Dòng năng lượng đi qua HST chỉ theo một chiều, không hoàn nguyên. Ngược lại, vật chất tham gia tạo thành các cơ thể sống luôn vận động, biến đổi trong nhiều chu trình từ các cơ thể sống vào MT vật lý không sống và ngược lại. Chu trình này được gọi là chu trình sinh địa hóa.(xem hình 3.4)

Như vậy, chu trình sinh địa hóa là chu trình vận động có tính chất tuần hoàn của vật chất trong sinh quyển từ môi trường bên ngoài chuyển vào trong cơ thể sinh vật, rồi từ cơ thể sinh vật lại chuyển trở lại MT.

Hình 3.4: Sơ đồ tổng quát chu trình sinh địa hóa tự nhiên của Trái đất

Chu trình tuần hoàn sinh địa hóa là vòng tuần hoàn khép kín về vật chất và vòng tuần hoàn hở về năng lượng, được biểu diễn bằng sơ đồ tổng quát ở hình vẽ trên(hình 3.4)

Chu trình sinh địa hóa của các nguyên tố hóa học được chia làm 2 loại:

- Chu trình sinh địa hóa chủ yếu : C,P,N,S, nước.

- Các chu trình còn lại là chu trình thứ yếu.

· Chu trình cacbon.

Chu trình cacbon bắt đầu từ phản ứng quang hợp của thực vật, thực hiện dưới tác động của ánh sáng Mặt trời với chất xúc tác là các hạt diệp lục( clorophyll) và kết thúc bằng việc tạo ra các hợp chất hữu cơ theo phản ứng:

Ánh sáng Mặt Trời

CO2 + H2O --------------------------à C6H12O6 + O2 + Q

Clorophyll

Trong phản ứng quang hợp trên,Q là năng lượng sơ cấp thô chứa trong sinh khối thực vật, có giá trị bằng 674 kcal/kg, tồn tại dưới dạng năng lượng liên kết H-C-O của cacbuahydro C6H12O6. Cùng với việc tổng hợp C6H12O6, quá trình quang hợp còn tạo ra oxy cần thiết để duy trì sự sống trên Trái đất.(xem hình 3.5)

· Chu trình Nitơ

Chu trình Nitơ có vai trò quan trọng trong đời sống của Trái đất, vì N là nguyên tố cấu thành nên các prôtit, axit amin, AND,ARN (xem hình 3.6 )   

· Chu trình P

Photpho là thành phần quan trọng của chất nguyên sinh. Hàm lượng photpho trong cơ thể thường lớn so với MT bên ngoài. Trong tự nhiên phtopho chứa nhiều trong các loại đá, đặc biệt là apatit.

Chu trình P thường bắt đầu từ việc khai thác các muối photpho trong thạch quyển dưới dạng photphat (apatit và photphorit), sau khi tham gia vào sự chuyển hóa trong sinh quyển cuối cùng quay trở về thủy quyển và thạch quyển.

· Chu trình nước

Chu trình nước bao gồm việc bốc hơi nước từ các đại dương, tạo ra mưa, các dòng chảy mặt, ngầm và kết thúc ở các đại dương. Chu trình nước có vai trò cực kỳ quan trọng trong đời sống của Trái đất ở các khía cạnh: tạo ra nguồn nước ngọt cho động thực vật và con người, thực hiện sự tái phân bố nhiệt độ bề mặt Trái đất, vận động dòng chuyển dịch của không khí và nước trên Trái đất.