生态系统有许多生物地球化学循环作为系统的一部分运行，例如水循环，碳循环，氮循环等。生物中发生的所有化学元素都是生物地球化学循环的一部分。 除了作为生物体的一部分之外，这些化学元素还通过生态系统的非生物因素循环，例如水（水圈），陆地（岩石圈）和/或空气（大气层）。地球上的所有生物因素都可以被认为是生物圈的组成部分。所有的化学物质、营养物质或者更进一步说——元素，例如碳、氮、氧、磷——存在于生态系统中的有机体的封闭系统中，同时有机体又与开放系统相互循环这些化学物质以保持收支平衡。生态系统的能量则由开放系统所