Trong sinh thái học, hệ sinh thái là hệ thống các quần thể sinh vật sống chung và phát triển trong một môi trường nhất định, quan hệ tương tác với nhau và với môi trường đó. Còn theo quan điểm toán học, hệ sinh thái là một tập các đối tượng có cùng một tính chất chung nào đó, tương tự với một hệ thống. Hệ thống được đặc trưng bởi các thành phần, đơn vị riêng liên kết với nhau thành một thực thể, tổng thể, trong đó luôn có sự vận động phát triển, thống nhất, mâu thuẫn mà chúng ta có thể mô tả, đoán đọc được.
Trong nghiên cứu hệ thống, chúng ta nghiên cứu về động thái của chúng theo nghĩa của các phương trình toán học. Những hệ thống đặc trưng đó được gọi là một mô hình toán. Vì thế, mô hình sinh thái hay mô hình hệ sinh thái là một sự mô phỏng toán học cho một HST. Chúng đơn giản hóa một chuỗi thức ăn phức tạp với các thành phần của lưới thức ăn hoặc các bậc dinh dưỡng chính và cũng định lượng cho số cá thể và sinh khối hoặc kiểm kê số lượng hay nồng độ cả một số thành phần hóa học. Mô hình hệ sinh thái là sự phát triển các lý thuyết
sinh thái với mục đích mô tả những động thái cơ bản nhất của các HST, đồng thời đưa ra những dự đoán cho hoạt động của chúng. Do đặc tính phức tạp của HST (đa dạng về loài hay về thành phần sinh thái), mô hình HST mô tả một cách đơn giản hệ thống được nghiên cứu với một giới hạn về số lượng thành phần thực thể. Đó có thể là các loài có tầm quan trọng đặc biệt, hoặc có thể là các nhóm chức năng lớn như nhóm tự dưỡng, nhóm dị dưỡng, nhóm hoại sinh. Trong cấu trúc của mình, mô hình có các biến số như sau:
-Đối tượng (biến trạng thái – state variables) là phần tử cấu thành hệ , thể hiện bản chất của hệ. Chúng là những thành phần hệ thống căn bản mà chúng ta muốn dự đoán những giá trị của chúng theo thời gian.
-Biến ngoại sinh (exogerous variables) là yếu tố bên ngoài có ảnh hưởng
đến biến trạng thái (ví dụ các yếu tố ngoại cảnh không chịu ảnh hưởng của hệ như ánh sáng, gió, lượng mưa…)
-Biến điều khiển (decision variables) hay biến quyết định là các phần tử
của hệ chịu ảnh hưởng của các tác động bên ngoài hệ. Trong một hệ thống nhất định nó thường là các yếu tố do con người đưa vào với mục đích điều khiển hoạt động của hệ (ví dụ thức ăn và phân bón).
-Trong một số mô hình và tùy vào quan điểm của từng nghiên cứu mà người ta có thể gọi chung biến ngoại sinh và biến điều khiển là biến kiểm soát
(control variables)
Mô hình sinh thái được xây dựng với mục tiêu mô tả chính xác các hoạt động của một đối tượng cụ thể hoặc một hệ sinh thái phức tạp. Nhờ đó mô hình sẽ giúp ta hiểu được bản chất của hoạt động trên nhiều khía cạnh: cấu trúc của hệ thống, mối quan hệ tương tác qua lại giữa các thành phần và điều kiện cân bằng và ổn định của nó. Hơn nữa mô hình sinh thái sẽ xác định ảnh hưởng của các kịch bản tới hệ sinh thái và thiết kế hệ thống quản lý.