Средой обитания живых организмов является биосфера. Австрийский геолог Э. Зюсс ввел в науку представление об оболочках земной коры: гидросфере – водной оболочке, литосфере – твердой оболочке и биосфере – жизнеобеспечивающей зоне земной коры. Раньше газовый слой земли назывался атмосферой. Учение о биосфере разработал В. И. Вернадский, который ввел понятие о движении биохимических процессов на земле, а также о происхождении физических, химических и энергетических параметрах биосферы, из которых состоит современная и прежняя деятельность живых организмов. Понятие биосферы отражает парадигму взаимоотношений человека и природы.

Биосфера – жизнеобеспеченная оболочка Земли, в атмосфере, гидросфере, литосфере и верхнем слое почвенного покрова содержится «живое вещество», определяющее химический состав и энергетические процессы. Другими словами, биосфера – это единственная динамическая система на земле, созданная и организованная жизнью. Общепризнанной является концепция биосферы, изложенная В. И. Вернадским в книге «Биосфера» (1926), в которой научно обоснованы и раскрыты механизмы функционирования биосферы. Только на ее основе осознавалось, что на фоне масштабных изменений в человеческой среде все ресурсы биосферы ограничены и истощаются, а мировое сообщество несет ответственность за сохранение среды обитания и, следовательно, за обеспечение условий жизни для будущих поколений. Биосфера характеризуется не только наличием живого вещества. Она обладает следующими тремя свойствами: содержит жидкую воду; входит в мощную энергию солнечного света; имеет границу раздела трех фаз – твердой, жидкой и газообразной. В связи с этим в рамках биосферы осуществляется непрерывный круговорот вещества и энергии, в котором живые организмы играют активную роль. Биосфера накапливает и перераспределяет большие потоки вещества и энергии.

Вышесказанный процесс благодаря химическим свойствам циклических или «органогенных», так названные В. И. Вернадским за способность ко многим химическим обратимым процессам в геохимической классификации элементов [2].

Верхняя граница биосферы приурочена к высоте около 6 км над уровнем моря, до которой атмосфера поддерживается при положительной температуре, поэтому растения, продуцирующие хлорофилл, могут выживать. В горах выше 6 км обитают только пауки и некоторые клещи, которые питаются зернами растительной пыльцы, спорами растений, микроорганизмами и другими органическими частицами, продуваемыми ветром. Микроорганизмы на этой высоте способны поддерживать жизнь в виде спор.

Нижняя граница биосферы ограничена океаническим дном и изотермой 100 °С в литосфере (около 11 км и около 6 км соответственно). На самом деле жизнь широко распространена в литосфере до глубины 3–4 км. Вв океаническом регионе Земли вертикальная толщина биосферы составляет более 17 км, сухопутной – до 12 км. Теоретически границы биосферы достаточно широки, так как в гидротермах океанического дна (иногда называемых «черными курильщиками» из-за черного цвета нагретых вод) организмы встречаются на глубине около 3 км при температуре 250 °С. При давлении около 300 атм. вода здесь не кипит. Предел активной жизни также ограничен температурой превращения воды в пар и сворачивания белков. На глубине 25 км, по мнению ученых, критическая температура должна составлять 460 °С, при любом давлении вода превращается в пар, и жизнь принципиально невозможна. В рамках биосферы есть зоны, в которых невозможно вести активную жизнь. Следовательно, в верхних слоях тропосферы, а также в самых холодных и жарких областях земного шара организмы могут жить только в спокойном состоянии. Объединение этих областей биосферы называется парабиосферой.

Основными факторами формирования и развития биосферы являются живые организмы, вода и ветер.

К обобщенным свойствам биосферы относят наличие органического вещества, наличие воды в жидком состоянии и накопление солнечного света.

Непрерывный круговорот вещества и энергии, в котором живые организмы играют активную роль, является важной особенностью биосферы и основным механизмом ее развития. В биосфере существуют около 2,5 млн видов организмов, в их числе около 2,0 млн. видов животных. видов, 400 тыс. видов растений и 100 тыс. видов грибов. Некоторые современные ученые считают, что в биосфере обитает не менее 10–11 млн. видов живых организмов. есть тип (Wilson, 2000). Точного расчета количества живого вещества в биосфере не существует. Однако известен примерный порядок его значений. Общая масса живого вещества составляет 0,01 % от массы земной коры в слое 16 км. Биомасса растений значительно превышает биомассу животных и составляет около 1019 граммов, в то время как биомасса животных по некоторым данным составляет 1016 граммов, а по другим – на 4-5 порядков меньше, чем биомасса растений.

Все живое вещество Земли составляет 6,4 х 1018 грамм, а живое вещество океана – 29,9 х 1015 грамм. Таким образом, биомасса океана примерно в три раза меньше, чем на Земле. На суше биомасса растений в три раза больше, чем у животных, а в океане биомасса животных в 28 раз больше, чем у растений. Основной биомассой растений в океане являются планктонные организмы, в том числе микроскопические водоросли. Таким образом, географическое распределение живого вещества (биоты) в биосфере характеризуется следующими закономерностями:

1. Растительная биомасса состоит из биомассы животных на 3–4 порядков больше, то есть большая часть живого вещества сосредоточена в растениях.
2. Биомасса океана в 3 раза меньше биомассы Земли, то есть основная часть биомассы сосредоточена на суше.
3. На суше биомасса растений в 3 раза больше, чем у животных.
4. биомасса животных в океане в 28 раз больше, чем растений.

В биосфере различные группы живых организмов выполняют неодинаковые задачи по переработке и созданию живого вещества (биомассы). В связи с этим в экологии выделяют следующие три группы организмов:

1) продуцент, то есть автотрофные организмы, дающие первичный биологический продукт:

а) зеленые растения, осуществляющие фотосинтез;

б) бактерий, участвующие в хемосинтезе;

2) консументы – организмы, потребляющие готовое органическое вещество и превращающие его в другие (более сложные) формы органического вещества:

а) животные;

б) растения-паразиты;

в) хищные растения (росянка);

3) редуценты (разрушители) – организмы, живущие за счет мертвого органического вещества и понижающие его до уровня минеральных веществ и фракций:

а) многие бактерии;

б) грибы;

в) простейшие.

Консументы подразделяются на три подгруппы:

1) консументы первого порядка, т. е. растительноядные организмы, потребляющие органические вещества, которыми питаются животные (например, копытные, жуки и др.);

2) консументы второго порядка, т. е. хищники и паразиты, питающиеся растительноядными организмами (например, львы, гепарды и др.);то есть хищники и паразиты, питающиеся растительноядными организмами (например, львы, гепарды и др.);

3) консументы третьего порядка, т. е. хищники и паразиты, питающиеся плотоядными животными и паразитами (например, мангусты, поедающие змей и др.) [1].