Siklus biogeokimia adalah nama kolektif untuk pemrosesan siklus zat tertentu melalui materi hidup dan tak hidup dalam sistem biologi, geologi, dan kimia Bumi. Relatif jarang, siklus biogeokimia hanya terjadi pada atom yang dapat ditemukan pada zat organik dan anorganik. Siklus biogeokimia yang paling umum adalah siklus nitrogen dan karbon, diikuti oleh oksigen dan siklus hidrologi, atau air.
Nitrogen tidak hanya membentuk 78.8 persen atmosfer bumi, tetapi juga ditemukan dalam protein di sebagian besar molekul organik. Siklus nitrogen dimulai ketika bakteri tertentu di tanah dekat akar tanaman menggabungkan nitrogen dari udara dengan oksigen atau atom hidrogen untuk membentuk molekul NO3, nitrat, atau NH3, amonia, yang kemudian diserap dan diproses oleh tanaman. Organisme herbivora memakan tanaman untuk mendapatkan nitrogen, dan hewan omnivora memakan herbivora, memindahkan nitrogen ke dalam tubuh mereka. Nitrogen bekas dilepaskan dalam kotoran hewan, yang dimakan bakteri tertentu, memungkinkan nitrogen dilepaskan kembali ke udara.
Meskipun karbon hanya merupakan unsur keempat yang paling melimpah di dunia, tetapi merupakan unsur yang berfungsi sebagai dasar bagi semua makhluk hidup. Siklus karbon terdiri dari karbon yang diubah menjadi bahan organik dan kemudian kembali menjadi molekul anorganik. Tanaman menggunakan karbon, dalam bentuk karbon dioksida dalam proses respirasi mereka selama fotosintesis dan untuk membangun jaringan. Hewan memperoleh karbon melalui karbohidrat, melepaskan molekul karbon ke udara saat mereka bernapas. Ketika tumbuhan dan hewan mati, karbon dilepaskan ke udara ketika organisme mengoksidasi materi tersebut.
Siklus oksigen terkait dengan siklus karbon melalui respirasi hewan dan tumbuhan. Unsur paling melimpah kedua di atmosfer bumi, oksigen juga penting untuk sebagian besar bahan organik. Oksigen dilepaskan ke atmosfer oleh tanaman hijau, yang menghasilkannya dari air dan karbon dioksida sebagai produk sampingan dari fotosintesis. Kemudian, semua hewan menghirupnya untuk memungkinkan tubuh mereka memproses gula yang mereka gunakan untuk energi. Selain itu, oksigen dalam air didaur ulang melalui tumbuhan dan hewan air dengan cara yang sama seperti oksigen di udara bergerak melalui kehidupan terestrial.
Siklus biogeokimia yang terakhir, siklus hidrologi, mengacu pada pergerakan air. Lebih dari satu miliar ton siklus air terus-menerus melalui Bumi. Siklus ini membantu menjaga keseimbangan energi. Air memasuki udara melalui penguapan pada titik energi tinggi dan dipindahkan oleh angin ke titik energi rendah di mana ia dilepaskan melalui presipitasi. Sekembalinya ke Bumi, air tidak hanya mengisi kembali persediaan air, yang diminum oleh hewan, tetapi juga meresap ke dalam tanah untuk digunakan oleh tanaman.