Pflanzenfresser erhalten Stickstoff durch nitrathaltige Proteine in den Pflanzen, die sie fressen. Weder Pflanzen noch Tiere können Luftstickstoff aufnehmen; Stattdessen verlassen sie sich auf Bakterien, um Stickstoff in eine Form umzuwandeln, die Pflanzen aufnehmen können.
Im Stickstoffkreislauf wandeln Bakterien Ammoniak in Nitrate um. Dieser Vorgang wird als Stickstofffixierung bezeichnet und ermöglicht es den Pflanzen, den Stickstoff aufzunehmen, den sie zum Leben benötigen. Die Bakterien, die Stickstoff fixieren, sind Symbionten, die auf und um Pflanzenwurzeln herum leben; sie können bei Bedarf Nährstoffe aus den Pflanzen aufnehmen und die Pflanzen erhalten verwertbare Nitrate.
Pflanzen verwenden die Nitrate zum Aufbau von Proteinen. Pflanzenfresser erhalten den benötigten Stickstoff durch den Verzehr dieser Pflanzen; Fleischfresser beziehen ihren Stickstoff, indem sie die Pflanzenfresser fressen. Wenn ein Tier stirbt, wird Ammoniak als Teil des natürlichen Zersetzungsprozesses gebildet. Stickstofffixierende Bakterien spalten dieses Ammoniak in Nitrate auf und beginnen den Kreislauf erneut.
Atmosphärischer Stickstoff kann dem Stickstoffkreislauf auf zwei Arten zugeführt werden. Die erste erfolgt über einige Arten stickstofffixierender Bakterien; Diese Mikroben haben die Fähigkeit, atmosphärischen Stickstoff direkt in Nitrate umzuwandeln. Die zweite ist, wenn durch Regen Stickstoffverbindungen im Boden abgelagert werden. Bei Gewittern können Blitze eine chemische Reaktion zwischen Stickstoff und Wasser auslösen. Bei dieser Reaktion entstehen Nitrate, die sich zusammen mit dem Regenwasser im Boden ablagern.
