Un ciclo di nutrienti è importante perché ricicla i componenti vitali dell'ecosistema verso l'ambiente per un ulteriore utilizzo. I cicli di carbonio, azoto e fosforo sono tra i più importanti.
Durante il ciclo del carbonio, le piante rimuovono l'anidride carbonica dall'atmosfera per eseguire la fotosintesi. Gli animali consumano le piante e restituiscono l'anidride carbonica all'atmosfera durante la respirazione. Decompositori e detritivori aiutano anche a riciclare il biossido di carbonio quando abbattono la materia organica morta e rilasciano il gas nell'atmosfera.
Nel ciclo dell'azoto, i batteri che fissano l'azoto convertono l'azoto atmosferico in ammoniaca nell'acqua e nel suolo. I batteri nitrificanti usano l'ammoniaca trasformandola in sottoprodotti di nitrati e nitriti. Questi batteri sono essenziali per gli ecosistemi perché portano l'azoto nel terreno per l'uso da parte delle piante. Gli animali consumano le piante e restituiscono l'azoto nel terreno attraverso gli escrementi e dopo la morte. I batteri denitrificanti restituiscono l'azoto nell'atmosfera.
Il fosforo entra nel suolo e nell'acqua attraverso il deflusso da rocce contenenti fosfato. Analogamente ai cicli del carbonio e dell'azoto, le piante utilizzano il fosforo e gli animali consumano le piante per poi restituire il fosforo all'ambiente attraverso la decomposizione.
L'attività umana altera i cicli dei nutrienti, a volte con gravi effetti avversi. Il deflusso di fosfati e nitrati da agricoltura e acque reflue aggiunge molto più nutrienti ai corsi d'acqua del necessario. Questa aggiunta di nutrienti in eccesso o eutrofizzazione altera la composizione delle specie dei corpi idrici e diminuisce la biodiversità. L'eutrofizzazione causa massicce proliferazioni algali che bloccano la luce solare e privano i nutrienti dagli organismi che vivono sul fondo.
