Таким чином, біосфера, за Вернадським, є ще однією з геологічних оболонок земної кулі, глобальну систему Землі, в якій геохімічні і енергетичні перетворення визначаються сумарною активністю всіх живих організмів - живої речовини. Людство входить в цю систему як її складова частина. «Людство як жива речовина безперервно пов'язано з матеріально-енергетичними процесами певної оболонки Землі - з її біосферою. Воно не може фізично бути від неї незалежним ні на одну хвилину »(Вернадський, 1944).
Біосфера як арена життя. Активна діяльність живих організмів охоплює відносно невеликий шар оболонок планети. Його межі визначаються комплексом умов, що допускають стійке існування спільнот живих організмів. До складу біосфери входять нижня частина атмосфери, гідросфера і верхні шари літосфери, що зазнала за участю живих організмів вивітрювання її частина - грунт (едафосфера). Кожна з цих оболонок має свої специфічні властивості, які визначають набір певних видів і їх адаптивні особливості. Таким чином, повітряна, водна і грунтова оболонки являють собою основні середовища життя, що формують її складу і біологічні властивості.
Велике екологічне значення мають висока щільність і в'язкість води. Щільність води в 800-1000 разів більша за густину повітря. В результаті цього гідробіонти мають специфічну форму тіла, яка дозволяє знизити лобове опір і підвищити ефективність енерговитрат.
У гідросфері склалися комплекси організмів, що ширяють у воді. Це визначило поширення життя в гідросфері по всій її товщині, навіть в найбільш глибоководних западинах (понад 11 км). Тут, в умовах повної темряви, колосального тиску (100 і більше атмосфер), виявлені спільноти, що включають бактерій, одноклітинних і багатоклітинних бактерій.
Кожна водойма має певний структурний поділ, свої екологічні зони. Відповідно до цього діленням водойм на бенталь (область дна) і пелагіаль (товща води) всі водні організми підрозділяються на бентос (донні) і пелагос (в товщі води). Ці спільноти містять пасивно ширяють у товщі води форми (планктон) і активно плаваючих тварин (нектон). Особливу групу складають організми, що мешкають на кордоні водного й повітряного середовищ (нейстон). Ще одна група (плейстон) характеризується тим, що частина їх тіла знаходиться в воді, а частина - в повітрі (напр. Ряска). Бентичні організми материкової мілини формують спільноти літоралі, яка поділяється на Супралітораль (зона бризок під час прибою), власне літораль (зона припливів і відливів) і сублітораль (материкова мілина до глибини близько 200 м). Літоральна зона добре виражена також в озерах. Нижче літоралі лежить профундаль - зона дна нижче глибини проникнення світла, достатнього для фотосинтезу. Крутий материковий схил океану заселений представниками батіальних (до 6000 м), абісальної і ультраабіссальной фауни. Там рослини відсутні. В океані і великих озерах зона діяльності фотосинтезуючих рослин визначається глибиною проникнення сонячного світла. Цю зону називають еуфотіческой, її глибина доходить приблизно до 200 м. Вся маса живих організмів, що мешкають в більш глибоких шарах, використовує органічні речовини, синтезовані в цій зоні. Це можуть бути живі організми і їх останки, екскременти, слиз і т.п. Таким чином, все населення товщі води від поверхні до дна являє собою єдину трофічну систему. З рифтової зоною (зона розломів земної кори) пов'язані особливі екосистеми, засновані на хемосинтезом. Ці спільноти концентруються в районах геотермальних джерел, що поставляють сірководень. Бактерії, утилізуючи сірководень, є початковим етапом кругообігу речовин. В цілому, хемосинтетики виробляють 1-2% первинної продукції.
Континентальні водойми відрізняються меншими глибинами і великим діапазоном солоності. За характером рухливості водних мас розрізняють стоячі і текучі водойми. Стоячі водойми (озера, ставки) підрозділяються на прісні і солоні (до 300 ‰). Текучі води поділяються за швидкістю течії. Екологічна роль цього фактора велика: він визначає можливість закріплення організмів на субстраті і трофічні можливості організмів-реофіл. Існують також тимчасові водойми (калюжі).
Прозорість атмосфери сприяє тому, що до поверхні планети доходить 47% падаючого сонячного світла. Трохи менше 50% становить фотосинтетичний активна радіація (ФАР) з довжиною хвилі 380-710 нм. Ця частина світлового потоку складає енергію фотосинтезу - процесу, в якому створюється органічна речовина (головним чином, вуглеводи) з неорганічних складових. На ньому грунтується можливість біологічного кругообігу речовин. Надземні частини фотосинтезирующих рослин належать до цього середовища, а коренева система розташована в грунті, т. Е. Забезпечення водою і мінеральними речовинами відбувається в іншому середовищі проживання.
Літосфера. Це верхня частина земної кори, її «кам'яна оболонка». Зазвичай мають на увазі її верхню частину, подрібнену в процесі вивітрювання і містить крім мінерального також і органічна речовина. Ця частина літосфери являє собою складне биокосное тіло, що володіє особливими властивостями і функціями - грунт. Тому в екології вживається поняття «едафосфера» (ґрунтова оболонка Землі) замість «літосфера».
Грунт являє собою складну 3-фазну систему, що включає тверду (мінерали), рідку (ґрунтова волога) і газоподібну фази. Їх співвідношення визначає основні фізичні властивості ґрунту як середовища існування. Склад і розміри мінеральних часток (тверда фаза) визначають механічні властивості грунту. Окремі мінерали в складі грунту зазвичай склеюються, утворюючи агрегації, простір між якими заповнено повітрям і водою. Механічний склад і структура грунтів - провідний чинник формування їх властивостей: аерації, вологості, теплоємності, умов пересування та т.п. Деякі рослини і тварини вибірково заселяють певні типи ґрунтів (напр. Псаммофіли воліють піщані ґрунти, а петрофіли - кам'янисті). Мінерали займають 40-70% загального обсягу грунту. Простір, що залишився зайнято повітрям і водою.
Грунт на деякому віддаленні від поверхні відрізняється досить стійкими умовами життя. На глибині 1,5-2 м відбувається згладжування сезонних температурних коливань (різниця між літніми та зимовими значеннями не перевищує 1-2 # 730; С), і температура залишається відносно постійною, близькою 8 # 730; С.
Межі поширення життя в грунті невеликі: мікроорганізми зустрічаються по всій її товщині (зазвичай кілька метрів), рослини пов'язані із зовнішніми горизонтами кореневою системою (до 8-10 м, в пустелі - до 50 м). Безхребетні тварини мешкають у верхніх горизонтах грунту. Нори і ходи гризунів, деяких комах і черв'яків проникають в грунт на 5-7 м. Цим практично обмежується поширення життя в літосфері. Знаходження риб в підземних водоймах на глибині 100 м і бактерій в водах, які супроводжують поклади нафти на глибині 3-4 км, лише формально відсуває кордон поширення життя в літосфері.