Біосфера - це оболонка Землі, заселена живими організмами. Біосфера нашої планети є складною системою, в якій постійно здійснюються кругообіг різних речовин, тісно взаємопов'язаних між собою. Азот - один з обов'язкових елементів найважливіших органічних сполук, з яких складаються тканини всіх живих організмів (білків, АТФ, нуклеїнових кислот, тощо).
Основні запаси даного хімічного елемента знаходяться в атмосфері у вигляді молекулярного азоту, який не доступний для засвоєння рослинами в такій формі. Процес кругообігу азоту починається з надходження в екосистему сполук азоту при випаданні опадів. Азотисті сполуки утворюються в атмосфері при розрядах блискавок під час гроз. З дощем вони потрапляють в ґрунт і воду.
Мала частка азотистих з'єднань викидається в навколишнє середовище при виверженнях вулканів. Вчені вважають, що джерелом всього азоту при формуванні нашої планети був вулканогенний NH3, який потім піддався окисленню атмосферним киснем.
Таким чином, є два шляхи залучення молекулярного азоту в біогенний круговорот. Перший спосіб полягає в електричному та фотохімічному окисленні азоту атмосферного повітря. Другий шлях - біологічна фіксація даного елемента мікроорганізмами-азотфиксаторами, в т.ч. бульбочкових бактерій. Лише деякі прокаріоти здатні здійснювати зв'язування атмосферного азоту. В результаті їх життєдіяльності утворюється в кілька разів більше оксиду азоту на кв.м. площі поверхні Землі в рік, ніж при окисленні атмосферного азоту киснем.
Бульбочкові бактерії та інші азотфіксатори переводять азот з молекулярного стану в сполуки, які легко засвоюються рослинами. Потім азот просувається по харчових ланцюжках екосистем в біосфері до редуцентов, частіше в грунтовому покрові. Після загибелі рослин і тварин їх організми розкладаються за участю численних мікробів. При цьому органічний азот бере участь в різних хімічних реакціях. Так, в процесі денітрифікації органічних речовин утворюється елементарний азот, який потім повертається в атмосферу, де починається новий виток його циркуляції по зовнішньому колу. Але основні запаси азоту екосистем розміщені в грунті. При розкладанні білків за участю гнильних бактерій утворюється аміак його похідні, які окислюються нітріфіцірующімі бактеріями до нітритів і нітратів. Ці сполуки надходять у води Світового океану і атмосферне повітря. Саме звідси даний елемент потрапляє знову в організми рослин і далі «рухається» по внутрішніх каналах кругообігу. Таким чином, живі організми виконують ключову роль в кругообігу азоту.
Господарська діяльність людини вкрай негативно позначається на балансі азоту в природі. До того, як людина стала інтенсивно використовувати азотні мінеральні добрива для підвищення врожайності сільськогосподарських культур, процеси нітрифікації і денітрифікації в природі були повністю збалансовані.