Redigerer Biogeokjemisk kretsløp (avsnitt)

=== Sedimentære kretsløp ===
[[Fil:KharazaArch.jpg|mini|[[Forvitring]] av fjellformasjoner i Jebel Kharaz (Jordan). Forvitring frigjør mineraler som finner veien til de biogeokjemiske kretsløpene. {{byline|Etan J. Tal}}]]

Starten på det geologiske kretsløpet er [[forvitring]] av jordoverflaten. Forvitring er en fysisk og kjemisk reaksjon som bergarter, mineraler, jordsmonn og andre materialer konstant utsettes for. Fysiske prosesser er frostsprengning, mekanisk press, termisk påvirkning og krystalldannelse. De kjemiske er oppløsning, hydrolyse, karbonisering og oksidering. Vegetasjonen deltar også i prosessene, mekanisk ved at røtter bryter seg inn og kjemisk ved å introdusere karbondioksid i jordsmonnet. I gjennomsnitt blir i underkant av 0,1 mm av jordoverflaten forvitret hvert år. Variasjonene er imidlertid store og i Himalayafjellene kan det være så mye som 10 mm av overflaten som forvitrer per år.{{sfn|Smil|2002|p=146–147}}<ref>Spjeldnæs, Nils: {{snl|forvitring|Forvitring}} (2022)</ref>

Forvitret materiale flyttes ved erosjon forårsaket av strømmende vann, is og vind. Elver står for de største masseforflytningene. Store deler av det eroderte materialet blir til avsetninger i elvedaler og lavland. Mye når også havet. Før landbruket og menneskelige aktiviteter endret disse massestrømmene, er det estimert at 9 til 10 milliarder tonn med sedimenter per år ble ført ut i havet. Dette igjen er estimert til å bare utgjøre tiendeparten av alt erodert materiale.{{sfn|Smil|2002|p=146–147}}

Sedimentene i havet vil igjen bli tilbakeført til biosfæren på flere forskjellige måter. De kan gjennomgå [[litifisering]] eller [[Metamorfose (geologi)|metamorfose]] og bli til bart land om havet trekker seg tilbake. En annen mulighet er forskyvning av jordskorpen og [[fjellkjedefolding]], slik at gammel havbunn blir til landjord.{{sfn|Smil|2002|p=146–147}}

Blant de mange grunnstoffer som er bundet opp i berggrunnens mineraler, er det fire som peker seg ut som viktige for biosfæren: Fosfor, kalsium, silikon og jern. Fosfor på grunn av stoffets rolle for metabolisme og viktige rolle for plantevekst. Kalsium og silikon på grunn av stort opptak i alle levende organismer. Jern fordi det er viktig i marint liv.{{sfn|Smil|2002|p=146–147}}

==== Svovelkretsløpet ====
[[File:Ciclo do Enxofre (Sulfur Cycle).png|mini|Svovelkretsløpet.]]

Svovel (S) inngår som bestanddel i aminosyrer som igjen er viktige bestanddeler i celler. Svovel finnes naturlig i mange former og i store mengder, organisk bundet svovel fins i planter og dyr.{{sfn|Fimreite|1997|p=46–50}} Hydydrogensulfid (H<sub>2</sub>S) frigjøres naturlig til atmosfæren fra vulkaner og organisk materiale som brytes ned uten tilgang på luft i sumper og i strandområder. Svoveldioksid (SO<sub>2</sub>) er en gass som kommer fra vulkaner. Sulfat (SO<sub>4</sub><sup>2-</sup>) danner salter, som [[ammoniumsulfat]], som kommer opp i atmosfæren ved sjøsprøyt, støvstormer og skogbranner. Det fins også andre prosesser som fører svovelforbindelser opp i atmosfæren, og når forbindelsene føres fra atmosfæren til jordoverflaten havner de i jordsmonnet hvor de tas opp av planterøtter. Plantene benytter så svovelforbindelser i oppbyggingen av protein. Svovelet føres med tiden tilbake til havet.{{sfn|Miller|Spoolman|2015|p=69–70}}

I det naturlige svovelkretsløpet har stoffet lang oppholdstid i mineralske forbindelser i jordskorpen eller som SO<sub>4</sub><sup>2-</sup>-salt dypt i havsedimenter. Menneskelig aktivitet har endret kretsløpet i betydelig grad ved blant annet forbrenning av kull og olje, derfor blir store mengder ført til atmosfæren som SO<sub>2</sub>. SO<sub>2</sub> i atmosfæren fører blant annet til sur nedbør som kan skade økosystemer.{{sfn|Miller|Spoolman|2015|p=69–70}}

==== Fosforkretsløpet ====
[[File:Phosphorus cycle.png|mini|Fosforkretsløpet.]]
{{hoved|Fosforkretsløpet}}

Fosfor (P) er fundamentalt for cellenes energiomsetning og inngår dessuten i nukleinsyre som danner stoffene [[DNA]] (deoksyribonukleinsyre) og [[RNA]] (ribonukleinsyre). Grunnstoffet finnes naturlig i visse  mineraler, blant annet apatitt, men er et sjeldent og tungt oppløselig stoff. På landjorden finnes fosfor først og fremst i døde organiske materialer. Mikroorganismer gjør fosfor tilgjengelig for plantene ved nedbryting av de døde restene etter levende organismer.{{sfn|Fimreite|1997|p=45–46}}

Fosfor følger med vann på landjorden og tas videre med i vassdrag. Det fosforet som havner i innsjøer legger seg på bunnen, men på grunn av sirkulasjon av vannet, særlig om våren, fører til at fosforet kommer til overflaten, og gir en gjødseleffekt med kraftig algevekst om våren. Fosforet som renner ut i havet har ikke denne effekten, fordi det er lite oppløselig i oksygenrikt vann. Det er estimert at det hvert år renner 14 millioner tonn fosfor ut i havet, mens det tilbakeføres bare 70 000 tonn årlig til landjorden via fisk og ekskrementer fra sjøfugler. Det foregår med andre ord en stor forflytting av fosfor fra de produktive økosystemene til havet.{{sfn|Fimreite|1997|p=45–46}}

Det fosforet som havner i havets bunnsedimenter kan bli lagret der i millioner av år. Syklusen til fosfor starter med at geologiske prosesser løfter gammel sjøbunn med fosforavleiringer opp på landjorden.{{sfn|Miller|Spoolman|2015|p=68–69}} For øvrig finnes det store fosforkilder i Peru, Nord-Afrika, på Kolahalvøya og sørøstlige deler av USA. Disse kildene er imidlertid begrenset, og kan gi store fremtidige utfordringer for matproduksjon og matsikkerhet.{{sfn|Fimreite|1997|p=45–46}}

==== Kalsiumkretsløpet ====
Kalsium (K) er viktig bestanddel for benbygning og tenner for dyr og en rekke organismer i havet som [[virvelløse dyr]], [[protoktister]] og [[Produsent (biologi)|autotrofer]] (alger og planter) som har støttevev der kalsium inngår. Kalsium er også viktig for muskelbevegelse og i nervesystemet i organismer. Stoffet inngår også i oppbygging av celler i plantevev.{{sfn|Smil|2002|p=148–150}}

Syklusen til kalsium er meget lik det store kretsløpet til karbon. Betydelige mengder kalsium inngår i mineraler som [[apatitt]] og [[gips]] (som dannes ved fordampning å grunt vann i tørt klima). Det største sedimentære lageret er kalkstein, etterfulgt av dolomitt. Kalsium inngår i mineraler som har uorganisk opprinnelse, men en stor del av stoffene er også dannet av levende organismer i havet.{{sfn|Smil|2002|p=148–150}} Omløpstiden for kretsløpet til kalsium er estimert til 10 millioner år. Størsteparten av energitilførselen til kretsløpet er radioaktive prosesser i jordens indre som står bak dannelsen av bergarter med kalsium.{{sfn|Chernyshenko|2008|p=170–171}}

==== Silikonsyklusen ====
[[Fil:Si biogeochem cycle.tif|mini|Skjematisk illustrasjon av det biogeokjemiske kretsløpet for silikon (Si) og stabil isotopverdi (ΔSI) assosiert med spesifikke reservoarer og prosesser (i permile).]]

Plantebiologer klassifiserer ikke silikon (Si) som et grunnleggende mikronæringsstoff, men allikevel blir stoffet tatt opp av planter i store mengder i form av [[kiselsyre]] (H<sub>4</sub>SiO<sub>4</sub>). Ris tar opp like mye silikon som nitrogen, og silikon gjør at stammen og bladene blir stive. Til sammen er det årlige opptaket av silikon av landjordens levende biomasse på 500 millioner tonn.{{sfn|Smil|2002|p=150–151}}

Silikon finnes i naturen i forskjellige oksidasjonsformer, for det meste i form av silisiumdioksid (SiO<sub>2</sub>) som opptrer som [[kvarts]]. Det finnes også som bestanddel i mange andre mineraler og er blant de vanligste stoffer på jorden. Mineraler bestående av silikon føres fra landjorden til havet i store mengder som sedimenter via vassdrag. Silikon blir tatt opp av en rekke marine organismer som [[kiselalger]], dictyochales og [[radiolarier]]. Disse organismene tar opp kiselsyre for å bygge sine skjeletter. I siste instans vil de silikonholdige stoffene synke til bunns når organismene dør. På havbunnen vil de krystalliseres på nytt og danne [[chert]] (kiselskifer).{{sfn|Smil|2002|p=150–151}}

==== Jernkretsløpet ====
Jern (Fe) inngår i metallproteiner, for eksempel hemoglobin, som inngår i de fleste levende prosesser. Videre finnes jern i [[klorofyll]], som er viktig i plantenes [[fotosyntese]]. Jern inngår også som et viktig stoff for fotosyntesen i [[Plankton|planteplankton]] i havet.{{sfn|Smil|2002|p=151–154}}