Ekosistemlerde maddeler, geri dönüşümü sağlanarak yeniden kullanılmaktadır. Bu süreçte canlılar ihtiyaç duydukları maddeleri ortamdan çeşitli yollarla almakta ve metabolizmalarında kullanmaktadır. Daha sonra da bu maddeleri yine çeşitli yollarla ortama geri vermektedir. Hayatsal önem taşıyan kimyasal elementlerin canlı ve cansız çevre arasındaki bu hareketine madde döngüsü denir. Madde döngüleri

1. Su döngüsü

2. Karbon ve Oksijen Döngüsü

3. Azot Döngüsü

olarak incelenebilir.

1. Su Döngüsü

Suyun yeryüzü ile hava arasında sıvı halden gaz hale, gaz halden sıvı hale geçmesine su döngüsü denir.

2. Karbon ve Oksijen Döngüsü

3. Azot Döngüsü

Atmosferde %78 Azot, %21 Oksijen ve %1 diğer gazlar bulunur. Azot başta proteinin yapısında olmak üzere hormonlarda, enzimlerde ve nükleik asitlerde bulunan önemli bir elementtir.

Nitrifikasyon: Havadan toprağa bağlanan azotu bitkiler direkt olarak kullanamazlar. Toprağa bağlanan azot amonyak (NH3) şeklindedir ve toprakta bir H eklenerek amonyum (NH4)’e dönüştürülür. Ancak bazı bakterilerin bu formdaki azotu, bitkilerin kullanabileceği forma yani nitrata (NO3) dönüştürmeleri gerekir. Bu süreçte topraktaki amonyum (NH4), önce nitrit (NO2) ve sonra nitrat (NO3)’a dönüştürülür. Bu olaya nitrifikasyon denir. Nitrifikasyonda görev alan nitrit ve nitrat bakterileri kemosentez (ışık olmadan kimyasal enerjiyle besin üretme) yapan kemosentetik canlılardır.

Denitrifikasyon: Topraktaki azotlu bileşikler (Amonyak, nitrit, nitrat)’deki azotun bir kısmının serbest azot şeklinde havaya verilmesidir. Bu olayı gerçekleştiren bakterilere denitrifikasyon bakterileri denir.