Oxigenul atmosferic este necesar pentru toate plantele și animalele terestre și acvatice pentru respirație: descompunerea compușilor organici pentru carbon și energie necesară întreținerii și creșterii celulare. Plantele și animalele returnează oxigenul înapoi în atmosferă, sol sau apă, deși există mai multe căi pe care oxigenul le poate lua, în principal prin interacțiunea cu alte molecule din sol și apă.
Aer, sol și apă
Atmosfera Pământului are o concentrație de oxigen de 21%, iar elementul este accelerat rapid între plante, animale și atmosferă prin fotosinteză și respirație. În apă, oxigenul se mișcă mult mai lent, astfel încât consumul de oxigen prin respirație depășește adesea producția prin fotosinteză, rezultând schimbări zilnice ale concentrațiilor de oxigen dizolvat. În mod similar, pătrunderea oxigenului în solul saturat este mult mai lentă decât în solul uscat, ceea ce duce la concentrații diferite de oxigen în diferite părți ale solului. Acest lucru, la rândul său, influențează transportul suplimentar de oxigen.
Fotosinteză
În fotosinteză, dioxidul de carbon atmosferic este transformat în glucoză în frunzele plantelor. Oxigenul este un produs secundar al fotosintezei și este eliberat de plante înapoi în atmosferă. Poate fi eliberat și prin sistemul radicular, oferind oxigen solului. Vegetația acvatică scufundată și fitoplanctonul eliberează în apă oxigenul produs în timpul fotosintezei. Atât terestre, cât și acvatice plantele produc oxigen disponibil pentru respirație de către alte plante și animale.
Respiraţie
Respirația este un proces celular efectuat atât de plante, cât și de animale. În timpul respirației, oxigenul molecular este utilizat pentru a descompune compușii organici de carbon. La animale, acest carbon provine din alimentele pe care le consumă, în timp ce carbonul din plante se obține în timpul fotosintezei. Respirația care necesită oxigen este denumită respirație aerobă și constă din oxigen care acceptă electroni din carbon. Alte elemente decât oxigenul pot fi utilizate pentru a accepta electroni din carbon, deși sunt mai puțin eficienți.
Respirația anaerobă
Oxigenul furnizează cea mai mare energie plantelor, animalelor și microbilor în timpul respirației. Cu toate acestea, atunci când a fost consumat tot oxigenul din apă sau solul saturat, unii microbi îl pot substitui pe alții compuși pentru oxigen, inclusiv fier, mangan, nitrat și sulfat, într-un proces cunoscut sub numele de anaerob respiraţie. Respirația anaerobă este frecventă în solurile din zonele umede, care sunt frecvent inundate și au concentrații mai mici de oxigen decât solurile mai uscate. Când oxigenul reintră în sol sau în apă, respirația aerobă începe din nou.