能量流动可在生态系统、食物链和种群三个水平上进行分析。
生态系统水平上的能量流动分析，是以同一营养级上各个种群的总量来估计的，即依据其主要食性，把每个种群归属于一个特定的营养级中，然后精确地测定每个营养级能量的输入和输出值。
这种分析多见于水生生态系统，因为该系统边界明确、封闭性较强、内环境较稳定。食物链层次上的能量流动分析是把每个种群作为能量从生产者到顶级消费者移动过程中的一个环节，当能量沿着一条食物链在几个物种间流动时，测定食物链每一个环节上的能量值，就可提供生态系统内一系列特定点上能量流动的详细和准确资料。
实验种群层次上的能量流动分析，则是在实验室内控制各种无关变量，以研究能量流动过程中影响能量损失和能量储存的各种重要环境因子。
3.生物的联络——信息及其传递
生态系统中包含多种多样的信息，大致可以分为物理信息、化学信息、行为信息和营养信息。
（1)物理信息及其传递
在生态系统中，以物理过程为传递形式的信息称为物理信息，如光、声、热、电、磁等都是物理信息。
①光信息
太阳是光信息的发射总部，它通过折射、储存、再释放等过程，构成大量初级信源。高空的鹰通过视觉发现地面的兔子，也是一个光信息传递过程，倒霉的兔子是发出信息的信源，兔子本身并不能发光，而是反射太阳光，所以是次级信源。然而，生态系统中的光信息，并不完全来自太阳或其派生出来的次级信息。如有些候鸟的迁徙，在夜间是靠天空星座来确定方位的，这就是借用了其他恒星所发出的光信息。光的强弱，即光质和光照时间的长短都是重要的光信息。
②声信息
声信息对于动物来说似乎具有更重要的意义。当深入研究森林动物时你会发现，听觉比视觉更为重要，更多的动物捕获猎物和逃避敌害靠的是声音。生活在陆地上的蝙蝠和生活在水中的鲸类受生活环境的限制，接收光信息的视觉系统不能很好地发挥作用，因此，它们主要靠的是声纳定位系统。
人们最熟悉的声音信号还是鸟类婉转多变的叫声。很多生活在一起的鸟类，其报警鸣叫声都趋于相似，这样每一种鸟都能从其他种鸟的报警鸣叫中受益。但其他方面的叫声，各个物种却绝不相同。一起捕猎的狼群也是靠声音传递信息的，一个狼群是一个通力合作的团队，它们在发现猎物时各就各位，听到头狼仰天长吼，就一起发动进攻，所以，即便面对比它们更凶猛的虎豹雄狮也所向披靡。声信息对于植物不如对动物那样重要，但还是可找出植物感受声信息的证据。如含羞草在强烈声音的刺激下，就会表现出小叶合拢，叶柄下垂的运动。有人实验，给植物以声刺激，发现植物的生物电位会发生变化。
③电信息
在自然界中有许多放电现象，生物中存在较多的是生物放电现象，特别是鱼类大约有300种能产生0.2～2伏的微弱电压，放出少量的电流，而电鳗产生的电压能高达600伏。动物对电很敏感，特别是鱼类、两栖类，皮肤有很强的导电力，其中组织内部的电感器灵敏度更高。整个鱼群的生物电场还能很好地与地球磁场相互作用，使鱼群能正确选择洄游路线。鳗鱼、鲑鱼等能按照洋流形成的地电流来选择方向和路线。有些鱼还能察觉海浪电信号的变化，预感风暴的来临，及时潜入海底。
植物同动物一样，其组织与细胞存在着电现象，因为活细胞的膜都存在着静电位，任何外部刺激，包括电刺激都会引起动作电位产生，形成电位差，引起电荷的传播，植物细胞就是电刺激的接收器。
④磁信息
由于生物生活在太阳和地球的磁场内，都少不了要受到磁力的影响。生物对磁有不同的感受能力，常称之为生物的第六感觉。在浩瀚的大海里，很多鱼能遨游几千千米，来回迁徙于河海之间；在广阔的天空中，候鸟成群结队，南北长途往返飞行，都能准确到达目的地，特别是信鸽千里传书而不误；在百花争艳的原野上，工蜂无数次将花蜜运回蜂巢。在这些行为中动物主要是凭着自己身上带的电磁场，与地球磁场相互作用来确定方向和方位。
许多研究证明，磁场对动物的定向有着非常重要的作用。有人曾做过这样的实验，将训练好的20只信鸽，10只翅膀上缚有铜片，另10只缚上小磁片，同时放飞，结果缚铜片的有8只返航，缚小磁片的4天后仅一只返航。可见，磁片干扰了地球磁场与鸽子生物电磁场间的相互作用，使信鸽迷失了方向。
植物对磁场也有反应。科学实验表明，在磁场异常地区播种小麦、黑麦、玉米、向日葵及一年生牧草，其产量比正常地区低。蒲公英即使在很弱的磁场中，开花也要晚得多，若长期在较强的磁场中还会死亡。
（2）生态系统中的化学信息及其传递
生态系统的各个层次都有生物代谢产生的化学物质参与传递信息、协调各种功能，这种传递信息的化学物质通称为信息素。
①动、植物间的化学信息
植物的气味是由化合物构成的。不同的动物对气味有不同的反应，蜜蜂采蜜和传粉，除与植物花的香味、花粉和蜜的营养价值紧密相关外，还与花蕊中含有的昆虫的性信息素成分有关。植物的香精油成分就类似于昆虫的信息素。可见植物吸引昆虫的化学性质，正是昆虫应用的化学信号。事实上，除一些昆虫外，差不多所有哺乳动物，可能还有鸟类和爬行类，都能鉴别滋味和识别气味。
②动物之间的化学信息
动物通过外分泌腺体，向体外分泌某些信息素，它携带着特定的信息，通过气流或水流的运载，被种内的其他个体嗅到或接触到，接收者能立即产生某些行为反应，或活化特殊的受体，产生某种生理反应。动物可利用信息素作为种间、个体间的识别信号，还可用信息素刺激性成熟和调节生殖率。哺乳动物释放信息素的方式，除由体表释放到周围环境为受纳动物接收外，还可将信息素寄存到一些物体或生活的基质中，作为气味标记，再被其他动物接收。如猎豹和猫科动物有着高度特化的尿标志的结构，它们总是仔细观察前兽留下来的痕迹，并由此传达时间信息，避免与栖居同一地区的对手相互遭遇。
③植物之间的化学信息在植物群落中，一种植物通过某些化学物质的分泌和排泄，影响另一种植物的生长甚至生存的现象是很普遍的。一些植物通过挥发、淋溶、根系分泌或残株腐烂等途径，把次生代谢物释放到环境中，促进或抑制其他植物的生长或萌发，影响竞争能力，从而对群落的种类结构和空间结构产生影响。人们早就注意到，有些植物分泌化学亲和物质，使其在一起相互促进，如作物中的洋葱与食用甜菜、马铃薯和菜豆、小麦和豌豆种在一起能相互促进；有些植物分泌植物毒素或防御素使其对邻近植物产生毒害，或抵御邻近植物的侵害，如榆树同栎树、白桦和松树也有相互拮抗的现象。
（3)行为信息
植物的异常表现和动物的异常行动都传递着某种信息，可通称为行为信息。蜜蜂发现蜜源时，就用舞蹈动作的表现，以通知其他蜜蜂去采蜜。蜂舞有各种形态和动作，来表示蜜源的远近和方向，如蜜源较近时，作圆舞姿态；蜜源较远时，作摆尾舞等。其他工蜂则以触觉来感觉舞蹈的步伐，得到正确飞翔方向的信息。地鸺是草原中的一种鸟，当发现敌情时，雄鸟就会急速起飞，扇动两翼，给在孵卵的雌鸟发出逃避的信息。
（4)营养信息
在生态系统中生物的食物链就是一个生物的营养信息系统，各种生物通过营养信息关系联系成一个互相依存、相互制约的整体。食物链中的各级生物要求有一定的比例关系，即生态金字塔规律。根据生态金字塔规律，养活一只草食动物需要几倍于它的植物，养活一只肉食动物需要几倍数量的草食动物，前一营养级的生物数量反映出后一营养级的生物数量。在草原牧区，草原的载畜量必须根据牧草的生长量而定，使牲畜数量与牧草产量相适应。如果不顾牧草提供的营养信息，超载过牧，就必定会因牧草饲料不足，使牲畜生长不良或引起草原退化。
第三节生态系统中的物质循环及其类型
生物所需的物质如水和碳、氢、氧、氮、硫、磷、钙、镁、钾、钠、氯等元素，在生态系统中不是像能量一样单向传递，而是反复利用，所以物质的传递称为循环。生态系统中这些无机物质的循环既涉及各营养水平的生物，也涉及大气圈、地圈和水圈（即生物群落与无机环境之间反复循环），所以称为生物地球化学循环，又叫生物地化循环。在生态系统中能量不断流动，而物质不断循环。
根据途径不同，生态系统的物质循环可分为水循环、气体型循环和沉积型循环三种类型。
水的主要循环路线是从地球表面通过蒸发(包括植物的蒸腾作用)进入大气圈，同时又不断地通过降水从大气圈返回到地球表面。
每年地球表面的蒸发量与全球降水量基本上是相等的，因此，这两个相反的过程处于一种动态平衡之中。水循环对生态系统具有非常重要的意义，任何生物的生命活动都离不开水。水携带着大量的矿物质元素在全球周而复始地循环，和大地共同影响着各类营养元素在地球上的分布。此外，水还有调节大气温度等重要生态作用。
气体型循环包括氮、碳和氧等元素的循环。在气体型循环中，物质的主要储存库是大气和海洋，循环过程与大气和海洋密切相关，具有明显的全球性，循环性能也最为完善。它属于气体型循环的物质，其分子或某些化合物常以气体形式参与循环。
沉积型循环包括磷、硫、钙、钾、钠、镁、铁、碘、铜等物质的循环。这些物质的分子或化合物没有气体状态，其储存库主要是岩石、沉积物、土壤等，与大气没有密切联系。这些物质主要是通过岩石的风化和沉积物的分解，转变为可以被生物利用的营养物质，转化的速度是缓慢的，而海底沉积物转化为岩石圈成分更是一个缓慢的过程，时间以数千年计。由于这些物质不是以气体形式参与循环的，因此，循环的全球性不像气体型循环表现得那么明显。
气体型循环和沉积型循环虽然具有不同的特点，但是，它们都受到能量的驱动，并且都依赖于水的循环。
生物圈水平上的生物地化循环研究，主要是研究水、碳、氧、氮、磷等元素的全球循环过程。人类活动对生物地化循环产生的巨大影响，使这方面的研究尤为重要。与自然发生的循环过程相比，人类对生物地化循环的干扰可以说是有过之而无不及。例如，人类活动已经使大气中的二氧化碳含量明显增加；排入海洋污水使海洋的汞含量已经增加了1倍；铅输入海洋的速度大约相当于自然过程的40倍。
第四节生态系统的类型
1.依水而生——水域生态系统
（1）海洋生态系统
海洋总面积约3.6×108平方千米，占地球表面70%以上，平均水深2750米，占全球水量97%，是生物圈内面积最大、层次最厚的生态系统。从海岸线到远洋，从表层到深层，随着水的深度、温度、光照和营养物质状况的不同，生物的种类、活动能力和生产水平等也表现出很大的差异，从而形成了不同区域的亚系统。
①海岸带
海岸带位于海洋和陆地交界处，是海洋外圈的浅水带。海岸带可分为三个部分，即陆上部分、潮间带和水下岸坡。陆上部分（海岸）是高潮线至波浪作用上限之间的狭窄的陆上地带；潮间带是介于高潮线与低潮线之间的地带，通常也称为海涂；水下岸坡是低潮线以下至波浪有效作用于海底的下限地带。波浪有效作用于海底的下限，一般相当于当地海浪波长1/2的水深处，在近岸海区，约为30米深的海底。
海岸带水体的光照条件比较好，水温和盐度变化大，地形、地质比较复杂多样。生产者是一些固定生长的大型植物，如红树、大叶红藻、绿藻、棕藻等。消费者是以这些大型植物为食的海洋动物，如牡蛎、蟹、沙蚕等。这一地带人类经济活动比较频繁。
②浅海带
浅海带是位于水深200米以内的大陆架部分，约占海洋总面积的7.5%。浅海带也受大陆输入物的影响，营养物质、光照条件、生产力水平仅次于海岸带。主要的生产者为浮游植物，如硅藻、裸甲藻等。初级消费者为摄食浮游植物的浮游动物，它们与浮游植物一起为大量的海洋动物（如虾、蟹、海鸥、牡蛎等）提供了食料。
③远洋带
远洋带指水深在200米以上的远洋海区。它是海洋生态系统的主体，占海洋总面积的90%左右。这一带按深度不同可分为远洋表层带、中层带、深海带和海底带，还包括上涌带和珊瑚礁。
海洋表层光照充足，水温较高，生活着很多小型的、单细胞的浮游藻类和浮游动物，许多远洋的鱼类都生活在这一带。随着深度的增加，光照减弱，水层压力加大，生产者在这里不能生存，消费者依靠大量碎屑食物和上层生物为生，多为肉食者。尽管生物种类和个体数量都很少，但在万米深的海底仍有动物生存。