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.
Kompleks dinitrogen logam transisi
Beberapa kompleks logam-dinitrogen mengkatalisis hidrogenasi N menjadi amonia. Salah satunya adalah Mo(III) triamidoaminokompleks Mo[(HIPTN)N]. Sistem ini mempergunakan reduktan seperti Cp*Cr dan pereaksi protonasi seperti garam 2,6-lutidinium. Reduktan yang setara dan proton ditambahkan secara bertahap. Siklus dimulai dengan N berkoordinasi dengan Mo dalam modus akhir. Keadaan oksidasi molibdenum tetap tidak berubah sampai tahap terakhir ketika dioksidasi dari Mo(III) menjadi Mo(IV). Selama sisa siklus, dinitrogen terikat pada Mo melalui ikatan rangkap dua atau tiga disertai dengan perubahan keadaan oksidasi Mo dari +4 sampai +5 dan pelepasan 2 ekivalen gas amonia. Sistem katalitik homogen lainnya berdasarkan molibdenum Prakatalisnya adalah kompleks dimolibdenum dijembatani-dinitrogen yang terhubung dengan ligan PNP(2,6-bis(di-"tert"-butil fosfinometil) piridin). Menambahkan asam ke prakatalis menyebabkan pemisahan kompleks dimolibdenum dijembatani-dinitrogen dan menghasilkan kation hidrida molibdenum yang tidak aktif dan aditif nitrogen molibdenum aktif.(MoPNP(N)). MoPNP(N) kemudian dapat menjalani siklus katalitik penuh dengan proton dan penambahan elektron untuk membentuk amonia. Namun sistem katalitik ini membutuhkan kelebihan kobaltosena yang sangat besar (72 ekiv) dan [LutH]OTf (96 ekiv).