El estudio comparativo de las formas de producción implica el estudio de los aspectos cuantitativos y cualitativos de la producción y consumo de energía.
La mayor parte de la energía que fluye a través de los sistemas energéticos preindustriales consiste en energía alimentaria. La tecnología de la producción energética no puede alterarse a capricho. Ha evolucionado a través de sucesivas etapas de competencia técnica en las que el dominio de un conjunto de útiles y máquinas se basa en un conjunto anterior.
Gracias al avance tecnológico, la energía disponible per cápita ha crecido constantemente. Sin embargo, la tecnología nunca existe en abstracto, sino sólo en casos concretos y en interacción con un entorno particular; la tecnología no domina o controla el entorno natural. Incluso en los ecosistemas industriales más avanzados, el agotamiento y contaminación de los habitáis agrega costos inevitables a la producción y consumo de energía. La interacción de la tecnología con el entorno natural determina la capacidad de sustentación, que constituye el límite superior de la producción, y por tanto de la densidad de población humana posible sin agotamiento y daño permanentes.
Cuando se rebasa la capacidad de sustentación, la producción disminuye bruscamente. Sin embargo, el hecho de que un sistema de energía alimentaria funcione dos tercios por debajo de la capacidad de sustentación no significa que las restricciones ecológicas estén ausentes. Los sistemas de energía de las culturas tienden a detener el crecimiento antes de alcanzar el punto de los rendimientos decrecientes, definido como el punto en el que la razón entre output e input empieza a disminuir, manteniendo constante la tecnología. También hay que hacer una distinción entre los efectos del crecimiento y los de la intensificación. El crecimiento puede continuar durante un largo tiempo sin que provoque una disminución en la razón entre output e input. Sin embargo, la intensificación, que se define como un input aumentado en un área determinada, puede conducir a agotamientos críticos, disminución de los rendimientos y daño irreversible para la capacidad de sustentación del hábitat. Todos los factores de los ecosistemas deben enfocarse desde la perspectiva de la ley de Liebig, que establece que los extremos, no los términos medios, constituyen los límites de la capacidad de sustentación.
Una respuesta cultural común a la disminución de la eficiencia como consecuencia de la intensificación es alterar la tecnología y, por tanto, adoptar nuevos modelos de producción.
La caza y recolección fue el modo universal de producción de alimento durante el período paleolítico, lo que representa más del 90 por ciento de la existencia de la humanidad. Como en el ejemplo de los !kung san, mientras la eficacia output/input de los cazadores y recolectores es baja, especialmente para la actividad de caza dominada por los varones, manteniendo densidades de población bajas y evitando la intensificación, los cazadores y recolectores pueden disfrutar de altos niveles de vida. La eficiencia energética tiene un importante papel en la selección de las especies que los cazadores-recolectores usan como alimento. De acuerdo con la teoría de la optimización del forrajeo, los forrajeros sólo se paran a coger aquellas especies cuyo manejo añada o por lo menos no disminuya la eficacia final de su esfuerzo de forrajeo.
Los agricultores de tala y quema como los tsembaga producen sus necesidades calóricas con mayor eficiencia que los !kung san, pero han agotado los animales de su hábitat y deben confiar en sus cerdos costosamente domesticados para satisfacer sus necesidades de proteínas y grasas animales. Pero empleando la agricultura de regadío, el pueblo de luts’un produce un gran excedente. A pesar de su alta razón output/input trabajan más en la producción de alimentos que los !kung san o los tsembaga.
El pastoreo es otro modo de producción de alimentos preindustrial aunque raro, que es practicado sólo en áreas inadecuadas para la agricultura. La razón de esto es que al utilizar las plantas en la alimentación de animales domesticados en vez de consumir las cosechas directamente tiene lugar una reducción del 90 por ciento en la eficacia de la conversión de la luz solar en alimento humano.
Como Leslie White predijo, ha habido un progresivo aumento en la cantidad de energía utilizada per cápita a medida que las culturas han ido evolucionando. La eficiencia energética también ha aumentado como se ha podido medir a través del incremento en el input de trabajo humano. Pero cuando en el cálculo de dicha eficiencia se incluyen fuentes de energía distintas de las humanas, se muestra que los avances tecnológicos suponen una disminución en la eficiencia de la producción alimenticia. Esto queda demostrado por el enorme gasto de energía que caracteriza a los sistemas agrícolas e industriales.