Целостной системой надпопуляционного ранга является биоценоз. Основной управляющей системой биоценоза является система взаимоотношений между популяциями видов животных, растений и микроорганизмов, входящих в его состав.
Взаимоотношения между организмами находят свое выражение в поддержании видового состава биоценоза и в поддержании численности популяций разных видов, а видовой состав и численность популяций выступают как качественный и количественный регулятор тех потоков веществ и энергии, которыми биоценоз как целое связан со средой своего обитания. И. И. Шмальгаузен подчеркивает подвижный характер равновесия всех процессов, и в частности, соотношений численности популяций разных видов в биоценозе.
В процессе эволюции все уровни организации живого взаимодействуют друг с другом, и эти взаимодействия носят регуляторный характер. В этой идее И. И. Шмальгаузена эволюционный подход к проблеме целостности живого нашел свое высшее выражение.
Эволюция популяций протекает только в биогеоценозах. И. И. Шмальгаузен был первым в мире, кто переложил дарвинское понимание эволюции на язык кибернетики.
Регуляция эволюционного процесса осуществляется посредством циклического механизма с обратной связью на основе сопоставления полученных результатов (фенотипов) в биогеоценозе. Сравнительная оценка особей осуществляется по их способности участвовать в воспроизведении следующего поколения, т. е. с помощью естественного отбора. Отбор, таким образом, является регулирующим механизмом эволюции. И. И. Шмальгаузен выделил ту целостную систему, в которой осуществляется полный цикл регулирующих потоков информации. Общая схема регулирующего механизма популяций представлена на рисунке [Шмальгаузен, 1959].