For å forstå økonomiens avhengighet av naturen, må vi også forstå hvordan naturen selv fungerer. Natur- og livssystemene, fra det enkelte økosystemet til hele planeten, kan beskrives som samspill mellom energi, materie og levende organismer. Prinsippene fra termodynamikken går naturlig nok igjen her.
Alt liv er en form for orden, det vil si strukturer der energi og materie inngår i bestemte mønstre og funksjoner. Denne ordenen opprettholdes ved at organismer tar inn energi og materie fra omgivelsene og avgir tilsvarende mengder som avfall. Planter danner grunnlaget for livet ved å bruke solenergi til å bygge opp biologisk materiale gjennom fotosyntesen. Den omdannede energien går videre i næringskjeder fra planter til planteetere, til dyr som spiser andre dyr og til slutt til nedbrytere (f.eks., sopp) som fører stoffene tilbake til nye kretsløp. Slik bindes artene sammen i det som kan kalles naturens vev.
Et viktig kjennetegn ved økosystemer er at materialer i stor grad går i kretsløp, mens energi strømmer gjennom systemene. Stoffene som inngår i levende organismer, som karbon, nitrogen og fosfor, sirkulerer mellom jord, luft, vann og levende organismer. Energi fra sola brukes til å opprettholde den biologiske ordenen, men forsvinner videre ut i verdensrommet som varme. Livet og de ulike kretsløpene er derfor avhengig av en kontinuerlig tilførsel av energi, at materialene er tilgjengelige i riktige former og mengder, og at varme kan eksporteres ut i verdensrommet.
Økosystemer kan virke stabile, men denne stabiliteten er dynamisk. De opprettholder sin struktur gjennom kontinuerlig utveksling av energi og materie med omgivelsene. Denne evnen til å opprettholde stabile og fungerende tilstander til tross for løpende endringer kalles gjerne homeostase. Kroppstemperaturen hos mennesker er et viktig eksempel. På et høyere nivå kan også økosystemer beskrives som homeostatiske systemer fordi de gjennom samspill mellom arter og fysiske prosesser opprettholder sentrale funksjoner over tid.
Bestander, klima og næringstilgang varierer, og systemene må ha motstandskraft, eller resiliens, for å tåle slike endringer. Samspill mellom arter, gjennom samarbeid, konkurranse og predasjon, bidrar til å opprettholde natursystemers funksjoner. Samtidig finnes det grenser til hvor mye et natursystem kan tåle av påvirkning. Dersom endringene blir for store eller for raske, kan systemer passere vippepunkter og endres på grunnleggende måter. Amazonas-regnskogen trekkes ofte fram som et eksempel. Dersom avskoging og klimaendringer påvirker dette skogsystemet i for omfattende grad, kan store deler av regnskogen gå over til et tørrere savannelandskap. Korallrev er et annet eksempel. Når havtemperatur og havforsuring overstiger bestemte nivåer, kan revene miste de organismene som opprettholder systemets funksjoner og kollapse som økosystem.
Økosystemer inngår videre i større bio-geokjemiske kretsløp på planetært nivå. Atmosfæren, havene, landmassene og livet på jorda danner et tett koblet system. Solenergi driver sirkulasjon av vann, luft og næringsstoffer, mens livsprosessene selv påvirker disse systemene. På den måten har livet på jorda i stor grad vært med på å forme sine egne betingelser. Atmosfærens sammensetning er for eksempel i betydelig grad et resultat av biologisk aktivitet.
Det planetære systemet har vært relativt stabilt de siste 10.000 årene – tiden etter siste istid – men stabiliteten er ikke ubegrenset. Når menneskelig aktivitet øker uttaket av ressurser, endrer arealbruk og tilfører naturen store mengder avfall, forstyrres de prosessene som opprettholder denne dynamiske ordenen. Systemene kan da miste sin evne til å levere de livsbetingelsene som både mennesker og andre arter er avhengige av.
