生态过程是生态系统功能的基础机制，包含物质循环与能量流动两大核心内容。物质循环涉及碳循环、水循环等生命必需元素的周转变换，能量流动则通过食物链实现能量在生物间的层级传递。作为地球关键带科学框架三大核心过程之一，其研究范畴覆盖土壤-生物-大气界面的水循环、养分循环及有机物分解等微观机制。现代科学研究强调人类活动与生态过程的相互作用，需通过多学科协作探索其在全球环境变化中的响应规律。

物质循环通过碳、氮等元素的生物地球化学过程连接生物与非生物环境，例如植物通过光合作用固定二氧化碳形成有机物，分解者则将有机物矿化为无机物回归环境。能量流动沿着食物链单向传递，每级转换约90%能量以热能形式散失，该过程维持着生态系统的能量平衡与生物量分布。

在地球关键带科学体系中，生态过程与水文过程、生物地球化学过程构成三维耦合系统。水文过程通过水分运移实现物质能量再分配，如降水驱动的养分迁移直接影响植被分布；生物地球化学过程则调节着元素在岩石圈-大气圈间的通量交换，三者协同维持地表生命支持系统。

现代农业、工业排放等人类行为已显著改变自然生态过程速率。过量氮肥施用打破土壤微生物群落平衡，导致养分循环路径改变；化石燃料燃烧加速碳循环速率，使大气二氧化碳浓度较工业革命前提升48%。这种短时间尺度的扰动需要结合地质时间尺度的系统响应研究。

现代生态过程研究聚焦界面转移机制，包括微生物-矿物界面协同演化规律、根系-土壤界面的溶质传输模型等。例如天津大学界面过程与土壤圈演化研究中心通过同位素示踪技术，揭示红壤中铁氧化物对磷元素迁移的调控机制，为退化生态系统修复提供理论依据。