Økologiske systemer (økosystemer) har mange biogeokjemiske sykluser som fungerer som en del av systemet, for eksempel vannsyklusen, karbonsyklusen, nitrogensyklusen osv. Alle kjemiske elementer som forekommer i organismer er en del av biogeokjemiske sykluser. I tillegg til å være en del av levende organismer, sykler disse kjemiske elementene også gjennom abiotiske faktorer i økosystemer som vann (hydrosfæren), land (litosfæren) og / eller luften (atmosfæren).

De levende faktorer på planeten kan refereres til samlet som biosfæren. Alle næringsstoffene – som karbon, nitrogen, oksygen, fosfor og svovel – som brukes i økosystemer av levende organismer, er en del av et lukket system; derfor resirkuleres disse kjemikaliene i stedet for å gå tapt og etterfylles kontinuerlig slik som i et åpent system.

Strømmen av energi i et økosystem er et åpent system; solen gir konstant planeten energi i form av lys mens den til slutt blir brukt og tapt i form av varme gjennom de trofiske nivåene av et matnett. Karbon brukes til å lage karbohydrater, fett og proteiner, de viktigste kildene til matenergi. Disse forbindelsene oksyderes for å frigjøre karbondioksid, som kan fanges opp av planter for å lage organiske forbindelser. Den kjemiske reaksjonen er drevet av solens lysenergi.

Sollys er nødvendig for å kombinere karbon med hydrogen og oksygen til en energikilde, men økosystemer i dypvannet, hvor ingen sollys kan trenge inn, skaffer energi fra svovel. Hydrogensulfid i nærheten av hydrotermiske ventilasjoner kan brukes av organismer som den gigantiske ormen. I svovelsyklusen kan svovel resirkuleres for alltid som en energikilde. Energi kan frigjøres gjennom oksidasjon og reduksjon av svovelforbindelser (f.eks. Oksiderende elementært svovel til sulfitt og deretter til sulfat).

Selv om jorden kontinuerlig mottar energi fra solen, er dens kjemiske sammensetning i det vesentlige fast, da tilleggssaken bare av og til blir lagt til av meteoritter. Fordi denne kjemiske sammensetningen ikke etterfylles som energi, må alle prosesser som er avhengige av disse kjemikaliene resirkuleres. Disse syklusene inkluderer både den levende biosfæren og den ikke-levende litosfæren, atmosfæren og hydrosfæren.