Los sistemas ecológicos (ecosistemas) tienen muchos ciclos biogeoquímicos que operan como parte del sistema, por ejemplo, el ciclo del agua, el ciclo del carbono, el ciclo del nitrógeno, etc. Todos los elementos químicos que ocurren en los organismos forman parte de los ciclos biogeoquímicos. Además de ser parte de los organismos vivos, estos elementos químicos también pasan por factores abióticos de ecosistemas como el agua (hidrosfera), la tierra (litosfera) y / o el aire (atmósfera).

Los seres vivos Los factores del planeta pueden denominarse colectivamente biosfera. Todos los nutrientes, como carbono, nitrógeno, oxígeno, fósforo y azufre, que los organismos vivos utilizan en los ecosistemas son parte de un sistema cerrado; por lo tanto, estos productos químicos se reciclan en lugar de perderse y reponerse constantemente, como en un sistema abierto.

El flujo de energía en un ecosistema es un sistema abierto; el sol constantemente le da energía al planeta en forma de luz, mientras que finalmente se usa y se pierde en forma de calor a través de los niveles tróficos de una red trófica. El carbono se usa para producir carbohidratos, grasas y proteínas, las principales fuentes de energía alimentaria. Estos compuestos se oxidan para liberar dióxido de carbono, que las plantas pueden capturar para producir compuestos orgánicos. La reacción química es impulsada por la energía de la luz del sol.

La luz solar es necesaria para combinar el carbono con el hidrógeno y el oxígeno en una fuente de energía, pero los ecosistemas en las profundidades del mar, donde la luz solar no puede penetrar, obtienen energía de azufre. El sulfuro de hidrógeno cerca de los respiraderos hidrotermales puede ser utilizado por organismos como el gusano tubo gigante. En el ciclo del azufre, el azufre se puede reciclar para siempre como fuente de energía. La energía se puede liberar a través de la oxidación y reducción de compuestos de azufre (por ejemplo, oxidando azufre elemental a sulfito y luego a sulfato).

Aunque la Tierra recibe constantemente energía del sol, su composición química es esencialmente fija, ya que los meteoritos solo agregan ocasionalmente la materia adicional. Debido a que esta composición química no se repone como energía, todos los procesos que dependen de estos químicos deben reciclarse. Estos ciclos incluyen tanto la biosfera viviente como la litosfera, atmósfera e hidrosfera no vivientes.