Чарльз Эльтон предложил способ графического выражения отношений между трофическими уровнями, который стал едва ли не символом экологии как науки. Речь идет об экологических пирамидах. При построении экологических пирамид меры обилия представителей разных трофических уровней показывают в виде лежащих друг на друге прямоугольников. Обычно этот метод используют для описания пастбищных трофических цепей. Выделяют пирамиды численностей, биомасс и продуктивностей.

Чем более простую задачу преобразования энергии выполняют организмы, тем меньшие потери они несут. Так, плотоядные животные решают сравнительно несложную задачу: они получают энергию в высококачественной пище, которую относительно «нетрудно» переработать и построить из нее собственное тело. А сложнее всего — задача, которую решают фотосинтетические организмы, использующие в качестве источника энергии свет.

Автотрофы получают биогены и необходимую энергию из среды и создают органические вещества. Органические вещества автотрофов потребляют одни гетеротрофы, этих гетеротрофов — иные, и так до тех пор, пока синтезированное автотрофами органическое вещество не разрушится почти без остатка. Эти отношения, основанные на питании, называются трофическими (пищевыми) связями. Трофическая цепь — путь переноса органического вещества и содержащейся в нем энергии от его первых получателей (автотрофов) через ряд поедающих друг друга организмов.

Естественно, что самой яркой и интересной частью экосистем являются сообщества — совокупности их живых компонентов. Являются ли сообщества четко отличающимися отдельными объектами? Изредка — да, чаще — нет. Спор не закончен до сих пор. Сообщества можно характеризовать по ряду признаков, рассматривая их эмергентные свойства, отсутствующие на уровне частей целостной системы.

В типичном случае в ходе сукцессии (например, в искусственной системе — микрокосме, или при заселении нового местообитания в ходе первичной автотрофной сукцессии) наблюдается следующее. Вначале быстро растет продукция, дыхание отстает и это приводит к накоплению биомассы. После достижения климакса дыхание догоняет продукцию и все параметры системы стабилизируются.

Сукцессия — это последовательная смена сообществ в одном местообитании. Это направленный, контролируемый сообществом процесс, ведущий к определенной кульминации. Сукцессия в биогеоценозах является более длительным процессом, чем сезонные изменения, но и не столь длительным, как эволюция экосистем. Это направленный процесс, контролируемый сообществом и ведущий к определенному состоянию.

Чистая первичная продукция суши за год — 110–120 млрд. тонн сухой органики, а океана — 50–60 млрд. тонн. Приблизительно можно сказать, что океан дает около 1/3 продукции нашей планеты, занимая при этом примерно 2/3 ее площади. Самые продуктивные биомы, как для суши, так и для океана, — те, которые имеют максимальную биомассу. Впрочем, биомасса наземных экосистем намного выше, чем морских. Это связано с тем, что на суше преобладают крупные растения со значительным количеством опорных и проводящих тканей.

В 1964-1974 гг. во всем мире проводился согласованный сбор данных о продуктивности экосистем и влияющих на нее факторах, проходивший в рамках Международной биологической программы ООН. До сих пор эти результаты являются основой наших знаний о тех природных богатствах, которыми располагает Земля. Биомасса — суммарная масса всех организмов всего сообщества или отдельной популяции, измеряемая в единицах сырой или сухой массы на единицу площади или объема среды. Продукция — количество воспроизведенной биомассы на единицу площади (или объема) в единицу времени (а также сама эта биомасса). Выделяют первичную продукцию — количество органического вещества, произведенного автотрофами (продуцентами), а также вторичную продукцию — продукцию гетеротрофов (консументов и редуцентов).

Наша планета населена двумя группами живых существ, для каждой из которых ресурсами являются отходы или продукты жизнедеятельности другой группы. Речь идет об автотрофах в целом (включая фототрофов) и гетеротрофах, которые соответствуют друг другу, как две половинки разбитой тарелки. Естественно, такое соответствие не может быть случайным: оно отражает важную закономерность в функционировании биосферы.

Биом — это крупный тип биогеоценозов, характеризующийся сходным характером растительности и занимающий определенные регионы планеты. Биомы регулируются макроклиматом и, в первую очередь, — количеством осадков и температурой. Как отразить взаимоотношения разных типов сообществ друг относительно друга? Два основных метода — ординация (т.е. расположение в каком-то пространстве в определенном порядке) и классификация (т.е. распределение по отделенным друг от друга группам — классам или таксонам). Ординация подчеркивает континуальность изменений свойств, классификация — дискретность разрывов. Возможна многоуровневая иерархическая классификация сообществ.