Doğada yaşamın sürekliliği için karbon, su, oksijen, azot, oksijen ve fosfor gibi maddeler ekosistem içinde devirli olarak kullanılırlar. Yani canlılar ihtiyaç duydukları bu maddeleri yaşadıkları ortamdan alır, kullanır ve bir şekilde ortama geri verirler ve sürekli olarak devirler yapıp yenilenerek canlılar tarafından tekrar kullanılır. Birinci Termodinamik Kanunu gereğince hiçbir madde ortamdan kaybolmaz, ancak çeşitli kimyasal değişimler geçirebilir.


Hayatın devamı için gerekli olan maddelerin ekosistem içinde canlılar ve cansız çevreleri arasındaki dolaşımına Ekolojik Madde Döngüleri ya da Madde Çevrimleri denir. Bu döngülerin biyolojik, kimyasal ve jeolojik etmenleri olduğundan Biyojeokimyasal Döngüler de denir. Madde döngüsünün enerji akışından farkı ekosistem içinde sürekli devir yapmasıdır. Madde döngüleri güneş enerjisi sayesinde gerçekleşir.


Madde Döngülerinin Önemi: Madde döngüleri yoluyla yeryüzünün doğal zenginlikleri ve kaynakları yenilenerek tekrar kullanılır hale gelmesini ve canlı yaşamın devamını sağlar.


1- Su Döngüsü:
Su moleküllerinin güneş enerjisi, yer çekimi etkisiyle litosfer, hidrosfer ve atmosfer arasındaki hareketi ile oluşan dolaşıma su döngüsü denir.(Suyun atmosfer, karalar ile deniz ve okyanuslar arasındaki dolaşımıdır.) Su döngüsü suyun ilk buharlaştığı deniz ve okyanuslara dönmesiyle tamamlanır. Doğadaki su dolaşımını normal hâlde sıvı, buhar olarak gaz hâlinde, buz olarak da katı hâlde sürdürür.


Yeryüzünün ¾ ü sularla kaplıdır ve bu suların çoğu denizlerde ve okyanuslarda bulunmaktadır. Yeryüzündeki sular, sıcaklık etkisi ile buharlaşır. Buharlaşan su meteorolojik oluşumlarla değişik bölgelere taşınarak soğuk hava tabakalarında yoğunlaşır. Yağmur, kar, dolu gibi yağış çeşitleriyle yeryüzüne döner. Bu sular kaynak sularını, yeraltı sularını, nehirleri ve gölleri oluştururlar.

Canlıların kullanarak kirlettiği sular yeraltında ve ekosistem içinde temizlenerek yeniden kullanılır.

Su döngüsü 3 evre halinde gerçekleşir.

1.Buharlaşma: Suyun ısınarak buharlaşması, bitkilerinde terleme yoluyla atmosfere verilmesidir. Yeryüzündeki buharlaşma güneşin sıcaklık etkisi ile gerçekleşir. Suyun buharlaşma alanları denizler, okyanuslar, akarsular, yağış alanları ve toprak yüzeyidir. Ayrıca bitki ve diğer canlıların terlemesi de buharlaşma alanları arasında yer alır. Buharlaşma yoluyla su atmosfere verilir.

2.Yoğunlaşma: Su buharının soğuyarak doygun hale gelince su zerreciklerine ve buz kristallerine dönerek bulutları oluşturmasıdır.

3.Yağışlar: Yoğunlaşan su zerreciklerinin daha soğuyup su damlaları halinde yer çekimi etkisiyle yere düşmesidir. Yeryüzüne düşen suların bir kısmı toprak derinliklerindeki bitki köklerine alınır, bir kısmı da diğer canlılar tarafından kullanılır. Yağışlarla yeryüzüne düşen suyun büyük bir kısmı yüzey akıntıları şeklinde deniz, okyanus, akarsu ve göllere karışarak akarsular, göller ve yeraltı suları yoluyla denizlere ulaşarak döngüyü tamamlar.
Yağışlar su döngüsünün önemli bir parçası olup suyun tekrar tekrar kullanılmasını sağlar. Bir yağmur damlası bir yıl içinde tekrar tekrar buharlaşıp yeniden yağarak yeryüzüne döner. Böylece 4 milyon km³ su karalar atmosfer arasında hareket eder.

Toprak tabakasının çeşidi, arazinin eğimi, bitki örtüsü, yeraltı ve yer üstü sularının şekil ve durumları su döngüsünü etkiler. Doğal bitki örtüsü sel tahribatını önler, yağışların dengeli dağılımını sağlar. Doğal bitki örtüsünün azalması ile birlikte yağış miktarı azalır, yağış miktarı azalınca canlıların yaşam kaynağı olan mineral döngüleri de bozulur.

Ancak insanlar tarafından kullanılan sular kimyasal maddeler, fabrika atıkları, nükleer atıklar, tarım ilaçları, yapay gübreler vb. kirletilen bu sular yağışlarla yeraltı suyu ve içme sularına karışır. Doğal döngü içinde de yeterince temizlenemez ve canlılar için büyük bir tehlike oluşturmaktadır.