Il ciclismo nutriente è uno dei processi più importanti che si verificano in un ecosistema. Il ciclo dei nutrienti descrive l'uso, il movimento e il riciclaggio dei nutrienti nell'ambiente. Elementi preziosi come carbonio, ossigeno, idrogeno, fosforoe l'azoto è essenziale per la vita e deve essere riciclato affinché esistano gli organismi. I cicli nutrizionali comprendono entrambi vivente e componenti non viventi e coinvolgono processi biologici, geologici e chimici. Per questo motivo, questi circuiti nutritivi sono noti come cicli biogeochimici.
I cicli biogeochimici possono essere classificati in due tipi principali: cicli globali e cicli locali. Elementi come carbonio, azoto, ossigeno e idrogeno vengono riciclati attraverso ambienti abiotici tra cui il atmosfera, acqua e suolo. Poiché l'atmosfera è il principale ambiente abiotico dal quale vengono raccolti questi elementi, i loro cicli sono di natura globale. Questi elementi possono percorrere lunghe distanze prima di essere assorbiti dagli organismi biologici. Il terreno è il principale ambiente abiotico per il riciclo di elementi come fosforo, calcio e potassio. Come tale, il loro movimento è tipicamente su una regione locale.
Il carbonio è essenziale per tutta la vita in quanto è il principale costituente degli organismi viventi. Serve come componente backbone per tutti polimeri organici, Compreso carboidrati, proteine, e lipidi. I composti del carbonio, come l'anidride carbonica (CO2) e il metano (CH4), circolano nell'atmosfera e influenzano i climi globali. Il carbonio circola tra componenti viventi e non viventi dell'ecosistema principalmente attraverso i processi di fotosintesi e respirazione. Le piante e altri organismi fotosintetici ottengono CO2 dal loro ambiente e lo usano per costruire materiali biologici. Piante, animali e decompositori (batteri e fungo) restituire CO2 nell'atmosfera attraverso la respirazione. Il movimento del carbonio attraverso i componenti biotici dell'ambiente è noto come il ciclo rapido del carbonio. Ci vuole molto meno tempo perché il carbonio si muova attraverso gli elementi biotici del ciclo di quanto ci voglia per muoversi attraverso gli elementi abiotici. Il carbonio può impiegare fino a 200 milioni di anni per spostarsi attraverso elementi abiotici come rocce, suolo e oceani. Pertanto, questa circolazione del carbonio è nota come ciclo del carbonio lento.
Simile al carbonio, l'azoto è un componente necessario delle molecole biologiche. Alcune di queste molecole includono aminoacidi e acidi nucleici. Sebbene l'azoto (N2) sia abbondante nell'atmosfera, la maggior parte degli organismi viventi non può utilizzare l'azoto in questa forma per sintetizzare i composti organici. L'azoto atmosferico deve essere prima fissato o convertito in ammoniaca (NH3) da alcuni batteri.
L'ossigeno è un elemento essenziale per gli organismi biologici. La stragrande maggioranza dell'ossigeno atmosferico (O2) è derivata fotosintesi. Le piante e altri organismi fotosintetici utilizzano CO2, acqua ed energia luminosa per produrre glucosio e O2. Il glucosio è usato per sintetizzare molecole organiche, mentre l'O2 viene rilasciato nell'atmosfera. L'ossigeno viene rimosso dall'atmosfera attraverso processi di decomposizione e respirazione negli organismi viventi.
Il fosforo è un componente di molecole biologiche come RNA, DNA, fosfolipidie adenosina trifosfato (ATP). L'ATP è una molecola ad alta energia prodotta dai processi di respirazione cellulare e fermentazione. Nel ciclo del fosforo, il fosforo viene fatto circolare principalmente attraverso il suolo, le rocce, l'acqua e gli organismi viventi. Il fosforo si trova organicamente nella forma dello ione fosfato (PO43-). Il fosforo viene aggiunto al suolo e all'acqua dal deflusso derivante dall'erosione delle rocce che contengono fosfati. PO43- viene assorbito dal suolo dalle piante e ottenuto dai consumatori attraverso il consumo di piante e altri animali. I fosfati vengono aggiunti al terreno attraverso la decomposizione. I fosfati possono anche rimanere intrappolati nei sedimenti negli ambienti acquatici. Questi sedimenti contenenti fosfati formano nuove rocce nel tempo.