В течение длительного периода, когда человек находился еще в животной стадии, он выполнял в природе функцию естественного экологического фактора в роли консумента растительной и животной продукции и всецело подчинялся законам природы. однако, с появлением человека разумного это положение коренным образом изменилось: став существом биосоциальным, человек вырвался из-под непосредственного давления экологических закономерностей и стал существенной, по В.И.Вернадскому, геохимической силой планеты. При этом сила антропогенного влияния на природу со временем стала сопоставима с важнейшими силами природы, отставая от них на 1-2 порядка.

По мере того, как человечество рассеялось по планете и осваивало различного рода ремесла и земледелие, появилась так называемая техносфера, которая прошла три основные стадии: Наиболее раннюю, когда строительным материалом было дерево, а источником энергии - вода; во второй стадии преобладали железо и уголь. В начале ХХ столетия стали использоваться сплавы металлов и электроэнергия (3-я стадия). В настоящее время прогнозируется четвертая стадия в развитии техносферы - стадия биотехники, т.е. техники, основанной на законах биологии. Движение по этому пути началось с создания ЭВМ по модели головного мозга человека. Далее, по мнению В.И.Вернадского, наступит черёд ноосферы-создания разумного начала, способного объединить биосферу и техносферу в одно органичное целое.

Согласно этой концепции, биосфера рассматривается как кибернетическая система, в которой информационные сигналы управляют вещественно-энергетическими преобразованиями. Световые, температурные, химические и другие информационные сигналы обеспечивают согласованность обмена веществом и энергией живых организмов с окружающей средой в соответствии с суточными и многолетними циклами. Будучи кибернетической системой, биосфера отличается относительной устойчивостью. Известно, что любая кибернетическая система только тогда обладает устойчивостью для блокирования внутренних и внешних возмущений, когда имеет достаточное внутреннее разнообразие. Биосфера как система обладает достаточным разнообразием составляющих её компонентов.

Биосфера, будучи дискретной системой, состоящей из различных биогеоценозов, имеет широкий выбор вариантов для приспособления всех форм жизни к различным условиям существования. Биогеоценоз как подсистемы биосферы функционируют, как и вся биосфера, в соответствии с информационными сигналами по принципу положительных и отрицательных обратных связей.

В.И.Вернадский отмечал, что биосфера является динамической оболочкой с температурой от +50 до-50 давлением около одной атмосферы. Эти условия составляют границу жизни для большинства организмов. При этом атмосфера характеризуется увеличением температуры по мере приближения к поверхности Земли, в гидросфере с глубиной температура понижается, в литосфере же, наоборот, повышается.

Живые организмы адаптированы к существованию в строго определенном режиме. Особенно высока зависимость от температурного фактора у растений и пойкилотермных животных. Наиболее совершенной терморегуляцией обладают гомойотермные (птицы и млекопитающие). В природе температура всегда колеблется и часто выходит за уровень, благоприятный для жизни, что привело к возникновению у растений и животных специальных приспособлений, ослабляющих неблагоприятное действие таких колебаний.

С физической точки зрения биосфера трехфазна (твердая, жидкая и газообразная). В соответствии с этим в биосфере выделяют три оболочки: атмосферу - воздушную оболочку, литосферу - твердую оболочку и гидросферу-водяную среду. Вода является составной частью всех компонентов биосферы с одним из необходимых факторов существования живых организмов, однако основная её часть-95% заключена в Мировом океане.

Границы биосферы определяются областью распространения организмов в атмосфере, гидросфере и литосфере. В атмосфере верхняя граница жизни проходит примерно на высоте 20-22 км. над уровнем моря. Таким образом, живые организмы рассеяны в тропосфере и нижних слоях стратосферы. Лимитирующим фактором распространения жизни выше этих пределов является нарастание ультрафиолетовой радиации. В океанах жизнь проникает на всю глубину, что подтверждается обнаружением живых организмов до глубины 10-11 км.. В литосфере область распространения жизни определяется уровнем 7,5 км., хотя основная масса живых организмов занимает всего несколько метров, обитая в основном в почве.

Эта концепция впервые была разработана В.И.Вернадским, который показал, что основной ход геохимических преобразований в земных оболочках определяется в первую очередь живым веществом, которое в течение геологического времени многократно пропускает через себя воду, углевод, кислород, фосфор, серу и не менее 30 других химических элементов, причем, эти вещества не только пропускаются через живые организмы, но и участвуют в окислительных процессах как внутри самих организмов, так и во внешней среде. Основной движущей силой биогенной миграции атомов служит прежде всего солнечная радиация.

Биотический круговорот основан на определенной организованности биосферы. С геохимической точки зрения биосфера прошла две стадии исторического развития: 1)Анаэробную, живое вещество которой использовало энергию брожения и химосинтеза, когда атмосфера была лишена свободного кислорода и озонового экрана, и 2)Аэробную формирующуюся постепенно от1800 до 600млн. лет назад и использующую энергетически более выгодный окислительный метаболизм. Анаэробная жизнь при этом сохранилась, но потеряла господствующее положение. Эффективность, которой достигла биосфера в осуществлении химических реакций, намного превосходит возможности современных химических лабораторий.

Биосфера, будучи целостной глобальной системой, а в то же время дискретна. Её элементарной структурой – функциональной единицей является биогеоценозы (или экосистемы).

Термин «экосистема» ввел английский ботаник А.Тенсли в 1935г., а «биогеоценоз» - русский ботаник и лесовед В.Н.Сукачев в 1940г.

Биогеоценоз – это эволюционно сложившаяся, пространственно ограниченная природная система живых организмов и окружающей среды, между компонентами которой идет непрерывный обмен веществом, энергией, информацией (биотический круговорот). Каждый биогеоценоз представляет собой как бы модель биосферы в миниатюре. Он состоит из системы популяций организмов разных видов (биоценоз) и пространства, в котором они обитают (биотоп).

Термин «биосфера» (греч. «биос» - жизнь, «сфера» - шар) ввел в 1975 году австрийский ученый Эдуард Зюсс для обозначения оболочки земли, населенной живыми организмами.

Основоположником современного учения о биосфере является В.И.Вернадский (1853-1945). Опираясь на работы Ж.Б.Ламарка по гидрологии, идеи К.А.Тимирязева о способности хлорофилла фиксировать энергия Солнца, а также работы Докучаева по почвообразованию, В.И.Вернадский выдвинул гипотезу о преобразующем влиянии живого вещества как совокупности всех живых организмов, населяющих нашу планету, на геологические оболочки Земли в масштабах глобального пространства и времени. По В.И.Вернадскому биосфера – поверхностная оболочка Земли, глубоко переработанная живым веществом былых геологических эпох и перерабатываемая в настоящее время разными формами живых организмов, возникающих в ходе эволюции на планете Земля.