Pagrindinių elementų apykaita gamtoje
Žiūrint globaliniu mastu, Žemės plutos, atmosferos, upių, ežerų bei jūrų vandens pagrindinė cheminė sudėtis apytikriai per 600 milijonų praktiškai nepakito. Tai nereiškia, kad kai kuriuose Žemės vietuose nevyko gana didelių Žemės plutos sudėties pakitimų: tarp Žemės plutos, mantijos ir branduolio vyksta pastovus cheminiai procesai. Nusistovėjusi dinamiška pusiausvyra, veikaint kintančioms sąlygoms, gali būti pastumta į vieną ar kitą pusę. Dėl to priežasties tarp Žemės plutos, mantijos ir branduolio bei amosferos bei hidrosferos vyksta cheminių elementų migracija ir jų sudėtis kinta. Šie procesai sudaro Žemės geocheminį ciklą. Įsijungus į šį ciklą gyviesiems organizmams, daugelių atvejų elementų apykaitos procesai intensyvėja.
Svarbiausią reikšmę gyviesiems organizmams turi biogeniniai elementai, kurie sudaro visų gyvų organizmų pagrindą. Biocheminės reakcijos užtikrina jų pastovią apykaitą gamtoje. Čia svarbų vaidmenį vaidina Saulės energija, kuri fotosintezės procese virsta cheminė energija, o ši naudojama visoms biocheminems reakcijoms.
98 procentus Žemės plutos sudaro aštuoni elementai: deguonis, silicis, aliuminis, geležis, kalcis, natris, kalis ir manganas. 99,1% augalų audinių sudaryti iš septynių elementų: deguonis, anglis, vandenilis, natris, kalis, kalcis ir silicis, o 99,1% žmogaus ir aukštesniųjų gyvūnų kūnų sudaro šeši elementai: deguonis, anglis, vandenilis, azotas, kalcis, fosforas. 70 kilogramų sveriantis žmogus turi apie 45,5kg deguonies, 12,6kg- anglies, 7kg- vandenilio, 14kg- kalcio.Tarp biogeninių elementų ypatingą padėtį užima anglis. Jos sugebėjimas sudaryti įvairaus ilgio ir struktūros grandinės sudaro pagrindą daugybei cheminių junginių. Anglies biocheminis ciklas yra gyvybės Žemėje pagrindas. Žemės plutoje anglies nedaug, vidutiniškai 200mg/kg, todėl pagal paplitimą Žemės plutoje ji užima tik septinioliktą vietą. Didžiausias Žemės plutoje paplitęs anglies kiekis susikaupės nuosėdinėse uolienuose, ypač dolomituose ir klintyse. Vandenyje anglis buna karbonatų ir hidro karbonatų, ištirpusio CO2 ir įvairių organinių medžiagų pavidalu.
Deguonis yra labiausiai paplitęs elementas Žemėje. Jo kiekis 46,4*104 mg/kg. Jis sudaro pagrindinę vandens dalį. Gyvi organizmai daugiausiai deguonės gauna iš oro. Sunaudotą deguonį kompensuoja fotosintezė. Ji ir buvo pagrindinė priežastis, dėl kurios deguonies koncentracija pirmykštėje Žemės atmosferoje didėjo.
Šiuolaikiniais duomenimis, deguonies kiekis atmosferoje mažai kinta, nors antropogeninė žmogaus veikla, ypač kuro deginimas, sunaudoja labai daug deguonies. Pvz.: vidaus degimo variklyje sudegant 1l benzino sunaudojama apytikriai žmogaus kvėpavimui reikalingo deguonies paros norma. Tačiau daugiausiai rizikuojama sumažinti deguonies kiekį Žemėje, kai beatodariškai kertami miškai arba teršiant vandenis naftos produktais, naikinamas fitoplanktonas, kuris teikia Žemei 70% deguonies, bei kitais būdais stabdant fotosintezės procesą.