Un ecosistema está en equilibrio cuando es estable, es decir, cuando no cambia o cambia muy poco con el tiempo. Para que un sistema esté en equilibrio no deben producirse grandes cambios en las condiciones ambientales (clima, suelo y agua), el número de individuos ha de mantenerse constante y no deben existir factores externos (contaminación, tala de árboles) que alteren el ecosistema.
Si por cualquier razón, se rompe el equilibrio de un ecosistema., este puede desaparecer y ser sustituido por otro.
Los ecosistemas están en constante cambio. Algunos, los cambios paroxísmicos, se producen bruscamente, como en las erupciones volcánicas. Existen también cambios periódicos y a corto plazo, como los estacionales, a medio plazo tienen lugar las sucesiones ecológicas, y a largo plazo y muy lentamente, la evolución de las especies.
La anguila migra desde el mar de los Sargazos hasta los ríos europeos Este desplazamiento está regulado por ciertos mecanismos del sistema nervioso y del sistema endocrino, llamado biorritmo.
El cambio evolutivo es el que ocurre a más largo plazo en los ecosistemas y a él se deben las transformaciones más profundas. Es el responsable de que el primer ecosistema que existió en la 'Tierra, consistente en organismos unicelulares simples, se haya transformado en el gran ecosistema que es hoy día la biosfera. En este proceso han cambiado tanto las especies como los ecosistemas.
Este cambio no se aprecia a simple vista, aunque se deduce al observar las especies actuales y el registro fósil.
A lo largo de la historia del planeta son muchos los episodios que han determinado enormes cambios en el mismo. Un ejemplo son las glaciaciones, generadas tras grandes cambios climáticos y que han cubierto de hielo extensas regiones. Las épocas de efecto invernadero que las han sucedido han provocado el cambio drástico de los ecosistemas.
Acciones más puntuales sobre los ecosistemas son los fenómenos paroxísmicos, como los grandes terremotos, las erupciones volcánicas, la formación o destrucción de islas, grandes coladas de barro o cenizas volcánicas, etc.
Sean cuales sean las causas, periódicamente se produce una ola de extinciones que lleva a la sustitución de unas especies por otras. Por ejemplo, la desaparición de los dinosaurios permitió el desarrollo de los mamíferos, y, a partir de ellos, la aparición de la especie humana.