L’organizzazione della vita si può apprezzare anche al livello maggiore, quello della biosfera, cioè la porzione di atmosfera, di acqua e di suolo in cui si trovano organismi viventi (vedi figura 1.2), distribuiti in un mosaico di ecosistemi. I singoli individui di una specie appartengono a una popolazione, cioè l’insieme di tutti gli individui di quella specie che vivono in una data area. Ciascuna popolazione di una comunità interagisce sia con le popolazioni di altre specie sia con l’ambiente fisico (suolo, atmosfera, nutrienti). Nel complesso, una comunità e il suo ambiente fisico costituiscono un ecosistema. Infine, tutti gli ecosistemi della Terra formano l’intera biosfera.

Si possono individuare e studiare gli ecosistemi alle scale più diverse, da quella dei grandi ecosistemi maggiori della Terra, chiamati biomi (praterie, deserti, oceani) ai più piccoli ecosistemi locali, per esempio uno stagno all’interno di un bosco o anche di un giardino. I «confini» degli ecosistemi sono in realtà semplificazioni che ci fanno comodo per individuare un’area di studio che può interessarci. Tali confini raramente sono naturali, proprio perché ciascun ambiente è in connessione con gli ecosistemi che lo circondano. Per esempio, l’ecosistema marino è connesso in modo altamente dinamico all’ecosistema dei fiumi che lo alimentano e alle coste, per passaggio reciproco di materiali, energia e organismi viventi.

La ▶figura 1.5 schematizza un ecosistema di prateria, abitato da conigli, topi, serpenti, uccelli rapaci e varie specie di piante. Le interazioni che si stabiliscono tra le popolazioni della comunità portano a un ciclo di alcune sostanze chimiche (frecce grigie) e a un flusso di energia (frecce gialle e arancioni). Il ciclo di nutrienti e il flusso di energia hanno entrambi inizio quando 1 le piante, le alghe e alcuni batteri, attraverso la fotosintesi producono molecole complesse ricche di energia (nutrienti organici). Ciclo e flusso continuano quando 2 conigli e 3 topi si alimentano di materiale vegetale (foglie e semi), 4 i serpenti predano i topi e 5 gli uccelli rapaci si cibano sia di conigli sia di serpenti. Nel ciclo della materia, 6 con la morte e la decomposizione degli organismi, i materiali semplici (detti inorganici) sono di nuovo resi disponibili per le piante, in un riciclo continuo. L’energia, invece, scorre negli ecosistemi senza la possibilità di essere riciclata, poiché a ogni trasferimento (dalle piante agli animali erbivori e da questi ai carnivori), buona parte dell’energia viene dispersa sotto forma di calore (parte arancione delle frecce).

Dato che l’energia fluisce anziché riciclarsi, gli ecosistemi non possono sopravvivere senza un apporto costante di energia solare e senza che avvenga la fotosintesi; questo spiega perché la nostra stessa esistenza dipende da quella delle piante.