Ekologiska system (ekosystem) har många biogeokemiska cykler som fungerar som en del av systemet, till exempel vattencykeln, kolcykeln, kvävecykeln etc. Alla kemiska element som förekommer i organismer är en del av biogeokemiska cykler. Förutom att vara en del av levande organismer, cyklar dessa kemiska element också genom abiotiska faktorer i ekosystem som vatten (hydrosfär), land (litosfär) och / eller luften (atmosfären).
De levande faktorer på planeten kan gemensamt kallas biosfären. Alla näringsämnen – som kol, kväve, syre, fosfor och svavel – som används i ekosystem av levande organismer är en del av ett slutet system; därför återvinns dessa kemikalier istället för att gå förlorade och fyllas på ständigt som i ett öppet system.
Energiflödet i ett ekosystem är ett öppet system; solen ger ständigt planeten energi i form av ljus medan den så småningom används och förloras i form av värme genom de trofiska nivåerna i en matbana. Kol används för att göra kolhydrater, fetter och proteiner, de viktigaste källorna till matenergi. Dessa föreningar oxideras för att frigöra koldioxid, som kan fångas upp av växter för att göra organiska föreningar. Den kemiska reaktionen drivs av solens ljusenergi.
Solljus krävs för att kombinera kol med väte och syre till en energikälla, men ekosystem i djuphavet, där inget solljus kan tränga in, få energi från svavel. Vätesulfid nära hydrotermiska ventilationsöppningar kan användas av organismer som jätte rörmask. I svavelcykeln kan svavel återvinnas för alltid som en energikälla. Energi kan frigöras genom oxidation och reduktion av svavelföreningar (t.ex. oxiderande elementärt svavel till sulfit och sedan till sulfat).
Även om jorden hela tiden tar emot energi från solen är dess kemiska sammansättning väsentligen fast, eftersom tilläggsämnet bara ibland läggs till av meteoriter. Eftersom denna kemiska sammansättning inte fylls på som energi måste alla processer som är beroende av dessa kemikalier återvinnas. Dessa cykler inkluderar både den levande biosfären och den icke-levande litosfären, atmosfären och hydrosfären.
