I alle økosystemer er det ressurser og begrensninger som bestemmer de ulike organismenes struktur og fysiologi. En av jordens eldste miljømessige arv er utvalget og mengden av grunnstoffer. Ved dannelsen fikk jorden karbonatomer dannet av stjerner som brant ut lenge før solen ble dannet. Karbonatomene kan inngå i molekyler hvor de danner kjeder og koblinger med andre grunnstoffer. Disse utgjør basisen i alle de organiske molekylene, som igjen utgjør livsformene på joden. Nitrogen og fosfor er også essensielle stoffer for levende organismer, ved at de spiller en sentrale roller for sammensetningen av proteiner, nukleinsyre og energirike forbindelser. Disse grunnstoffene er ofte knapphetsfaktorer for organismer, og de begrenser dermed muligheten for liv i mange miljøer. For eksempel utgjør inert nitrogengass 78 % av jordens atmosfære. Likevel er nitrogenformer som er lette å bruke av organismer, hovedsakelig ammonium og nitrat, vanligvis en knapphetsfaktor i økosystemer på landjorden. I løpet av evolusjonen bidro symbioser, som utviklet seg mellom nitrogenfikserende bakterier og planter, til å øke tilgjengeligheten av nitrogen i mange økosystemer.