La notion de biosphère désigne à la fois un espace vivant et un processus dynamique et auto-entretenu (jusqu'à ce jour et depuis près de 4 milliards d'années) sur la planète Terre. Le processus est évolutif et correspond à l'entretien et à la complexification de la vie sur Terre. Les milieux produits, adaptés et/ou entretenus par les organismes vivants font parties intégrantes des écosystèmes présent dans la lithosphère, l'hydrosphère et une partie de l'atmosphère. On y ajoute parfois la cryosphère).
La biosphère résulte pour l'essentiel de l'action ancienne, présente et conjointe d'une très grande variété de phénomènes, d'organismes et d'espèces vivantes en relation et en interdépendance plus ou moins grande. C'est ce qui constituent l'évolution et la diversité biologique des écosystèmes.
Pour le biologiste, la biosphère est un vaste espace de vie et d'étude. Pour le physicien, la biosphère est un espace de vie et d'étude d'un vaste système thermodynamique ouvert aux influences extérieures, qui tire l'essentiel de son énergie du rayonnement solaire, via la photosynthèse. Fixant chaque année, en énergie chimique, quelque 500 milliards de milliards de calories, soit près de 10 fois plus que n'en utilisent toutes les formes de l'industrie humaine.
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Le mot « biosphère » aurait été créé par le géologue Eduard Suess en 1875. Il intègre ainsi aux sciences de la Terre et notamment à la géologie les éléments de la révolution darwinienne.
Les aspects biogéologique et écologique du concept de biosphère datent eux, des années 1920 où Vernadsky les a développés, avant qu'en 1935 Arthur George Tansley ne développe la notion d'écosystème.
Le concept holistique et interdisciplinaire de biosphère a peu à peu été associé à l'astronomie, la géophysique, la météorologie, la biogéographie, la biologie évolutive, la géologie, la géochimie, l'écologie et d'une façon générale toutes les sciences de la Terre et du vivant.
Les géochimistes donnent aussi au terme biosphère le sens de somme totale des organismes vivants (en d'autres termes, ce qui est couramment nommé biomasse ou biote par les biologistes et les écologues).
Selon cette définition, la biosphère est un des quatre constituants du modèle géochimique (avec la lithosphère, l'hydrosphère et l'atmosphère).
Certains estiment que le flou sémantique et conceptuel entourant le terme de biosphère se retrouve dans les débats actuels portant sur la biodiversité, le développement durable… Selon eux, l'utilisation du terme biosphère issu du vocabulaire des géochimistes serait une conséquence de l'organisation très spécialisée de la science actuelle. Certains préfèrent désormais le terme d'écosphère, qui date des années 60-70, époque à laquelle est apparue la notion de crise écologique pouvant menacer jusqu'à la biosphère entière.
James Lovelock a également proposé le nom de « symbiosphère » pour souligner l'interdépendance entre les espèces et le tout qu'elles constituent.
Vernadsky a défini l'écologie comme étant la science de la biosphère en 1926.
La Biosphère est le système écologique global, auto-entretenu (« autocatalytique »), qui intègre tous les êtres vivants et les relations qu'ils tissent entre eux et avec les compartiments que sont la lithosphère (les roches), l'hydrosphère (l'eau), et l'atmosphère (air), dans un métabolisme qui transforme sans cesse la surface de la Terre en recyclant ou stockant les éléments et en créant de la complexité et néguentropie là où sans la vie, il n'y aurait que de l'entropie.
Le concept de « biosphère » a - dans un contexte religieux - intéressé Teilhard de Chardin, lequel a aussi utilisé celui de noosphère (comme étant constituée par le phénomène humain, au-dessus de la biosphère). Au-delà des croyances, la compréhension des concepts de l'écologie scientifique moderne a popularisé l'appellation et a développé la perception de l'environnement de la planète Terre, hôte de la biosphère.
C'est la partie profonde et sous-marine de la biosphère et probablement la moins connue.
Elle est essentiellement constituée de bactéries et d'archées et de virus marins adaptés à la vie en condition extrêmes.
Un programme international de recherche[2], soutenu par l'Union européenne, dénommé DARCLIFE (pour Deep subsurface Archaea : carbon cycle, life strategies, and role in sedimentary ecosystems) vise - à partir d'Avril 2010 à mieux l'étudier, ce qui demande des moyens s'apparentant plus à l'exploration spatiale qu'à l'océanographie développée sur le plateau continental ou dans les couches supérieures de la mer.
A deux reprises, on a tenté, en vain, de faire vivre en autarcie un petit groupe humain dans une sphère vitrée sans communication avec l'extérieur. L'équipe devait produire sa propre nourriture et recycler ses déchets sans autre appoint que l'énergie du soleil. Biosphère I a rapidement montré ses limites. L'expérience a été renouvelée avec Biosphère II dans une sphère plus grande et avec des écosystèmes plus complexes, sans succès à cause en particulier de problèmes de gestion de l'oxygène et du CO2.
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