Grunnstoffene og de kjemiske stoffene som utgjør næringsstoffene beveger seg kontinuerlig gjennom atmosfæren, vann, jordsmonn, berggrunnen og levende organismer. Sirkulasjonen forårsakes av energi i form av solstråling og jordens gravitasjon. Størsteparten av jordens levende organismer består av karbonforbindelser og vann. I forskjellige kjemiske stoffer som består av karbon og vann blir energi tatt opp og lagret. Energien kommer opprinnelig fra sollyset som fanges opp av planter, og som via fotosyntese danner energirike forbindelser. Energien blir frigjort når karbonforbindelsene så blir oksidert til karbondioksid via metabolism i levende cellevev eller nedbrytere. Strømmen av energi og karbon er derfor sterkt sammenbundet i biologiske systemer.