Усі живі організми взаємозв’язані з неживою природою і включені в безперервний кругообіг речовин і енергії. В результаті відбувається біогенна міграція атомів. Необхідні для життя хімічні елементи переходять із зовнішнього середовища в організм. При розкладі органічних речовин ці елементи знову повертаються в навколишнє середовище.

В атмосфері завжди присутні гази: азот — 78%, кисень — 20,9% , вуглекислий газ — 0,033% та інші гази-домішки, у тому числі пара води. Ці гази перетворюються живою речовиною планети. У процесі фотосинтезу зелені рослини поглинають вуглекислий газ і виділяють кисень. Вуглекислий газ використовується на побудову органічних речовин і через рослинні організми, у вигляді поживних речовин, переходить в організм тварин. Кисень використовується всіма живими організмами у процесі дихання, для окиснення органічних речовин, при розкладанні відмерлих залишків організмів. У результаті цих процесів утворюється вуглекислий газ, що знову виділяється в атмосферу. Вільний азот атмосфери поглинається у ґрунті азотфіксувальними бактеріями і переходить до складу сполук, доступних для засвоєння рослинами. З ґрунту сполуки Нітрогену поглинаються рослинами для синтезу органічних речовин. Після відмирання інша група мікроорганізмів перетворює Нітроген і вивільняє його в атмосферу.

У результаті кругообігу речовин відбувається безперервне переміщення хімічних елементів із живих організмів у неживу природу й навпаки. Кругообіг речовин складається з двох протилежних процесів, пов’язаних з акумуляцією елементів у живих організмах і мінералізацією в результаті їх розкладу. Утворення живої речовини переважає на поверхні Землі, а мінералізація — у ґрунті і морських глибинах.

Одночасно з міграцією атомів відбувається і перетворення енергії. Єдиним джерелом енергії на Землі є сонце. Частина тепла витрачається на обігрівання землі і випаровування води. І лише 0,2% сонячної енергії нагромаджується у процесі фотосинтезу. Ця енергія перетворюється на енергію хімічних зв’язків органічних речовин, при розщепленні й окисненні яких у процесі живлення виділяється і знову витрачається на процеси життєдіяльності організмів: ріст, рух, розмноження, розвиток. Цей процес незамкнутий, тому є необхідність у постійному надходженні сонячної енергії.

Отже, біосфера являє собою велику систему, що складається з різнорідних компонентів, пов’язаних між собою процесами перетворення енергії та речовини. Міграція речовин замкнута в цикли, компонентами яких є тіла живої і неживої природи. Циклічність процесів забезпечує безперервне існування біосфери.