Die biotische Pyramide, auch als ökologische Pyramide oder Trophiepyramide bezeichnet, ist ein Modell zur Darstellung der strukturierten Nahrungsbeziehungen innerhalb eines Ökosystems und bietet eine anschauliche Übersicht über die Verteilung der Biomasse, der Energie oder der Individuenanzahl auf den verschiedenen trophischen Ebenen. Das Konzept geht auf das grundlegende Prinzip zurück, dass Energie und Biomasse innerhalb eines Ökosystems von einer trophischen Ebene zur nächsten weitergegeben werden, wobei jedoch bei jedem Übergang eine große Menge an Energie, meist in Form von Wärme, verloren geht. Die Form der Pyramide symbolisiert dabei, dass die Biomasse und Energie auf den unteren Ebenen (etwa den Produzenten) stets größer ist als auf den darüber liegenden Ebenen (den Konsumenten und Räubern).

Die unterste Ebene der biotischen Pyramide wird von den Primärproduzenten gebildet, zu denen hauptsächlich photosynthetisch aktive Organismen wie Pflanzen, Algen und einige Bakterien gehören. Diese autotrophen Organismen nutzen Sonnenenergie, um durch Photosynthese oder, in manchen Fällen, durch Chemosynthese organisches Material aufzubauen und stehen so am Anfang jeder Nahrungskette. Die Energie, die in Form von chemischer Energie in den Pflanzen gespeichert wird, bildet die Grundlage für alle anderen trophischen Ebenen. Die Konsumenten erster Ordnung, die Pflanzenfresser oder Herbivoren, bilden die nächste Stufe und ernähren sich von den Produzenten. Auf sie folgen die Konsumenten höherer Ordnung, also Fleischfresser (Karnivoren) und Allesfresser (Omnivoren), die ihrerseits von weiteren Räubern oder Spitzenprädatoren gefressen werden können. Diese Kaskade der Energiewanderung von einer trophischen Ebene zur nächsten bildet das Grundgerüst der biotischen Pyramide.

Die biotische Pyramide kann auf unterschiedliche Weise dargestellt werden, je nachdem, ob man die Pyramide der Biomasse, der Individuenzahl oder der Energie wählt. Jede Variante bietet eine spezifische Perspektive auf die Dynamik innerhalb eines Ökosystems. Die Pyramide der Energie ist stets eine aufrechtstehende Pyramide, da die Energiezufuhr bei jedem Übergang von einer trophischen Ebene zur nächsten abnimmt. Dies liegt am zweiten Hauptsatz der Thermodynamik, nach dem bei jedem Energieumwandlungsprozess Verluste auftreten – in einem ökologischen Kontext meist in Form von Wärme. Tatsächlich sind nur etwa 10 % der Energie einer trophischen Ebene für die nächste Ebene verfügbar, eine Regel, die als „Zehn-Prozent-Regel“ bekannt ist. Diese Energieverluste erklären, warum es in der Regel nur wenige trophische Ebenen in einem Ökosystem gibt; die Energie reicht einfach nicht aus, um viele Ebenen aufrechtzuerhalten.

Die Pyramide der Biomasse hingegen zeigt das Gewicht oder die Masse der lebenden Organismen auf jeder trophischen Ebene und kann in einigen Ökosystemen auch als „umgedrehte Pyramide“ erscheinen, beispielsweise in aquatischen Systemen. In vielen marinen Lebensräumen ist die Biomasse der Primärproduzenten (z. B. von Phytoplankton) oft geringer als die der Herbivoren (z. B. Zooplankton), die sich von ihnen ernähren. Diese scheinbare Anomalie erklärt sich dadurch, dass die Primärproduzenten in diesen Ökosystemen eine sehr hohe Reproduktionsrate haben und sich schnell regenerieren, was den Herbivoren eine ständige Nahrungsquelle bietet, obwohl die absolute Biomasse zu jedem gegebenen Zeitpunkt geringer sein kann.

Die Pyramide der Individuenzahl zeigt die Anzahl der Individuen auf jeder Ebene. In vielen terrestrischen Ökosystemen nimmt die Anzahl der Individuen von den Produzenten zu den Spitzenprädatoren ab, was zu einer konventionellen, aufrechtstehenden Pyramide führt. In manchen Systemen, wie etwa in einem Wald, können jedoch auch hier umgekehrte Pyramiden entstehen, da eine kleine Anzahl von großen Bäumen (Produzenten) eine viel größere Anzahl an Konsumenten erster Ordnung, etwa Insekten, ernähren kann.

Insgesamt dient die biotische Pyramide als wichtiges Werkzeug zur Analyse und zum Verständnis der Energie- und Stoffflüsse in Ökosystemen. Sie hilft nicht nur dabei, die Effizienz der Energieübertragung in Nahrungsketten zu verstehen, sondern macht auch die Verwundbarkeit von Ökosystemen gegenüber dem Verlust oder der Beeinträchtigung bestimmter trophischer Ebenen deutlich. So kann der Rückgang von Primärproduzenten oder die Verringerung der Artenvielfalt auf einer bestimmten Ebene weitreichende Konsequenzen für das gesamte Ökosystem haben. Dies zeigt, dass die Erhaltung der Diversität und Struktur auf allen trophischen Ebenen entscheidend für die Stabilität und Gesundheit eines Ökosystems ist.

Die biotische Pyramide verdeutlicht somit auf einfache Weise, wie alle Organismen eines Ökosystems energetisch miteinander verbunden sind und wie wichtig jede trophische Ebene zur Aufrechterhaltung des Gleichgewichts in der Natur ist.