Ökologische Systeme (Ökosysteme) haben viele biogeochemische Kreisläufe, die als Teil des Systems arbeiten, z. B. den Wasserkreislauf, den Kohlenstoffkreislauf, den Stickstoffkreislauf usw. Alle vorkommenden chemischen Elemente in Organismen sind Teil der biogeochemischen Kreisläufe. Diese chemischen Elemente sind nicht nur Teil lebender Organismen, sondern durchlaufen auch abiotische Faktoren von Ökosystemen wie Wasser (Hydrosphäre), Land (Lithosphäre) und / oder Luft (Atmosphäre).

Die Lebenden Faktoren des Planeten können zusammen als Biosphäre bezeichnet werden. Alle Nährstoffe wie Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Phosphor und Schwefel, die von lebenden Organismen in Ökosystemen verwendet werden, sind Teil eines geschlossenen Systems. Daher werden diese Chemikalien recycelt, anstatt wie in einem offenen System ständig verloren zu gehen und nachgefüllt zu werden.

Der Energiefluss in einem Ökosystem ist ein offenes System. Die Sonne gibt dem Planeten ständig Energie in Form von Licht, während sie schließlich in Form von Wärme in den trophischen Ebenen eines Nahrungsnetzes genutzt wird und verloren geht. Kohlenstoff wird verwendet, um Kohlenhydrate, Fette und Proteine herzustellen, die Hauptquellen für Nahrungsenergie. Diese Verbindungen werden oxidiert, um Kohlendioxid freizusetzen, das von Pflanzen zu organischen Verbindungen aufgefangen werden kann. Die chemische Reaktion wird durch die Lichtenergie der Sonne angetrieben.

Sonnenlicht wird benötigt, um Kohlenstoff mit Wasserstoff und Sauerstoff zu einer Energiequelle zu verbinden, aber Ökosysteme in der Tiefsee, in die kein Sonnenlicht eindringen kann, erhalten Energie aus Schwefel. Schwefelwasserstoff in der Nähe von hydrothermalen Quellen kann von Organismen wie dem Riesenrohrwurm genutzt werden. Im Schwefelkreislauf kann Schwefel für immer als Energiequelle recycelt werden. Energie kann durch Oxidation und Reduktion von Schwefelverbindungen freigesetzt werden (z. B. Oxidation von elementarem Schwefel zu Sulfit und dann zu Sulfat).

Obwohl die Erde ständig Energie von der Sonne erhält, ist ihre chemische Zusammensetzung im Wesentlichen festgelegt. da die zusätzliche Materie nur gelegentlich von Meteoriten hinzugefügt wird. Da diese chemische Zusammensetzung nicht wie Energie wieder aufgefüllt wird, müssen alle Prozesse, die von diesen Chemikalien abhängen, recycelt werden. Diese Zyklen umfassen sowohl die lebende Biosphäre als auch die nicht lebende Lithosphäre, Atmosphäre und Hydrosphäre