Ekologické systémy (ekosystémy) mají mnoho biogeochemických cyklů fungujících jako součást systému, například vodní cyklus, uhlíkový cyklus, dusíkový cyklus atd. Všechny vyskytující se chemické prvky v organismech jsou součástí biogeochemických cyklů. Kromě toho, že jsou součástí živých organismů, tyto chemické prvky také procházejí abiotickými faktory ekosystémů, jako je voda (hydrosféra), pevnina (litosféra) nebo vzduch (atmosféra).
Živé faktory planety lze souhrnně označovat jako biosféra. Všechny živiny – například uhlík, dusík, kyslík, fosfor a síra – používané v ekosystémech živými organismy jsou součástí uzavřeného systému; proto se tyto chemikálie recyklují, místo aby se neustále ztrácely a doplňovaly, například v otevřeném systému.
Tok energie v ekosystému je otevřeným systémem; slunce neustále dává planetě energii ve formě světla, zatímco je nakonec používáno a ztraceno ve formě tepla v trofických úrovních potravinového pásu. Uhlík se používá k výrobě sacharidů, tuků a bílkovin, které jsou hlavním zdrojem energie z jídla. Tyto sloučeniny se oxidují za uvolňování oxidu uhličitého, který může být rostlinami zachycen za vzniku organických sloučenin. Chemická reakce je poháněna světelnou energií slunce.
Sluneční světlo je vyžadováno, aby kombinovalo uhlík s vodíkem a kyslíkem do zdroje energie, ale ekosystémy v hlubokém moři, kam nemůže pronikat sluneční světlo, získávají energii ze síry. Sirovodík poblíž hydrotermálních průduchů mohou být využívány organismy, jako je například obří trubkový červ. V cyklu síry může být síra navždy recyklována jako zdroj energie. Energie může být uvolňována oxidací a redukcí sloučenin síry (např. Oxidací elementární síry na siřičitany a poté na sírany).
Ačkoli Země neustále přijímá energii ze slunce, její chemické složení je v zásadě pevné, protože další hmotu přidávají meteority jen občas. Protože toto chemické složení není doplňováno jako energie, musí být recyklovány všechny procesy závislé na těchto chemických látkách. Tyto cykly zahrnují jak živou biosféru, tak neživou litosféru, atmosféru a hydrosféru.
