Елементите и молекулите, използвани от живите същества в една екосистема, се намират в литосферата, хидросферата, биосферата и атмосферата. Наблюдава се постоянен обмен на вещества между живите същества и природата.
Това движение започва с превръщането на неорганичните вещества в органични вещества от растенията, преминава от растенията към живите организми. Когато живите организми умират, органичната материя се превръща обратно в неорганична чрез разлагащи вещества и организми. Този цикъл, който се осъществява под формата на обмен на материя между жива и нежива природа, се нарича цикъл на материята.
Основните цикли на материята в природата са циклите на водата, азота, въглерода и кислорода. Докато хората се намесват в тези цикли с различни дейности, те нарушават естествения баланс, причиняват глобални екологични проблеми и застрашават живите организми.
Точно както материята преминава през определен цикъл, така и енергията се обменя циклично. Енергията е във връзка с цикъла на материята. Този цикъл осигурява енергията, от която живите организми се нуждаят, за да оцелеят, като използва енергията в храната чрез хранителната верига.
Зелените растения се нуждаят от слънчева енергия, за да произвеждат хранителни вещества и кислород чрез използване на въглероден диоксид и вода; този процес се нарича фотосинтеза. Растенията използват част от енергията, която произвеждат, за дишане, растеж и възпроизводство. Останалата енергия се прехвърля към тревопасните животни, които се хранят с растения, а от тревопасните към месоядните животни, които се хранят с тревопасни животни.
Така енергийният поток се прехвърля по хранителната верига от растенията, които са производители, към други живи организми, които са консуматори. В случай на смърт на тези организми, енергията на органичната материя в телата им се усвоява от разлагащите организми, които я използват в техните жизнени функции, а някои вещества се смесват с почвата и отново влизат в цикъла на обмяната.
