1. Время, достаточное для полного оборота вещества

Вещество	Время (годы)
Углекислый газ атмосферы (через фотосинтез)	300
Кислород атмосферы (через фотосинтез)	2000
Вода океана (путём испарения)	106
Азот атмосферы (путём окисления электрическими разрядами, фотохимическим путём и биологической фиксацией)	108
Вещество континентов (путём денудации — выветривания)	108

В круговороте веществ участвуют химические элементы и соединения, более сложные ассоциации вещества и организмы. Процессы изменения вещества могут носить преимущественно характер механического перемещения, физико-химического превращения, ещё более сложного биологического преобразования или носить смешанный характер.

Малый биологический (биогеохимический) круговорот веществ происходит в системе почва – живые организмы. Биогеохимический круговорот веществ включает биологические и абиотические (химические) процессы трансформации и миграции веществ и энергии. В его основе лежит продукционный процесс образования органического вещества зелёными растениями, которые извлекают элементы питания из почвы, а углекислый газ из атмосферного воздуха. Возвращаясь в почву с опадом и после отмирания живых организмов, элементы питания могут включаться в абиотические процессы и затем вновь поглощаться растениями. Иногда учёные разделяют понятия и определения малого биологического и биогеохимического круговоротов веществ, объясняя это наличием в биогеохимическом круговороте как биологических, так и абиотических (химических) процессов. Однако трудно представить малый биологический круговорот веществ без абиотических реакций растворения, гидролиза, окисления и др. В то же время, учитывая не замкнутость круговоротов, малый биологический круговорот можно представить как часть биогеохимического круговорота.

Как в большом геологическом, так и в биогеохимическом круговоротах веществ, одна из ведущих ролей принадлежит влагообороту (круговороту воды). Подавляющее большинство биогеохимических процессов и абиотических реакций происходит в водной среде. Биогеохимический круговорот веществ является составной частью большого геологического круговорота.

Изучением круговоротов веществ занимались многие русские учёные. В.И. Вернадский выделил геохимическую группу так называемых циклических химических элементов. К ним относят практически все широко распространённые и многие редкие химические элементы, например углерод, кислород, азот, фосфор, серу, кальций, хлор, медь, железо, йод. Из цикличных химических элементов особенно важную роль в биогенном цикле играют углерод, азот, фосфор, сера.

Круговорот углерода. Углерод – основной биогенный элемент, играющий важнейшую роль в образовании живого вещества биосферы. Углекислый газ из атмосферы в процессе фотосинтеза, осуществляемого зелёными растениями, ассимилируется и превращается в разнообразные и многочисленные органические соединения растений. Растительные организмы, особенно низшие микроорганизмы, морской фитопланктон, благодаря исключительной скорости размножения продуцируют в год около 1,5·10¹¹ тонн углерода в виде органической массы, что соответствует 5,86·10²⁰Дж (1,4·10²⁰кал) энергии. Растения частично поедаются животными (при этом образуются более или менее сложные пищевые цепи). В конечном счёте, органическое вещество в результате дыхания организмов, разложения их трупов, процессов брожения, гниения и горения превращается в углекислый газ или отлагается в виде сапропеля, гумуса, торфа, которые, в свою очередь, дают начало многим каустобиолитам – каменным углям, нефти, горючим газам. В процессах распада органических веществ, их минерализации огромную роль играют бактерии (например, гнилостные), а также многие грибы (например, плесневые).