La energía toma un curso unidireccional a través de un ecosistema, pero muchas sustancias circulan a través del sistema. Estas sustancias incluyen agua, nitrógeno, carbono, fósforo, potasio, azufre, magnesio, calcio, sodio, cloro y también varios otros minerales como hierro y cobalto, que son requeridos por los sistemas vivos sólo en cantidades muy pequeñas.

Los movimientos de las sustancias inorgánicas se conocen como ciclos biogeoquímicos, porque implican componentes geológicos así como biológicos del ecosistema.

Los componentes geológicos son; la atmósfera, constituida fundamentalmente por gases, que incluyen el vapor de agua; la litosfera, la corteza sólida de la Tierra y la hidrosfera, que comprende los océanos, lagos y ríos, que cubren ¾ partes de la superficie terrestre.

Los componentes biológicos incluyen dos tipos de organismos que forman parte del ecosistema; por un lado, los heterótrofos descomponedores quienes degradan la materia orgánica hasta moléculas inorgánicas sencillas y, por otro lado, los organismos autótrofos o productores primarios, que necesitan tomar del medio: agua, CO₂, O₂ y moléculas inorgánicas, que constituyen sales minerales, para incorporarlas a la materia vegetal y formar de nuevo el principio de una cadena trófica.

Los movimientos del agua, carbono, nitrógeno y elementos minerales a través de los ecosistemas también son conocidos como ciclos naturales, entre estos los más estudiados son; ciclo del agua, ciclo del carbono, ciclo del fosfóro y ciclo del nitrógeno.