食物网是生态系统或生态群落中生物之间取食关系构成的网络。它将相互交织的食物链连接起来，表明大多数生物会取食不止一种生物，或被不止一种生物取食。食物网描述了能量和物质从食物资源传递到消费者的路径。在生态学中，食物网为研究某一种群的变化如何通过直接和间接相互作用影响其他种群提供了框架。(noaa.gov)
组成与营养位置
大多数食物网的生物学基础是初级生产，即利用外部能量来源，将无机碳转化为有机物的过程。在陆地上，植物主导这一过程；在水生环境中，藻类和能进行光合作用的微生物是重要的生产者。这些生物通过光合作用，将光能转化为储存在有机化合物中的化学能。一些群落，包括深海热液喷口和冷泉周围的群落，则在很大程度上依赖化能合成，即微生物利用化学反应释放的能量来生产有机物的过程。(openstax.org)
消费者通过取食生物或有机物获取能量。植食动物取食生产者，肉食动物取食其他动物，杂食动物则同时利用植物和动物资源。营养级描述生物相对于食物网生产基础所处的位置。生产者占据第一营养级，初级消费者占据第二营养级，取食初级消费者的消费者占据第三营养级。这些类别是对实际情况的简化：杂食动物可能跨越多个营养级取食，同一物种的食性也可能随生命阶段或资源可获得性的变化而改变。(noaa.gov)
死亡生物、脱落的组织和有机废物为碎屑途径提供物质。食碎屑动物摄入这些物质，而其中大部分分解作用由细菌和真菌完成。牧食食物网与碎屑食物网彼此相连，并非相互独立的系统：活的生物最终也会成为碎屑来源，而依靠碎屑维生的生物又可能成为其他消费者的猎物。因此，分解者并不构成食物网中一个单独的“顶端”营养级。(openstax.org)
图示与网络结构
食物网图以节点表示生物或生物类群，以连线表示取食关系。箭头通常从食物资源指向其消费者，表示能量传递的方向。简单的图示记录某种关系是否存在；加权图示还可以描述每条连线上传递的能量或物质的数量。食物网可能极其复杂，识别其中所有路径可能需要大量观察。(noaa.gov)
研究者使用图中所包含的物种数、取食连线数以及连接度等指标来描述其结构；连接度是在特定计算约定下，实际存在的连线占所有可能连线的比例。其他指标则描述食物链长度，或连线在生物之间的分布方式。这些结构性描述不同于对相互作用强度的测量：两个图示相似的食物网，如果消费者对资源的影响不同，其动态变化也可能不同。(arxiv.org)
能量传递与物质循环
营养级之间的能量传递并不完全。生物将同化所得能量中的很大一部分用于维持生命和活动，并通过包括细胞呼吸在内的过程释放热量。有些物质未被取食，而被取食的物质中也有一部分未被同化。因此，一个营养级的生产量只有一部分会转化为下一营养级的生产量。常见的“百分之十定律”是教学中使用的近似规律，并非适用于所有取食关系的普遍效率。(openstax.org)
能量流动必须与营养物质循环区分开来。能量进入生态系统，经过各种生物过程，最终以热的形式耗散；化学元素则可以在生物与周围环境之间反复迁移。因此，食物网中的路径构成了碳循环等循环的一部分，但分解作用并不能将已经耗散的能量重新转化为生产者可利用的能量。(openstax.org)
间接效应与稳定性
取食相互作用的影响可以传递到没有直接联系的物种。当某一营养级的变化对其他营养级产生间接影响时，就会发生营养级联。一个得到充分研究的例子涉及海獭、海胆和海带：海獭取食海胆，而海胆啃食海带。海獭通过限制海胆的啃食，能够间接促进海带林及其所提供的生境的维持。这种效应的强弱取决于生态条件，并不是仅凭一幅包含三个物种的关系图就能推断出的必然结果。(fws.gov)
食物网复杂性与稳定性之间的关系，并不能简单概括为物种越多就越稳定。研究会区分种群的持续存在、波动以及受到干扰后的恢复。模型和实验研究表明，强相互作用与弱相互作用的分布和配置都很重要。有些弱连接能够减缓消费者与资源之间的振荡，但其效果取决于这些连接在网络中的位置。因此，理解生物多样性既需要关注物种组成，也需要关注相互作用结构。(nature.com)
研究方法与环境应用
研究者通过观察取食行为、分析胃内容物以及检查粪便来重建食物网。这些方法能够识别具体的食物，但可能受到不同食物消化程度不同以及采样时段有限等因素的影响。测量自然存在的稳定同位素，可以提供补充证据，反映生物在较长时期内实际同化的食物。碳同位素特征有助于区分资源来源，氮同位素特征则有助于估算相对营养位置；解释这些结果需要适当的基线信息。(usgs.gov)
食物网分析有助于研究物种引入、生境退化、污染和气候变化带来的后果。这些压力可能通过生物的食物资源或取食它们的消费者，对生物产生间接影响，使仅依据单一物种作出的预测更加复杂。食物网也能解释生物放大现象，即某些持久性污染物的浓度随营养位置升高而增加。在渔业中，猎物可获得性和取食关系等信息有助于实施基于生态系统的管理，而不是将被捕捞的种群视为孤立的单元。(pubs.usgs.gov)