炭素の循環
生物物質で重要な役割を占める炭素（グルコース・糖分など）は生態系において循環している。空気中の二酸化炭素が光合成によって有機物となり、呼吸などによって有機物が分解されて、また二酸化炭素に戻る。
窒素の循環
生物物質で重要な役割（核酸・タンパク質など）を占める窒素は生態系において循環している。 大気中の窒素は窒素固定細菌によって、アンモニウムイオンとして蓄えられる（窒素固定）。また、死骸から出るものなども含めてアンモニウムイオンは、硝化細菌によって硝酸イオンに変えられる（硝化）。硝酸イオンは、植物などによって有機窒素化合物に作り替えられる（窒素同化）。
窒素固定細菌
空気中の窒素をアンモニウムイオンとして固定する細菌を窒素固定細菌と呼ぶ。マメ科の植物の根に共生している根粒菌などが有名である。
硝化細菌
アンモニウムイオンを硝酸イオンに変える細菌を硝化細菌と呼ぶ。
窒素同化
植物が硝酸イオンを吸収して有機窒素化合物（アミノ酸・核酸など）に作り変える現象を窒素同化と呼ぶ（詳細はこちら）。
エネルギーの流れ
生物全体を支えるエネルギーは、太陽からの光エネルギーに支えられている。光エネルギーは、光合成によって化学エネルギーとして生態系に取り込まれ、生物間を移動し、熱エネルギーとして放出される。エネルギーは太陽から生物へと一方方向のみに流れており、循環しない。
