Perputaran nutrisi adalah salah satu proses terpenting yang terjadi dalam suatu ekosistem. Siklus nutrisi menjelaskan penggunaan, pergerakan, dan daur ulang nutrisi di lingkungan. Elemen berharga seperti karbon, oksigen, hidrogen, fosfor, dan nitrogen sangat penting bagi kehidupan dan harus didaur ulang agar organisme ada. Siklus nutrisi termasuk keduanya hidup dan komponen yang tidak hidup dan melibatkan proses biologis, geologis, dan kimia. Karena alasan ini, sirkuit nutrisi ini dikenal sebagai siklus biogeokimia.
Siklus biogeokimia dapat dikategorikan menjadi dua jenis utama: siklus global dan siklus lokal. Unsur-unsur seperti karbon, nitrogen, oksigen, dan hidrogen didaur ulang melalui lingkungan abiotik termasuk suasana, air, dan tanah. Karena atmosfer adalah lingkungan abiotik utama dari mana unsur-unsur ini dipanen, siklus mereka bersifat global. Unsur-unsur ini dapat melakukan perjalanan jarak jauh sebelum diambil oleh organisme biologis. Tanah adalah lingkungan abiotik utama untuk daur ulang unsur-unsur seperti fosfor, kalsium, dan kalium. Dengan demikian, pergerakan mereka biasanya di atas wilayah lokal.
Karbon sangat penting untuk semua kehidupan karena karbon merupakan unsur utama organisme hidup. Ini berfungsi sebagai komponen tulang punggung untuk semua polimer organik, termasuk karbohidrat, protein, dan lemak. Senyawa karbon, seperti karbon dioksida (CO2) dan metana (CH4), beredar di atmosfer dan memengaruhi iklim global. Karbon beredar antara komponen hidup dan tak hidup dari ekosistem terutama melalui proses fotosintesis dan respirasi. Tumbuhan dan organisme fotosintesis lainnya memperoleh CO2 dari lingkungannya dan menggunakannya untuk membangun bahan biologis. Tumbuhan, hewan, dan pengurai (bakteri dan jamur) mengembalikan CO2 ke atmosfer melalui respirasi. Pergerakan karbon melalui komponen biotik dari lingkungan dikenal sebagai siklus karbon cepat. Dibutuhkan lebih sedikit waktu untuk karbon untuk bergerak melalui elemen biotik dari siklus daripada yang dibutuhkan untuk bergerak melalui elemen abiotik. Diperlukan waktu hingga 200 juta tahun bagi karbon untuk bergerak melalui elemen abiotik seperti batu, tanah, dan lautan. Dengan demikian, sirkulasi karbon ini dikenal sebagai siklus karbon lambat.
Mirip dengan karbon, nitrogen adalah komponen penting dari molekul biologis. Beberapa molekul ini termasuk asam amino dan asam nukleat. Meskipun nitrogen (N2) berlimpah di atmosfer, sebagian besar organisme hidup tidak dapat menggunakan nitrogen dalam bentuk ini untuk mensintesis senyawa organik. Nitrogen atmosfer harus terlebih dahulu diperbaiki, atau diubah menjadi amonia (NH3) oleh bakteri tertentu.
Oksigen adalah elemen yang penting bagi organisme biologis. Sebagian besar oksigen atmosfer (O2) berasal dari fotosintesis. Tumbuhan dan organisme fotosintesis lainnya menggunakan CO2, air, dan energi cahaya untuk menghasilkan glukosa dan O2. Glukosa digunakan untuk mensintesis molekul organik, sementara O2 dilepaskan ke atmosfer. Oksigen dikeluarkan dari atmosfer melalui proses dekomposisi dan respirasi pada organisme hidup.
Fosfor adalah komponen molekul biologis seperti RNA, DNA, fosfolipid, dan adenosin trifosfat (ATP). ATP adalah molekul energi tinggi yang diproduksi oleh proses respirasi sel dan fermentasi. Dalam siklus fosfor, fosfor diedarkan terutama melalui tanah, batuan, air, dan organisme hidup. Fosfor ditemukan secara organik dalam bentuk ion fosfat (PO43-). Fosfor ditambahkan ke tanah dan air oleh limpasan yang dihasilkan dari pelapukan batuan yang mengandung fosfat. PO43- diserap dari tanah oleh tanaman dan diperoleh oleh konsumen melalui konsumsi tanaman dan hewan lainnya. Fosfat ditambahkan kembali ke tanah melalui dekomposisi. Fosfat juga dapat terperangkap dalam sedimen di lingkungan perairan. Sedimen yang mengandung fosfat ini membentuk batuan baru dari waktu ke waktu.