Основой функционирования живой оболочки Земли является фитосфера с присущим ей уникальным явлением фотосинтеза. Из трехсот тысяч известных видов высших растений около 75 тыс. можно употреблять в пищу, хотя в повседневной жизни люди обходятся несколькими десятками культур. Экологическая роль растений очень важна и многогранна, их жизнедеятельность обеспечивает постоянный содержание кислорода в атмосфере за последние 600 млн лет.
Органический мир суши в видовом отношении более разнообразен, чем органический мир водной среды. Если количество видов сухопутных животных составляет 93%, то водных - лишь 3%. Для растений характерно аналогичное соотношение. На наземные флоры приходится 92% видов, на водороде - 8%. Приведенные цифры свидетельствуют о том, что возможности для видообразования на суше были более благоприятные, чем в водной среде.
Для сравнения количества живых организмов используют понятие «биомасса», «продукция живых организмов» и другие.
Биомасса (гр. bios - жизнь + massa - тесто) - общая масса особей одного вида, групп или всей группировки живых организмов на единицу площади или объема. В среднем на 1 см2 земной поверхности приходится 580 мг сухого органического вещества. В состав этой биомассы входит биомасса растений, животных, грибов, бактерий. В биосфере биомасса распределена неравномерно и изменяется от нуля (лед Антарктиды) до 60 кг/м2 (тропические леса). Биомасса всей биосферы - примерно 1841-2440 млрд т, что составляет около 0,00001% массы земной коры. Живое вещество, которого так немного в биосфере, постоянно возникая и разрушаясь, превращая солнечную энергию в химическую, выполняет огромную геохимическую работу (газовую, концентрационную, энергетическую, окислительно-восстановительную, деструктивную).
Биологическая продукция - воспроизведение биомассы растений, животных, грибов и микроорганизмов, входящих в состав экосистемы, за определенный период времени. Чаще биопродукции выражается как масса сухого вещества в год на единицу площади или объема (воды, почвы). Различают первичную и вторичную биопродукции.
Первичная, или валовая первичная, продукция - это масса органического вещества и энергии, которая образуется в процессе фотосинтеза растений. Валовая продукция частично (до 50%) расходуется на дыхание самих растений, остальные составляет чистая первичная продукция. Ежегодно часть чистой продукции (7-10% в наземных и до 40% в морских экосистемах) поедают гетеротрофы - растительноядные животные и паразиты растений, часть используется минерализаторами, часть идет на прирост биомассы.
Чистая продукция и биомасса не всегда находятся в прямой зависимости. Только в однолетников соотношение их 1:1. В многолетников соотношение биомассы и чистой продукции изменяется в широких пределах: в лесах она может достичь 50:1, в луговых и степных группировках - 3:1. У молодых экосистемах биомасса невелика, а чистая продукция преобладает. В зрелых экосистемах биомасса достигает максимума, а чистая продукция - минимума. В Мировом океане биомасса растений небольшая (3,9 млрд т), а чистая продукция в 14 раз больше (55 млрд т). Надо подчеркнуть, что «цель» природы и цель человека разная: природа увеличивает валовую продукцию, а человек - чистую продукцию. Величина чистой первичной биопродукции биосферы оценивается авторами по-разному: от 50 млрд т сухого органического вещества в год. Причем 2/3 ее производится на суше, 1/3 - в океане. Почти 70% чистой продукции образуется в лесах Земли. Однако человек интенсивно уничтожает леса: 20 га в минуту, 15 млн га ежегодно вырубается. Это в 18 раз больше, чем прирост лесов за то же время.
Вторичная биопродукции - масса живого вещества, произведенной гетеротрофами. Общая масса живого вещества на Земле была подсчитана В. И. Вернадским, который 1927 представил ее примерную величину - 1021 г. Однако эта величина была несколько завышенной, и с тех пор разные исследователи приводят свои оценки биомассы Земли. Наиболее точными считают данные, полученные M. И. Базилевич и др..
В рамках Программы ООН по окружающей среде (UNEP) 2010 год был объявлен международным годом биоризнома-Нитта. Биологическое разнообразие - это разнообразие жизненных форм на Земле, включающие все организмы, виды, генетические различия между ними, сложные симбиозы, сообщества и экосистемы. Это огромный генофонд планеты, и чем он разнообразнее, тем легче наша глобальная экосистема адаптируется к новым условиям: одни виды вымирают, другие адаптируются и изменяются, ежесекундно реагируя на изменяющуюся ситуацию.
Ученые выделяют три вида биоразнообразия. Во-первых, генетическое разнообразие - это все возможные гены всех живых видов, включая растения, животных, грибы и микроорганизмы. Видовое разнообразие - это разнообразие живых организмов, в том числе и внутривидовой. Третье - это разнообразие экосистем - различных способов сосуществования и взаимозависимости биологических видов, биологические сообщества, места жительства и экологические процессы, так же, как и изменения отдельных экосистем.
Исследования свидетельствуют в пользу того, что районы с высоким уровнем биоразнообразия обладают богатыми природными ресурсами, а также способны быстрее справиться с последствиями стихийных бедствий. Биологическое разнообразие создает ту экосистему, в которой мы сейчас довольно комфортно живем, а это свежий воздух, чистая пресная вода, разнообразная пища, защита от штормов и наводнений, стабильный климат.
Богатство форм жизни означает богатство выбора: в химических и физических свойствах животных и растений скрытый медицинский потенциал и неисследованные технические решения. Кроме того, в пищевой рацион человека входит лишь чуть более двух десятков видов из тысяч. Если не забывать о постоянно растущие армии болезней, вредных животных и растений, а также о меняющиеся климатические условия, нужно уже сейчас задумываться, в частности, о формировании более широкого спектра культивируемых растений, чтобы в будущем не ощутить нехватку продовольствия.