Atmosferos deguonies kvėpavimui reikalingi visi sausumos ir vandens augalai bei gyvūnai: organinių junginių skaidymas anglies ir energijos, reikalingos ląstelių palaikymui ir augimui. Tada augalai ir gyvūnai grąžina deguonį atgal į atmosferą, dirvožemį ar vandenį, nors deguonies yra daug būdų, kuriuos gali pasiimti, pirmiausia sąveikaudami su kitomis dirvožemio ir vandens molekulėmis.
Oras, dirvožemis ir vanduo
Žemės atmosferoje deguonies koncentracija yra 21 proc., O elementas greitai vyksta tarp augalų, gyvūnų ir atmosferos fotosintezės ir kvėpavimo būdu. Vandenyje deguonis juda daug lėčiau, todėl deguonies suvartojimas kvėpuojant dažnai viršija gamybą fotosintezės metu, todėl kasdien ištirpsta deguonies koncentracija. Deguonies prasiskverbimas į prisotintą dirvožemį yra daug lėtesnis nei sausame dirvožemyje, todėl skirtingose dirvožemio dalyse deguonies koncentracija skiriasi. Tai savo ruožtu daro įtaką tolesniam deguonies pernašui.
Fotosintezė
Atliekant fotosintezę, atmosferos anglies dioksidas virsta gliukoze augalų lapų viduje. Deguonis yra fotosintezės šalutinis produktas, kurį augalai išskiria atgal į atmosferą. Jis taip pat gali išsiskirti per šaknų sistemą, tiekdamas dirvožemį deguonimi. Panardinta vandens augalija ir fitoplanktonas fotosintezės metu susidariusį deguonį išskiria į vandenį. Tiek sausumos, tiek vandens
Kvėpavimas
Kvėpavimas yra ląstelių procesas, kurį atlieka ir augalai, ir gyvūnai. Kvėpavimo metu molekulinis deguonis naudojamas organiniams anglies junginiams skaidyti. Gyvūnams ši anglis gaunama iš jų vartojamo maisto, o augaluose esanti anglis gaunama fotosintezės metu. Kvėpavimas, reikalaujantis deguonies, vadinamas aerobiniu kvėpavimu ir susideda iš deguonies, priimančio elektronus iš anglies. Elektronams priimti iš anglies gali būti naudojami ne deguonies elementai, nors jie yra mažiau efektyvūs.
Anaerobinis kvėpavimas
Deguonis kvėpuodamas suteikia daugiausiai energijos augalams, gyvūnams ir mikrobams. Tačiau kai sunaudojamas visas vandenyje ar prisotintame dirvožemyje esantis deguonis, kai kurie mikrobai gali pakeisti kitus junginiai deguoniui, įskaitant geležį, manganą, nitratą ir sulfatą, procese, vadinamame anaerobiniu kvėpavimas. Anaerobinis kvėpavimas yra įprastas šlapžemių dirvožemiuose, kurie yra dažnai užlieti ir kuriuose deguonies koncentracija yra mažesnė nei sausesnių dirvožemių. Kai deguonis vėl patenka į dirvą ar vandenį, vėl prasideda aerobinis kvėpavimas.