Laut
Sinar hanya dapat menembus permukaan laut di atas 200 m, sehingga tumbuhan hanya dapat tumbuh di bagian ini. Bagian permukaan seringkali kekurangan komponen-komponen nitrogen yang aktif secara biologis. Siklus nitrogen di laut terdiri dari proses transformasi mikrobial yang meliputi pengikatan nitrogen, asimilasi nitrogen, nitrifikasi, anamoks, dan denitrifikasi. Beberapa proses tersebut terjadi di laut dalam, sehingga pertumbuhan tumbuhan lebih besar di daerah yang mengalami pembalikan massa air, dan juga di daerah dekat muara yang mengandung nutrien yang terbawa dari daratan. Maka dari itu, wilayah yang paling produktif, kaya akan plankton, dan juga kaya akan ikan umumnya terletak di daerah pesisir.
Pengikatan nitrogen
Nitrogen merupakan unsur yang penting bagi semua bentuk kehidupan karena nitrogen diperlukan untuk proses biosintesis komponen dasar tumbuhan, hewan, dan bentuk kehidupan lainnya. Nukleotida, komponen penting penyusun DNA dan RNA serta asam amino penyusun protein merupakan contoh komponen dasar penyusun kehidupan makhluk hidup. Dengan memahami hal tersebut, maka pengikatan nitrogen agar dapat digunakan bagi tumbuhan merupakan konsep penting dalam pertanian sehingga manufaktur pupuk berkembang. Pengikatan nitrogen secara sintetis juga digunakan dalam pembuatan bahan peledak. Pengikatan nitrogen di alam dapat terjadi melalui kilat dan aktivitas mikroba.