As principais interações incluem: competição (disputa por recursos limitados); predação (um organismo caça e consome outro); simbiose (interações de longo prazo como mutualismo, comensalismo e parasitismo); herbivoria (animais se alimentam de plantas); e facilitação (uma espécie beneficia outra sem contato direto, modificando o ambiente).

A energia flui através dos ecossistemas seguindo uma sequência linear nos níveis tróficos: produtores primários (plantas e algas que realizam fotossíntese), consumidores primários (herbívoros), consumidores secundários (carnívoros), consumidores terciários e decompositores. A cada transferência entre níveis, aproximadamente 90% da energia é perdida como calor, restando apenas cerca de 10% para o próximo nível.

Os ciclos biogeoquímicos descrevem o movimento de elementos essenciais como carbono, nitrogênio e fósforo através dos componentes vivos e não vivos dos ecossistemas. O ciclo do carbono envolve fotossíntese, respiração, decomposição e combustão. O ciclo do nitrogênio inclui fixação, nitrificação, assimilação e desnitrificação. O ciclo do fósforo abrange intemperismo das rochas, absorção pelas plantas, consumo animal e decomposição. Esses ciclos são vitais para a sustentabilidade dos ecossistemas.

A biodiversidade inclui a diversidade genética dentro das espécies, entre espécies e dos ecossistemas. Alta biodiversidade indica um ecossistema saudável e resistente a estresses ambientais. Ela apoia serviços ecossistêmicos como fornecimento de alimentos, água limpa e ar; aumenta a resiliência a distúrbios; contribui para descobertas médicas; e tem valor cultural e estético, enriquecendo experiências humanas e práticas culturais.