El creciente interés de la opinión pública respecto a los problemas del medio ambiente ha convertido la palabra ecología en un término a menudo mal utilizado, pues tiende a confundirse con los programas ambientales. Aunque la ecología contribuye al estudio y comprensión de los problemas del medio ambiente, es una disciplina científica diferente de la ciencia medioambiental.

El medio ambiente es el conjunto de elementos físicos o abióticos (energía solar, suelo, agua y aire) y biológicos o bióticos (organismos vivos) que integran la delgada capa de la Tierra llamada biosfera, sustento y hogar de los seres vivos. El medio ambiente físico incluye la luz y el calor o radiación solar, la humedad, el viento, el oxígeno, el dióxido de carbono, los nutrientes del suelo, el agua y la atmósfera. El medio ambiente biológico está formado por los todos los organismos vivos.

  Los entornos terrestres y acuáticos con características particulares se denominan ecosistemas. Sus partes fundamentales son los productores (plantas verdes), los consumidores (herbívoros y carnívoros), los organismos responsables de la descomposición (hongos y bacterias), y el componente abiótico, formado por materia orgánica muerta y nutrientes, presentes en el suelo y el agua. Los ecosistemas no están aislados unos de otros; por el contrario, necesitan de un continuo intercambio de entrada y salida con el medio que los rodea.

 Las entradas al ecosistema son la energía solar, agua, oxígeno, dióxido de carbono, nitrógeno y otros elementos y compuestos. Las salidas del ecosistema incluyen el calor producido por la respiración, agua, oxígeno, dióxido de carbono y nutrientes.

 La energía solar, junto al continuo reciclaje de los nutrientes, es la fuerza impulsora fundamental del ecosistema. Las plantas utilizan la fotosíntesis para transformar la energía solar en energía química, bajo la forma de hidratos de carbono y otros compuestos químicos. Esta energía es transferida a todo el ecosistema a través de una serie de pasos basados en el comer o el ser comido, la llamada cadena trófica. Cada paso de la transferencia de energía se compone de varios niveles tróficos o de alimentación: plantas (que viven del suelo), herbívoros (que comen vegetales), dos o tres niveles de carnívoros (que comen carne), y organismos de todo tipo responsables de la descomposición. Sólo parte de la energía fijada por las plantas sigue este camino, llamado red o cadena alimentaria de producción. En cada transferencia se pierde gran cantidad de energía (como calor de respiración) que deja de ser utilizable o transferible al siguiente nivel trófico. Así pues, cada nivel trófico contiene menos energía que el que le sustenta. A causa de ello, por ejemplo, los ciervos o los alces (herbívoros) son más abundantes que los lobos (carnívoros).

 La materia vegetal y animal no utilizada en la cadena alimentaria de producción (hojas caídas, ramas, raíces, troncos de árbol y cuerpos muertos de animales) originan la red o cadena alimentaria de la descomposición. Las bacterias, hongos y animales que se alimentan de materia muerta se convierten en fuente de energía para niveles tróficos superiores, vinculados a la cadena alimentaria de producción. Dado que muchas plantas y animales no llegan a ser comidos, los nutrientes que contienen sus tejidos, tras recorrer la red alimentaria de la descomposición, son en última instancia liberados por la descomposición bacteriana y fúngica. Este proceso reduce los compuestos orgánicos complejos a compuestos inorgánicos sencillos que quedan en el suelo a disposición de las plantas, para así recorrer el ciclo nuevamente.

 De este modo la naturaleza aprovecha al máximo la energía solar.

Los ecosistemas poseen una gran capacidad de recuperación. En ausencia de otros factores tales como la erosión, un campo devastado por el fuego o despejado para usos agrícolas recupera la vegetación con bastante rapidez. En los primeros años, surgen praderas, pobladas por especies oportunistas capaces de tolerar las peores condiciones ambientales. Después surgen arbustos y plantas más competitivas que no tardan en ser dominantes. Luego brotan los primeros árboles y, tras el primer siglo, un bosque llega a ocupar lo que fue una superficie sobreexplotada o calcinada. El bosque crea un nuevo entorno que, tras otro medio siglo, permite la competencia de otras especies de árboles que pueden llegar a reemplazar a los iniciales (ver figura). De esta manera, la sucesión debida a cambios ambientales resulta ser un proceso recurrente e inacabable.