En ekosystemmodell är en representation av ett ekosystem som visas i matematisk form. Sådana modeller används inom teoretisk ekologi för att hjälpa ekologer att studera befintliga ekosystem och förutsäga vad som kan hända under vissa förutsättningar. Ett ekosystem är otroligt komplext, så en ekosystemmodell måste generellt förenkla systemet genom att bara fokusera på specifika delar.
Ekosystem är biologiska miljöer. De inkluderar alla levande varelser i ett visst område såväl som de fysiska egenskaperna hos det området som kan påverka eller användas av organismerna i det. Dessa kan vara sådana saker som luft, vatten eller mängden solljus. Modellen måste också ta hänsyn till storleken på den miljö som studeras eftersom detta kan påverka organismerna i den.
För att skapa en fungerande matematisk modell måste en ekolog förenkla ekosystemet han eller hon försöker studera. Detta kan göras genom att fokusera på ett begränsat antal arter eller grupper som delar vissa egenskaper. Dessa egenskaper kan vara beteendemässiga, biokemiska eller fysiska.
När ekologen väl har isolerat de intressanta organismerna skapar han eller hon en näringskedja för dem. En näringskedja är en representation av relationer mellan rovdjur och bytesdjur. Till exempel, om djuret av intresse är prärievargen, kan näringskedjan visa att prärievargen äter kaniner, som äter marknära vegetation. Prärievargarna, kaninerna och vegetationen kommer alla att bli inslag i ekosystemmodellen.
Elementen i ekosystemmodellen kopplas sedan samman med hjälp av matematiska funktioner som beskriver deras samband. Återigen utgör komplexiteten i ett ekosystem ett problem för ekologen. Det är svårt att observera vilken faktisk effekt konsumtionen av en enskild kanin kommer att ha på prärievargpopulationen, så ekologer använder statistik, observationer och andra metoder för att komma fram till en välgrundad gissning. Matematiska funktioner kan justeras när verkliga händelser i ekosystemet bevisar eller motbevisar ekosystemmodellens noggrannhet.
En klassisk ekosystemmodell som studerats av ekologistudenter är rovdjursbytesmodellen som skapades i mitten av 1920-talet. Den skapades oberoende av två forskare inom loppet av ett år: den amerikanske matematikern, kemisten och statistikern Alfred J Lotka och den italienske matematikern och fysikern Vito Volterra. Deras modell använder ett par differentialekvationer för att representera rovdjur och bytesdjur. Även om modellen ursprungligen användes för att beskriva fluktuationer i haj- och fiskpopulationer i Adriatiska havet, fungerar modellen som en allmän beskrivning av förhållandet mellan rovdjur och bytesdjur.