Każdy ekosystem charakteryzuje się zamkniętym obiegiem materii. Obejmuje on pierwiastki, które krążą pomiędzy organizmami, a otaczającym je środowiskiem. Materia krąży w ekosystemie zataczając koło – przechodzi ze środowiska do kojonych poziomów troficznych (producentów – konsumentów – reducentów) i z powrotem do środowiska. Producenci pobierają z otoczenia (z gleby i z powietrza) proste związki nieorganiczne, które przekształcają w procesie fotosyntezy w związki organiczne. Te wbudowują w swoje ciała, które służą jako pokarm dla konsumentów. W ten sposób materia przechodzi do następnego poziomu troficznego. Odchody oraz obumarłe szczątki wszystkich organizmów trafiają do gleby. Tutaj działają reducenci, którzy rozkładają zawarte w nich związki organiczne do prostych związków nieorganicznych. Te są pobierane przez producentów. W ten sposób obieg zamyka się. Dlatego mówimy, że materia krąży w ekosystemie.
Pod wzglądem energetycznym ekosystem jest układem otwartym i wymaga stałego dopływu energii z zewnątrz. Tylko niewielka część promieniowania świetlnego docierającego do Ziemi jest pochłaniana przez producentów. Przyswojona przez rośliny energia słoneczna (ok. 5%) jest wykorzystywana w czasie fotosyntezy do produkcji związków organicznych. W ten sposób energia zostaje zmagazynowana w postaci wiązań chemicznych. Tylko część ze związanej energii jest wykorzystywana przez rośliny do budowy ciała. To właśnie ta porcja energii przepływa na wyższy poziom troficzny (producenci zostają zjadani przez konsumentów). Pozostała zaś energia jest wykorzystywana na własny metabolizm (energia uwolniona w procesie oddychania). Producenci, którzy zostają zjedzeni przez konsumentów I rzędu, stanowią dla nich źródło energii. Ilość tej energii, która zostaje przyswojona przez roślinożerców jest jednak znacznie mniejsza, niż zawierał pokarm. Konsumenci podobnie jak producenci zasymilowaną energię wykorzystują do budowy ciała oraz na przeprowadzenie procesów metabolicznych. Reszta energii jest wydalana lub rozprasza się w postaci ciepła. Na dalszych poziomach troficznych (konsumenci II i wyższych rzędów) zachodzą analogiczne przemiany energetyczne. Ubytki energii występują więc na wszystkich poziomach troficznych, a im wyższy poziom, tym większe straty.
Produkcja pierwotna i wtórna
Produkcja pierwotna (produkcja producentów) szybkość kumulowania energii promieniowania słonecznego w materii organicznej przez producentów w jednostce czasu w przeliczeniu na jednostkę powierzchni (wyrażana najczęściej w gramach/m2/rok).
Produkcja pierwotna brutto – całość energii promieniowania świetlnego przekształconej przez producentów w energię chemiczną
Produkcja pierwotna netto – ilość energii przyswojonej przez producentów w materii organicznej (zmagazynowana przez producentów biomasa)
Produkcja pierwotna netto = produkcja pierwotna brutto – koszty utrzymania
Produkcja wtórna(produkcja konsumentów) – szybkość kumulowania energii w materii organicznej przez konsumentów w jednostce czasu w przeliczeniu na jednostkę powierzchni (wyrażana najczęściej w gramach/m2/rok)
Produkcja wtórna brutto – całość energii wyprodukowanej przez konsumentów
Produkcja wtórna netto – ilość energii przyswojonej przez konsumentów w materii organicznej (zmagazynowana przez konsumentów biomasa)
Produkcja wtórna netto = produkcja pierwotna brutto – koszty utrzymania
*koszty utrzymania to straty energii poniesione w czasie oddychania