Systemy ekologiczne (ekosystemy) mają wiele cykli biogeochemicznych działających w ramach systemu, na przykład cykl wodny, obieg węgla, obieg azotu itp. Wszystkie występujące pierwiastki chemiczne w organizmach są częścią cykli biogeochemicznych. Oprócz tego, że są częścią organizmów żywych, te pierwiastki chemiczne przechodzą również przez czynniki abiotyczne ekosystemów, takich jak woda (hydrosfera), ziemia (litosfera) i / lub powietrze (atmosfera).

czynniki planety można zbiorczo określić jako biosferę. Wszystkie składniki odżywcze – takie jak węgiel, azot, tlen, fosfor i siarka – wykorzystywane w ekosystemach przez żywe organizmy są częścią systemu zamkniętego; dlatego te chemikalia są poddawane recyklingowi zamiast ich utraty i ciągłego uzupełniania, na przykład w systemie otwartym.

Przepływ energii w ekosystemie jest systemem otwartym; Słońce stale dostarcza planecie energię w postaci światła, która ostatecznie jest wykorzystywana i tracona w postaci ciepła na wszystkich poziomach troficznych sieci pokarmowej. Węgiel jest używany do produkcji węglowodanów, tłuszczów i białek, głównych źródeł energii pożywienia. Związki te są utleniane, aby uwolnić dwutlenek węgla, który może być wychwytywany przez rośliny do związków organicznych. Reakcja chemiczna jest napędzana energią świetlną słońca.

Światło słoneczne jest potrzebne do połączenia węgla z wodorem i tlenem w źródło energii, ale ekosystemy w głębinach morskich, do których nie może przenikać światło słoneczne, pozyskują energię z siarki. Siarkowodór w pobliżu kominów hydrotermalnych może być wykorzystywany przez organizmy, takie jak gigantyczny robak rurowy. W obiegu siarki siarka może być zawsze poddawana recyklingowi jako źródło energii. Energia może zostać uwolniona poprzez utlenianie i redukcję związków siarki (np. Utlenianie siarki elementarnej do siarczynu, a następnie do siarczanu).

Chociaż Ziemia stale otrzymuje energię ze słońca, jej skład chemiczny jest zasadniczo ustalony, ponieważ dodatkowa materia jest dodawana tylko sporadycznie przez meteoryty. Ponieważ ten skład chemiczny nie jest uzupełniany jak energia, wszystkie procesy zależne od tych chemikaliów muszą zostać poddane recyklingowi. Cykle te obejmują zarówno żywą biosferę, jak i nieożywioną litosferę, atmosferę i hydrosferę.