Кроме газов, используемых для дыхания и фотосинтеза, живым организмам для существования необходимы питательные элементы, называемые биогенными. Основные биогенные элементы, встречающиеся в морской воде, — это углерод, азот, фосфор, кремний, железо и еще несколько металлов. Когда водный организм погибает, его останки (то, что не пожирают падальщики) тонут, и в конце концов опускаются на дно ниже фотической зоны.
Бактерии и другие организмы разлагают органический материал, лежащий на морском дне. В результате разложения образуются неорганические биогенные вещества. Апвеллинг (подъем вод из глубины к поверхности) — одна из сил, возвращающих неорганические биогены в мелководную зону.
Попав в освещенную зону, неорганические биогены захватываются растениями и возвращаются в пищевую цепь.
Не все элементы и вещества циркулируют с одинаковой скоростью. Одни перемещаются быстро, другие выпадают из цикла и могут задерживаться на морском дне на долгое время. Биогеохимические циклы разных веществ накладывают отпечаток на жизнь и распределение организмов в море.
Распределение биогенов отчасти зависит от глубины: в то время как растения поглощают неорганические биогены только в мелководной (освещенной) зоне, продукты жизнедеятельности животных и их останки присутствуют в океане на всех глубинах. Следовательно, биогены расходуются в мелководной зоне и запасаются на глубине.
Кислород же, напротив, расходуется на глубине и запасается на мелководье. В целом весь биологический цикл можно описать так: первичное производство растительного материала, потребление этого материала водными животными, и, в конечном итоге, выделение животными отходов жизнедеятельности, то есть высвобождение биогенных веществ.