Ciklus hranjivih sastojaka jedan je od najvažnijih procesa koji se događaju u ekosustavu. Hranjivi ciklus opisuje upotrebu, kretanje i recikliranje hranjivih tvari u okolišu. Vrijedni elementi kao što su ugljen, kisik, vodik, fosfori dušik su neophodni za život i moraju se reciklirati da bi organizmi mogli postojati. Ciklusi hranjivih sastojaka uključuju oboje život i nežive komponente i uključuju biološke, geološke i kemijske procese. Iz tog razloga, ovi krugovi hranjivih tvari poznati su kao biogeokemijski ciklusi.
Biogeokemijski ciklusi se mogu svrstati u dvije glavne vrste: globalni i lokalni ciklusi. Elementi poput ugljika, dušika, kisika i vodika recikliraju se u abiotskom okruženju, uključujući atmosfera, vode i tla. Budući da je atmosfera glavno abiotsko okruženje iz kojeg su ti elementi sakupljani, njihovi su ciklusi globalne prirode. Ti elementi mogu prijeći velike udaljenosti prije nego ih biološki organizmi preuzmu. Tlo je glavno abiotsko okruženje za recikliranje elemenata poput fosfora, kalcija i kalija. Kao takav, njihovo kretanje obično se odvija po lokalnoj regiji.
Ugljik je ključan za cijeli život, jer je glavni sastojak živih organizama. Služi kao okosnica za sve organski polimeri, uključujući ugljikohidrati, proteini, i lipidi. Ugljični spojevi, poput ugljičnog dioksida (CO2) i metana (CH4), cirkuliraju u atmosferi i utječu na globalnu klimu. Ugljik se cirkulira između živih i neživih komponenti ekosustava, ponajprije kroz procese fotosinteze i disanja. Biljke i drugi fotosintetski organizmi dobivaju CO2 iz svog okoliša i koriste ga za izgradnju bioloških materijala. Biljke, životinje i dekompozitori (bakterija i gljive) vratiti CO2 u atmosferu disanjem. Kretanje ugljika kroz biotičke komponente okoliša poznato je pod nazivom brzi ciklus ugljika. Potrebno je znatno manje vremena da se ugljik kreće kroz biotičke elemente ciklusa nego što mu treba da prođe kroz abiotske elemente. Može proći čak 200 milijuna godina da bi se ugljik kretao kroz abiotske elemente poput stijena, tla i oceana. Stoga je ta cirkulacija ugljika poznata kao spor ciklus ugljika.
Slično ugljiku, dušik je nužna komponenta bioloških molekula. Neke od ovih molekula uključuju aminokiseline i nukleinske kiseline. Iako dušik (N2) obiluje atmosferom, većina živih organizama ne može koristiti dušik u ovom obliku za sintezu organskih spojeva. Atmosferski dušik prvo moraju fiksirati, ili ih neke bakterije pretvoriti u amonijak (NH3).
Kisik je element koji je neophodan za biološke organizme. Velika većina atmosferskog kisika (O2) potječe od fotosinteza. Biljke i drugi fotosintetski organizmi koriste CO2, vodu i svjetlosnu energiju za proizvodnju glukoze i O2. Glukoza se koristi za sintezu organskih molekula, a O2 se oslobađa u atmosferu. Kisik se uklanja iz atmosfere postupcima razgradnje i disanjem u živim organizmima.
Fosfor je sastavni dio bioloških molekula poput RNK, DNA, fosfolipidii adenozin trifosfat (ATP). ATP je molekula visoke energije koja nastaje procesima stanično disanje i fermentacija. U ciklusu fosfora fosfor cirkulira uglavnom kroz tlo, stijene, vodu i žive organizme. Fosfor se nalazi organski u obliku fosfatnog iona (PO43-). Fosfor se dodaje u tlo i vodu otjecanjem posljedica isušivanja stijena koje sadrže fosfate. PO43- biljke apsorbiraju iz tla, a potrošači ih dobivaju konzumiranjem biljaka i drugih životinja. Fosfati se preko razgradnje vraćaju u tlo. Fosfati mogu također biti zarobljeni u sedimentima u vodenom okruženju. Ovi sedimenti koji sadrže fosfat formiraju nove stijene tijekom vremena.