Все структурные компоненты биосферы - горные породы, природные воды, газы, почвы, растительность, животные, микроорганизмы - связаны непрекращающимся процессом круговорота веществ. Круговорот веществ - важный фактор существования биосферы, поддерживающий ее целостность и устойчивость.

Каждый элемент, входящий в состав живого вещества, поступает в организм из окружающей среды, вовлекается в процесс клеточного метаболизма, после чего снова возвращается в окружающую среду, а затем опять используется живой природой. Этот круговорот активных элементов называется биогенной миграцией атомов (в отличие от происходящих на Земле физико-химических перемещений веществ в воде, атмосфере, почве, породах земной коры и пр). Для биогенной миграции характерна аккумуляция, концентрация элементов в живых организмах, и обратный процесс - минерализация: освобождение элементов при разложении мертвых организмов бактериями. Основные элементы биогенной миграции - водород, кислород, углерод, азот, калий, кальций, фосфор, сера и др.

Химические элементы многократно вовлекаются в круговорот веществ. Это важное условие существования биосферы. Если бы этого не было, запасы любого элемента на Земле быстро иссякли бы и жизнь прекратилась. Однако циклы круговорота элементов не замкнуты: некоторая часть биосферного вещества, благодаря концентрирующей функции живых организмов, выходит из круговорота за пределы современной биосферы, в глубокие слои земной коры. (Вот почему каждое последующее состояние биосферы не повторяет предшествующего, биосфера постоянно обновляется, что способствует ее прогрессивному эволюционному развитию.) Так, круговорот углерода совершается в течение 3-5 тыс. лет. Доля углерода, выходящего из этого цикла, ничтожно мала - около стомиллионной доли процента от общего количества находящегося в обращении углерода. Но за всю геологическую историю биосферы таких "выходов" углерода за пределы биосферного круговорота произошло около 100 тыс., и это привело к накоплению в геологическом прошлом триллионов тонн ископаемого органического вещества, запасенного в углях, нефти, битумах, горючих сланцах.

Таким образом, специфическая черта биосферы как особой оболочки Земли - непрерывно происходящий в ней круговорот веществ.