營養循環是生態系統中重要的過程之一。營養素循環描述了環境中營養素的使用，移動和再循環。碳，氧，氫，磷和氮等有價值的元素對于生命至關重要，必須再循環才能使生物存在。營養循環包括生物和非生物成分，涉及生物，地質和化學過程。因此，這些養分回路被稱為生物地球化學循環。

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        生物地球化學循環可分為兩種主要類型：整體循環和局部循環。碳，氮，氧和氫等元素通過非生物環境（包括大氣，水和土壤）進行回收。由于大氣是收集這些元素的主要非生物環境，因此它們的循環具有全球性。這些元素在被生物有機體吸收之前可能會傳播很長一段距離。土壤是磷，鈣和鉀等元素循環利用的主要非生物環境。這樣，它們的運動通常在局部區域上。

        碳循環

碳循環描述了將大氣中的碳隔離在土壤，植物和海洋中的系統

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        碳對所有生命都是必不可少的，因為它是生物體的主要成分。它是所有有機聚合物（包括  碳水化合物，  蛋白質和  脂質）的主要成分  。碳化合物（例如二氧化碳（CO2）和甲烷（CH4））在大氣中循環并影響全球氣候。碳主要通過光合作用和呼吸作用在生態系統的生物和非生物成分之間循環。植物和其他光合作用生物從其環境中獲取二氧化碳，并將其用于構建生物材料。植物，動物和分解者（細菌  和  真菌）通過呼吸將CO2返回大氣。碳通過環境中生物成分的運動被稱為快速碳循環。碳通過循環中的生物元素所需的時間比碳通過非生物元素所需的時間少得多。碳通過巖石，土壤和海洋等非生物元素可能需要長達2億年的時間。因此，這種碳循環被稱為慢速碳循環。

        碳循環的步驟

        光合生物（植物，藍細菌等）從大氣中除去二氧化碳，并用于產生有機分子并建立生物質量。

        動物消耗光合作用生物并獲取生產者體內儲存的碳。

        二氧化碳通過所有活生物體的呼吸返回到大氣中。

        分解器分解死的和腐爛的有機物并釋放二氧化碳。

        一些二氧化碳通過燃燒有機物（森林大火）返回大氣。

        捕獲在巖石或化石燃料中的二氧化碳可以通過侵蝕，火山噴發或化石燃料燃燒返回大氣。

        氮循環

氮循環使氮在地球，動物和大氣系統之間移動

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        類似于碳，氮是生物分子的必需成分。這些分子中的一些包括  氨基酸  和  核酸。盡管大氣中氮（N2）含量豐富，但大多數生物仍不能以這種形式使用氮來合成有機化合物。大氣中的氮必須先被固定，或被某些細菌轉化為氨（NH3）。

        氮循環的步驟

        在水生和土壤環境中，固氮細菌會將大氣中的氮（N2）轉化為氨（NH3）。這些生物利用氮來合成生存所需的生物分子。

        NH3隨后被稱為硝化細菌的細菌轉化為亞硝酸鹽和硝酸鹽。

        植物通過從根部吸收銨（NH4-）和硝酸鹽從土壤中獲取氮。硝酸鹽和銨鹽用于生產有機化合物。

        動物食用植物或動物時會獲得有機形式的氮。

        分解器通過分解固體廢物以及死的或腐爛的物質將NH3返回土壤。

        硝化細菌將NH3轉化為亞硝酸鹽和硝酸鹽。

        反硝化細菌將亞硝酸鹽和硝酸鹽轉化為N2，將N2釋放回大氣中。

        氧氣循環

氧氣循環顯示海岸線，山脈和森林，以及人工的農村和工業區

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        氧氣是生物有機體必不可少的元素。大氣中的氧氣（O2）絕大多數來自  光合作用。植物和其他光合生物利用二氧化碳，水和光能來產生葡萄糖和氧氣。葡萄糖用于合成有機分子，而氧氣則釋放到大氣中。氧氣通過分解過程和生物體內的呼吸作用從大氣中清除。

        磷循環

磷循環示意圖

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        磷是諸如RNA，DNA，磷脂和三磷酸腺苷（ATP）等生物分子的組成部分。ATP是通過細胞呼吸過程產生的高能分子和發酵。在磷循環中，磷主要在土壤，巖石，水和生物中循環。磷以磷酸根離子（PO43-）的形式有機存在。磷是通過含磷巖石風化而產生的徑流添加到土壤和水中的。PO43-被植物從土壤中吸收，并由消費者通過食用植物和其他動物而獲得。磷酸鹽通過分解被加回到土壤中。磷酸鹽也可能被水環境中的沉積物截留。這些含磷酸鹽的沉積物隨時間形成新的巖石。