Bir ekosistemin görevi, kendi içindeki canlı çeşitliliğini devam ettirmek ve çeşitliliği sağlayan türlerin nesillerini sürdürmesine zemin hazırlamaktır. Bunun sağlanması için bir ekosistemdeki en önemli kavramlar, enerji akışı ve madde döngüsüdür.
Cisimlerin iş yapabilme gücüne enerji adı verilir. Bir canlının ya da cansız bir maddenin bir noktadan başka bir noktaya hareket etmesi, canlıların ve cansız maddelerin fiziksel ve kimyasal olarak değişime uğraması birer iş olup mutlaka enerji gerektirir. Bu durumda ortamdaki suyun buharlaşması, bitkilerin topraktan mineralleri alması, hücrelerde çeşitli organik maddelerin sentezlenmesi gibi olayların herbiri enerji gerektiren işlerdir. Ekosistemlerin varlıklarını sürdürebilmek için kullandığı enerjinin temel kaynağı, güneş enerjisidir.
Bir ekosistemdeki bitkiler, güneş enerjisini fotosentez olayı ile kimyasal enerjiye dönüştürerek bu enerjiyi organik bileşiklerin yapısında depolar. Bu enerjinin bir kısmı kendi metabolik işlevlerini yerine getirmek için bitkiler tarafından kullanılırken diğer bir kısmı da bu bitkileri besin olarak tüketen otçulların (birincil tüketici) yapısına girerek kullanılır. Otçul canlılar bu enerjinin bir bölümünü kendi hayatsal faaliyetleri için kullanır. Ancak bir kısmı, otçulları besin olarak tüketen etçillere (ikincil tüketici) geçer. Bu şekilde güneşten başlayarak sırasıyla üreticiler, otçullar en sonunda etçillere doğru sürekli bir enerji akışı gerçekleşir ve enerji akışı ekosistemlerde tek yönlüdür.
Güneş Canlılar öldüğünde çürür ve ayrıştırıcı faaliyetler sonucunda tekrar ortamın yapısına katılır, bu olaya madde döngüsü adı verilir. Madde döngüsü, bir ekosistemin dengeli bir şekilde varlığını sürdürmesi için oldukça önemlidir. Çünkü bu maddeler, canlılar tarafından ortamdan sürekli alınmasına rağmen tekrar ortama geri dönmezse ekosistemin cansız ortamı fakirleşir. Ekosistemin canlı ve cansız ortamındaki bu madde ve enerji akışı ile canlılar arasındaki beslenme ilişkileri ekosistemin dinamik yapısını oluşturur.
Güneş enerjisinin besinlerin yapısındaki kimyasal bağ enerjisine dönüşerek üreticilerden tüketicilere doğru aktarılmasına besin zinciri denir.
Besin zincirleri incelendiğinde hangi canlının hangi canlıyla beslendiği ve enerjisini hangi canlıya aktardığı görülebilir. Karasal ve sucul ortamlarda farklı canlı gruplarından oluşan besin zincirleri bulunur.
Enerjinin aktarımı aşamasında besin zincirinde potansiyel enerjinin bir kısmı ortama ısı olarak verilir. Bu nedenle besin zinciri ne kadar kısa olursa elde edilen enerji de o oranda fazla olur. Komüniteler içinde yer alan herhangi bir türden canlı, aynı anda birden fazla beslenme düzeyinde yer alabilir. Besin zincirinde otçul bir hayvan hem etçil hem de etçil-otçul beslenen canlılar tarafından besin olarak kullanılabilir. Aynı zamanda etçil-otçul bir canlının besini, sadece etçil bir canlı olabileceği gibi üretici canlı da olabilir. Besin zincirleri birbirinden kesin sınırlarla ayrılmış dizilimler değildir, tersine birbiriyle değişik derecelerde bağlantı hâlindedir. Besin zincirlerinin bu şekilde birbirleriyle bağlantılı olması sonucunda besin ağı ortaya çıkar. Karasal ve sucul ortamlardaki besin ağları birbirinden farklıdır.
Tıpkı besin zincirinde olduğu gibi besin ağında da hangi canlının hangi canlıyı tüketerek beslendiği rahatlıkla gözlenebilir. Bununla beraber besin ağı ve kapsadığı besin zincirleri ekosistemdeki madde ve enerji akışının yönünü belirler.
Yeryüzünde bulunan canlılar, beslenme durumlarına göre bir piramit üzerine yerleştirildiğinde piramidin taban kısmında üreticilerin bulunduğu görülür. Üretici canlı ile doğrudan beslenen otçullar bir üst tabakada, etçiller daha üst tabakada yer alır. Yeryüzünde bulunan mevcut canlıların piramitte bu şekilde gösterilmesi, madde ve enerji ilişkilerinin bağlantılarını inceleme açısından önemlidir. Besin piramidinin her basamağında ayrıştırıcı canlılar yer alır.
Piramitte canlıların oluşturduğu beslenme basamaklarına trofik düzey denir. Genelde canlıların her enerji dönüşümünde %90 oranında enerji kaybı olmakta ve enerjinin ancak %10’u bir sonraki beslenme düzeyine aktarılmaktadır. Besin piramidinin her bir basamağında yer alan toplam canlı ağırlığına biyokütle denir. Besin piramidinin tabanında yer alan üreticiler (yeryüzündeki tüm üreticiler), toplam ağırlığı (biyokütlesi) en fazla olan canlılardır.
Piramidin tabanından yukarı doğru çıkıldıkça her basamaktaki canlıların biyokütlesi azalır. Aynı zamanda piramidin tabanından yukarı doğru her basamakta birey sayısı azalır fakat kural olarak canlıların vücut büyüklükleri artar. Aktarılan enerji azalırken canlı vücutlarında zehirli madde birikimi artar.
