어떤 지역의 생물 공동체와 이것을 유지하고 있는 무기적 환경이 종합된 물질계 또는 기능계. 생태계란 영국의 A.G.탠슬리에 의하여 1935년 제창된 용어로, 자연의 있는 그대로의 상태를 인식하기 위해서는 이것들 상호간의 관계를 지닌 생물과 무기적 환경을 하나로 통합해야 한다는 것이 탠슬리가 제창한 개념이다.

생태계의 크기는 여러 가지이다. 예를 들면, 작은 연못의 생태계에서 크게는 지구 생태계까지 생각할 수 있다. 지구 생태계는 그 넓이에서는 생물권(生物圈)과 일치한다. 무기적 환경의 특징에 의거하여 해양생태계·호소생태계·극지생태계·사막생태계 등으로 구별하고, 또 군락(群落)의 상관에 따라서 삼림생태계·초지생태계 등으로 구분하기도 한다.
또한, 경지생태계·도시생태계와 같은 것도 생각할 수 있다.

생태계 중에서 생물체는 기능적으로 생산자(녹색식물)·소비자(동물)·분해자(세균 또는 미생물)로 구분된다. 그리고 생물공동체와 무기적 환경과의 사이에는 물질교대와 에너지교대가 이루어지고 있다. 생태계에서 물질교대와 에너지교대를 밝히는 것은 생태계의 성질을 이해하는 데 있어 가장 중요한 일이므로 현재 이것은 생태학의 주요 과제이다.

생태계에서 물질교대와 에너지교대는 그 양상이 다르다. 물질은 생태계 내를 정도의 차이는 있으나 순환하지만, 에너지는 생태계 내를 순환하지 않는다. 이런 차이 때문에 생태계에서는 물질순환, 에너지 흐름이라는 표현을 쓴다. 무기적 환경 가운데 생물에 필요한 물질은 우선 생산자에 의한 유기물의 합성이다.

그 일부는 생산자 자신에 의하여 쓰여지고 다시 무기물이 되어 환경으로 되돌아온다. 나머지 일부는 먹이연쇄를 통하여 저차(低次)의 소비자에서 고차(高次)의 소비자에게로 운반되고, 그 과정에서 이용되어 무기화되어 간다. 생산자·소비자의 배출물이나 유체는 분해자에 의하여 분해되어 다시 무기물이 되어 환경으로 되돌아온다. 이러한 물질은 무기화 → 유기화 → 무기화로 변화하면서 생태계 내를 순환한다.

한편, 생물의 활동에너지의 원천은 태양에너지이지만, 그대로의 모양으로는 직접적으로 이용되지 않는다. 생산자는 광합성에 의하여 유기물을 합성하지만 이것은 태양에너지를 화학에너지로 전환하는 데 지나지 않는다. 유기물 속에 고정된 에너지는 먹이연쇄를 통하여 소비자에게, 그리고 배출물이나 유체의 형태가 되어 분해자에 흘러들어간다.

생물이 취한 에너지는 생물의 생활에 쓰이고 일부는 열의 형태로 소실된다. 이 소실된 에너지는 이런 형태로서는 생물에 재이용되는 일은 없고, 따라서 생물의 생활을 유지시켜야 될 에너지는 언제나 태양에너지에서 얻어야 한다. 생산자가 전환할 수 있는 태양에너지는 공급되는 양의 극히 일부분에 지나지 않는다.

생태계에서 어떤 영양 단계가 가지는 에너지의 일부는 자체의 생활에너지로 소비되고, 나머지는 다음 영양 단계로 옮겨진다. 이 경우, 어떤 영양 단계의 에너지(E1)에서 다음 영양 단계로 옮겨진 에너지(E2)의 비율을 에너지 효율이라 하며, 다음과 같이 구할 수 있다.

일반적으로 영양 단계의 상위로 갈수록 에너지의 이동량은 적어지지만 에너지 효율은 높은 값을 나타내는데, 이것은 영양 단계의 상위로 갈수록 섭취하는 먹이의 영양가가 높다는 것이 그 이유가 될 수 있다.