Hệ sinh thâi lă tổ hợp của một quần xê sinh vật với môi trường vật lý mă quần xê đó tồn tại, trong đó câc sinh vật tương tâc với nhau vă với môi trường để tạo nín chu trình vật chất (chu trình sinh-địa-hoâ) vă sự chuyển hóa của năng lượng.
Ví dụ: Ao, hồ, một khu rừng, một con sông, thậm chí một vùng biển...lă những hệ sinh thâi điển hình.
Hệ sinh thâi lại trở thănh một bộ phận cấu trúc của một hệ sinh thâi duy nhất toăn cầu hay còn gọi lă sinh quyển (Biosphere).
Hệ sinh thâi được nghiín cứu từ lđu vă vì vậy, khâi niệm năy đê ra đời ở cuối thế kỷ thứ XIX dưới câc tín goị khâc nhau như “Sinh vật quần lạc” (Dakuchaev, 1846, 1903; Mobius,1877). Sukatsev (1944) mở rộng khâi niệm “Sinh vật quần lạc” thănh khâi niệm “Sinh vật địa quần lạc hay Sinh địa quần lạc” (Biogeocenose). Thuật ngữ “Hệ sinh thâi” (Ecosystem) được A. Tansley níu ra văo năm 1935 vă trở thănh phổ biến, được sử dụng rộng rêi nhất vì nó không chỉ bao hăm câc hệ sinh thâi tự nhiín mă cả câc hệ sinh thâi nhđn tạo, kể cả con tău vũ trụ. Đương nhiín, tău vũ trụ lă một hệ thống kín, đang hướng đến trạng thâi mở khi con người tạo ra trong đó quâ trình tự sản xuất vă tiíu thụ nhờ tiếp nhận nguồn năng lượng vă vật chất từ bín ngoăi. Hiện tại, tău vũ trụ tồn tại được lă do con người cung cấp cho nó câc điều kiện thiết yếu (vật chất, năng lượng, nước...) để con người vă câc sinh vật mang theo tồn tại được. Do vậy, nó trở thănh một hệ đặc biệt, không giống với bất kỳ hệ sinh thâi năo trín mặt đất. Thuật ngữ hệ sinh thâi của A. Tansley còn chỉ ra nhũng hệ cực bĩ (Microecosystem), đến câc hệ lớn như một khu rừng, cânh đồng ríu (Tundra), biển, đại dương vă hệ cực lớn như sinh quyển.
Hệ sinh thâi luôn lă một hệ động lực hở vă tự điều chỉnh, bởi vì trong quâ trình tồn tại vă phât triển, hệ phải tiếp nhận cả nguồn vật chất vă năng lượng từ môi trường. Điều năy lăm cho hệ sinh thâi hoăn toăn khâc biệt với câc hệ thống vật chất khâc có trong tự nhiín.
Do lă một hệđộng lực cho nín hoạt động của hệ tuđn theo câc định luật thứ nhất vă thứ hai của nhiệt động học. Định luật I cho rằng: năng lượng không tự sinh ra vă cũng không tự mất đi mă chỉ chuyển từ dạng năy sang dạng khâc, còn định luật thứ II có thể phât biểu dưới nhiều câch, song trong sinh thâi học cho rằng: năng lượng chỉ có thể truyền từ dạng đậm đặc sang dạng khuếch tân, ví dụ, nhiệt độ chỉ có thể truyền từ vật nóng sang vật lạnh, chứ không có quâ trình ngược lại.
Bản thđn hệ sinh thâi hoăn chỉnh vă toăn vẹn như một cơ thể, cho nín tồn tại trong tự nhiín, hệ cũng có một giới hạn sinh thâi xâc định. Trong giới hạn đó, khi chịu một tâc động vừa phải từ bín ngoăi, hệ sẽ phản ứng lại một câch thích nghi bằng câch sắp xếp lại câc mối quan hệ trong nội bộ vă toăn thể hệ thống phù hợp với môi trường thông qua những “mối liín hệ ngược” để duy trì sựổn định của mình trong điều kiện môi trường biến động. Tất cả những biến đổi trong hệ xảy ra như trong một “hộp đen” mă kết quả tổng hợp của nó lă “sự trả lời” (hay “đầu ra”) tương ứng với những tâc động (hay “đầu văo”) lín hệ thống. Trong sinh thâi học người ta gọi đó lă quâ trình “nội cđn bằng”.
Những tâc động quâ lớn, vượt ra khỏi sức chịu đựng của hệ, hệ không thể tựđiều chỉnh được vă cuối cùng bị suy thoâi rồi bị hủy diệt.
Câc hệ sinh thâi, do đó, được đặc trưng bởi đặc điểm cấu trúc vă sự sắp xếp câc chức năng hoạt động của mình một câch xâc định. Cấu trúc của hệ phụ thuộc văo đặc tính phđn bố trong không gian giữa câc thănh viín sống vă không sống, văo đặc tính chung của môi trường vật lý cũng như sự biến đổi của câc gradient thuộc câc điều kiện sống (như nhiệt độ, độ ẩm, ânh sâng, độ cao…) theo chiều thẳng đứng vă theo chiều nằm ngang. Tổ chức câc hoạt động chức năng của hệ được thiết lập phù hợp với câc quâ trình mă chúng đảm bảo cho vật chất được quay vòng vă năng lượng được biến đổi. Do hoạt động của hệ trước hết lă của quần xê sinh vật, câc nguyín tố hoâ học di chuyển không ngừng dưới dạng câc chu trình để tạo nín câc hợp chất hữu cơ từ câc chất khoâng vă nước, còn năng lượng từ dạng nguyín khai (quang năng - ânh sâng Mặt Trời) được chuyển thănh dạng năng lượng hóa học (hoâ năng) chứa trong cơ thể thực, động vật thông qua câc quâ trình quang hợp (ở thực vật) vă đồng hóa (ở động vật) rồi chuyển đổi thănh nhiệt thông qua quâ trình hô hấp của chúng. Chính vì lẽđó, bất kỳ một hệ thống năo của động, thực vật vă vi sinh vật với câc điều kiện thiết yếu của môi trường vật lý, dù rất đơn giản, như một
phần tử phế liệu (Detritus) chẳng hạn, hoăn thănh một chu trình sống hoăn chỉnh thì đều được xem lă một hệ sinh thâi thực thụ.