Yaşamın sürdürülebilmesi, ekosistemlerin devamı için madde döngüleri dünyanın işleyişindeki önemli bir sistemdir. Yaşamın sürdürülebilmesi için gereken maddelerin atmosfer, litosfer, hidrosfer ve biyosfer arasında sürekli bir aktarımı gereklidir. Nasıl ki bir fabrikada hammadde ve enerji sonucu ürün ortaya çıkıyorsa, ekosistemlerin devamı içinde enerji ve madde gereklidir. Madde döngüsünü ekosistemin hammaddesi olarak düşünebiliriz. Doğadaki maddeler sınırlıdır ve madde döngüsü sayesinde bu maddeler tekrar geri kazanılır. Aksi takdirde doğadaki maddeler tükenecek, ekosistem çökecek ve yaşam duracaktır.
Su moleküllerinin hidrosfer (suküre), atmosfer (havaküre), litosfer(taşküre) ve biyosfer(canlılar küresi) arasındaki sürekli hareketine su döngüsü denir. Su döngüsünün en önemli unsuru okyanuslardır. Okyanuslar yeryüzündeki suların %97’sine sahiptir. Yeryüzündeki bütün sular (buzullar hariç %2), hidrosfer, atmosfer, litosfer ve biyosfer arasında sürekli hareket etmektedir. Suyun bu hareketi buharlaşma, terleme, yoğuşma, yağış, yüzey akışı ve yeraltı akışı ile oluşmaktadır. Okyanustan buharlaşarak yoğunlaşan su yağışla beraber tekrar okyanusa ve karalar üzerine düşer. Karalardan yüzey akışıyla tekrar okyanusa dökülürler. Karalara düşen yağışın bir kısmı canlılar tarafından kullanılır ve bu su terleme yoluyla tekrar atmosfere ulaşır ve yağışa dönüşür. Böylece yaklaşık 4 milyon km3 su hareket ederek ihtiyaç sahiplerini görür ve tekrar yerine gelir.
Karbon, canlı dokularını meydana getiren bileşikleri oluşturması nedeniyle yaşamın temel taşıdır. Karbon doğada sürekli bulunur ve maddeler arasında hareket eder. Karbonun 4 büyük kaynağı vardır. Kara(litosfer), hava(atmosfer), su(hidrosfer), canlılar(biyosfer) karbonun depolandığı 4 büyük kaynaktır. Karbon karada, kömür, petrol, kireçtaşı ve volkanlarda bulunur. Havada karbondioksit CO2 şeklinde bulunur. Suda karbondioksit ve bikarbonat şeklinde bulunur. Canlılarda ise organik moleküller olarak bünyelerinde bulunur. Karbon 4 büyük kaynak arasında sürekli hareket halindedir. Canlılar öldüklerinde bünyelerindeki karbon doğaya karışır ve bunlar petrol kömür gibi fosil yakıtlara dönüşür. Fosil yakıtlar yakıldıklarında karbon atmosfere transfer edilir. Karadaki karbonun bir kısmıda akarsular ve diğer kuvvetler tarafından denizlere okyanuslara transfer edilir. Atmosferdeki karbon bitkiler tarafından alınarak tekrar karaya ve canlılara geçer. Bunun gibi karbon maddeler arasında sürekli hareket halinde ve döngüdedir.
Oksijen canlıların yaşam kaynağıdır solunum için gereken önemli bir gazdır. Oksijen doğadaki maddelerin yanması için gereklidir. Çünkü oksijensiz bir ortamda ateş alev alamaz. Oksijen besinlerin enerjiye çevrilmesinde de gereklidir. Oksijenin ne kadar önemli olduğunu herkes bilir ama düşünmek lazımdır oksijen hangi alanlarda kullanılır. Örneğin bir otomobilin ateşleme sistemi oksijenle çalışmaktadır. Burada motor bir miktar yakıt ile bir miktar havayı yani oksijeni ateşleyerek enerjiye çevirmektedir. Aslında dikkat edildiğinde oksijenin ne kadar geniş kullanım alanının olduğu fark edilebilir. Oksijen doğada sürekli bir döngü halindedir. Havadaki, karadaki ve sudaki oksijen canlılar tarafından tüketilir. Yakıtların yanmasıyla tüketilir. Oksijenin canlılara ulaşması çoğunlukla bitkiler tarafından az da olsa sular tarafından sağlanır. Bitkiler fotosentez olayıyla oksijen üretirler. Yerden belli bir yükeklikteki su da fotoliz (suyun ışık yardımıyla oksijen ve hidrojene ayrışması) sayesinde az da oksijen açığa çıkarmaktadır.
Doğadaki azot kaynağını atmosferden alır. Atmosferde bulunan en fazla gaz azottur ve oranı %78’dir. Yeryüzünde canlılarda azottan faydalanır ancak atmosferdeki azotun canlılara aktarılması bazı süreçlerle gerçekleşir. Atmosferdeki azot yağmurlar vasıtasıyla bitkilere ve bitkilerden diğer canlılara aktarılır. Canlıların ölü organizmaları sayesinde toprağa aktarılan azot volkanik olaylar sonucu tekrar atmosfere aktarılır. Tüm bu süreç içerisinde azot birtakım değişikliklere uğramaktadır. Çünkü azot direkt olarak kullanılamaz. Yıldırım ve volkanik faaliyetler sırasında ortaya çıkan elektrik boşalmaları sonucunda azot, oksijen ile birleşerek nitrit ve nitratlara dönüşür. Bu işlemler sonucunda azot döngüye aktarılır.