La matière suit un chemin circulaire dans la biosphère car elle est constamment recyclée. Ce processus de recyclage est piloté par l'énergie solaire, que les plantes utilisent pour convertir le dioxyde de carbone et l'eau en glucose et en oxygène. Le glucose est ensuite utilisé par les plantes et d’autres organismes comme source d’énergie, et l’oxygène est libéré dans l’atmosphère. Lorsque les plantes et les animaux meurent, leurs restes sont décomposés par des bactéries et des champignons, qui libèrent des nutriments dans le sol. Ces nutriments sont ensuite absorbés par les plantes et le cycle recommence.

En revanche, l'énergie circule de manière linéaire dans la biosphère. L'énergie du soleil pénètre dans la biosphère sous forme de lumière et est ensuite convertie en énergie chimique par les plantes. Cette énergie chimique est ensuite transmise à d’autres organismes tout au long de la chaîne alimentaire. Lorsque l’énergie est transférée d’un organisme à un autre, une partie est perdue sous forme de chaleur. Cela signifie que la quantité d’énergie disponible pour les organismes aux niveaux trophiques supérieurs est toujours inférieure à la quantité d’énergie disponible pour les organismes aux niveaux trophiques inférieurs.

Le chemin circulaire de la matière et le flux linéaire d'énergie sont essentiels au fonctionnement de la biosphère. Le chemin circulaire de la matière garantit que les nutriments sont recyclés et réutilisés, tandis que le flux linéaire d'énergie garantit que l'énergie est constamment disponible pour les organismes pour leur croissance et leur reproduction. Sans ces deux processus, la biosphère ne serait pas en mesure de maintenir la vie.