Suyun litosfer (taş küre), hidrosfer (deniz ve tatlı sular) ile atmosfer arasındaki hareketine su döngüsü denir.

Okyanus, deniz, göl veya kara yüzeyinde bulunan su kütleleri iklimin etkisi ile su buharına dönüşmektedir. Atmosferdeki hareketlerin etkisi ile yer değiştiren su buharı başka alanlarda yoğunlaşarak yağışa dönüşmekte ve tekrar yüzeye inmektedir.

Su döngüsünde en önemli aşama suyun gaz hale geçmesi olayı yani buharlaşmadır. Atmosferdeki nemim %90’ı okyanus deniz ve göllerden buharlaşma ile sağlanmaktadır.Bitkilerin yüzeyinden su moleküllerinin atmosfere karışması terleme olarak adlandırılmaktadır.

Su buharının gaz halden sıvı hale geçmesi olayı yoğuşma olarak adlandırılır. Önce yoğuşan su buharı, sıcaklığın düşmesiyle yağışa dönüşmektedir. Yeryüzüne inen su kütlesinin yüzeydeki hareketine yüzey akışı, yer altındaki hareketi ise yer altı akışı olarak adlandırılır.

Karbon doğada hem mineral biçiminde (kömür, elmas, gaz olarak veya suda çözünmüş durumda karbon dioksit olarak) hem de organik (canlıların yapısındaki karbonhidratlarda, proteinlerde vs.) biçimde bulunur.

İnsanlar, hayvanlar ve bitkiler oksijenli solunum yaptıklarında atmosfere CO2 gazı verirler. Kömür, petrol ürünleri gibi fosil yakıtların yakılması ve orman yangınları da atmosfere CO2 salınmasını sağlar. Bu CO2 fotosentez yapan yeşil bitkiler tarafından alınır ve besin üretiminde kullanılır. Böylece CO2 deki karbon yeniden canlılara geçer bu canlıların ölmesiyle toprağa karışan karbon fosil yakıtların oluşmasına neden olur. Yine deniz ve okyanuslarda çözünen CO2 kireç taşı oluşumuna neden olmaktadır; fotosentez ve solunum olayları deniz ve okyanuslarda da gerçekleşir.

Atmosferdeki azotun canlılar tarafından kullanımı ve tekrar atmosfere dönmesi olayına azot döngüsü denir.

Azot, canlılar için en önemli yapı maddesi olan proteinlerin yapısında bulunduğu gibi ATP, nükleik asit ve vitamin gibi organik maddelerin yapısına da katılır. Azot bağlayıcı bakteriler, havadaki azot gazını bitkilerin kullanabileceği azot
tuzlarına dönüştürür.

Bitkiler topraktan aldıkları nitrat (NO3 —) gibi azot tuzlarını fotosentez tepkimelerinde kullanarak organik besinleri (amino asit gibi) üretirler. Hayvanlar ise azot ihtiyaçlarını beslenme yoluyla bitki ve diğer hayvanlardan karşılarlar.

Ölü bitki ve hayvanlardaki ya da organizmaların atıklarındaki azotlu organik bileşiklerin ayrıştırıcılar tarafından parçalanması ile amonyak (NH3) ya da amonyum (NH4 +) iyonları oluşur.

Amonyak ve amonyum iyonlarının kemosentetik bakterilerin faaliyeti sonucunda nitrata (NO3 —) dönüştürülmesine nitrifikasyon denir.   Toprakta bulunan nitrit ya da nitratın bakteriler tarafından atmosferdeki azot
gazına dönüştürülmesine denitrifikasyon denir.

Oksijen canlıların besin üretimi için kilit önem taşımaktadır. Oksijen atmosferde üç şekilde bulunmaktadır. Bunlar atomik oksijen (O), moleküler oksijen (O²) ve ozon (O³)’dur.

Moleküler oksijen solunum için gereklidir. Ayrıca oksijen hidrojen, sülfür, karbon ve fosfor gibi maddelerle bileşim halinde gelebilmektedir. Ozon, Güneş’ten gelen ultraviyole ışınlarını tutmaktadır.Oksijenin en önemli kaynağı fotosentez yapan bitkilerin oluşturduğu oksijendir. Ayrıca atmosferdeki su molekülleri fotoliz yoluyla ayrışarak oksijen üretimine katkıda bulunmaktadır.
Oksijen canlı solunumu, yanma ve organik maddelerin çürümesi esnasında tüketilmektedir. Oksijen oranının ölçülebilir miktarda değişim olmadığı için oksijen döngüsünün denk kapandığı söylenebilir.

Canlıların yaşamlarını sürdürebilmesi için belirli bir enerjiye ihtiyaç vardır. Bu enerjinin ana kaynağı Güneş’tir. Yeşil bitkiler, güneş enerjisinden yararlanarak karbondioksit ve suyu kullanıp besin maddesi ve oksijen üretmektedir. Fotosentez adı verilen bu işlem sırasında bitkiler, Güneş’ten aldıkları enerjinin bir kısmını solunum, büyüme ve çoğalma etkinliklerinde kullanır.

Kalan enerjinin bir kısmı da otçullara ve onlardan da etçillere geçer. Böylece enerji akışı, üreticiden tüketicilerin en son halkasına kadar aktarılır. Enerji akışının son halkasında ise ayrıştırıcılar bulunmaktadır. Ayrıştırıcılar canlı kalıntıları ya da ölülerin bünyesinde kalan enerjiyi yaşamsal faaliyetlerinde kullanır ve kalan enerji de çevreye ısı enerjisi olarak dağılır