Принимая, что приспособленные к среде организмы живут в определенном ареале биосферы, их число и темп жизнедеятельности зависят в конечном счете от скорости переноса энергии через биологическую часть системы и от скорости, с которой вещества циркулируют в пределах системы или обмениваются с окружающими системами.
Важно подчеркнуть, что циркулируют также и вещества, не дающие энергии, но не сама энергия. Азот, углерод, вода и другие вещества, из которых состоят живые организмы, многократно обращаются между живыми и неживыми системами. Иными словами, тот или иной атом материи может быть использован вновь и вновь. Энергия же используется данным организмом или популяцией лишь однократно. Она превращается в тепло и быстро исчезает из этой системы. Пища, съеденная за завтраком, для нас больше не существует после того, как она была использована в процессе жизнедеятельности. Жизнь поддерживается непрерывным притоком солнечного света извне (включая и поступление продуктов в лавку).
Односторонний приток энергии, как универсальное явление природы, представляет собой результат действия законов термодинамики, относящихся к основам физики. Если припомнить, первый закон утверждает, что энергия может переходить из одного вида (например, свет) в другой (например, потенциальная энергия пищи), но никогда не создается и не исчезает. Второй закон гласит, что не может быть ни одного процесса, связанного с превращением энергии, без деградации энергии из концентрированной формы в рассеянную. Так как некоторое количество энергии рассеивается в недоступную тепловую энергию, не может быть самопроизвольного превращения (как, например, света в пищу), идущего со 100-процентной эффективностью.
Огромное значение для эколога представляет взаимоотношение энергии и материи в экосистеме. Можно действительно сказать, что односторонний поток энергии и круговорот веществ являются двумя великими принципами или законами общей биологии, так как они одинаково применимы ко всем условиям существования и ко всем организмам, включая и человека.