Un model de ecosistem este o reprezentare a unui ecosistem prezentată sub formă matematică. Astfel de modele sunt folosite în ecologia teoretică pentru a ajuta ecologistii să studieze ecosistemele existente și să prezică ce s-ar putea întâmpla în anumite condiții. Un ecosistem este incredibil de complex, așa că un model de ecosistem trebuie, în general, să simplifice sistemul concentrându-se doar pe anumite părți.
Ecosistemele sunt medii biologice. Acestea includ toate creaturile vii dintr-o anumită zonă, precum și caracteristicile fizice ale acelei zone care ar putea afecta sau pot fi utilizate de organismele din aceasta. Acestea ar putea fi lucruri precum aerul, apa sau cantitatea de lumină solară. Modelul trebuie să ia în considerare, de asemenea, dimensiunea mediului studiat, deoarece aceasta poate avea un efect asupra organismelor din acesta.
Pentru a crea un model matematic funcțional, un ecologist trebuie să simplifice ecosistemul pe care încearcă să-l studieze. Acest lucru se poate realiza prin concentrarea asupra unui număr limitat de specii sau grupuri care împărtășesc anumite trăsături. Aceste trăsături pot fi comportamentale, biochimice sau fizice.
Odată ce ecologistul a izolat organismele de interes, el sau ea creează un lanț alimentar pentru ele. Un lanț trofic este o reprezentare a relațiilor prădător-pradă. De exemplu, dacă animalul de interes este coiotul, lanțul trofic ar putea arăta că coiotul mănâncă iepuri, care mănâncă vegetația de la nivelul solului. Coioții, iepurii și vegetația vor deveni elemente în modelul ecosistemului.
Elementele din modelul ecosistemului sunt apoi legate între ele folosind funcții matematice care descriu relațiile lor. Din nou, complexitatea unui ecosistem prezintă o problemă pentru ecologist. Este dificil de observat ce efect real va avea consumul unui singur iepure asupra populației de coioți, așa că ecologiștii folosesc statistici, observații și alte metode pentru a ajunge la o presupunere educată. Funcțiile matematice pot fi ajustate pe măsură ce evenimentele reale din ecosistem dovedesc sau infirmă acuratețea modelului ecosistemului.
Un model clasic de ecosistem studiat de studenții la ecologie este modelul prădător-pradă creat la mijlocul anilor 1920. A fost creat independent de doi oameni de știință în decurs de un an: matematicianul, chimistul și statisticianul american Alfred J Lotka și matematicianul și fizicianul italian Vito Volterra. Modelul lor folosește o pereche de ecuații diferențiale pentru a reprezenta prădătorii și prada. Deși a fost folosit inițial pentru a descrie fluctuațiile populațiilor de rechini și pești din Marea Adriatică, modelul funcționează ca o descriere generală a relației prădător-pradă.