Besin maddeleri ekosistemlerde döngüler halinde hareket eder. Karbon, azot, fosfor ve diğer elementler atmosfer, toprak, su ve canlı organizmalar arasında geçiş yapar. Enerjinin aksine, madde döngü halindedir. Aynı karbon atomu birkaç yıl içinde bir ağacın, bir geyiğin, bir mantarın ve atmosferin bir parçası olabilir. Besin döngüleri, ekosistemlerin yaşamın ihtiyaç duyduğu elementlerle beslenmesini sağlar.

Her döngünün kendine özgü bir yolu ve hızı vardır. Karbon döngüsü canlı organizmalarda hızlı ilerlerken, kayalar ve fosil yakıtlar yoluyla yavaş ilerler. Azot döngüsü, atmosferik azotu kullanılabilir formlara dönüştürmek için bakterilere bağlıdır. Fosfor döngüsünün gaz fazı yoktur, bu nedenle esas olarak toprak, su ve organizmalar yoluyla ilerler. İnsan faaliyetleri bu üçünü de bozmuştur. Fosil yakıtların yakılması karbon salınımına neden olur. Gübreler su yollarına azot ve fosfor ekler. Bu bozulmalar, alg patlamalarından iklim değişikliğine kadar çeşitli sorunlara yol açar.

Başlıca besin döngüleri

• Karbon döngüsü: atmosfer, organizmalar, okyanuslar, kayalar.
• Azot döngüsü: Bakteriler tarafından yönlendirilen dönüşümler.
• Fosfor döngüsü: toprak, su ve organizmalar.
• Su döngüsü: buharlaşma, yoğunlaşma, yağış.

Besin döngüleri kapalı döngüler değildir. Sızıntı yaparlar, birikirler ve koşullara bağlı olarak değişirler. Bunları anlamak, toprak, su ve iklim yönetimi için çok önemlidir.