La biosphère est définie soit comme l’endroit à la surface de la terre où habite la vie (définition originale d’Edward Suess en 1875) ou, dans un sens plus étroit, comme simplement les organismes eux-mêmes. La biomasse mondiale totale est d’au moins trois mille milliards de tonnes, probablement plus. Le total mondial de la biomasse ligneuse aérienne est d’environ 422 milliards de tonnes.
La biomasse humaine est d’environ 500 millions de tonnes, un peu moins que celle du krill antarctique, et la biomasse produite pour l’usage humain dépasse les trois mille milliards de tonnes. On estime que la biomasse bactérienne est similaire à celle des plantes. Pour compliquer ces mesures, différents chercheurs peuvent publier des chiffres de biomasse séchée, en omettant le poids de l’eau, sans mention explicite. En général, les quantités sont plus importantes près de l’équateur et plus faibles près des pôles.
Depuis au moins 2.7 milliards d’années, lors de la catastrophe de l’oxygène, la biosphère est intimement liée à l’hydrosphère (océans), à la lithosphère (croûte) et à l’atmosphère (air) de la planète. La catastrophe de l’oxygène s’est produite environ 300 millions d’années après l’évolution des microbes photosynthétiques, les ancêtres des cyanobactéries actuelles.
L’oxygène est un sous-produit de la photosynthèse, et des quantités massives de celui-ci ont été libérées sous forme d’organismes photosynthétiques répartis sur la surface de la Terre. L’atmosphère terrestre de dioxyde de carbone et d’azote a été progressivement convertie en une atmosphère d’oxygène/azote, autant de dioxyde de carbone libre dissous dans les océans, précipitant que le calcaire, et les cyanobactéries l’ont converti en oxygène. En conséquence, de nombreux organismes anaérobies vivant à l’époque se sont éteints, c’est pourquoi l’événement est qualifié de catastrophe.
La biosphère est principalement composée de producteurs tels que les algues, les plantes et les bactéries photosynthétiques. Les consommateurs, comme les animaux phytophages et les champignons, constituent la minorité, les prédateurs constituant le moins de tous. Dans une exception inhabituelle, cependant, 99% de la biomasse terrestre des vertébrés se compose d’humains, de leurs animaux de compagnie et d’animaux destinés à l’alimentation. La biomasse des vertébrés marins dépasse largement cette valeur.
Presque, sinon chaque mètre carré de la planète fait partie de la biosphère. À l’exception du tiers de la surface de la Terre recouvert de désert, de banquise ou de montagnes de haute altitude, les plantes poussent pratiquement partout, et là où il y a de la vie végétale, il y a de la vie animale. La vie est également abondante dans les océans, où elle vit principalement dans la zone photique, où la lumière atteint, dans les 656 m supérieurs. La vie s’étend même jusqu’aux fosses océaniques les plus profondes, où des poissons et des animaux à carapace ont été observés.
Si l’on inclut les bactéries, la biosphère est vraiment étendue. Les progrès de la détection des microbes et du forage en profondeur ont révélé des bactéries à au moins 5.6 km sous la surface, tandis que des ballons atmosphériques ont trouvé des bactéries en suspension dans l’air à des altitudes de 9 km. La vie a probablement colonisé tous les coins et recoins de cette planète il y a des milliards d’années.