氮循环
氮是最有可能被限制的元素之一植物增长．就像碳，氮有它自己的生物地球化学循环，在大气，岩石圈,水圈（)．不像碳，碳主要储存在沉积岩在美国，大部分氮以氮离子的形式存在于大气中无机化合物(N2)．它是主要的大气气体，约占大气体积的79%。然而，植物不能利用气态的氮，但却能够利用同化只有在它已经转化为氨(NH3.)和硝酸盐(NO3.−)．这个还原过程，叫做固氮作用，是一个化学反应从另一个分子中获取电子。闪电能固定少量的氮，但从大气中收集的大部分氮都被闪电带走了固氮细菌和蓝藻(以前称为蓝绿藻)．
某些固氮细菌能与豆类和其他植物亲密共存(共生)，为植物提供必要的氮()．在这个共生协会,细菌被包裹在生长在植物根部的结节中，通过这些结节可以获得被常驻细菌固定的氮。蓝藻菌已经与各种生命形式发展出类似的关系，如地苔、角苔、苏铁和至少一属开花植物(Gunnera)．他们的共生关系真菌已经获得了自己的名称——共存物种被称为地衣．
其他微生物执行着推动氮循环的重要任务。虽然植物可以吸收氨和硝酸盐，但大部分的氨土壤转化为亚硝酸盐(NO2−)，再由某些需氧细菌通过氧化过程转化为硝酸盐硝化作用．一旦氮同化通过植物，它可以转化为有机形式，如氨基酸和蛋白质。动物只能使用有机氮，它们通过食用植物或其他动物获得有机氮。当这些生物死亡时，某些微生物，如食腐生物，能够参与有机氮分解成氨(加氨)，为硝化过程提供持续的氨供应。虽然大气中氮的固定是氮循环的重要组成部分，但氨化和硝化作用是防止有机氮返回大气并保持在生物圈中循环的主要方法。
然而，有些氮确实会回到大气中反硝化细菌分解硝酸盐获得氧气，从而释放气态氮2．氮也会从植物和土壤中流失环境通过其他途径，包括侵蚀，径流氨挥发到大气中，以及从土壤中淋滤到湖泊和河流。最终，这些营养物质中的一部分会随着河流的冲刷进入海洋海洋表面。
硫循环
硫在所有生物体内都是一种组成一些蛋白质，维生素和激素。像碳和氮一样，硫在大气、岩石圈和水圈之间循环;但是，与这两种元素不同的是，它在大气和岩石圈中都有主要的储层。正如氮循环一样，微生物的活动在这种营养物质的全球循环中至关重要。
这一过程始于地球化学和气象过程，如岩石风化。当硫磺从岩石中释放出来并与空气，则转化为硫酸盐(SO4)，可被植物和微生物吸收，并转化为有机形式。动物从食物中获取这些有机形式的硫。当生物死亡和分解时，一些硫进入微生物的组织，另一些则以硫酸盐的形式再次释放出来。然而，陆地生态系统中的硫在持续流失，部分硫流入湖泊和溪流，最终以径流的形式流入海洋。更多的硫通过大气中的沉降物进入海洋。
一旦进入海洋，一些硫就会在海洋中循环社区随着它的移动食物链，一些重新进入大气层，一些流失到海洋深处，因为它与铁结合形成硫化铁(FeS)，这是海洋沉积物黑色的原因。硫自然地以三种主要方式重新进入大气:浪花将大量硫元素从海洋释放到大气中;无氧呼吸由硫酸盐还原细菌引起的释放硫化氢(H2S)气体，特别是来自沼泽、潮滩和类似厌氧微生物繁殖环境的气体;而且火山活动向大气中释放额外但数量少得多的硫磺气体。
自工业革命，人类活动对硫从岩石圈向大气的运动有重要的贡献，如燃烧化石燃料和金属加工产生了大量的碳排放二氧化硫．硫和氮的氧化物有助于酸雨这在这些工业活动的下风处很常见(看到酸雨)．