태양은 지구의 생물체들이 살아갈 수 있는 원동력이 되는 에너지를 제공하고 있다. 즉 식물들은 태양에너지를 이용하여 광합성 작용으로 지구생태계의 먹이감이 되는 뿌리나 줄기, 잎, 그리고 열매 등을 생산하고 있다. 이는 태양에너지를 다른 형태의 에너지인 영양소로 바꾸어 저장한 것이다. 그런 식물을 초식동물이 먹고 육식동물은 그 초식동물을 먹이로 살아간다. 결국 지구에 사는 모든 생물체들은 태양에너지를 기반으로 하는 먹이사슬로 연결되어 살아가고 있다고 할 수 있다.

21세기 현대문명을 이룩한 화석연료(석탄, 석유, 천연가스 등)도 따지고 보면 과거의 생물들이 저장해놓은 태양에너지의 일부라고 할 수 있다. 그런 의미에서 태양에너지는 지구생태계의 생명이며 근원이라고 할 수 있다.

태양은 지구로부터 1억5천만km 떨어져 있으면서 끊임없이 에너지를 보내주고 있다. 태양을 구성하고 있는 수소는 고온, 고압아래에서 핵융합반응을 일으켜 헬륨으로 변화한다. 그 과정에서 1g의 수소가 헬륨핵으로 전환될 때 약 0.007g의 질량이 줄어들게 되고 이때 줄어든 질량만큼이 에너지로 전환하게 된다.

태양의 약 70%를 차지하고 있는 수소가 모두 헬륨으로 변하는 것은 아니고 이 중 약 15% 만이 핵반응을 하고 있다. 이것만 모두 핵융합해도 태양은 1백억년 이상 현재의 복사 에너지를 낼 수 있다. 그런데 지금 태양의 나이가 대략 50억 년 정도이니 앞으로도 50억년간 태양은 복사 에너지를 계속 지구로 보낼 수 있다.

이와 같이 태양 주변을 돌고 있는 행성들은 거의 대부분 어떤 생물체들도 살 수 없는 환경을 갖고 있다. 그런데 지구환경은 평균기온이 15도를 유지시켜 모든 생물체들이 안정된 삶을 누릴 수 있다. 이는 무엇보다 지구의 대기권에 존재하는 온실가스들이 태양에너지를 흡수. 저장하는 온실효과를 나타내기 때문이다.

지구생태계는 모든 생물체들이 살아갈 수 있도록 공기, 물, 햇볕이라는 환경을 조성해 준다. 지구를 에워싸고 있는 대기에는 질소와 산소가 99% 이상을 차지하고 있고 나머지 1% 미만은 이산화탄소, 아로곤, 수증기 등이 차지하고 있다.

한편 지표면 부근에 오존은 식물의 광합성을 20%나 감축시키며 인간의 호흡이 곤란하게 하는 오염원이 된다. 그렇지만 성층권 오존층은 모든 생명체에 해로운 자외선을 흡수하여 지표면에 도달하는 자외선의 양을 축소하는 긍정적인 역할을 담당하고 있다.

11 -50km 사이에 있는 성층권에 오존의 90% 정도가 있고 나머지 10%가 지표면 부근 대류권에 있다. 이들은 지상 기압으로 압축하면 두께가 0.3cm에 불과할 뿐 아니라 재생하는데 수십년이 걸리므로 파괴되면 위험하다.

오존층 파괴는 식물의 엽록소도 파괴되어 농산물의 수확량이 감소하고 해양 플랑크톤이 감소되어 해양 생태계의 먹이사슬을 파괴하여 어획고를 감소시키는 요인이 된다. 그리고 육상 미생물도 자외선으로부터 자신을 보호할 장치가 없으므로 소멸하게 되는 위험성을 안고 있어 오존파괴를 방지해야 된다.

이런 지구환경은 흙, 공기, 물 등으로 구성되어 있다. 이를 각기 대기권, 수권, 암석권을 구분하고 그 속에서하는 생물들이 생활하는데 직, 간접적으로 커다란 영향을 미치고 있다. 여기에 살아가는 지구생태계는 크게 무생물과 생물로 구분된다.

무생물은 에너지, 화합물, 자연 등이며 생물은 생산자, 소비자, 그리고 분해자로 구성되어 있다. 생산자는 작은 부유식물인 플랑크톤으로부터 거대한 수림까지의 모든 녹색 식물과 몇 종류의 박테리아가 포함된다. 소비자는 생산자와 달리 스스로 영양을 생산하지 못하여 식물과 동물을 포식하여 유기체의 조직에서 유기화합물을 소비하는 객체로 초식동물, 육식동물, 잡식동물, 기생 동물 등이 포함된다.

분해자는 죽은 동식물을 유기물질로 분해하는 박테리아. 곰팡이, 그리고 몇몇 원생동물과 같은 작은 생물체을 일컫는다. 분해자에 의해서 분해된 유기물질들은 다시 생산자가 사용함으로써 생태계내의 물질순환을 돕는다.

이와 같이 지구생태계는 생물체들의 삶의 터전으로 46억년이라는 오랜 세월동안 진화발전해 왔다. 즉 어떤 지역의 생물 공동체와 이를 유지하고 있는 지구환경이 종합된 물질계가 시스템으로 자연순환될 수 있는 구조로 안정될 삶을 누릴 수 있도록 되어 있다.

그런데 화석연료를 너무 과도하게 사용하면서 많은 탄소배출이 지구온난화현상을 일으켜 지구의 온도를 상승시켜 시스템이 고장이 나면서 심각한 기상재해가 발생하는 기후위기시대를 맞고 있는 것이다. 이런 기후위기를 극복하기 위해서 세계 인류는 탈 탄소화라는 역사적인 과제를 성공적으로 추진해 나가야 입장에 처해 있다고 할 것이다.