В.И.Вернадский, который является основоположником современного учения о биосфере, под биосферой понимал слои земной коры, подвергавшиеся в течение всей геологической истории влиянию живых организмов.
Биосфера характеризуется, во-первых, присутствием значительных количеств жидкой воды; во-вторых, поступлением мощного потока энергии Солнца; в-третьих, наличием поверхности раздела между веществами, находящимися в жидком, твердом и газообразном состояниях.
Поскольку источником энергии на Земле является Солнце, постольку живые организмы распределены в верхнем слое двух земных оболочек: литосферы и гидросферы. Чем лучше та или иная земная оболочка пропускает солнечные лучи, тем на большую глубину она заселена живыми организмами. Однако биосфера не кончается там, куда не доходит свет: из освещенных слоев в глубину моря непрестанно падают мертвые и живые организмы.
В литосферу живые организмы проникают на ничтожную глубину, Основная их масса сосредоточена в верхнем слое почвы в несколько десятков сантиметров и редко несколько метров или десятков метров. По трещинам земной коры, колодцам, шахтам и буровым скважинам животные и бактерии могут опускаться на глубину до 2,5-3 км. Проникновение земных растений в глубь литосферы невозможно из-за отсутствия света, животные не находят там питания.
С поверхности литосферы живые организмы проникают в нижние слои атмосферы: на высоту от нескольких сантиметров до нескольких метров. А растения возносят свои зеленые кроны иногда до нескольких десятков метров. На несколько сот метров в атмосферу проникают насекомые, летучие мыши и птицы. Восходящие потоки воздуха могут поднимать на несколько километров покоящиеся стадии (споры, цисты, семена) животных и растений. Однако организмы, проводящие всю свою жизнь в воздухе, т.е. связанные с ним как с основной средой обитания, не известны.
Гидросфера в отличии от атмосферы и литосферы заполнена жизнью по всей своей толще. Жидкая вода является более важным лимитирующим фактором в расселении организмов, чем свет.
Если принимать во внимание, что лимитирующими факторами биосферы являются вода и солнечный свет, то оптимум жизни приходится на поверхность раздела сред. Наибольший выход органических веществ дают растения, способные использовать все три фазы: твердую, жидкую и газообразную. Примером может служить обыкновенный тростник, получающий воду из водоема, в котором растет, углекислый газ и кислород из воздуха и все другие элементы из раствора в капиллярной воде донного осадка. Для существования биосферы крайне важен круговорот основных химических элементов. Скорость процессов круговорота исчисляется для различных веществ от десятков до нескольких миллионов лет.
В разных участках биосферы развитие жизни лимитируется различными веществами. Так в пустыне жизнь ограничена недостатком воды, в океане - недостатком железа, в почвах влажных районов, озерах, окраинных морях - недостатком фосфора.
Биосфера ‑ это глобальная экосистема. А в экосистеме должны быть сбалансированы все компоненты от потока энергии, субстрата, вод, атмосферы до биотической совокупности. Внутри биосферы должны быть территориально сбалансированы экосистемы более низкого порядка. Иными словами, на Земле должно быть необходимое количество тундр, лесов, пустынь и т.д. - как биомов ( региональных однородных ландшафтов и климата). Внутри биома тундр должна сохраняться оптимальная тундровость, внутри биома хвойных лесов - оптимальная лесистость и т.д. Значительные преобразования внутри биомов и смещение в них равновесия между экосистемами низшего порядка неминуемо вызывают саморегуляцию на высшем уровне. Это отражается на многих природных процессах - от изменения глубины залегания грунтовых вод до перераспределения воздушных потоков. Такое же явление наблюдается и на уровне очень крупных систем биосферы при изменении соотношения между территориями биомов.
В соответствии с современными взглядами процесс взаимодействия общества и природы должен носить управляемый характер: научно-технический прогресс не должен приводить к деградации биосферы как среды обитания. Данный этап эволюции биосферы следует рассматривать в качестве этапа развития - ноогенеза (от греческого ноос-разум). Соответственно происходит постепенное превращение биосферы в ноосферу. По Вернадскому биосфера неизбежно должна превратиться в ноосферу, т.е. в сферу, где разум человека будет играть доминирующую роль в развитии системы человек - природа. Воздействие человека на окружающую природу растет так быстро, что не за горами то время, когда он превратится в основную геологообразующую силу и должен будет принять на себя ответственность за будущее развитие природы. Развитие окружающей среды и общества сделаются неразрывными. Развитие планеты сделается направленным - направляемым силой Разума! В.Вернадский писал о том, что согласованное с Природой развитие общества потребует специальной организации общества, создания специальных структур, которые будут способны обеспечить это совместное развитие. Значит, ноосфера - это такое состояние биосферы, когда ее развитие происходит целенаправленно, когда Разум имеет возможность направлять развитие биосферы в интересах человека и его будущего.