Chu trình carbon của một hệ sinh thái trên cạn.[6] Bắt đầu bằng quang hợp, nước (màu xanh lam) và carbon dioxide (màu trắng) từ không khí được hấp thụ bằng năng lượng mặt trời (màu vàng) và được chuyển hóa thành năng lượng thực vật (màu xanh lá cây).[7] 100×1015 gam carbon/năm được các sinh vật quang hợp cố định, tương đương với 4×1018 kJ/năm = 4×1021 J/năm năng lượng tự do. Hô hấp tế bào là phản ứng ngược, trong đó năng lượng của thực vật được lấy vào, còn carbon dioxide và nước được thải ra. Từ đó carbon dioxide và nước có thể được tái chế trở lại thực vật.

Bước đầu tiên trong quá trình truyền năng lượng trong hệ sinh thái là quang hợp, trong đó nước và carbon dioxide từ không khí được hấp thụ dưới ánh sáng mặt trời, rồi được chuyển đổi thành oxy và glucose.[7] Hô hấp tế bào là phản ứng ngược với quang hợp, trong đó oxy và đường tham gia phản ứng oxy hóa khử và giải phóng năng lượng khi chúng tạo thành carbon dioxide và nước. Carbon dioxide và nước mà hô hấp tạo ra được tái sử dụng trong quang hợp nhờ thực vật.

Thất thoát năng lượng có thể được đo bằng hiệu suất truyền năng lượng (% lượng năng lượng truyền từ bậc dinh dưỡng này sang bậc dinh dưỡng tiếp theo) hoặc sinh khối (% khối lượng vật chất do sinh vật tạo ra truyền từ bậc dinh dưỡng này sang bậc dinh dưỡng tiếp theo).[1] Năng lượng sơ cấp tinh ở sinh vật sản xuất nhìn chung chỉ có 10% chuyển sang bậc tiếp theo (sinh vật tiêu thụ), mỗi bậc dinh dưỡng chỉ truyền được 10% năng lượng sơ cấp tinh lên bậc dinh dưỡng kế tiếp.[1] Hiệu suất sinh thái có giá trị từ 5% đến 20% tùy thuộc vào mức độ hiệu quả của hệ sinh thái đó.[1][8] Hiệu suất sinh thái thấp (10%) chủ yếu do sinh vật hô hấp và năng lượng bị mất dưới dạng nhiệt.[1] Vì hiệu suất sinh thái thấp nên có số cá thể sinh vật tiêu thụ luôn ít hơn so với sinh vật bị tiêu thụ.[1]