生物有機體大約由40多種元素組成，其中碳、氫、氧、硫、磷是最主要的元素，它們都來源於環境，構成生態系統中的生物個體和生物群落。生產者把無機物轉化為有機物，給消費者消耗；消費者產生的廢棄物及生產者的殘體被分解者消化，又轉化為無機物，返迴環境，供植物重新利用。
地球上無數個這樣的物質循環，匯合成生物圈的總的物質循環。以生物圈的碳循環為例。綠色植物的光合作用把二氧化碳從大氣中取走，合成碳水化合物貯存在體內，食草和食肉動物再分別通過食物鏈吸收這種營養物質。動物的呼吸和微生物對動植物殘體的分解，又將碳以二氧化碳形式排入大氣。
未經完全分解的有機殘體埋在地下、堆積在海底，轉化成煤、石油和天然氣，人類開採化石燃料，在燃料燃燒過程中也向大氣排入大量二氧化碳。像碳一樣，生態系統中幾乎所有的營養物質都在生物與非生物環境之間循環流動。物質循環的順利進行使生態系統的各部分協調一致，對生態系統的自我調節起著重要作用。
比如，人們大量燃燒石油、煤等燃料，加上森林面積的大量減少，就會使大氣中二氧化碳的濃度升高。大氣中二氧化碳聚積在近地表上空，像溫室的隔膜一樣，阻止地面熱量向外層空間散失，產生溫室效應。有人估計，如果按現在的速度繼續燃燒化石燃料的話，到2050年，全世界的平均氣溫將要升高3℃，後果不堪設想。
能量金字塔表示各個營養級之間能量的配置關係。食物鏈和食物網的金字塔，是由生態系統中能量流動的客觀規律決定的。生態系統中的能量流動沿著營養級逐級上升，能量越來越少，這就造成前一個營養級的能量只夠滿足後一個營養級少數生物的需要。一般來說，每一級生物的能量僅有10%左右轉稱到下一級生物。
由於能量遞減，生物的個體數目也急劇減少。如果在一個池塘里，要有500公斤浮游植物才能維持50公斤浮遊動物的生活，這50公斤浮遊動物才夠5公斤的魚的食料，而這5公斤魚只能使18歲的青年人增加0.5公斤體重。又如，老虎以羊和鹿為食物，羊、鹿又草為食物，能量則沿著草→羊和鹿→老虎這一食物鏈很快減少，或供老虎的食物能量不多，老虎的數量也就不多。
所以，我國一向有「一山不容二虎」的說法，表明在有限的生存環境條件中不可能供養許多位於能量金字塔頂端的老虎。無論是從生物量看，還是從能量來看，或者從生物的個體數目來看，它們都呈金子塔形遞減。這是生態系統營養結構的特點。
