Всю полноту взаимодействия и взаимозависимости живых организмов и элементов неживой природы в области распространения жизни отражает концепция биогеоценоза В.Н. Сукачева.
Биогеоценоз — это динамическое, устойчивое сообщество растений, животных и микроорганизмов, находящихся в постоянном взаимодействии и непосредственном контакте с компонентами атмосферы, гидросферы и литосферы. Биогеоценоз состоит из биотической (биоценоз) и абиотической (экотоп) частей, которые связаны непрерывным обменом веществ и представляют собой энергетически и вещественно открытую систему.
В биогеоценоз поступает энергия солнца, минеральные вещества почвы, газы атмосферы, вода. Биогеоценоз продуцирует тепло, кислород, углекислый газ, биогенные вещества, переносимые водой, перегной.
Основными функциями биогеоценоза являются односторонне направленный поток энергии и круговороты веществ.
В структуре любого биогеоценоза различают следующие обязательные компоненты:
• абиотические неорганические вещества среды;
• автотрофные организмы — продуценты биотических органических веществ;
• гетеротрофные организмы — потребители (консументы) готовых органических веществ первого (растительноядные животные) и последующих (плотоядные животные) порядков;
• детритоядные организмы - разрушители (деструкторы), разлагающие органическое вещество.
Перечисленные компоненты биогеоценоза лежат в основе пищевых (трофических) связей, которые изначально основаны на наличии двух типов питания в биосфере — ауто-трофного и гетеротрофного.
Аутотрофы привлекают необходимые для жизни химические вещества из окружающей среды и при помощи солнечной энергии превращают их в органическое вещество.
Гетеротрофы — разлагают органическое вещество до углекислого газа, воды, минеральных солей и возвращают их в окружающую среду. Этим обеспечивается круговорот веществ, который возник в процессе эволюции как необходимое условие существования жизни. При этом световая энергия солнца трансформируется живыми организмами в другие формы энергии — химическую, механическую, тепловую.
Важную роль в экономике биогеоценоза принадлежит цепям питания, которые составляют трофическую структуру, по которой происходит перенос энергии и круговороты веществ.
Пищевая цепь состоит из ряда трофических уровней, последовательность которых соответствует направлению потока энергии.
Первичным источником энергии служит солнечное излучение, энергия которого составляет 4,6 х 1028 Дж/с. Поверхности Земли достигает 1:2000000 часть этого количества энергии и только 1 — 2% ее ассимилируется растениями. От 30 до 70 % этой энергии используется ими для обеспечения собственной жизнедеятельности и синтеза органических веществ.
Энергия, накопленная растениями в биомассе, составляет чистую первичную продукцию биогеоценоза.
Растительная биомасса используется в качестве источника энергии и материала для создания биомассы потребителей первого порядка — растительноядных животных — и далее по пищевой цепи.
В связи с тем, что с усложнением организации, количество энергии, расходуемой на содержание собственной жизнедеятельности, растет, продуктивность последующих уровней падает. Обычно в цепи питания продуктивность каждого последующего уровня составляет лишь 5 — 20% предыдущего. В связи с этим, соотношение на планете биомасс растительного и животного происхождения таково, что лишь 1-3% приходится на биомассу животных. Масса живого вещества, приходящегося на людей, составляет около 0,0002% от суммарной массы живого вещества планеты. Прогрессивное снижение ассимилированной энергии в цепях питания отражается в структуре экологических пирамид.
Экологическая пирамида— это графическое изображение потерь энергии в цепях питания. В такой пирамиде каждый последующий уровень приблизительно в 10 раз меньше предыдущего.
Снижение количества доступной энергии на каждом последующем трофическом уровне сопровождается уменьшением биомассы и численности особей. Таким образом, пирамиды биомассы и численности особей для определенного биогеоценоза повторяют в общих чертах пирамиды продуктивности.
Размеры биогеоценозов различны. Совокупности биогеоценозов образуют главные природные экосистемы, имеющие глобальное значение в обмене энергии и вещества на планете, к которым относятся:
• тропические леса;
• леса умеренной климатической зоны;
• пастбищные земли (степь, саванна, тундра, травянистые ландшафты);
• пустыни и полупустыни;
• озера, болота, реки, дельты;
• горы;
• острова,
• океан.