存在于所有蛋白质和DNA中的氮原子在生态系统的非生物和生物组分之间循环。然而，地球上氮的主要形式是氮气，大多数动物和植物都不能使用氮气。因此，氮气必须首先通过固氮细菌转化为可用的形式，然后才能通过其他生物体循环。在人类农业中使用含氮肥料和动物废物产品极大地影响了天然氮循环。

生物磷循环

磷存在于许多重要的生物结构中，如DNA、细胞膜、骨骼和牙齿。它不是以气态形式存在于大气中，而是存在于矿物、沉积物、火山灰和气溶胶中。随着时间的推移，岩石和沉积物会释放无机磷酸盐，并逐渐到达土壤和地表水。植物吸收这些磷酸盐并将其合成有机分子。动物通过食用植物和其它动物获得并结合磷酸盐。当植物和动物死亡或排泄废物时，有机磷酸盐会返回土壤，并被细菌分解，在一个称为磷酸盐矿化的过程中转化为无机形态，供植物再次利用。

地球化学磷循环

天然径流可以将磷酸盐输送到河流、湖泊和海洋，在那里它们可以被水生生物吸收。当水生生物死亡或排泄废物时，含磷化合物可能沉入海底，最终形成沉积层。数千年来，地质抬升可以使含磷岩石从海洋返回陆地。

人类对磷循环的影响

与氮一样，磷也是自然环境中植物生长的一个限制因素，这就导致了农业上为了增加作物产量而在肥料中添加磷的做法。然而，这种做法产生的农业径流可以刺激水产生产者的快速增长，造成各种环境问题。