По представлениям В.И. Вернадского биосфера включает 7 разных, но геологических взаимосвязанных типов веществ.
1. Живое вещество – живые организмы, населяющие нашу планету.
Количественное определение живого вещества – биомасса выражается в единицах массы или энергии. Общая биомасса планеты Земли составляет 2,4·1012 т, причем на суше на биомассу растений приходится 99,2% (животных 0,8%). Соотношение биомассы мирового океана 93,7% животные и микроорганизмы 6,3% - зеленые растения.
2. Косное вещество – неживые тела, в его образовании живое вещество не участвует (магматические горные породы).
3. Биогенное вещество – неживое вещество, которое образуется в процессе жизнедеятельности организмов на протяжении геологической истории (торф, уголь, нефть, известняки, газы биогенного происхождения и т.д.).
В синтезе биогенного вещества участвуют биогенные химические элементы. Биогенные элементы – химические элементы, постоянно входящие в состав организмов и необходимые им для жизнедеятельности (их около 20): О2(70% от массы организмов), С (18% от массы организмов), Н (10% от массы организмов), N, Ca, K, P, Mg, S, Cl, Na и др.
4. Биокосное вещество – результат совместной деятельности живых организмов и геологических процессов (почвы, ил ,воды, кора выветривания и др.).
5. Радиоактивное вещество – атомы радиоактивных элементов (уран 238, 235, торий 232, радий 266, калий 40, кальций 48, углерод 40 и др.).
6. Рассеянные атомы – отдельные атомы элементов, встречающиеся в природе в рассеянном состоянии (в таком виде часто существуют атомы микро- и ультрамикроэлементов: Mn, Co, Zn, Cu, Au, Hg и др).
7. Вещество космического происхождения – поступает на поверхность Земли из космоса (метеориты, космическая пыль).
По данным, основанными на содержание энергии или углерода, живое биогенное и биокосное вещества в биосфере находятся в соотношениях: 1: 20 : 4000
Хотя живое вещество и составляет незначительную часть от массы всей биосферы (0,01%) оно является главнейшим ее компонентом, т.к. оно наиболее активное:
- участвует в образовании биогенных и биокосных веществ;
- создает и изменяет биосферу, проникая во все ее элементы.
Различают ряд биологических функций живого вещества, которые играют исключительно важную роль в атмосферных и почвенных процессах, главнейшими из которых являются:
- энергетическая (биохимическая) – связывание и запасание солнечной энергии и последующее рассеяние энергии при потреблении и минерализации органического вещества. В основе этой функции лежит фотосинтез зеленых растений, в процессе которого происходит аккумуляция и перераспределение солнечной энергии между компонентами биосферы;
- газовая – способность изменять и поддерживать определенный газовый состав биосферы. Преобладающая масса газов на Земле имеет биогенное происхождение (О, СО2, сероводород, метан и др.);
- концентрационная – извлечение и накопление живыми организмами биогенных элементов. Разные организмы в разной степени способны аккумулировать из среды обитания различные элементы, например: железобактерии накапливают железо, хвощи, диатомовые водоросли – кремний, губки – йод и т.д., причем концентрация химических элементов в организмах превышают их содержание в окружающей среде на несколько порядков.
Результат концентрационной функции – образование залежей горючих ископаемых, известняков, рудных месторождений т.п.
- окислительно-восстановительная – химическое превращение в основном веществ, содержащих атомы с переменной валентностью (Fe, Mn, Cr, S, P, N, W), создаются их новые соединения, происходит отложение сульфидов и минеральной серы, образование сероводорода и т.п.
- деструктивная – разрушение (разложение) организмами и продуктами их жизнедеятельности, остатков органического вещества и костных веществ. Наиболее существенную роль выполняют редуценты (деструкторы) - сапрофитные грибы и бактерии.