Dans un écosystème naturel, la matière organique produite par les êtres vivants à partir de la matière minérale reste sur place et est recyclée. Le stock de matière minérale nutritive contenue dans le sol est donc globalement constant (équilibre entre consommation par les plantes et régénération par les décomposeurs).
A l’inverse, dans un agrosystème tel qu’un champs ou une pâture, la biomasse produite (par exemple le blé, la paille, le lait, les animaux) sont exportés. Le cycle de la matière est rompu. Ainsi, le stock de matière minérale nutritive pour les plantes présent dans le sol, notamment l’azote, le potassium et le phosphore s’amenuise à chaque récolte. Le sol s’appauvrit, ce qui diminue sa fertilité et peut à terme peut conduire à sa stérilité. Afin de maintenir la fertilité du sol et donc la productivité de l’agrosystème, il faut donc compenser l’export de matière par un apport régulier d’engrais (fumier, engrais chimiques).
L'export de matière rompt le cycle de la matière dans les agrosystèmes (à comparer avec schéma du II)
La biomasse animale ou végétale produite par les agrosystèmes est exportée
L'apport d'intrants (ici du fumier) est nécessaire pour compenser l'export de matière dans les agrosystèmes
Les méthodes de l’agriculture et de l’élevage actuelles ont permis d’assurer une production alimentaire stable et la fin des famines en Occident. Ce modèle d'agriculture intensive repose sur 3 piliers : la mécanisation permettant notamment un travail du sol profond, le développement de variétés à haut rendement et l'utilisation massive d'intrants (engrais, pesticides) .
Elles ne sont cependant pas durables car sont très dépendantes du pétrole (engins agricole, fabrication des engrais chimiques azotés) et d’autres ressources non-renouvelables (minerais de phosphates), mais aussi car elles détériorent les sols (labourage profond, érosion des sols, compactage du sol sous le poids des machines). Par ailleurs, leur impact environnemental, notamment sur la biodiversité, est sans précédent (disparition des insectes, oiseaux, pollution des cours d’eau et des nappes phréatiques etc.), ce qui se répercute sur l'homme.
Des pratiques culturales alternatives telles que l'agriculture biologique (sans utilisation de produits phytosanitaires chimiques), la permaculture (sans travail du sol), la polyculture (culture de plusieurs espèces complémentaires) se développent en prenant en compte les connaissances ancestrales et nouvelles sur l'importance des interactions entre les êtres vivants dans le fonctionnement des écosystèmes.