Cicluri biogeochimice este denumirea colectivă pentru procesarea ciclică a anumitor substanțe prin intermediul materiei vii și nevii în sistemele biologice, geologice și chimice ale Pământului. Relativ rare, ciclurile biogeochimice apar numai în atomi care pot fi întâlniți atât în substanțele organice, cât și în cele anorganice. Cele mai comune cicluri biogeochimice sunt ciclul azotului și al carbonului, urmate de ciclul oxigenului și al apei.
Azotul nu numai că reprezintă 78.8% din atmosfera Pământului, ci se găsește și în proteinele din majoritatea moleculelor organice. Ciclul azotului începe atunci când anumite bacterii din sol din apropierea rădăcinilor plantelor combină azotul din aer cu atomii de oxigen sau hidrogen pentru a forma molecule de NO3, nitrat sau NH3, amoniac, pe care plantele le absorb și procesează. Organismele erbivore se hrănesc cu plantele pentru a obține azot, iar animalele omnivore se hrănesc cu ierbivorele, mutând azotul în corpurile lor. Azotul folosit este eliberat în deșeurile animale, pe care anumite bacterii le mănâncă, permițând azotului să fie eliberat înapoi în aer.
Deși carbonul este doar al patrulea cel mai abundent element din lume, este elementul care servește drept bază pentru toate ființele vii. Ciclul carbonului constă în transformarea carbonului în materie organică și apoi înapoi în molecule anorganice. Plantele folosesc carbonul, sub formă de dioxid de carbon, în procesul lor de respirație în timpul fotosintezei și pentru a construi țesut. Animalele câștigă carbon prin carbohidrați, eliberând moleculele de carbon în aer atunci când respiră. Când plantele și animalele mor, carbonul este eliberat în aer atunci când organismele oxidează materia.
Ciclul oxigenului este legat de ciclul carbonului prin respirația animalelor și plantelor. Al doilea element cel mai abundent din atmosfera Pământului, oxigenul este, de asemenea, esențial pentru majoritatea materialelor organice. Oxigenul este eliberat în atmosferă de plantele verzi, care îl produc din apă și dioxid de carbon ca produs secundar al fotosintezei. Apoi, toate animalele îl inhalează pentru a permite corpului lor să proceseze zaharurile pe care le folosesc pentru energie. În plus, oxigenul din apă trece prin ciclurile plantelor și animalelor acvatice în același mod în care oxigenul din aer se deplasează prin viața terestră.
Ultimul dintre ciclurile biogeochimice, ciclul hidrologic, se referă la mișcarea apei. Peste un miliard de tone de apă circulă constant prin Pământ. Acest ciclu ajută la menținerea echilibrului energetic. Apa intră în aer prin evaporare în punctele cu energie mare și este mutată de vânt în puncte cu energie scăzută, unde este eliberată prin precipitații. La întoarcerea ei pe Pământ, apa nu numai că umple rezervele de apă pe care o beau animalele, ci se înmoaie în sol pentru a fi folosită de plante.