Ciclos biogeoquímicos é o nome coletivo para o processamento cíclico de certas substâncias através de matéria viva e não viva nos sistemas biológicos, geológicos e químicos da Terra. Relativamente raro, os ciclos biogeoquímicos ocorrem apenas em átomos que podem ser encontrados em substâncias orgânicas e inorgânicas. Os ciclos biogeoquímicos mais comuns são o ciclo do nitrogênio e do carbono, seguidos pelo ciclo do oxigênio e do hidrológico, ou da água.
O nitrogênio não apenas compõe 78,8% da atmosfera da Terra, mas também é encontrado nas proteínas da maioria das moléculas orgânicas. O ciclo do nitrogênio começa quando certas bactérias no solo próximas às raízes das plantas combinam nitrogênio do ar com átomos de oxigênio ou hidrogênio para formar moléculas de NO3, nitrato ou NH3, amônia, que as plantas absorvem e processam. Organismos herbívoros se alimentam das plantas para obter nitrogênio e animais onívoros se alimentam dos herbívoros, movendo o nitrogênio para seus corpos. O nitrogênio usado é liberado nos resíduos animais, que certas bactérias comem, permitindo que o nitrogênio seja liberado de volta ao ar.
Embora o carbono seja apenas o quarto elemento mais abundante do mundo, é o elemento que serve de base para todos os seres vivos. O ciclo do carbono consiste em o carbono ser convertido em matéria orgânica e depois voltar a moléculas inorgânicas. As plantas usam carbono, na forma de dióxido de carbono, no processo respiratório durante a fotossíntese e na construção de tecidos. Os animais ganham carbono através de carboidratos, liberando as moléculas de carbono no ar quando respiram. Quando plantas e animais morrem, o carbono é liberado no ar quando os organismos oxidam a matéria.
O ciclo do oxigênio está ligado ao ciclo do carbono através da respiração de animais e plantas. O segundo elemento mais abundante na atmosfera da Terra, o oxigênio também é essencial para a maioria dos materiais orgânicos. O oxigênio é liberado na atmosfera por plantas verdes, que o produzem a partir de água e dióxido de carbono como subproduto da fotossíntese. Todos os animais o inalam para permitir que seus corpos processem os açúcares que usam como energia. Além disso, o oxigênio na água é transportado através de plantas e animais aquáticos da mesma maneira que o oxigênio no ar se move pela vida terrestre.
O último dos ciclos biogeoquímicos, o ciclo hidrológico, refere-se ao movimento da água. Mais de um bilhão de toneladas de água circulam constantemente pela Terra. Esse ciclo ajuda a manter os balanços de energia. A água entra no ar através da evaporação em pontos de alta energia e é movida pelo vento para pontos de baixa energia, onde é liberada por precipitação. Ao retornar à Terra, a água não apenas reabastece o suprimento de água que os animais bebem, mas também absorve o solo para ser usado pelas plantas.