Рациональное использование и охрана природных ресурсов требуют всестороннего тщательного изучения комплекса физико-географических, социально-экономических и других важных факторов конкретной территории (региона), исследования состояния экологических систем (экосистем) в целом и отдельных их компонентов, а также существующих между ними взаимосвязей и взаимодействий.
Различается великое множество конкретных экологических систем: лесных, болотных, луговых, тундровых, степных, пустынных, пресноводных, морских и др. Переходы в пространстве от одних экосистем к другим сопровождаются сменой состояний и свойств их компонентов и соответственно сменой экологического метаболизма и его последствий. Понятие экосистема распространяется не только на естественные системы, но и на искусственно созданные человеком, а именно на пашни, лесные культуры, сеяные луга, парки, пруды, водоемы и т. д. Экосистемы характеризуются некоторыми особенностями структуры, функционирования и развития. Искусственно созданные системы имеют, помимо закономерностей, присущих природным экосистемам, ряд существенных особенностей в компонентной структуре и метаболизме, связанных с их спецификой (например, культурные растения) и с агротехникой их выращивания.
Для структуры экологических систем биосферы фундаментальное значение имеют пищевые (трофические) связи. Функционирование экосистем связано с движением вещества и энергии, главным средством накопления энергии является фотосинтез.
Великий русский ученый В. И. Вернадский утверждал, что биосфера — это область земного шара, занятая живым веществом и представляющая собой комплекс из трех взаимодействующих сред: тропосферы, гидросферы, литосферы. Созданная в процессе эволюции планеты за период 3—4 млрд. лет биосфера, пронизанная живыми растительными организмами, положила начало возникновению и бурному развитию разных форм жизни и процессу обмена веществ между живым и мертвым миром. Связь эта проявлялась в том, что живые растительные организмы, содержащие в своих тканях хлорофилл, обладают поразительной способностью улавливать энергию солнечного света и направлять ее на реакцию фотосинтеза. Роль простейшего растительного мира в процессе эволюции нашей планеты проявляется благодаря реакции фотосинтеза и обмену энергией между ее накопителями — зелеными растениями и потребителями этой энергии — животными, человеком. Как любая функционирующая физическая система, экосистема обладает определенной степенью организации и упорядоченности. Различают несколько аспектов в организации экологических систем: структурно-физический, отражающий пространственную группировку и размещение компонентов системы; функциональный, показывающий их взаимоотношение и работу; временной, характеризующий динамику во времени сложения и работы их. Следует отметить, что все эти аспекты взаимосвязаны, взаимообусловлены и проявляются в экологических системах как разные направления одного явления.
Многолетние и разносторонние исследования и огромный производственный опыт подтвердили высказанную известными учеными (Ж. Б. Ламарком, В. И. Вернадским, К. А. Тимирязевым, В. Н. Сукачевым и др.) гипотезу о роли живого вещества, совокупности всех живых организмов (растений, животных, бактерий, грибов, водорослей) в формировании биосферы и взаимовлияния всех экологических систем. Выявлена также главная роль в этом процессе растительного мира как накопителя кислорода, синтезирующего с другими элементами среду зарождения и развития живых существ, включая их высшую форму — человека. Подтверждена и доказана особо важная роль зеленого мира, в том числе лесной растительности в формировании естественной среды, в создании благоприятных для человека экологических условий. Положительная роль леса в проблеме охраны окружающей человека природной среды в глобальном масштабе особо подчеркнута Европейской экономической комиссией — одной из первых международных организаций, рассмотревшей вопросы охраны природы на семинаре в 1971 г. (ЧССР). От деятельности зеленого покрова зависят эволюция и прогресс жизни. Зеленые растения, вовлекая в кругооборот биосферы солнечную энергию, новообразуют ее в сложных органических соединениях. Из неорганических веществ (воды, минеральных солей, углекислого газа) они образуют органические вещества. Удивительный процесс фотосинтеза — главное условие существования жизни на Земле.
Основной компонент окружающей среды, наиболее распространенный элемент природного ландшафта — лес представляет собой сложную экологическую систему и в то же время оказывает мощное воздействие на биологические, физико-механические, климатические, социально-демографические и многие другие процессы и явления, протекающие за его пределами. Для более полного использования полезных свойств лесной среды, приобретающих в современных условиях все большее значение, в ряде промышленно развитых стран, в том числе и в странах — членах СЭВ, в число многообразных функций лесного хозяйства включены охрана почв, вод, регулирование резких перепадов климата, оздоровление воздушного бассейна, обогащение животного и растительного мира, улучшение ландшафтов и пр.
Непосредственное участие зеленого мира в процессе возникновения и эволюции биосферы, его стабилизирующее влияние на сохранение устойчивого баланса между всеми другими экологическими системами, огромная биопродуктивность и способность к самовосстановлению, а также другие свойства позволяют считать его объектом для концептуальной отработки системы и методологии комплексной охраны природы.
Свойства леса как фактора окружающей среды оказывают огромное влияние на поддержание устойчивости сбалансированного взаимодействия и взаимосвязи элементов природы. По устойчивости и приспособленности к изменениям внешних условий леса превосходят все другие экосистемы суши. Исключительно важную роль в стабилизации сбалансированного взаимодействия основных экологических систем биосферы играют водоохранная и водорегулирующая функции лесных насаждений, их климаторегулирующая, почвозащитная, противоабразивная роль, санитарно-гигиенические и другие полезные их свойства.