пород в результате процессов выветривания.

Баланс и согласованность биологического и геологического биосферных циклов достигаются благодаря живому веществу, т. е. за счет образования новых видов в случае появления новых ресурсов или новых условий среды, а также за счет формирования многочисленных прямых и обратных связей между разными организмами и факторами среды. Как правило, ускорение выветривания горных пород вызывает рост количества биогенных веществ, которые, в свою очередь, стимулирует увеличение количества живого вещества и повышает интенсивность процессов вынесения веществ в Мировой океан. Там интенсивнее нагромождаются донные осадки, а в биосфере начинает быстро уменьшаться количество доступных веществ. Биосфера переходит на так называемый «голодный» режим, который сопровождается массовым вымиранием видов и усилением конкурентной борьбы за ресурсы. Вместе с тем ускоряются процессы образования новых, более конкурентоспособных и «экономных» видов. Тем не менее, вымирание происходит намного быстрее, чем видообразование. Например, вследствие катастрофического вымирания многих видов флоры и фауны в палеозое и раннем мезозое происходило чрезвычайно быстрое накопление осадочных пород на протяжении каменноугольного и мелового периодов.