Однако решающее значение живых организмов в обмене веществ планеты выяснилось не сразу, а только после того, как стало известно, что они могут существовать только в процессе осуществления обмена веществ с внешней средой. Ж.Кювье (1769—1832) очень ярко выразил эту мысль: "Жизнь представляет, таким образом, более или менее сложный вихрь, направление которого постоянно и который всегда захватывает молекулы, так что форма живого тела для него существеннее, чем его вещество. Пока это движение существует, тело, в котором оно имеет место, живо, оно живет. Когда движение окончательно останавливается, тело умирает".
Начало формирования учения о биосфере связывают с именем французского натуралиста Ж.Ламарка, но определение биосферы как особой оболочки Земли и само ее название были предложены в 1875 г. австрийским геологом Э.Зюссом, хотя он не раскрыл ни сущности этого понятия, ни роли биосферы. Ж.Ламарк сформулировал первые представления о биосфере как "области жизни" и наружной оболочке Земли. Он писал, "что влияние живых организмов на вещества, находящиеся на поверхности земного шара и образующие его внешнюю кору, весьма значительно, потому что эти существа, бесконечно разнообразные и многочисленные, с непрерывно сменяющимися поколениями, покрывают своими постоянно накапливающимися, все время отлагающимися остатками все участки поверхности земного шара".
Выдающийся натуралист и географ А.Гумбольдт развил далее идею о взаимосвязи всех природных процессов и явлений. Он выделил природные зоны. Взгляды Гумбольдта углубил русский ученый В.В.Докучаев, разработав представление о закономерностях взаимоотношений между растениями, животными и минералами. Итогом его работы явилось учение о русском черноземе.
Я.Молешотт (1822—1893) выдвинул идею о круговоротах энергии и веществ при участии всех живых организмов. Развитию этой идеи способствовало предложение немецкого физиолога В.Пфеффера (1845—1920) о подразделении организмов по способам питания на три группы: автотрофные, гетеротрофные и миксотрофные.
Как видно, мысль исследователей все ближе подходила к необходимости обобщения всех данных о взаимосвязях живого и неживого. Таким крупнейшим обобщением в области естественных наук XX в. и является учение о биосфере, сформированное русским естествоиспытателем В.И.Вернадским. Основные идеи этого учения опубликованы им в 1926 г. в книге "Биосфера".
В.И.Вернадский рассматривал биосферу как область жизни, основой которой является взаимодействие живого и косного вещества. "Живые организмы — писал В.И.Вернадский — являются функцией биосферы и теснейшим образом материально и энергетически с ней связаны; являются огромной геологической силой, ее определяющей. Для того чтобы в этом убедиться, мы должны выразить живые организмы как нечто целое и единое. Так выраженные организмы представляют живое вещество, то есть совокупность всех живых организмов в данный момент существующих, численно выраженное в элементарном химическом составе, в весе, в энергии. Оно связано с окружающей средой биогенным током атомов: своим дыханием, размножением".
Таким образом, В.И.Вернадский считал самой существенной особенностью биосферы биогенную миграцию атомов химических элементов, вызываемую лучистой энергией Солнца и проявляющуюся в процессах обмена веществ, росте, размножении организмов. Он определил не только сущность биосферы, но и установил ее происхождение, границы, связь с космосом, эволюцию, состав.
В.И.Вернадский выделил в биосфере семь достаточно разных и в то же время генетически взаимосвязанных частей: 1) живое вещество; 2) биогенное вещество (горючие ископаемые, известняки и т.д. — вещество, создаваемое и перерабатываемое живыми организмами); 3) косное вещество (образуется процессами, в которых живые организмы не участвуют, например изверженные горные породы); 4) биокосное вещество (создается одновременно живыми организмами и процессами неорганической природы, например почва); 5) радиоактивное вещество; 6) рассеянные атомы; 7) вещество космического происхождения (метеориты, космическая пыль).
Комплекс всех представлений о биосфере получил название "Учение о биосфере".
Последующие научные открытия внесли коррективы в положения, выдвинутые В.И.Вернадским, но целостность его учения сохранена. С учетом современных представлений биосфера — это одна из оболочек Земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами. Иными словами, биосфера — это область активной жизни, которая охватывает нижнюю часть атмосферы, всю гидросферу и верхние горизонты литосферы.