Енергія– це загальна кількісна міра руху та взаємодії усіх видів матерії. Відповідно до закону збереження енергії вона не зникає та не виникає з нічого, а переходить з однієї форми до іншої.
Потік енергії на Земній кулі має три джерела:
· кінетична енергія оберту Землі та її супутника Місяця як космічних тіл. Вона проявляється в морських припливах, енергія яких недоступна живим організмам, але може використовуватись людиною;
· енергія земних надр, яка підтримується ядерним розпадом урану та торію. Ця енергія виділяється у формі геотермічного тепла. У вулканічних районах вона використовується для опалення оранжерей та басейнів;
· сонячна енергія, на базі якої здійснюється життєдіяльність в автотрофних організмів.
Всю біосферу можна розцінювати як єдине природне утворення, що поглинає енергію з космічного простору та направляє її на внутрішню роботу. У біосфері енергія тільки переходить з однієї форми до іншої та розсіюється у вигляді тепла. Основними перетворювачами енергії у біосфері є живі організми. Вони перетворюють вільну променисту енергію в хімічно зв’язану, котра потім переходить від одних біосферних структур до інших. При кожному переході частина енергії перетворюється в тепло та втрачається в навколишньому просторі. Ефективність перенесення енергії в живій речовині досить низька: при її перенесенні від продуцентів до консументів першого порядку вона складає всього 10%, а при перенесенні від консументів першого порядку до консументів другого порядку – 20%.
Отже, видно, що травоїдні тварини менш ефективно використовують їжу, ніж м’ясоїдні. Це в багатьох випадках пов’язано з хімічним складом їжі. У рослинах переважає лігнін і целюлоза та є захисні речовини від фітофагів. Завершується потік енергії на редуцентах, де енергія або ж остаточно розсіюється у вигляді тепла, або акумулюється в мертвій органічній речовині (детрит). Однією з форм тривалого збереження акумульованої енергії є нафта, вугілля та торф.
Потік сонячної енергії, який надходить до біосфери, приводить в дію біохімічний кругообіг. Як зазначено, на відміну від кругообігів води та інших речовин потік енергії має радіальний (вертикальний) напрямок, то подальший його шлях має здебільшого горизонтальний (латеральний) характер.
Враховуючи, що енергія – спільний знаменник і вихідна рушійна сила всіх екосистем як сконструйованих людиною, так і природних, Ю.Одум (1986) пропонує прийняти енергію за основу для первинної класифікації екосистем.
Отже, за рівнем надходження енергії в екосистеми їх поділяють на чотири групи:
· природні, якими рухає Сонце;
· природні, якими рухає Сонце та інші природні джерела;
· урухомлені Сонцем і субсидовані людиною;
· індустріально-міські, які утримуються паливом (добутим із корисних копалин, іншими органічними або ядерними).
Наведені Ю.Одумом приклади.
Пояснюють особливості функціонування цих систем, які можна було б віднести за ієрархічним рангом до біоценотичних комплексів і навіть біомів. У параметри біологічної системи не вкладається індустріально-міська екосистема, яка є однією із різновидів соціально-економічних систем. При сучасному веденні міського господарства сонячна енергія у самому місті не лише не використовується, а стає надто коштовною перешкодою, оскільки вона нагріває бетон і сприяє утворенню смогу. Їжу, продукт систем, які рухає Сонце, можна вважати зовнішньою їдальнею міста, оскільки переважну частину продуктів ввозять ззовні. Міста в міру зростання цін на паливо, напевно, стануть більше цікавитися використанням сонячної енергії. Можливо, виникне новий тип екосистеми міста, якою буде рухати Сонце із допоміжною енергією палива.
Центральне місце в біосфері посідають біохімічні цикли: вуглецю, води, азоту та фосфору. Ці цикли в найбільшій мірі зазнали трансформації при формуванні техносфери та агро сфери і вивчення їх стало важливою задачею екології. Особливістю природних екосистем є повторне використання біогенних речовин. Хоча в біохімічних циклах деякі х таких елементів і губляться, надходячи в депо, і робляться недоступними для рослин, у природних екосистемах масштаб цих процесів незначний.
Біосфера володіє потужною буферною дією щодо багатьох зовнішніх впливів. Це забезпечує загальну стійкість та створює сприятливі стабільні умови існування організмів. У межах біосфери пом’якшується дія вітру, посушливість повітря та ґрунту, підтримується певне співвідношення між концентрацією кисню та вуглекислого газу в атмосфері, звужується амплітуда коливань температури. Але всі ці якості біосфери не можуть протистояти нерозумним діям людини і різко падають при антропогенних впливах. Так, посухи порівняно безпечні для природних екосистем, але вони наносять відчутні збитки агросистемам.
Зберегти ґрунтово-кліматичні умови великих регіонів планети та забезпечити їх стійкість можна тільки при наявності в цих регіонах досить великих за площами природних біомів.