Ilmakehän happea tarvitaan kaikilta maa- ja vesikasveilta ja eläimiltä hengitykseen: orgaanisten yhdisteiden hajoaminen hiiltä ja energiaa varten solujen ylläpitoon ja kasvuun. Kasvit ja eläimet palauttavat sitten hapen takaisin ilmakehään, maaperään tai veteen, vaikka happea on useita polkuja, pääasiassa vuorovaikutuksessa muiden maaperässä ja vedessä olevien molekyylien kanssa.
Ilma, maaperä ja vesi
Maan ilmakehässä on happipitoisuus 21 prosenttia, ja alkuaine kiertää nopeasti kasvien, eläinten ja ilmakehän välillä fotosynteesin ja hengityksen avulla. Vedessä happi liikkuu paljon hitaammin, joten hapen kulutus hengityksen kautta ylittää usein tuotannon fotosynteesin kautta, mikä johtaa päivittäisiin muutoksiin liuenneen hapen pitoisuuksissa. Samoin hapen tunkeutuminen tyydyttyneeseen maaperään on paljon hitaampaa kuin kuivassa maaperässä, mikä johtaa erilaisiin happipitoisuuksiin maaperän eri osissa. Tämä puolestaan vaikuttaa edelleen hapensiirtoon.
Fotosynteesi
Fotosynteesissä ilmakehän hiilidioksidi muuttuu glukoosiksi kasvien lehtien sisällä. Happi on fotosynteesin sivutuote, ja kasvit päästävät sen takaisin ilmakehään. Se voidaan myös vapauttaa juurijärjestelmän kautta, jolloin happea maaperään. Vedenalainen kasvillisuus ja kasviplankton vapauttavat fotosynteesin aikana tuotettua happea veteen. Sekä maalla että vedessä
kasvit tuottavat happea saatavilla muiden kasvien ja eläinten hengittämiseen.Hengitys
Hengitys on soluprosessi, jonka suorittavat sekä kasvit että eläimet. Hengityksen aikana molekyylihappea käytetään orgaanisten hiiliyhdisteiden hajottamiseen. Eläimillä tämä hiili tulee heidän kuluttamastaan ruoasta, kun taas kasvien hiiltä saadaan fotosynteesin aikana. Happea vaativaa hengitystä kutsutaan aerobiseksi hengitykseksi ja se koostuu hapen vastaanottavista elektroneista hiilestä. Muita osia kuin happea voidaan käyttää elektronien vastaanottamiseen hiilestä, vaikka ne ovatkin vähemmän tehokkaita.
Anaerobinen hengitys
Happi antaa eniten energiaa kasveille, eläimille ja mikrobeille hengityksen aikana. Kuitenkin, kun kaikki vedessä tai kyllästetyssä maaperässä oleva happi on kulutettu, jotkut mikrobit voivat korvata toisen hapen yhdisteet, mukaan lukien rauta, mangaani, nitraatti ja sulfaatti, prosessissa, joka tunnetaan anaerobisena hengitys. Anaerobinen hengitys on yleistä kosteikkomailla, jotka ovat usein tulvia ja joilla on alhaisemmat happipitoisuudet kuin kuivemmilla mailla. Kun happi palaa maaperään tai veteen, aerobinen hengitys alkaa uudelleen.