Karbon, azot ve oksijen döngüleri, ekosistemde bu elementlerin sürekli olarak bir formdan başka bir forma dönüşerek canlılar tarafından yaşamsal faaliyetler için tekrar tekrar kullanılmasını sağlayan süreçlerdir. Karbon döngüsü: Karbon, atmosferde karbondioksit, suda ise karbondioksit ve bikarbonat olarak bulunur. Karalarda ise kömür, doğalgaz, petrol ve kireçtaşı gibi bileşiklerde yer alır. Fotosentez sürecinde karbondioksit havadan alınarak karbonhidrat üretiminde kullanılır. Canlıların solunumu ve çürüme sonucu karbondioksit atmosfere geri döner. Uzun zaman içinde petrol ve kömür gibi fosil yakıtlara dönüşebilir. Azot döngüsü: Atmosferde %78 oranında azot gazı bulunur, ancak bu form doğrudan kullanılamaz. Azot, bakteriler tarafından amonyak, nitrit ve nitrata dönüştürülür. Bitkiler topraktan nitratı alır, hayvanlar bitkileri tüketerek azotu vücutlarına alır. İnsan, hayvan ve bitki artıkları toprağa geçer ve ayrıştırıcılar tarafından amonyağa çevrilir. Oksijen döngüsü: Atmosferin %21'ini oluşturur ve su içinde çözünmüş olarak bulunur. Solunum, kömür, gaz, petrol gibi maddelerin yanması ve organik maddelerin oksidasyonu için gereklidir. Fotosentez sırasında klorofil içeren canlılar oksijen üretir. Bu döngüler, atmosfer, litosfer, biyosfer ve hidrosfer arasında gerçekleşir.