Термін «біосфера» (грец. "Біос» -жизнь, «сфера» - куля) ввів в 1975 році австрійський вчений Едуард Зюсс для оюозначенія оболонки землі, населеної живими організмами.
Основоположником сучасного вчення про біосферу є В. І. Вернадський (1853-1945). Спираючись на роботи Ж.Б.Ламарка по гідрології, ідеї К. А. Тімірязєва про здатність хлорофілу фіксувати енергія Сонця, а також роботи Докучаєва по грунтоутворення, В. І. Вернадський висунув гіпотезу про перетворюючої вплив живого вещевтва як сукупності всіх жітвих організмів, що населяють нашу планету, на геологічні оболонки Землі в масштабах глобального простору і часу. За В.И.Вернадскому. біосфера - поверхнева оболонка Землі, глибоко перероблена живою речовиною минулих геологічних епох і перероблялася в даний час різними формами живих організмів, що виникають в ході еволюції на планеті Земля.
За В.И.Вернадскому біосфера виникла одночасно з появою життя на Землі, і її основу становить безперервний біотичний кругообіг речовин, який наразі триває за участю всіх населяють планету організмів. Він виражається в тому. що зелені рослини створюють з неорганічних речовин органічні речовини, а тварини і мікроорганізми споживають і руйнують його. З мінеральних сполук, отриманих від розпаду органічної речовини, зелені рослини будують нове органічна речовина і так без кінця.
Біосфера по В.И.Вернадскому - це стійка динамічна система. З часів архейської ери стійкість біосфери виявляється в сталості її загальної маси. а також маси живої речовини і енергії. пов'язаної з живою речовиною.
Незважаючи на сталість цих показників видовий склад біосфери в ході еволюції змінився до невпізнання. як вважав В. І. Вернадський. еволюційний процес в біосфері спочатку привів до залучення в живу речовину максимальної кількості хімічних елементів з навколишнього середовища. а потім до дедалі більшого біогенної міграції атомів і різноманітності нових форм живих організмів, стійких в біосфері.
Вернадський вказував також, що біосфера. будучи цілісної і організованою системою, пов'язана з Космосом. Електромагнітні промені сонячного і космічного походження грають важливу роль в регуляції просторово - часової організації біосфери. Крім того, сонячна енергія є основним джерелом енергії для біосфери. І в цьому відношенні біосфера є відкритою системою.
В. І. Вернадський вважав, що після виникнення людини біосфера стала поступово переходити в новий стан. перетворене людською діяльністю. - в ноосферу. тобто сферу розуму. Під ноосферою Вернадський розумів новий етап у розвитку біосфери. а саме, етап розумного регулювання взаємовідносин людини і природи
З урахуванням сучасних уявлень біосферу можна охарактеризувати як цілісну, термодинамічно відкриту. саморегулюючу стійку систему. в основі функціонування якої лежить безперервний круговорот речовини і енергії, що підтримує в стані рівноваги входять до неї компоненти.
Сучасні концепції структурно - функціональної організації біосфери
Біосфера, будучи цілісної глобальною системою, а в той же час дискретна. Її елементарної структурою - функціональною одиницею є біогеоценози (або екосистеми).
Термін «екосистема» ввів англійський ботанік А.Тенслі в 1935р. а «біогеоценоз» - російський ботанік і лісознавців В.Н.Сукачев в 1940р.
Біогеоценоз - це еволюційно що склалася, просторово обмежена природна система живих організмів і навколишнього середовища, між компонентами якої йде безперервний обмін речовиною, енергією, інформацією (біотичний кругообіг). Кожен біогеоценоз являє собою як би модель біосфери в мініатюрі. Він складається з системи популяцій організмів різних видів (біоценоз) і простору, в якій вони живуть (біотоп).
Біогеоценози розрізняються як складом біогеоценозів і властивостями біотопів, так і видом використовуваної організмом енергії (сонячної енергії, енергія хімічних сполук, прихована енергія осідають на акваторій органічних залишків та інше). Однак, при цьому основна схема структури і функції біогеоценозів залишається єдиною. Будь біоценоз включає три функціональні групи організмів: продуцентів органічної речовини, консументів (споживачів органічної речовини) і редуцентов, що забезпечують мінералізацію органічних речовин і тим самим повертають в неживу природу хімічні елементи, які беруть участь в біотичному кругообігу.
Постійна циркуляція речовин і рух енергії між компонентами неживої і живої природи (рослинами, тваринами і мікроорганізмами) здійснюється в біогеоценозах з харчових (трофічних) ланцюгах. Харчовий ланцюгом називається ряд мікроорганізмів, в якому одні поїдають попередників і, в свою чергу, виявляються з'їденими, які слідують за ними. Перший трофічний рівень в таких ланцюгах займають аутотрофи або, так звані, первинні продуценти. Організми другого трофічного рівня - первинні консументи, третього - вторинні консументи і т.д. Зазвичай буває 4-5 трофічних рівнів, рідко 6 і більше, так як за грубою оцінкою загальна енергія кожного трофічного рівня зменшується в 10 разів, а при передачі від первинних продуцентів консументам навіть в 100 разів. Наслідком цього є обмежена довжина харчових ланцюгів, а так само зменшення кількості особин, біомаси та загальної енергії від нижчих рівнів до вищих. Таку динаміку зазначених процесів прийнято називати правилом екологічної піраміди: піраміда енергії піраміда чисельності і піраміда біомаси.
Біогеоценози, будучи саморегулюючими система, здатні підтримувати свій гомеостаз. В основі цієї здатності лежить принцип загального зв'язку компонентів екосистеми, як внутріпопуляціонних, так і міжпопуляційних. Сталі при цьому зв'язку не випадкові, а вибагливі, з урахуванням чого можна говорити про принцип відповідності. Наступний принцип - відносна терпимість екосистеми до її порушень до певної межі. Будь-яке тиск на екосистему (стрес), таке як незвичайне вилучення продукції, впровадження нової популяції, масове розмноження фітофагів і т.п. рано чи пізно призводить до появи компенсаторних протилежно спрямованих процесів. Вони повертають систему до норми (за умови обмеження стресу деяким межею) або переводять її на більш низький рівень продуктивності. Велика і складна екосистема швидше і надійніше може погасити різкі впливу стресу, ніж невелика за розміром. Основною умовою для самовідновлення є збереження ландшафтно-кліматичних умов і можливості поповнення генофонду з боку за умови досить тривалого часу.
Найважливішим принципом, на якій вказував В. І. Вернадський у вченні про біосферу, є, є принцип її організованості. Біогеоценоз як елемент біосфери є первинним носієм такої організованості, яка охоплює і живе і кісткове речовина. Ця організованість виражається в динамічній рівновазі складових систему компонентів, що відрізняє її від механізмів, властивих неживій природі.
Біогеоценоз в хронологічному відношенні функціонує в значних масштабах часу. Однак, з часом в екосистемі будь-якого ступеня наступають зміни, що зачіпають як і абиотическую частини. Якщо при цьому екосистема в загальному зберігає свої структурно-функціональні риси, то можна говорити про тимчасові ритмічних (наприклад, сезонних) і аритмічних (випадкових) зміни.
Всякий поступальний процес зміни одних біогеоценозів іншими називається секцессіей. Стабільна зріла стадія в розвитку біогеоценозів називається клімаксом.