Materie fließt innerhalb der Biosphäre durch Recycling durch Organismen und biochemische Kreisläufe. Organismen wandeln Materie lediglich um und verbrauchen sie nicht, so dass Materie in verschiedenen biologischen Systemen zirkulieren kann. Beispiele für Stoffströme in der Biosphäre sind der Wasserkreislauf und der Nährstoffkreislauf.
Der Wasserkreislauf trägt durch seinen Übergang zwischen Organismen und der Umwelt zum Stofffluss in der Biosphäre bei. Wenn Wasser in die Wurzeln einer Pflanze eindringt, kann es entweder von der Pflanze verwendet oder durch den Verzehr an einen anderen Organismus weitergegeben werden. Transpiration tritt auf, wenn Wasser aus den Blättern einer Pflanze verdunstet und wieder in die Atmosphäre gelangt, wo es schließlich zu Regen kondensiert und auf die Erde zurückfällt, wodurch der Kreislauf fortgesetzt wird.
Der Nährstoffkreislauf umfasst andere lebensnotwendige Elemente und Verbindungen, die anschließend von verschiedenen Organismen ausgetauscht werden. Beispiele sind der Stickstoffkreislauf, der Kohlenstoffkreislauf und der Phosphorkreislauf. Der Stickstoffkreislauf tritt auf, wenn bestimmte Bakterien atmosphärischen Stickstoff in eine für andere Organismen nutzbare Form umwandeln, beispielsweise wenn Stickstoffgas durch Stickstofffixierung in Ammoniak umgewandelt wird. Diese Bakterien können auch Stickstoff in Nitrate oder Nitrite umwandeln, die dann die Grundlage für Proteine bilden können. Verbraucher, die die Proteinproduzenten essen, übertragen diesen Nährstoff dann in andere Schichten der Biosphäre. Zersetzer wandeln totes organisches Material wieder in Ammoniak um, wo es im weiteren Verlauf des Kreislaufs in den Boden zurückgeführt wird.
