การหมุนเวียนของแร่ธาตุและการถ่ายทอดพลังงานเป็นหัวใจสำคัญของระบบนิเวศทำให้ระบบนิเวศคงอยู่ได้การหมุนเวียนของแร่ธาตุเป็นวัฏจักรจากสิ่งแวดล้อมเข้าสู่สิ่งมีชีวิตและจากสิ่งมีชีวิตถูกปลดปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อมอีก หมุนเวียนสับเปลี่ยนกันไป การหมุนเวียนของธาตุอาหารนี้เกิดขึ้นจากการทำงานร่วมกันระหว่างกระบวนการทางชีวภาพ การะบวนการทางกายภาพ และกระบวนการทางเคมีที่เกิดขึ้นทั้งในสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อม ทำให้แร่ธาตุเกิดการหมุนเวียนอยู่ในระบบนิเวศได้จึงเรียกว่า การหมุนเวียนทางชีวธรณีเคมีหรือวัฏจักรชีวธรณีเคมี (Biogeochemical Cycle)
วัฏจักรชีวธรณีเคมี (Biogeochemical Cycle) บนโลกนี้มีมากมายแต่วัฏจักรชีวธรณีเคมีที่สำคัญ ซึ่งเป็นการหมุนเวียนธาตุอาหารหลักของสิ่งมีชีวิตมีดังนี้
วัฏจักรของน้ำ (Hydrologic Cycle in Ecosystem)
น้ำเป็นปัจจัยสำคัญในการดำรงชีวิตของมนุษย์ และเป็นองค์ประกอบที่สำคัญของสิ่งมีชีวิตทั้งหลาย น้ำมีอยู่ในโลกทั้งหมดราว 1,350 ล้านลูกบาศก์กิโลเมตร ประมาณร้อยละ 1 ของน้ำจำนวนนี้จะอยู่ในทะเลสาบ แม่น้ำลำคลอง และใต้ดิน ปริมาณน้ำจำนวนหนึ่งจะถูกส่งผ่านไปมาในบรรยากาศ น้ำที่ถูกส่งเข้าสู่บรรยากาศจะตกลงเป็นฝนหรือหิมะในปริมาณใกล้เคียงกัน ปริมาณน้ำทั้งหมดจะอยู่ในทะเลมหาสมุทร ร้อยละ 97 อยู่ใต้ดิน ร้อยละ 0.6 อยู่ในดิน ร้อยละ 0.2 อยู่ในลักษณะของน้ำแข็ง ร้อยละ 2.1 และอยู่ในลักษณะของไอน้ำที่ลอยอยู่ในบรรยากาศ ร้อยละ 0.001
วัฏจักรของน้ำ
จากภาพพลังงานจากแสงอาทิตย์ ทำให้น้ำจากแหล่งน้ำต่าง ๆ ระเหยกลายเป็นไอ รวมทั้งน้ำในดินด้วย ส่วนพืชมีการคายน้ำออกสู่บรรยากาศเช่นกัน น้ำเหล่านี้จะรวมตัวกันเป็นไอน้ำและเมื่อลอยสูงขึ้นสู่บรรยากาศก็รวมตัวกันเป็นเมฆ แล้วตกลงมาเป็นฝน บางส่วนถูกดูดเก็บไว้ในดิน ส่วนที่ไม่ได้ดูดเก็บไว้ก็ไหลลงสู่ลำธาร แม่น้ำ ทะเลสาบ แล้วลงสู่มหาสมุทรต่อไป น้ำในดินถ้าลงชั้นหินใต้ดินที่เก็บน้ำไว้ได้ก็จะเป็นแหล่งน้ำบาดาล ซึ่งอาจกลับขึ้นสู่ผิวโลกตามธรรมชาติ เป็นน้ำพุร้อนหรือด้วยการขุดเจาะน้ำกลับมาใช้ได้หรือไหลออกไปสู่ทะเล น้ำส่วนที่อยู่ในดินชั้นบนก็ถูกดูดมาใช้โดยพืชได้ สัตว์ได้รับน้ำโดยตรงจากแหล่งน้ำหรือจากพืช แล้วปล่อยน้ำออกมากับของเสียและการหายใจกลับสู่บรรยากาศ จึงเห็นได้ว่าน้ำสามารถหมุนเวียนเข้าสู่สิ่งมีชีวิตแล้วกลับคืนออกไปได้
วัฏจักรของน้ำจำเป็นต่อสิ่งมีชีวิตมากเพราะน้ำเป็นตัวละลายที่ดี จึงนำแร่ธาตุที่จำเป็นเข้าสู่พืช เพื่อสร้างเป็นสารอาหารให้แก่สิ่งมีชีวิต การทราบวัฏจักรของน้ำจึงมีประโยชน์ในด้านการอนุรักษ์สิ่งมีชีวิต และสภาพแวดล้อม
