식물군락(植物群落)이 시간의 흐름에 따라 일정한 방향성을 갖고 변화해 가는 것. 생태천이(生態遷移)라고도 한다.

기존의 식생(植生)이 파괴되고 나지(裸地)가 생기면 새로운 식물군이 침입한다.

이 단계를 시상(始相) 또는 선구상(先驅相)이라 한다.

이어 도중상(途中相)의 몇몇 단계를 거쳐 최종적으로는 종류조성(種類組成)이나 군락구조가 크게 변화하지 않는 극상(極相)에 이른다.

이 일련의 군락발달의 과정을「천이계열(遷移系列)」이라고 한다.

이전에 식물이 전혀 생육한 적이 없는 화산 · 매립지(埋立地) 등의 신생지(新生地)에서 시작되는 1차천이와, 기존의 식생이 파괴되고 매토종자(埋土種子)와 식물의 근주(根株) 등이 남아 있는 땅에서 시작되는 2차천이로 구분된다.

1차천이와 2차천이의 각각은 다시 천이가 시작되는 곳이 바위나 토양 등 육상인 건성(乾性)과 호소(湖沼) 등 수계(水界)에서 시작되는 습성(濕性)천이계열로 구별된다.

자연에서 볼 수 있는 천이의 방향(정상천이계열)에 대해, 인위적인 영향 등으로 천이의 방향이 변화해 정상계열에서는 출현하지 않는 특수한 군락(예컨대 숲이 연소된 후에 출현하는 떡갈나무숲)이 생기는 것을 편향(偏向)천이계열이라 한다.

천이의 결과도 달하는 극상(極相)에 관해서는 여러 설이 있다.

F. E. 클레멘츠는 그 지역의 대기후(大氣候)에 대응한 군락만을 극상(기후적 극상)으로 보는 단극상설(單極相說)을 주장한다.

이 입장에서 보면, 초기조건은 암상(岩上) · 사상(砂上)과 같이 건성이거나, 수체(水體)와 같은 습성계열이더라도 궁극적으로는 중성입지(中性立地)에서 성립하는 단일의 극상으로 수렴해 간다.

A. G. 탠슬리는 생물적 · 토양적 · 지형적으로 규정되는 극상도 있을 수 있다는 다극상설(多極相說)을 주장한다.

R. H. 휘터커는 지역의 환경경도(環境傾度)에 따라 군락이 보여주는 패턴이 극상이라는 극상패턴설을 주장한다.

천이의 과정을 군락의 발달 모델로 파악하면 클레멘츠의 단극상설이 타당하다.

식물군락의 여러 속성은 천이에 따라 변화하는데, 특히 군락내의 환경(빛 · 습도 · 바람 등)이 크게 변화하면 그것이 천이의 직접적인 원인이 된다.

이와 같이 식물군락이 환경을 바꾸어 가는 작용을 환경형성작용이라 한다.

이것은 천이에 수반해 생태계 그 자체가 변화해 가는 것이기도 하다.

생태계의 속성의 변화로서는 ① 생태계의 총유기물량(總有機物量)이나 질소량의 증대 ② 종(種)의 다양성 증대 ③ 군락의 계층분화(階層分化) 진행 ④ 직선적 먹이연쇄에서 망상(網狀) 먹이연쇄로 변화 ⑤ 영양염(營養鹽)의 순환이 개방적인 것에서 폐쇄적인 것으로 변화 ⑥ 순생산(純生産)의 감소 ⑦ 총생산량과 총호흡량의 비가 1에 가까워짐 ⑧ 현존량(現存量)당 총생산량의 감소 등이 특징적으로 나타난다.

이들 속성에서 생태계를 보면 전체적으로 엔트로피가 낮아지고 체제화가 진행하는 방향으로 변화하고 있다.