В природе виды животных и растений распределяются не случайно; они всегда образуют определенные, сравнительно постоянные комплексы — сообщества. Функциональную систему, включающую в себя сообщества живых существ и их среду обитания, называют экологической системой. Связи между компонентами ее возникают прежде всего на основе пищевых связей и способов получения энергии.
По способу получения и использования питательных веществ все организмы делятся на автотрофы и гетеротрофы (см. раздел «Ботаника»). В природе возникает непрерывный круговорот биогенных веществ, необходимых для жизни. Химические вещества извлекаются автотрофами из окружающей среды и через гетеротрофы вновь в нее возвращаются. Этот процесс принимает очень сложные формы. Каждый вид использует лишь часть содержащейся в органическом веществе энергии, доводя его распад до определенной стадии. Таким образом, в процессе эволюции в экологических системах сложились цепи питания.
Цепи питания состоят из большого числа звеньев, так как в них включаются растительноядные животные, хищники и паразиты. Цепи питания в каждом природном участке с более или менее однородными условиями существования составлены своими комплексами видов, образующими самоподдерживающуюся систему, в которой осуществлялся круговорот веществ. Такие устойчивые экологические системы называют биоценозами. Органические компоненты биоценоза неразрывно связаны с неорганическими — почвой, влагой, атмосферой, образуя вместе с ними устойчивую экосистему — биогеоценоз. Большинство биогеоценозов имеют сходную структуру (71). Основу их составляют зеленые растения — продуценты (см. раздел «Ботаника»). Обязательно присутствуют растительноядные и плотоядные животные — потоебители органического вещества — консументы и разрушители органических остатков — редуценты. (Цв. табл. VIII).
Биогеоценоз характеризуется следующими показателями: видовым разнообразием, плотностью видовых популяций, биомассой. В биогеоценозах различают первичную и вторичную биологическую продуктивность. Под первичной продуктивностью понимают общую суммарную продукцию фотосинтеза. Вторичная биологическая продуктивность относится к накоплению биомассы, которая осуществляется гетеротрофными организмами (консументами).
Любой биогеоценоз развивается и эволюционирует. Ведущее значение в процессе смены наземных биогеоценозов принадлежит растениям. Смена идет в определенных направлениях, а длительность существования разных биогеоценозов различна. Чем полнее круговорот веществ в биогеоценозе, тем он более устойчив и долговечен. Некоторые устойчивые биогеоценозы после нарушения способны к самовосстановлению, которое осуществляется через ряд этапов, например смена биогеоценозов при восстановлении елового леса. Этот процесс занимает более ста лет, причем каждый последующий биогеоценоз долговечнее предыдущего. Смена биогеоценозов — очень распространенное явление. Человек может изменять естественную смену или задерживать ее развитие на хозяйственно более ценной стадии.
Различные типы биогеоценозов тесно связаны с географической зональностью. Каждую природную зону характеризуют преобладающие типы коренных биогеоценозов.