自然演替是生态能量学中的一个重要概念，它描述了生态系统中生物量的变化过程。这一过程可以分为两个阶段：幼年期和成熟期。
生态系统演替
无论是整个生态系统还是其中的一个特定营养级别，都存在着一定数量的现有生物量。当能量的输入和输出达到平衡时，现有的生物量保持不变。然而，当输入的能量超过输出的能量时，生物量会增加并导致累积；反之，当输出的能量超过输入的能量时，生物量会减少并导致损失。这种动态变化通常通过生态系统的总生产量（P）与总群落呼吸量（R）的比值来衡量，即P/R。在生态系统发展的初期，如果R大于P，则称之为异养演替，也叫分解者演替。与此相对应，如果在早期P大于R，则被定义为自养演替。随着演替的发展，P/R比率逐渐趋近于1。
实际案例
以细菌分解有机物质为例，在这个过程中，P/R比率反映了生态系统中能量流动的情况。