Особенности природной среды определяют характерные отношения с ним человеческого общества, а значит, и характерные особенности социума. Человек сформировался как вид с чрезвычайно пластичным поведением, способный занимать разнообразные экологические ниши (т.е. находится в разных отношениях со средой, выполнять разные роли). Эти роли требуют адекватной социальной организации.
Экосистемам можно помочь затратами энергии «со стороны». Чтобы сорняки не забили пшеницу на пшеничном поле, человек прилагает дополнительные затраты энергии. В примитивном сельском хозяйстве эта энергия может быть мышечной (например, затраты на прополку), а в современном потребности в энергии обеспечиваются в основном благодаря использованию ископаемого топлива. Это за счет ископаемого топлива производятся удобрения и пестициды, движутся по полю трактора и комбайны, подается вода… Речь идет об энергетических субсидиях — энергии, полученной из дополнительного источника, которая уменьшает затраты на самоподдержание экосистемы и увеличивает долю энергии, переходящую в продукцию.
Описывая живой мир определенных территорий, часто используют понятия «фауна», «флора» и ряд аналогичных им. Флора — совокупность видов растений, приуроченных к определенному географическому пространству. Состав флоры определяется как современными условиями, так и геологическим прошлым. Растительность — совокупность всех растительных сообществ на определенной территории. Растительный мир — совокупность всех растительных организмов.
Чарльз Эльтон предложил способ графического выражения отношений между трофическими уровнями, который стал едва ли не символом экологии как науки. Речь идет об экологических пирамидах. При построении экологических пирамид меры обилия представителей разных трофических уровней показывают в виде лежащих друг на друге прямоугольников. Обычно этот метод используют для описания пастбищных трофических цепей. Выделяют пирамиды численностей, биомасс и продуктивностей.
Чем более простую задачу преобразования энергии выполняют организмы, тем меньшие потери они несут. Так, плотоядные животные решают сравнительно несложную задачу: они получают энергию в высококачественной пище, которую относительно «нетрудно» переработать и построить из нее собственное тело. А сложнее всего — задача, которую решают фотосинтетические организмы, использующие в качестве источника энергии свет.
Автотрофы получают биогены и необходимую энергию из среды и создают органические вещества. Органические вещества автотрофов потребляют одни гетеротрофы, этих гетеротрофов — иные, и так до тех пор, пока синтезированное автотрофами органическое вещество не разрушится почти без остатка. Эти отношения, основанные на питании, называются трофическими (пищевыми) связями. Трофическая цепь — путь переноса органического вещества и содержащейся в нем энергии от его первых получателей (автотрофов) через ряд поедающих друг друга организмов.
Естественно, что самой яркой и интересной частью экосистем являются сообщества — совокупности их живых компонентов. Являются ли сообщества четко отличающимися отдельными объектами? Изредка — да, чаще — нет. Спор не закончен до сих пор. Сообщества можно характеризовать по ряду признаков, рассматривая их эмергентные свойства, отсутствующие на уровне частей целостной системы.
В типичном случае в ходе сукцессии (например, в искусственной системе — микрокосме, или при заселении нового местообитания в ходе первичной автотрофной сукцессии) наблюдается следующее. Вначале быстро растет продукция, дыхание отстает и это приводит к накоплению биомассы. После достижения климакса дыхание догоняет продукцию и все параметры системы стабилизируются.
Сукцессия — это последовательная смена сообществ в одном местообитании. Это направленный, контролируемый сообществом процесс, ведущий к определенной кульминации. Сукцессия в биогеоценозах является более длительным процессом, чем сезонные изменения, но и не столь длительным, как эволюция экосистем. Это направленный процесс, контролируемый сообществом и ведущий к определенному состоянию.
Чистая первичная продукция суши за год — 110–120 млрд. тонн сухой органики, а океана — 50–60 млрд. тонн. Приблизительно можно сказать, что океан дает около 1/3 продукции нашей планеты, занимая при этом примерно 2/3 ее площади. Самые продуктивные биомы, как для суши, так и для океана, — те, которые имеют максимальную биомассу. Впрочем, биомасса наземных экосистем намного выше, чем морских. Это связано с тем, что на суше преобладают крупные растения со значительным количеством опорных и проводящих тканей.