Biogeocheminiai ciklai yra bendras tam tikrų medžiagų ciklinio apdorojimo per gyvą ir negyvą medžiagą pavadinimas Žemės biologinėse, geologinėse ir cheminėse sistemose. Santykinai retai biogeocheminiai ciklai vyksta tik atomuose, kuriuos galima rasti tiek organinėse, tiek neorganinėse medžiagose. Labiausiai paplitę biogeocheminiai ciklai yra azoto ir anglies ciklas, po kurio seka deguonies ir hidrologinis arba vandens ciklas.
Azotas ne tik sudaro 78.8 proc. Žemės atmosferos, bet ir daugumos organinių molekulių baltymuose. Azoto ciklas prasideda, kai tam tikros bakterijos dirvožemyje prie augalų šaknų sujungia oro azotą su deguonies arba vandenilio atomais, sudarydamos NO3, nitratų arba NH3, amoniako molekules, kurias augalai sugeria ir apdoroja. Žolėdžiai organizmai minta augalais, kad gautų azoto, o visaėdžiai gyvūnai maitinasi žolėdžiais gyvūnais, perkeldami azotą į jų kūną. Panaudotas azotas patenka į gyvulinės kilmės atliekas, kurias valgo tam tikros bakterijos, todėl azotas gali būti išleistas atgal į orą.
Nors anglis yra tik ketvirtas pagal gausumą elementas pasaulyje, jis yra visų gyvų dalykų pagrindas. Anglies ciklas susideda iš to, kad anglis virsta organine medžiaga, o vėliau vėl į neorganines molekules. Augalai naudoja anglį anglies dioksido pavidalu kvėpuodami fotosintezės metu ir audinių statybai. Gyvūnai įgauna anglies per angliavandenius, o kvėpuodami išskiria anglies molekules į orą. Kai augalai ir gyvūnai miršta, organizmams oksiduojant medžiagą į orą patenka anglis.
Deguonies ciklas yra susijęs su anglies ciklu per gyvūnų ir augalų kvėpavimą. Antras labiausiai paplitęs elementas Žemės atmosferoje, deguonis taip pat yra būtinas daugumai organinių medžiagų. Deguonį į atmosferą išskiria žalieji augalai, kurie jį gamina iš vandens ir anglies dioksido kaip šalutinio fotosintezės produkto. Tada visi gyvūnai jį įkvepia, kad jų kūnas galėtų apdoroti cukrų, kurį naudoja energijai. Be to, vandenyje esantis deguonis cirkuliuoja per vandens augalus ir gyvūnus taip pat, kaip ore esantis deguonis juda per sausumos gyvybę.
Paskutinis biogeocheminis ciklas, hidrologinis ciklas, reiškia vandens judėjimą. Per Žemę nuolat cirkuliuoja daugiau nei milijardas tonų vandens. Šis ciklas padeda palaikyti energijos balansą. Vanduo patenka į orą išgaruodamas didelės energijos taškuose ir vėjo perkeliamas į žemos energijos taškus, kur išsiskiria per kritulius. Grįžęs į Žemę vanduo ne tik papildo vandens atsargas, kuriuos geria gyvūnai, bet ir įsigeria į dirvą, kad galėtų naudoti augalams.