1.能量流动
植物和某些自养性细菌通过光合作用，将太阳能以有机化合物的形式固定下来，然后，经过不同类型的食物链为众多的消费者消耗或转换为其他形式的能量。整个能量流动过程是逐级消耗的，不会循环。
2.物质循环
生态系统中物质循环和能量流动总是相伴随行。能量流动是单向流动，最后转换为热能被消耗。而物质流动则是永恒循环不息，生产者在吸收太阳能的同时，将无机物转换为有机化合物，这些有机物直接或间接变成有机碎屑，被分解者分解成无机物返回非生物环境，又可被生产者利用，进行循环。物质循环的类型很多，这里主要介绍碳循环、氧循环和氮循环。
（1）碳和氧循环
有机物干重的49%由碳元素组成。绿色植物进行光合作用的同时，将大气中的CO2固定为有机物，碳循环就开始进行。生产者（绿色植物和自养菌）、消费者（各种动物）、分解者（各类细菌和真菌）通过呼吸将CO2 排回大气。生产者和消费者死后，最终尸体被分解者把蛋白质、脂肪和碳水化合物分解为CO2、水和无机盐，其中CO2 重新返回大气。在漫长的地质时期中，碳循环始终在进行，其中一部分碳，会以石灰岩（CaCO3）的形式被固定下来，经后期的岩溶作用，部分CO2 会向大气释出；而另一部分碳，则会以煤或石油的形式储存起来，经人类利用或通过自然降解后变成CO2 重新返回大气进行循环，使大气中CO2 含量增加。
动、植物呼吸时需要大气中的O2，呼出CO2。绿色植物进行光合作用时，则产生O2释放到大气和水中。现今，大气中大部分的O2是生物演化过程中植物长期生产积累的结果。绿色植物不仅能在光合作用下产生O2，而且能固定碳，维持着碳、氧平衡。因此，保护和增加绿色植物是降低大气中CO2、增加O2含量最有效的方法。
（2）氮循环
在大气中N2的占78%，这些游离N2不能被大多数生物利用。氮元素必须以铵盐、亚硝酸盐和硝酸盐的形式被植物根系吸收。N2转变为铵盐、亚硝酸盐和硝酸盐的过程，称为硝化作用，这一过程由固氮菌、蓝绿藻和根瘤菌来完成。进入植物体内的铵盐和硝酸盐，经生物化学反应与碳结合，形成氨基酸，进而合成为蛋白质和核酸，与植物体内的其他物质共同组成植物有机体。动植物死后，微生物将蛋白质分解为氨基酸，进而分解为氨、CO2和水，这一过程称为氨化过程，也叫反硝化作用。进入土壤中的氨还能再次被植物利用。在厌氧条件下，反硝化作用强烈。
自然界中，生物的硝化作用过程和反硝化作用过程处于平衡状态。大面积破坏植被和工业大规模生产含氮化工产品均会引起自然界氮平衡的破坏。
3.生态系统的信息专递
生态系统中还存在有机体之间的信息传递。信息传递将生态系统的各个组成部分联系起来，成为一个整体，具有调剂系统稳定的功能。目前已知的信息传递方式主要有营养信息、物理信息、化学信息和行为信息。
营养信息：是一种通过营养交换的形式，在一个个体或种群与另一个个体或种群之间传递信息。食物链就是营养信息传递的代表。
物理信息：是以物理过程传递的信息，包括声、光、颜色等。例如，动物发出不同的声音将感受的环境信息告知同类或是向其他动物发出威胁的信号；花以鲜艳的颜色向蝴蝶发出授粉的信息；萤火虫通过闪光来识别同伴等。
化学信息：生物产生的代谢物质，如酶、生长素、性诱激素、香油精不饱和内脂等都能传递信息。例如，狗通过尿等排泄物来标定路线；老虎利用排泄物标定自己的势力范围；动物发情期，雌性发出性诱激素，吸引雄性；狗、熊猫等哺乳动物仅凭幼崽身上粘有自己排泄物的气味来判别亲情关系等。
行为信息：同一种群中，个体之间用肢体动作相互传递信息。例如，蚂蚁、蜜蜂用不同的肢体动作告知同伴食物的所在地及其他信息；丹顶鹤用翩翩的舞姿向异性示好等。
4.生态系统的服务功能
生态系统为人类提供了必不可少的物质资源和生存环境，是人类社会、经济、文化发展的基石。生态系统及生态过程所产生的物质和所维持的良好生活环境，对人类与环境的服务性能称为生态系统的服务，包括持续地提供产品和生命支持功能（净化、循环和再生等）。这里提到的生态系统的服务主要是指生命支持功能，生态系统所能提供的服务项目类型很多，下面只介绍几种与水资源和环境有关的服务类型。
（1）涵养水源、减缓干旱
森林生态系统的主要功能之一，是减少雨水对地表的直接冲刷，延缓洪水的发生，增加降水对地下水的补给，涵养水源，减缓干旱。
据测定，森林林冠截留的雨水能占降水量的15%～40%，降雨量的5%～10%能被枯枝败叶层吸收。林冠截流雨量与树种生态特性有关，耐阴性树种，枝冠浓密，截流水量比阳性树种多。例如，云杉林冠能截流总雨量的30%，松林为18%，桦树林只有9%。
森林群落的根系、枝叶、土壤和地表的枯枝败叶层将雨水滞留在林地中，林内相对湿度高，空气潮湿，溪水潺流。林地中土壤疏松，透水性好，能将大部分的降水量蓄积起来。这样的林地称为水源林。每1hm2的森林含蓄的水分至少比非林地多出300m3。由于森林植物群落截留降水，大大减少地表径流，既避免了水土流失，也有效地防止江河暴涨暴落，减少洪涝灾害，对水资源有很好的调节作用。例如，1975年8月，河南省驻马店地区，突降特大暴雨，导致板桥水库和石漫滩水库崩坝，造成巨大生命财产损失。位于同一地区的薄山和东风水库，由于上游地区森林覆盖率在90%以上，虽然同样降水量超过库容，但因森林有效地截留，大大滞缓了洪水集中入库的时间，排洪流畅，两座水库却能安然无恙。
（2）保护和改善环境质量
在自然系统中，生物通过新陈代谢过程及伴随的生物氧化、还原作用，使化学元素进入循环过程，有效地防止废弃物质过多的积累，造成污染。环境中的某些有毒物质经过生物吸收和降解能够得到消除或减少，使环境质量得到改善。
植物通过光合作用，大量吸收CO2，释放出O2。1hm2的阔叶林，一天可吸收1t CO2，释放出0.73t的O2，可供1000人呼吸。生长茂盛的森林、草地空气中的含氧量要高于裸地区。
植物枝叶对烟尘和粉尘有良好的过滤和阻留作用。植物叶片表面凹凸不平，多绒毛，或分泌有黏液，能够有效地滞留粉尘。一般1hm2的松林每年能滞留36.4t的灰尘，绿地上空的空气含尘量远低于比没有绿地的街道，通常要少37%～60%。
很多树种具有吸收有害气体和杀菌的功能。例如，夹竹桃、广木兰、梧桐等植物能吸收HF；槐树、桑树、垂柳、罗汉松等树木能吸收SO2；而柏树、白皮松、雪松、樟树、紫薇等树木能分泌杀菌素，可杀灭结核菌、赤痢、伤寒、白喉等多种病菌。总之，植物群落具有良好的空气净化功能。
（3）调节与改善气候
森林内，乔木灌顶浓密郁闭，林下灌层和草本层发育，空气流动缓慢，温差较小；林内地表蒸发量较小，一般只有非林地的40%～80%，而相对湿度要比非林地高出10%～26%。植被具有良好的调节和改善气候的功能。
森林的蒸腾作用，对自然界水分循环和改善区域气候有重要作用。研究表明，1 hm2的森林每天要吸取70～100 t的地下水，其中大部分通过蒸腾回返大气；叶片吸收大量的太阳辐射，用于光合作用，水转化为蒸汽也要吸收热量。故大片森林不仅能调节气温，而且空气湿润，雾、露、霜、雪较多，使区域气候得到明显改善。例如，广东省的雷州半岛，1950年以后，造林27×104 hm2 ，覆盖率达36%。据当地气象站资料记载，造林20年后，年平均降水量增加到1855 mm，比造林前40 年的平均降水量增加了31%，蒸发量减少了75%，相对湿度增加了1.5%，改变了原先严重干旱的气候。
城市绿地能有效地调控城市气温。现代城市，人口密集，工业集中。太阳辐射和人为释放的热量，加热了布满城市的混凝土结构的建筑和道路，而因蒸发散失的热量却很少，导致出现城市气温高于郊区的热岛效应。城市周围地区和市内的绿地、树林、水面能有效地增加潜热通量，改变热量传输方向，从而达到调节城市气候的效果。研究表明，夏天，城市气温为27.5℃时，草坪气温仅为22～24.5℃，比裸露地面低6～7℃，比柏油马路低8～20.5℃；在上海，有紫藤绿化的墙面温度比裸露墙面平均温度低5℃。
（4）防风固沙
风蚀作用是我国北方和西北地区常见的一种地质灾害。风作为一种地质营力，不仅能吹失地表的土壤，形成各种风蚀地形，而且能形成和搬运沙丘，掩盖农田，使得生态环境日益恶化。强大的风力将沙尘源中的沙尘大量卷起，带至高空变成影响区域很广的沙尘暴。
覆盖率很高的草地、林地能有效地减弱风蚀作用，起到防风固沙的效果。风在穿过防护林或林地时，受到植物枝叶的阻挡，被分割成很多不通方向的小股气流，风力相互抵消，风速被显著降低，使强风变为弱风，大大地降低了风的侵蚀和搬运能力。据各地观测表明，一条10m高的林带，在其背面150m范围内，风力平均降低50%以上；250m范围内，风力平均降低30%以上。
在我国沙漠地区，每亩流动沙丘上种植240丛沙柳或沙蒿，4年后就能固定沙丘，近地表的风速将由原来的8级降为5级；而每亩种上旱柳50株、灌木和草各200丛，5年就能固定沙丘，风速减弱为3～4级。
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