Omfatter både den totale mængde af alle levende væsener på jorden og det miljø, de lever i. Da levende væsener ikke er trængt længere ned end et par meter under jordens overflade og ikke findes højere oppe i atmosfæren end et par tusinde meter, er biosfæren koncentreret om den ydre skal af jordens skorpe. Den kan inddeles i hydrosfæren eller vandmiljøet; litosfæren eller landjordens miljø; og atmosfæren, eller luftens miljø. Grænserne imellem disse miljøer er variable og undergår stadig forandringer. Man forestiller sig ofte, at størstedelen af livet forekommer på miljøernes indbyrdes grænseflader, dvs. i havets overflade og fra nogle få meter over til lige under jordens overflade.
Udtrykket biosfære blev første gang anvendt i det attende århundrede af den franske naturforsker Jean Lamarck til simpelt hen at beskrive den samlede mængde liv på jorden. Senere har økologerne indset, at levende væsener er så nært knyttet til deres miljø og så afhængige af det, at det er umuligt at foretage en tydelig adskillelse, og udtrykket dækker nu begge dele. På samme måde som ordet økosystem betyder et integreret (dvs. at det danner en helhed) samfund af organismer og deres miljø, udtrykker ordet biosfære den samme ide i verdensomfattende målestok, en art supra-økosystem. Biosfæren kan betragtes som en række mere eller mindre kontinuerlige økosystemer. Biosfærens grænser bestemmes af evnen hos den form for liv, vi kender, til at tilpasse sig yder områdernes fysiske betingelser. F. eks. sættes der opadtil en grænse for atmosfærisk liv gennem organismerne manglende evne til at klare den tiltagende kulde, det aftagende tryk og mangelen på ilt, som består over en højde på et par tusinde meter. Iltmangel og jordlagenes tæthed sætter en grænse for, hvor langt nede i jorden liv kan eksistere.
Inden for biosfæren foregår der to omfattende biofysiske processer, som indebærer et samvirke imellem levende væsener og deres miljø. Den første proces er næringsstoffernes kredsløb eller biogeokemi. De atomer, hvoraf stoffet i biosfæren består, er i en konstant tilstand af bevægelse og vekslen imellem de abiotiske (ikke-levende) og biotiske (levende) bestanddele af biosfæren. Levende væsener tager de kemiske stoffer, de skal bruge til opbygning af væv, fra det miljø, hvortil disse stoffer vender tilbage, når de levende væsener dør. Næsten al syntese (opbygning) af ikke-levende bestanddele til levende væv udføres af planter. Disse »levendegjorte« stoffer gennemgår måske hele forløbet med optagelse og nedbrydning i organismernes føden et, før de vender tilbage til en ikke-levende form. Grundstofferne kan betragtes som cirkulerende imellem to »puljer« i sfæren, en ikke-levende pulje, hvor deres bevægelse og forandring almindeligvis foregår langsomt og en biologisk pulje, hvor bevægelse og forandring sædvanligvis foregår meget hurtigere. Som tabellen ovenfor viser, findes grundstofferne ikke i samme forhold i disse to puljer.
Der findes meget større mængder af ilt, kulstof, kvælstof og brint i levende stof end i ikke-levende stof, hvorimod silicium og alle de andre grundstoffer er sjældnere. De former for liv, der har udviklet sig i biosfæren, er altså i hø] grad selektive med hensyn til de grundstoffer, de optager fra den ikke-levende pulje.
Der kræves energi til disse fødekredsløbsprocesser både inden for og imellem de to puljer af grundstoffer, og energistrømmen er den anden omfattende biofysiske proces, og energistrømmen er den i biosfæren (se fødekæder og fødenet m.h.t. flere enkeltheder). Energi findes i biosfæren i flere forskellige former, men næsten al den energi, levende væsener forbruger, kommer fra solen uden for biosfæren. Størstedelen af den enorme mængde solstråling, der kommer ind i biosfæren, går tabt ved tilbagekastning (fra skyer, støvpartikler i atmosfæren etc), før den når frem til det område, hvor de levende væsener findes. Den energimængde, som i virkeligheden er til rådighed for organismer ved landjordens eller havets overflade (»indfaldende solstråling«) varierer fra ca. 2,0 - 2,5 x 108 kalorier pr. m² i tropiske egne. Grønne planter er i stand til at binde noget af denne energi til grundstoffer fra den ikke-levende pulje, hvorved der dannes energirige organiske forbindelser. Både planterne selv og alle de andre organismer i biosfæren er afhængige af energien i disse forbindelser, som de har brug for til udførelsen af alle deres fysiologiske processer og bevægelse. Af forskellige grunde er planter ikke ret effektive til at opfange solens energi, og kun 1 eller 2% (højst 4-5 %) af den indfaldende solstråling kommer den levende del af biosfæren til gode. Denne energi, der er afgørende for alle biologiske processer, er derfor ret knap, og organismerne konkurrerer om den. Det er næsten sikkert, at energimangel bestemmer hastigheden i mange biologiske processer.
.............................................................................................................