Растительный и животный мир Байкала богат и разнообразен. В нем обитают около 600 видов растений и свыше 1200 видов животных. По своему происхождению флора и фауна неоднородна, она состоит из двух групп: палеарктических видов и эндемичных байкальских. Первые широко распространены как в водоемах вокруг Байкала, так и во всех пресноводных водоемах северного полушария; эндемичные обитают только в Байкале, за его пределами встречаются лишь в водоемах, непосредственно с ним связанных в настоящее время или в недавнем геологическом прошлом. Эндемичные виды составляют 35% растительных организмов и около 60% животных. Палеарктические виды распространены в закрытых заливах, притоках Байкала, реже в его мелководных частях недалеко от впадения рек и заливов и совсем редко в открытых частях озера; эндемичные обитают в открытом Байкале и лишь немногие из. них заходят в заливы.
Среди организмов, населяющих толщу вод Байкала (планктон), особое значение имеют водоросли диатомовые и перидинеи, из животных — инфузории, коловратки, веслоногие рачки — эпишура и циклоп, а также крупный пелагический бокоплав макрогектопус, или юр. Планктон наиболее богат в верхнем, так называемом трофогенном, слое воды до 25-50 м.
Гораздо разнообразнее население дна (бентос). Донная растительность вдоль открытых берегов располагается поясами (густота ее зависит от свойств грунта). Наиболее развита растительность на. каменистых грунтах. У уреза воды находится пояс улот-риксов, к нему примыкают пояса дидимосфении и тетраспоры (до глубины 2-2,5 м) и темно-зеленых драпарнальдий (10-15 м). Ниже растительность беднее, но еще на глубине 70-80м встречаются живые диатомовые. Высшие растения хорошо развиты только в заливах и бухтах, в открытом Байкале отмечены лишь отдельные кустики рдеста и урути.
Состав зообентоса Байкала имеет совершенно иное соотношение групп по сравнению с таковым в обычных пресноводных водоемах. Исключительно разнообразны здесь ресничные черви—турбеллярии (90 видов), малощетинковые черви (62 вида), брюхоногие моллюски (72 вида), но особенно развиты ракообразные -таммариды (230 видов).
Некоторые группы, характерные для пресноводных водоемов, в Байкале отсутствуют (из насекомых, моллюсков, десятиногих раков и др.).
Из групп, не имеющих большого видового разнообразия, но тем не менее чрезвычайно характерных для Байкала, следует отметить ветвистые губки (любомирския), образующие заросли высотой 60-70 см на небольших глубинах и каменистых грунтах, многощетинкового червя (манаюнкия), принадлежащего к группе свойственной морским водоемам и редко встречающейся в пресных и солоноватых водах, из насекомых — ручейников. В стадии личинки и куколки ручейники живут на дне озера в домиках, которые они строят из мелких камешков и песчинок, а весной и в начале лета, превращаясь во взрослых насекомых, массами всплывают на поверхность воды и выходят на берег.
Особенностью фауны и флоры Байкала является гигантизм отдельных видов в разных группах. Гигантские формы встречаются среди водорослей, турбеллярий и гаммарид. В то же время у части фауны наблюдается противоположное явление — наннизм, т.е. развитие мелких, карликовых форм. Гигантизм и наннизм—результат приспособления к особым условиям существования.
Бентическая фауна распространена в Байкале повсюду — от уреза воды до максимальных глубин, но количество видов и плотность ее с увеличением глубины уменьшаются.
Организмы зоопланктона и бентоса служат пищей байкальских рыб. Планктоном в основном питается омуль, голомянка, желтокрылка и молодь почти всех рыб. Бентосом—хариус, сиг, донные бычки, налим и др. Наибольшее значение в питании всех рыб имеют гаммариды, ручейники, меньшее—моллюски и ничтожно малое —черви.
О происхождении необычайно своеобразной эндемичной фауны Байкала нет единого мнения, но тем не менее большинство исследователей склонны думать, что ее истоки исходят из древних водоемов, среди которых особое место занимают водоемы Центральной Азии. Большая же часть современных байкальских видов сформировалась в самом Байкале за долгое время его существования.
В Байкале насчитывается 50 видов рыб, принадлежащих к 10 семействам. Почти половина всех видов — эндемичные бычковые рыбы из семейства подкаменщиков и голомянок. Лососевидные рыбы — омуль, сиг, хариус, ленок и таймень. Из представителей других семейств на прибрежных мелководьях Байкала обитают налим, окунь и елец. Остальные карповые и щука населяют соровые водоемы. В эту группу входят и новые поселенцы — амурский сазан, лещ и амурский сом.
В прошлом в Байкале был обилен осетр, но в настоящее время он почти исчез.
Байкальская ихтиофауна сложилась в результате разновременного проникновения в водоем рыб разных пресноводных фаунистических комплексов, в той или иной мере измененных новыми условиями обитания в Байкале. Все рыбы в зависимости от условий проникновения их в озеро разделены на сибирский, сибирско-байкальский и байкальский комплексы. Сибирский комплекс составляют прибрежносоровые рыбы, в основном карповые, окуни и щука; сибирско-байкальский — омуль, сиг и хариус; байкальский — коренные байкальцы: бычки и голомянка.
Большая часть видов освоила лишь узкую прибрежную зону Байкала. Обитателями толщи вод являются только пять видов рыб: омуль, желтокрылый и длиннокрылый бычки и два вида голомянок. Однако, они дают 3/4 всей биологической продукции водоема.
Голомянки — небольшие рыбы длиной до 15-20 см. Взрослые самки большой голомянки содержат до 30 процентов жира. Размножаются они живорождением, выметывая в толщу воды 2-3 тыс. личинок. Питаются взрослые особи бокоплавом макрогектопусом, в поисках которого поднимаются ночью в верхние слои воды, если температура ее не превышает 7-10°. Хотя голомянки очень многочисленны, промысловых скоплений они не образуют и рассредоточены во всей тысячеметровой толще воды.
Из пелагических бычков желтокрылый питается планктоном, а более крупный длиннокрылый — хищник. Желтокрылый бычок подходит на нерест к берегам, где и отлавливается в больших количествах вентерями. Длиннокрылый бычок нерестует на больших глубинах. Нерест у обоих видов — на третьем году жизни. Мальками бычков питается омуль. Нагульный ареал пелагических бычков — весь Байкал, но основные нерестилища желтокрылого бычка находятся в проливе Малое Море и в южной оконечности Байкала. Нерестовые площади длиннокрылого бычка известны у Ушканьих островов.
Донные бычки весьма разнообразны — крупные достигают 200 г веса, самые мелкие весят 2-3 г; их плодовитость 15-20 икринок. Мелкие виды питаются рачками-бокоплавами, крупные — мелкими бычками. Некоторые донные бычки очень жирные. Крупные бычки живут до 9 лет и в течение жизни нерестуют неоднократно. Время нереста у разных видов разное. Донные бычки малоподвижны и не способны к дальним миграциям. Специального промысла на них нет, но прилов прокоттуса и других крупных бычков в донные омулевые сети иногда бывает большим.
Переселившись из Северного Ледовитого океана в центр Азиатского материка, омуль образовал в Байкале крупнейшее пресноводное стадо, превосходящее по численности стада в морях Ледовитого океана. В озере он стал главной промысловой рыбой, обеспечивая в недалеком прошлом уловы до 70-90 тыс. ц в год (в настоящее время в результате нерациональной системы промысла его численность резко сократилась — среднегодовой улов за 1961-1965 гг. составил 33 тыс. ц, а в 1967-1968 гг.—8-10 тыс. ц). Байкальский омуль достигает половой зрелости в возрасте 5—8 лет. Для размножения он заходит осенью в Посольский сор, поднимается в притоки Байкала—Верхнюю Ангару, Кичеру, Селенгу, небольшие речки, впадающие в Чивыркуйский залив, и в некоторые другие. Весной выклюнувшиеся из икры личинки с паводковыми водами попадают в Байкал, где растут до наступления половой зрелости. Многомесячную зиму омуль проводит у дна на глубинах до 300 м, где питается макрогектопусом, донными бокоплавами, молодью бычков, моллюсками. Летом омуль поднимается в 'верхние слои воды, подходит к берегам, образуя большие скопления в Малом Море, на Селенгинском мелководье, в Чивыркуйском и Баргузинском заливах, в прибрежной зоне Северного Байкала. Эти скопления омуля и вылавливаются рыбаками, выставляющими у берегов ставные невода. В это время ловят омуля и плавными сетями с моторных лодок и небольших катеров. Искусственным разведением омуля занимаются рыбоводные заводы на Большой Речке, впадающей в Посольский сор и на реке Сарме. На Большереченском заводе ежегодно инкубируется до 500 миллионов искусственно оплодотворенных икринок.
Млекопитающие в Байкале представлены нерпой (тюленем). По морфологическим и биологическим признакам байкальская нерпа очень близка к кольчатой нерпе, обитающей в морях Крайнего Севера и Дальнего Востока, а также к каспийскому тюленю. Взрослые звери достигают 1,6-1,7 м длины и 130 кг веса. Половая зрелость наступает на 4-6 году жизни. Самки способны плодоносить до 30 и больше лет. В марте в снежных логовах они рождают по одному детенышу весом около 4 кг, которого вскармливают молоком около двух месяцев. За это время нерпята успевают вылинять и увеличить свой вес в 5-7 раз. Самцы не принимают участия в воспитании молодняка. Спаривание происходит в апреле. Беременность длится около 11 месяцев. В конце мая и в июне на последних тающих льдах происходит линька взрослых животных. Основа их питания — голомянки и бычки. Нерпа распространена по всему озеру, но особенно широко в Северном и Среднем Байкале. С древнейших времен и до наших дней нерпа является объектом промысла, она дает жир, мясо и меховые шкуры. Запасы ее ориентировочно оцениваются в 30 тыс. голов.