Основными функциональными единицами биосферы являются экосистемы различного уровня. Они представляют собой исторически сложившиеся образования, включающие в себя биотические сообщества и абиотическую среду. Внутри каждой экосистемы имеются свойственные ей потоки энергии и круговороты веществ [87]. При этом часть вещества и энергии выходит за их границы или, наоборот, получается извне. В результате такого взаимодействия между экосистемами устанавливается равновесный обмен, что, в конечном итоге, и обеспечивает стационарность биосферы. Формирование устойчивых потоков вещества и энергии в крупных экосистемах обеспечивают более мелкие — биогеоценозы. Под биогеоценозом понимают однородный участок земной поверхности с определенным составом живых и косных компонентов [418]. Обычно он включает в себя все типы живых организмов: продуцентов, консументов и редуцентов. В процессе их жизнедеятельности в биогеоценозе формируется свойственный для него круговорот веществ. При увеличении или уменьшении доли участия в биогеоценозе растений, микроорганизмов или животных, происходящем в результате воздействия каких-либо факторов, сообщество или переходит на более высокий уровень организации, или, наоборот, начинает деградировать, что вызывает соответствующие изменения в сопредельных экосистемах.

На первых этапах развития земледелия посевы сельскохозяйственных культур занимали небольшую площадь, и антропогенное воздействие на биосферу носило локальный характер. Но быстрый рост численности населения, наблюдаемый в последние столетия во всех без исключения странах, и необходимость увеличения производства продуктов питания способствовали тому, что в очень короткий промежуток времени огромные пространства естественных ландшафтов превратились в сельскохозяйственные угодья. Ввод в эксплуатацию новых земель, как правило, осуществлялся за счет вырубки лесных массивов. За всю историю земледелия (около 5—7 тыс. лет) их площадь сократилась с 6,2 до 4,2 млрд. га. В отдельных странах территории под лесами сократились более чем вдвое [451], а доля распаханных земель в структуре сельскохозяйственных угодий достигла 80 и более процентов. К концу XX столетия общая площадь пашни от всей поверхности суши составила 11%. С учетом лугов и пастбищ в сельскохозяйственный оборот вовлечено не менее 30% территории материков [218]. Такие масштабы трансформации природных экосистем, даже без учета площадей, которые занимают города, различные сооружения, постройки и дороги, не могли не отра зиться на состоянии биосферы. Полагают, что уничтожение естественных экосистем и интенсивное освоение поверхности планеты нарушают гидрологический и температурный режимы больших территорий, а также циркуляцию воздушных потоков. Это, в свою очередь, становится причиной климатических изменений. В конце XX в. участились случаи возникновения засух, оттепелей, похолоданий, сильных ветров, перерастающих в ураганы [350].