Три составные части биосферы – гидро-, лито- и атмосфера, тесно связаны и вместе образуют единую саморегулирующуюся экосистему , обеспечивающую глобальный круговорот веществ через системы геологического и биологического круговоротов.
Геологический (большой) круговорот осуществляется между океаном и сушей в ходе разрушения горных пород и различных физико-химических превращений от энергии солнца.
Биологический (малый) круговорот обеспечивает циркуляцию веществ между растениями, животными, микроорганизмами и почвой. Благодаря своему широкому распространению и способности адаптироваться к различным условиям, живые организмы оказали довольно существенное влияние на окружающую среду и изменили ее основные характеристики в сторону благоприятную для устойчивого существования жизни. В конечном итоге их совокупная деятельность коренным образом преобразовала свойства всех сред жизни и создала необходимые условия для современного существования. Это обеспечено :
- высокой химической активностью живых организмов;
- многообразием функциональных связей между ними;
- их физиологической разнокачественностью.
В простейшем виде разнокачественные формы представлены продуцентами, консументами, детритофагами и редуцентами, совместная деятельность которых определяет непрерывность биологического круговорота веществ в биосфере. Этот процесс обеспечивается наличием в биосфере следующих структурных элементов :
- экосистем – совокупности организмов и неорганических компонентов любого масштаба, в которой может осуществляться круговорот веществ ;
- биогеоценозов – сообществ разных видов организмов, заселяющих конкретные местообитания (обычно в пределах одной растительной ассоциации).
Основная функция биогеоценоза заключается в поддержании круговорота веществ на основе пищевых (трофических) взаимоотношений продуцентов, консументов и редуцентов, образующих системы цепей питания или трофических цепей.
Любой вид в процессе круговорота веществ участвует на уровне популяции (Иогансен, 1903) - естественных группировок одного вида, заселяющих одинаковые места обитания, связанных общностью генофонда и специальными адаптациями. Отдельные организмы, составляющие популяции. обеспечивают переваривание и усвоение пищи, дыхание, клеточный метаболизм и другие процессы, которые обеспечивают их выживание в постоянно меняющихся условия среды и поддерживают гомеостаз.