วัฏจักรของสาร หมายถึง การเปลี่ยนแปลงของสารหนึ่งไปเป็นอีกสารหนึ่ง โดยการเปลี่ยนจากตำแหน่งหนึ่งไปยังอีกตำแหน่งหนึ่ง หรือเปลี่ยนจากสิ่งมีชีวิตหนึ่งไปยังสิ่งมีชีวิตอีกชนิดหนึ่ง แต่ที่สุดแล้วสารนั้น ก็จะหมุนเวียนกลับไปยังสภาพเดิมอีกครั้ง วัฏจักรของสารที่สำคัญในระบบนิเวศ ได้แก่ วัฏจักรน้ำ วัฏจักรคาร์บอน และวัฏจักรไนโตรเจน

วัฏจักรน้ำ มีขั้นตอนดังนี้

1. น้ำจากแหล่งน้ำต่างๆ เกิดการระเหยเข้าสู่อากาศ เมื่อได้รับความร้อนจากดวงอาทิตย์

2. การหายใจของสิ่งมีชีวิต ทำให้เกิดไอน้ำเข้าสู่อากาศ

3. การคายน้ำของพืช ทำให้เกิดไอน้ำเข้าสู่อากาศ

4. ไอน้ำเกิดการควบแน่นกลายเป็นเมฆ จากเมฆรวมตัวกันหยดลงมาเป็นฝน กลับสู่พื้นผิวโลก

วัฏจักรคาร์บอน มีขั้นตอนดังนี้

1. พืชนำแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศไปใช้ในการสังเคราะห์ด้วยแสง คาร์บอนเปลี่ยนมาอยู่ในรูปสารอาหารจำพวกแป้งและน้ำตาล

2. พืชถูกสัตว์กินเป็นอาหาร การหายใจของพืชและสัตว์ทำให้เกิดแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ออกสู่อากาศ

3. พืชและสัตว์ที่ตาย เน่าเปื่อยผุพังโดยผู้ย่อยสลายสารอินทรีย์ การหายใจของผู้ย่อยสลายสารอินทรีย์ ทำให้เกิดแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์เข้าสู่อากาศ

4. พืชที่ทับถมกันเป็นเวลานานๆ กลายเป็นเชื้อเพลิงฟอสซิล การเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลทำให้เกิดแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ออกสู่อากาศ

วัฏจักรไนโตรเจน มีขั้นตอนดังนี้

1. แบคทีเรียตรึงไนโตรเจนดูดแก๊สไนโตรเจนจากอากาศ มาเปลี่ยนเป็นสารไนเตรตในดิน

2. พืชดูดสารประกอบไนโตรเจนในดินไปสร้างเป็นโปรตีน

3. สัตว์กินพืชได้รับโปรตีนจากพืช

4. พืชและสัตว์ที่ตาย เกิดการเน่าเปื่อยผุพังโดยผู้ย่อยสลายสารอินทรีย์ เกิดสารประกอบแอมโมเนียม

5. สารประกอบแอมโมเนียมเปลี่ยนเป็นสารไนเตรตในดินจากการกระทำของแบคทีเรีย (nitrifying bacteria)

6. สารไนเตรตในดินถูกแบคทีเรีย (denitrifying bacteria) เปลี่ยนเป็นแก๊สไนโตรเจนในอากาศ