생태계에서 에너지는 순환하지 않고, 상위 영양 단계로만 흐른다.
태양의 빛에너지는 생산자의 광합성을 통해 유기물의 화학 에너지로 바뀐다.
유기물의 화학 에너지 중 일부는 세포 호흡에 사용되고, 열에너지로 전환되어 생태계 밖으로 방출된다.
남은 화학 에너지는 먹이 사슬을 따라 상위 영양 단계로 이동하며, 상위 영양 단계로 갈수록 에너지양이 감소한다.
생태계의 한 영양 단계에서 다음 영양 단계로 이동하는 에너지의 비율로,
이다.
생태계에서 물질은 생산과 소비를 통해 순환하며,
생산자가 생성한 유기물의 양은 [총생산량, 호흡량, 순생산량]으로,
소비자가 얻은 유기물의 양은 [섭식량, 동화량, 배출량]으로 구분한다.
총생산량, 호흡량, 순생산량의 단위는 주로 을 사용한다.
생산자가 광합성을 통해 생성한 유기물의 총량으로, 호흡량과 순생산량으로 이루어진다.
이를 수식으로 나타내면 [총생산량 호흡량 순생산량]이다.
총생산량에서 호흡량을 제외한 유기물의 양으로, 피식량, 생장량, 고사·낙엽량(고사량과 낙엽량)으로 이루어진다.
피식량은 동물에게 먹힌 유기물의 양,
생장량은 생장에 사용된 유기물의 양,
고사량은 스스로 시들어 죽은 유기물의 양,
낙엽량은 식물 아래 쌓인 나뭇잎이나 가지와 같이 식물에서 떨어진 유기물의 양이다.
소비자가 다른 생물을 먹어 얻은 유기물의 양으로, 동화량과 배출량으로 이루어진다.
섭식량에서 배출량을 제외한 유기물의 양으로, 호흡량, 피식·자연사량(피식량과 자연사량), 생장량으로 이루어진다.
노화나 굶주림 등으로 스스로 죽은 유기물의 양이다.
생산자와 차 소비자에서 물질의 생산과 소비를 나타내보자.
생산자의 [총생산량 호흡량 순생산량(피식량 생장량 고사·낙엽량)]이고,
차 소비자의 섭식량은 생산자의 피식량과 같고, 고사·낙엽량은 없으므로 [섭식량 동화량(호흡량 피식·자연사량 생장량) 배출량]이다.
따라서 생산자와 차 소비자에서 물질의 생산과 소비는 아래 그림과 같다.