ระบบธรรมชาติของโลกสามารถแบ่งออกเป็นระบบย่อยหลัก ๆ ห้าระบบ ได้แก่ ระบบชั้นบรรยากาศ ระบบพื้นผิวดิน ระบบมหาสมุทร ระบบน้ำแข็ง และระบบชีวภาพ

ในชุมชนวิทยาศาสตร์ โดยทั่วไปเชื่อกันว่าระบบภูมิอากาศของโลกประกอบด้วยระบบย่อยทั้งห้านี้

หนึ่งในระบบย่อยเหล่านี้คือระบบนิเวศ เรียกโดยย่อว่า ECO มันหมายถึงสิ่งมีชีวิตทั้งหมดที่เป็นหนึ่งเดียวและสภาพแวดล้อมภายในพื้นที่ธรรมชาติที่แน่นอน สิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อมมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน นำไปสู่ความสมดุลแบบไดนามิกที่ค่อนข้างคงที่เมื่อเวลาผ่านไป ระบบสุริยะเป็นระบบนิเวศ โดยดวงอาทิตย์ทำหน้าที่เป็นเครื่องยนต์ที่ให้พลังงานคงที่

ในความหมายที่กว้างกว่านั้น ระบบทางธรรมชาติรวมถึงระบบสมดุลทางนิเวศ ระบบสิ่งมีชีวิต ระบบท้องฟ้า ระบบโครงสร้างจุลภาคของวัตถุ และระบบสังคม และอื่นๆ อีกมากมาย ในโลกธรรมชาติ การหมุนเวียนและวิวัฒนาการของการไหลของวัสดุมีความสำคัญอย่างยิ่ง

ระบบสิ่งแวดล้อมทางธรรมชาติไม่มีที่สิ้นสุด มีเพียงวงจรที่ทำซ้ำและพัฒนาจากระดับหนึ่งไปอีกระดับหนึ่ง ทุกชีวิตบนโลกขึ้นอยู่กับระบบธรรมชาติที่ซับซ้อนและกว้างใหญ่เหล่านี้ ซึ่งเกิดขึ้นจากพลังธรรมชาติต่างๆ ที่ประสานกัน

ชีวมณฑลเป็นระบบนิเวศที่ใหญ่ที่สุดในโลก ในขณะที่ระบบนิเวศป่าฝนเขตร้อนมีความซับซ้อนมากที่สุด มนุษย์อาศัยอยู่ในระบบนิเวศเทียมเป็นหลัก โดยส่วนใหญ่เป็นเมืองและพื้นที่เกษตรกรรม ระบบนิเวศเป็นระบบเปิดที่ต้องป้อนพลังงานอย่างต่อเนื่องเพื่อรักษาเสถียรภาพ มิฉะนั้น อาจตกอยู่ในอันตรายจากการล่มสลาย

สารหลายชนิดหมุนเวียนอยู่ในระบบนิเวศอย่างต่อเนื่อง โดยวัฏจักรคาร์บอนมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับปรากฏการณ์เรือนกระจกทั่วโลก ระบบนิเวศเป็นหน่วยโครงสร้างและหน้าที่หลักในสาขานิเวศวิทยา ซึ่งอยู่ในการวิจัยทางนิเวศวิทยาระดับสูงสุด

องค์ประกอบของระบบนิเวศ ได้แก่ สสารและพลังงานที่ไม่มีชีวิต ผู้ผลิต ผู้บริโภค และผู้ย่อยสลาย ผู้ผลิตเป็นองค์ประกอบหลักในจำนวนนี้ ระบบนิเวศประเภทต่างๆ ได้แก่ ป่าไม้ ทุ่งหญ้า ทางทะเล น้ำจืด (เช่น ทะเลสาบ สระน้ำ และระบบนิเวศแม่น้ำ) พื้นที่เกษตรกรรม ทุ่งทุนดรา พื้นที่ชุ่มน้ำ และระบบนิเวศในเมือง

สภาพแวดล้อมอนินทรีย์เป็นพื้นฐานของระบบนิเวศ และสภาพของสภาพแวดล้อมจะเป็นตัวกำหนดความซับซ้อนของระบบนิเวศและความสมบูรณ์ของชุมชนทางชีววิทยาภายในระบบนิเวศโดยตรง สิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อมแยกจากกันไม่ได้ ก่อให้เกิดเป็นทั้งหมดที่เราเรียกว่าระบบนิเวศ

ด้วยการพัฒนาทางนิเวศวิทยา นักนิเวศวิทยาเชื่อว่าสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อมควรได้รับการศึกษาในลักษณะองค์รวมที่ขัดขืนไม่ได้ E.P. Odum เสนอว่าควรนิยามนิเวศวิทยาว่าเป็น "ศาสตร์แห่งโครงสร้างและหน้าที่ของระบบนิเวศ" โดยศึกษาชนิด จำนวน ชีวมวล ประวัติชีวิต และการกระจายตัวเชิงพื้นที่ของสิ่งมีชีวิตภายในพื้นที่หนึ่งๆ

ทฤษฎีของเขามีอิทธิพลอย่างมากต่อการสอนและการวิจัยนิเวศวิทยาในมหาวิทยาลัย และเขาได้รับรางวัล Taylor Ecology Prize ซึ่งเป็นเกียรติสูงสุดในด้านนิเวศวิทยาในสหรัฐอเมริกา เขายังเป็นคนแรกที่เสนอแนวคิดเกี่ยวกับระบบนิเวศ