Aliran energi dalam ekosistem dimulai dari produsen, yaitu organisme yang mampu menghasilkan makanan sendiri melalui proses fotosintesis, seperti tumbuhan hijau dan alga. Energi matahari yang diubah menjadi energi kimia dalam bentuk glukosa oleh produsen ini kemudian ditransfer ke organisme lain melalui rantai makanan. Tumbuhan sebagai produsen pertama dimakan oleh herbivora, yang disebut konsumen primer. Konsumen primer kemudian dimakan oleh karnivora atau omnivora, yang disebut konsumen sekunder, dan seterusnya hingga mencapai konsumen puncak.

Rantai makanan adalah urutan linear dari organisme yang menunjukkan bagaimana energi dan nutrisi berpindah dari satu organisme ke organisme lain. Misalnya, rumput dimakan oleh kelinci, yang kemudian dimakan oleh elang. Namun, dalam ekosistem yang lebih kompleks, hubungan makan dan dimakan tidak selalu linear dan bisa membentuk jaring-jaring makanan. Jaring-jaring makanan adalah kumpulan rantai makanan yang saling berhubungan dalam ekosistem, menunjukkan berbagai jalur energi dan nutrisi.

Piramida ekologi adalah representasi grafis dari struktur trofik dalam ekosistem. Terdapat tiga jenis piramida ekologi, yaitu piramida jumlah, piramida biomassa, dan piramida energi. Piramida jumlah menggambarkan jumlah individu pada setiap tingkat trofik, piramida biomassa menunjukkan total massa kering organisme pada tiap tingkat trofik, dan piramida energi menunjukkan jumlah energi yang tersedia pada setiap tingkat trofik.

Efisiensi transfer energi antar tingkat trofik biasanya rendah, sekitar 10%. Ini dikenal sebagai aturan 10%, yang berarti hanya sekitar 10% dari energi yang diterima oleh satu tingkat trofik dapat ditransfer ke tingkat trofik berikutnya. Sebagian besar energi hilang sebagai panas melalui respirasi dan aktivitas metabolik lainnya. Oleh karena itu, ekosistem memiliki lebih banyak produsen daripada konsumen primer, lebih banyak konsumen primer daripada konsumen sekunder, dan seterusnya.

Daur materi dalam ekosistem melibatkan siklus biogeokimia, yaitu pergerakan unsur-unsur kimia antara komponen biotik (hidup) dan abiotik (tak hidup) dari ekosistem. Contoh siklus biogeokimia termasuk siklus karbon, siklus nitrogen, dan siklus air. Siklus karbon melibatkan pergerakan karbon dioksida antara atmosfer, organisme hidup, dan lautan melalui proses seperti fotosintesis, respirasi, dan dekomposisi. Siklus nitrogen melibatkan konversi nitrogen atmosfer menjadi bentuk yang dapat digunakan oleh tumbuhan melalui proses fiksasi nitrogen oleh bakteri. Siklus air melibatkan pergerakan air antara atmosfer, daratan, dan lautan melalui proses seperti evaporasi, kondensasi, dan presipitasi.

Pemahaman tentang aliran energi dan daur materi penting untuk mempelajari ekologi karena memungkinkan kita memahami bagaimana ekosistem berfungsi dan bagaimana interaksi antara organisme dan lingkungannya mempengaruhi keseimbangan ekosistem. Dengan memahami konsep-konsep ini, kita dapat lebih baik menjaga dan melestarikan ekosistem yang ada.