Bir ekosistem modeli matematiksel biçimde gösterilen bir ekosistemin temsilidir. Bu modeller, ekolojistlerin mevcut ekosistemleri incelemelerine ve belirli koşullar altında neler olabileceğini tahmin etmelerine yardımcı olmak için teorik ekolojide kullanılır. Bir ekosistem inanılmaz derecede karmaşıktır, bu nedenle bir ekosistem modeli genellikle yalnızca belirli parçalara odaklanarak sistemi basitleştirmelidir.
Ekosistemler biyolojik ortamlardır. Belli bir bölgedeki tüm canlıları ve o bölgedeki organizmalar tarafından etkilenebilecek veya kullanılabilecek fiziksel özelliklerini içerir. Bunlar hava, su veya güneş ışığı miktarı gibi şeyler olabilir. Model, üzerinde çalışılan ortamın boyutunu da dikkate almalıdır, çünkü bunun içinde organizmalar üzerinde bir etkisi olabilir.
Uygulanabilir bir matematiksel model oluşturmak için, bir ekolojist çalışmaya çalıştığı ekosistemi basitleştirmelidir. Bu, belirli özellikleri paylaşan sınırlı sayıda türe veya gruba odaklanarak yapılabilir. Bu özellikler davranışsal, biyokimyasal veya fiziksel olabilir.
Ekolojist, ilgili organizmaları izole ettikten sonra, onlar için bir besin zinciri oluşturur. Bir besin zinciri, avcı-av ilişkilerinin bir temsilidir. Örneğin, ilgilenilen hayvanın çakal olması durumunda, gıda zinciri, çakalın, yer seviyesinde bitki örtüsünü yiyen tavşan yediğini gösterebilir. Çakallar, tavşanlar ve bitki örtüsü ekosistem modelinde unsurlar haline gelecektir.
Ekosistem modelindeki öğeler daha sonra ilişkilerini tanımlayan matematiksel işlevler kullanılarak birbirine bağlanır. Yine bir ekosistemin karmaşıklığı ekolojist için bir sorun teşkil etmektedir. Tek bir tavşanın tüketiminin çakal popülasyonu üzerinde ne gibi etkiye sahip olacağını görmek zordur, bu nedenle ekolojistler eğitimli bir tahminde bulunmak için istatistik, gözlem ve diğer yöntemleri kullanırlar. Ekosistemdeki gerçek olaylar ekosistem modelinin doğruluğunu kanıtladığı ya da yanlışladığı için matematiksel işlevler ayarlanabilir.
Ekoloji öğrencileri tarafından incelenen klasik bir ekosistem modeli 1920'lerin ortalarında yaratılan avcı av modelidir. ABD matematikçisi, kimyacı ve istatistikçi Alfred J Lotka ve İtalyan matematikçi ve fizikçi Vito Volterra: Bir yıl boyunca bağımsız olarak iki bilim insanı tarafından yaratıldı. Modelleri, avcıları ve avları temsil etmek için bir çift diferansiyel denklem kullanır. Başlangıçta Adriyatik Denizi'ndeki köpekbalığı ve balık popülasyonlarındaki dalgalanmaları tanımlamak için kullanılsa da, model avcı-av ilişkisinin genel bir açıklaması olarak çalışıyor.
