Негізгі химиялық элементтердің айналымы мен зат айналымы. Ірі геологиялық циклдар туралы ілімді дамытқан В.И.Вернадский.
Үнемі және тез айналымдарға жеңіл қозғалатын заттар ұшырайды – газдар, табиғи сулар, ал баяу айналымды құрлық материалдары жасайды.
Зат айналымы дегеніміз – ырғақты түрде үнемі қайталанып отыратын процесстер және табиғатта заттардың орын ауыстыруы. Айналымның үлкен ( геологиялық) және кіші (биологиялық) түрлері бар.
Биосфераның тірі және өлі компоненттерінің арасындағы зат алмасуды биогеохимия зерттейді, сондықтан биологиялық айналымды биогеохимиялық деп атау дұрыс. Мысал ретінде маңызды биогенді элементтердің айналымын кеңірек қарастырып көрейік: көміртегі, азот, оттегі, су, фосфор және күкірт
Азот айналымы. Табиғаттағы азоттың көзі – ол газтүріндегі азот N2 атмосфераның құрамындағы. Тірі организмдермен молекулалық азот сіңірілмейді. Оларға сіңірілу үшін фиксацияның бірнеше жолдары бар:
Атмосферада найзағай разрядтарынан азот оксиді (ІІ) пайда болып, азоттың (ІҮ) оксидіне дейін тотығады, одан кейін азот қышқылы және нитратқа айналып Жер бетіне жауын-шашын арқылы түседі.
Азотфиксациялаушы - организмдер өзіне азотты жинап, өлгенде ортаны органикалық азотпен байытады, олар минералданады. Әсіресе бактериялар, суда – көк-жасыл балдырлар (цианобактерия). Мысалы жоңышқа мен люцерна тамыры мен жер бетіндегі органдарында жылына 1 га-ға 150-400 кг жиналады.
Азоттың минералдануы редуценттермен аммонификация және нитрификация нәтижесінде іске асып, аммонификсациялаушы бактериялар өлі органикалық заттарды ыдыратып, азотты аммиакқа айналдырып, су ерітіндісінде аммони иондарын жасайды (NН+). Аэробты ортада нитрификациялаушы бактериялар іс-әрекетінен аммияк тотығып нитриттерге (NО2), сосын нитратқа айналады (NО3).
Өсімдіктердің көбісі азотты топырақтан нитрат күйінде алады, ал жануарлар қоректік тізбек барысында алады. Экскременттер және өлген организмдер қалдықтары ыдырап, неорганикаға айналады. Азот атмосфераға денитрификациялаушы бактериялардың кері нитрификация жасап, нитраттарды бос азотқа айналдырады. Азоттың белгілі бір бөлігі мұхиттарға түсіп, фитопланктондармен сіңіріліп, қоректік тізбек арқылы жануарларға, содан құрлыққа қайта шығады (теңіз өнімдері, құстар) (сурет 1).
