Ejemplo de ciclo biogeoquímico, tomada de Wikipedia
La materia que ha existido en la Tierra, desde su formación, ha sido prácticamente la misma, ya que se recibe poca materia procedente del Universo y tampoco se pierde mucha hacia el espacio exterior. Por tanto, la materia, en forma de bioelementos (C, H, N, P, S, etc.) que componen las biomoléculas es un recurso limitado que debe reciclarse una y otra vez mediante los ciclos biogeoquímicos.
Los ciclos biogeoquímicos son un conjunto de procesos biológicos, químicos y geológicos que experimentan los elementos químicos de los que se compone la materia viva a través de un ecosistema. Estos elementos químicos están sometidos a unos circuitos cíclicos que consisten, básicamente, en que pasan de formar parte de materia inorgánica inerte a formar parte de materia constitutiva de los seres vivos, y posteriormente, pasan de formar parte de los seres vivos a materia inorgánica inerte, cerrándose el ciclo.
El papel de los microorganismos en estos ciclos es fundamental. Los microorganismos autótrofos sintetizan compuestos orgánicos a partir de moléculas inorgánicas gracias a la energía procedente del Sol (fotoautótrofos) o de reacciones químicas (quimioautótrofos). Estos compuestos pasan a través de las cadenas alimentarias de unos seres vivos a otros. Los microorganismos son capaces de realizar la descomposición de la materia orgánica compleja muerta (cadáveres de animales y restos de vegetales) en materia orgánica sencilla y, posteriormente, la transformación de la materia orgánica sencilla en materia inorgánica (mineralización). La mineralización que realizan los microorganismos permite, por un lado, incorporar materia inerte a la Biosfera impidiendo que ésta se vaya agotando y, por otro lado, pone a disposición de los organismos vegetales materia inorgánica utilizable.