Kolesarjenje s hranili je eden najpomembnejših procesov, ki se dogajajo v ekosistemu. Cikel hranil opisuje uporabo, gibanje in recikliranje hranil v okolju. Dragoceni elementi, kot so ogljik, kisik, vodik, fosforin dušik sta bistvenega pomena za življenje in ga je treba reciklirati, da lahko organizmi obstajajo. Hranilni cikli vključujejo oboje živeti in nežive komponente in vključujejo biološke, geološke in kemične procese. Zaradi tega so ta hranilna vezja znana kot biogeokemični cikli.
Biogeokemične cikle lahko razvrstimo v dve glavni vrsti: globalni in lokalni cikli. Elementi, kot so ogljik, dušik, kisik in vodik, se reciklirajo v abiotskem okolju, vključno z vzdušje, vode in zemlje. Ker je ozračje glavno abiotsko okolje, iz katerega se pridobivajo ti elementi, so njihovi cikli globalne narave. Ti elementi lahko prevozijo velike razdalje, preden jih biološki organizmi prevzamejo. Tla so glavno abiotsko okolje za recikliranje elementov, kot so fosfor, kalcij in kalij. Tako je njihovo gibanje običajno po lokalni regiji.
Ogljik je ključnega pomena za vse življenje, saj je glavni sestavni del živih organizmov. Služi kot hrbtenica za vse organski polimeri, vključno ogljikovi hidrati, beljakovine, in lipidov. Ogljikove spojine, kot sta ogljikov dioksid (CO2) in metan (CH4), krožijo v ozračju in vplivajo na globalno podnebje. Ogljik kroži med živimi in neživimi sestavnimi deli ekosistema predvsem s procesi fotosinteze in dihanja. Rastline in drugi fotosintetski organizmi pridobivajo CO2 iz svojega okolja in ga uporabljajo za gradnjo bioloških materialov. Rastline, živali in razkroji (bakterije in glive) vrnitev CO2 v ozračje z dihanjem. Gibanje ogljika skozi biotske sestavine okolja je znano kot hitri cikel ogljika. Precej manj časa traja, da se ogljik giblje skozi biotske elemente cikla, kot pa ga potrebuje za gibanje skozi abiotske elemente. Če se bo ogljik premikal skozi abiotske elemente, kot so kamnine, tla in oceani, lahko traja kar 200 milijonov let. Tako je ta krog ogljika znan kot počasen cikel ogljika.
Podobno kot ogljik je tudi dušik nujen sestavni del bioloških molekul. Nekatere od teh molekul vključujejo amino kisline in nukleinska kislina. Čeprav je dušika (N2) v atmosferi obilno, večina živih organizmov ne more uporabljati dušika v tej obliki za sintezo organskih spojin. Atmosferski dušik je treba najprej pritrditi ali pretvoriti v amoniak (NH3) s pomočjo nekaterih bakterij.
Kisik je element, ki je bistven za biološke organizme. Velika večina kisika v zraku (O2) izvira iz fotosinteza. Rastline in drugi fotosintetski organizmi uporabljajo CO2, vodo in svetlobno energijo za proizvodnjo glukoze in O2. Glukoza se uporablja za sintezo organskih molekul, medtem ko se O2 sprošča v ozračje. Kisik se odstranjuje iz atmosfere s procesi razgradnje in dihanjem v živih organizmih.
Fosfor je sestavina bioloških molekul, kot so RNA, DNK, fosfolipidiin adenozin trifosfat (ATP). ATP je visokoenergijska molekula, ki nastane v procesih celično dihanje in fermentacija. V ciklu fosforja fosfor kroži predvsem skozi tla, kamnine, vodo in žive organizme. Fosfor se nahaja organsko v obliki fosfatnega iona (PO43-). Fosfor se doda v zemljo in vodo z odtokom, ki nastane zaradi preperevanja kamnin, ki vsebujejo fosfate. PO43- rastline absorbirajo iz zemlje, porabniki pa jih pridobivajo s porabo rastlin in drugih živali. Fosfati se z razpadom dodajo nazaj v tla. Fosfati se lahko zapustijo tudi v usedlinah v vodnem okolju. Ti sedimenti, ki vsebujejo fosfate, sčasoma tvorijo nove kamnine.