Стабільність екосистеми забезпечується безперервним потоком енергії, який задає та підтримує круговороти речовин; а також розвиненими інформаційними мережами, що включають потоки фізичних і хімічних сигналів, що зв'язують всі частини системи і керуючих (або регулюючих) нею як одним цілим. У результаті взаємодії кругообігу речовин та потоків енергії, а також сигналів зворотного зв'язку від субсістем (коли частина сигналів з виходу надходить на вхід) в екосистемах виникає саморегулюючий гомеостаз без регуляції ззовні (як це буває в механічних системах; наприклад, у звичайній системі регулювання температури в приміщенні термостат управляє піччю) або «постійної точки» (так у теплокровних тварин регуляція температури тіла здійснюється спеціальним центром в мозку). Керуючі функції екосистеми зосереджені всередині неї та дифузний (а не спрямовані назовні та спеціалізовані). У число керуючих механізмів, що діють на рівні екосистеми, входять мікробні субсістеми, що регулюють накопичення і вивільнення біогенних елементів, поведінкові механізми та субсістеми «хижак-жертва», що регулюють щільність популяції, а також багато інших.
Крім системи зворотного зв'язку стабільність забезпечується надмірністю функціональних компонентів. Наприклад, якщо в співтоваристві є декілька видів автотрофами, кожен з яких характеризується своїм температурним діапазоном функцнонірованія, то швидкість фотосинтезу співтовариства в цілому може залишатися незмінною, незважаючи на коливання температури.
За визначенням, стабільність - це властивість будь-якого тіла, що змушує його повертатися до вихідного стану після того, як це тіло виведено зі стану рівноваги. Це представляється досить ясним, але на практиці люди різних професій (наприклад, інженери, екологи або економісти) можуть вкладати в термін «стабільність» різний сенс, особливо при спробах оцінити міру стабільності і висловити її кількісно. Для цілей екології можна виділити два «типу» стабільності.
Резистентна стійкість - Це здатність екосистеми чинити опір пертурбацій (порушень), підтримуючи незмінною свою структуру і функцію. Пружна стійкість - це здатність системи відновлюватися після того, як її структура і функція були порушені. Ці два типи стабільності пов'язує зворотна залежність - системі важко одночасно розвинути обидва типи стійкості.
Так, каліфорнійський ліс з секвої досить стійкий до пожеж (для цих дерев характерні товста кора і інші адаптації), але якщо він все ж таки згорить, то відновлюється дуже повільно або зовсім не відновлюється. Навпаки, каліфорнійські зарості чапарраля дуже легко вигорають (низька резистентна стійкість), але швидко відновлюються за кілька років (відмінна пружна стійкість). Як правило, при сприятливих фізичних умов середовища екосистеми більшою мірою проявляють резистентну, а не пружну стійкість, а у мінливих фізичних умовах спостерігається прямо протилежне.
Гомеостатичні механізми функціонують в певних межах, за якими вже нічим не обмежуються позитивні зворотні зв'язки, що підсилюють відхилення, призводять до загибелі системи, якщо неможливо провести додаткову настройку. У міру наростання стресу система, продовжуючи залишатися керованою, може виявитися нездатною до повернення на колишній рівень. Насправді, згідно знайшла широке визнання теорії Холдингу (1973), для популяцій і, як можна припустити, для екосистем характерно не одне, а кілька станів рівноваги і після стресових впливів вони часто повертаються не в той стан рівноваги, з якого були виведені, а в інше. Згадаймо, наприклад, що значна, хоча й не всі кількість СО2, що поступає в атмосферу в результаті діяльності людини, поглинається карбонатної та іншими системами моря, але в міру збільшення припливу СО2 в атмосфері встановлюються нові рівноваги на декілька більш високому рівні. У цьому випадку навіть невелике порушення може мати далекосяжні наслідки. У багатьох випадках справді надійний гомеостатичного контролю встановлюється тільки після періоду еволюційної «припасування». Для нових екосистем (наприклад, систем, створюваних сучасним сільським господарством) або нещодавно сформованих комплексів «паразит-хазяїн» зазвичай характерні більш різкі коливання та надмірне зростання чисельності порівняно із зрілими системами, компоненти яких мали можливість пристосуватися один до одного.
Ступінь стабільності, яка досягається конкретної екосистемою, залежить не тільки від її історії та ефективності її внутрішніх керуючих механізмів, але і від характеру середовища на вході і, можливо, від складності екосистеми. Як правило, екосистеми мають тенденцію ставати складніше у сприятливій фізичному середовищі, ніж в середовищі з схоластичними (випадковими, непередбачуваними) порушеннями на вході, наприклад штормами. Функціональна складність, мабуть, більшою мірою, ніж структурна, збільшує стабільність системи, тому що зростає потенційно можливе число петель зворотнього зв'язку; проте причинно-наслідкові взаємини між складністю і стабільністю вивчені ще не достатньо.
Таким чином, одним з головних дійових осіб в екології є потік енергії. Він забезпечує стабільність екосистем; він - основа руху речовин у біогеохімічних циклах. Тому ми своє вивчення екології почнемо з поведінки енергії в екосистемах.