Каждая популяция существует в определенном месте, где сочетаются те или иные абиотические и биотические факторы. Если она известна, то существует вероятность найти в данном биотопе именно такую популяцию. Но каждая популяция может быть охарактеризована еще и ее экологической нишей. Экологическая ниша характеризует степень биологической специализации данного вида. Термин "экологическая ниша" был впервые употреблен американцем Д. Гриндель в 1917 г.

Экосистемы являются основными структурными единицами, составляющих биосферу. Поэтому понятие о экосистемы чрезвычайно важно для анализа всего многообразия экологических явлений. Изучение экосистем позволило ответить на вопрос о единстве и целостности живого на нашей планете. Выявления энергетических взаимосвязей, которые происходят в экосистеме, позволяющие оценить ее производительность в целом и отдельных компонентов, что особенно актуально при конструировании искусственных систем.

В 1884 г. французский химик А. Ле Шателье сформулировал принцип (впоследствии он получил имя ученого), согласно которому любые внешние воздействия, выводящие систему из состояния равновесия, вызывают в этой системе процессы, пытаются ослабить внешнее воздействие и вернуть систему в исходное равновесное состояние. Сначала считалось, что принцип Ле Шателье можно применять к простым физических и химических систем. Дальнейшие исследования показали возможность применения принципа Ле Шателье и в таких крупных систем, как популяции, экосистемы, а также к биосфере.

Минеральная инертное вещество перерабатывается живыми организмами, превращается в новую. Следовательно, живая и неживая вещества на Земле составляют гармоничное целое. Эволюция биосферы длилась более 3 млрд лет и происходило под воздействием аллогенных (внешних) сил, таких, как геологические и климатические изменения, и автогенных (внутренних) процессов, обусловленных активностью живых компонентов экосистемы.

В 1931 г. вышла статья В.И. Вернадского "О пределах биосферы". Однако следует напомнить, что ученый к этой проблеме обратился еще в 1926 году, однако тогда наука еще не накопила достаточного количества информации, которая бы дала исчерпывающий ответ на вопрос: где проходят границы биосферы? Например, не подтвердилось предвидение ученого о заселении всей осадной оболочки Земли бактериальным жизнью. Известно, что распределение микроорганизмов в подземных водах, а следовательно, и нижняя граница биосферы на континентах определяется двумя факторами: температурой воды и концентрацией в ней минеральных солей.

В доаристотеливськие времена считали, что жизнь начинается с абиогенеза (из таких мертвых тел природы как камень, скала, вода, газ, земля). Аристотель, как писал В. И. Вернадский (1969), признавал биогенез для человека, птиц, почти всех млекопитающих и некоторых низших животных, отдельных из позвоночных, многих растений. Он в исключительных случаях допускал гетерогенез (разнородное зарождения) и для высших растений, для животных. Прошло два тысячелетия со времени смерти Аристотеля, утвердился в науке принцип Реди ("все живое из живого"), но и сегодня идет поиск взаимосвязей живого и неживого вещества, которые служат надежным механизмом непрерывного движения жизни в биосфере.

В крупных городах наблюдается рассеивание тепловой энергии (энтропия), которая ведет к ксерофилизации атмосферного и грунтового воздуха и алкализации (ощелачивание) городских почв. Эти латеральные тепловые и поллютантов-загрязняющие потоки энергии меняют растительный и животный мир природных ландшафтов, создают новую живом веществе городов, которая пока слабо изучена. Антропогенная энергия (механическая, тепловая, химическая) может концентрироваться в отдельных природных экосистемах, повышая их производительность (агроэкосистемы), или же, при неумелом включении этой энергии в естественный поток, приводить к их деградации.

Живые организмы в биосфере инициируют круговорот веществ и приводят к возникновению биогеохимических циклов. Приоритетные исследования биогеохимических циклов были начаты В.И. Сентябрь-Вернадского еще в начале 20-х годов XX в.Биогеохимический цикл можно определить как циклическое, поэтапное превращение веществ и изменение потоков энергии с пространственным массопереноса, которое осуществляется за счет совместного действия биотической и абиотической трансформации веществ. Биогеохимические циклы представляют собой циклические перемещения биогенных элементов: углерода, кислорода, водорода, азота, серы, фосфора, кальция, калия и др.. От одного компонента биосферы к другим. На определенных этапах этого кругооборота они входят в состав живого вещества.

При изучении жизни в море мы можем концентрировать внимание на биологии отдельных организмов или исследовать взаимодействие их между собой, а также с окружающей средой. Последнее и является основной задачей биологической науки — экологии. Экологи пытаются объединить данные о физике и химии окружающей среды и информацию о биологии отдельных видов, для того чтобы познать сложную динамику взаимодействий между видами животных и средой их обитания. Они исследуют распределение организмов во времени и пространстве наряду с изучением количественных изменений биомассы, а также обусловливающих их энергетических колебаний во внешней среде.

Крупные и сверхкрупные животноводческие комплексы - один из разительных примеров приоритета экономических интересов над экологическими. На крупных комплексах обычно заметно снижается себестоимость получаемой продукции, имеются возможности механизации и автоматизации производственных процессов, перевода животноводства на промышленную основу. Экологические издержки при этом далеко не всегда учитываются, хотя они и находятся в прямой зависимости от размера комплексов. Антиэкологичность животноводческих комплексов связана не с отходами животноводства как таковыми, а с их количеством. Экскременты обычно смешивались с органическими остатками (чаще всего соломой). Это исключало практически полностью загрязнение среды. При выпасе скота также не возникало существенных проблем с загрязнением среды, поскольку экскременты равномерно распределялись по пастбищам и также включались в естественные циклы. При концентрированном содержании скота положительные явления превратились в свою противоположность, поскольку связаны с накоплением ядовитых отходов, которые оказывают разрушительное влияние на экосистемы и различные элементы среды. Отрицательное воздействие животноводческих отходов значительно сокращается в тех случаях, когда они используются в переработанном виде: компостируются либо превращаются в навоз посредством смешения с соломой, торфом, мелкими отходами деревообработки и другими органическими материалами.