叶绿体进行光合作用，在植物细胞和其他真核生物中被发现。 These are Chloroplasts visible in the cells of Plagiomnium affine — Many-fruited Thyme-moss.

生态系统有许多生物地球化学循环作为系统的一部分运行，例如水循环，碳循环，氮循环等。生物中发生的所有化学元素都是生物地球化学循环的一部分。 除了作为生物体的一部分之外，这些化学元素还通过生态系统的非生物因素循环，例如水（水圈），陆地（岩石圈）和/或空气（大气层）[3]。

地球上的所有生物因素都可以被认为是生物圈的组成部分。所有的化学物质、营养物质或者更进一步说——元素，例如碳、氮、氧、磷——存在于生态系统中的有机体的封闭系统中，同时有机体又与开放系统相互循环这些化学物质以保持收支平衡。生态系统的能量则由开放系统所提供；太阳持续地为地球以光的形式提供能量，最后被食物网中的各个营养级所利用或以热能的形式散失。

生态系统中的能量流是一个开放的系统; 太阳不断地以光的形式给予行星能量，同时最终在食物网的整个营养级中以热量的形式被使用和被丢失。 碳被用来制造碳水化合物，脂肪和蛋白质，这是食物熱量的主要来源。 这些化合物被氧化释放二氧化碳，二氧化碳可被植物捕获以制备有机化合物。 化学反应由太阳光的能量提供动力。

生态系统有可能在没有阳光的情况下获得能量。 碳必须与氢和氧结合才能用作能源，并且该过程取决于阳光。 深海中没有阳光可以穿透的生态系统使用硫磺。 海底熱泉附近的硫化氢可以被诸如巨型管虫之类的生物利用。 在硫循环中，硫可以永久地作为能源回收。 能量可以通过硫化合物的氧化和还原来释放（例如，将元素硫氧化成亚硫酸盐然后氧化成硫酸盐）。

虽然地球不断从太阳获得能量，但地球化学成分基本上是固定的，因为仅有陨石偶尔会增加额外的物质。 由于这种化学成分不像能源那样得到补充，因此所有依赖这些化学成分的流程都必须回收利用。 这些循环包括生物圈和非生物岩石圈，大气层和水圈。