Найактивніша речовина в біосфері – жива речовина. Кількість живої речовини у біосфері дуже невелика порівняно з неживою, неорганічною речовиною. Однак саме жива речовина відіграла вирішальну роль у формуванні сучасної біосфери, оскільки вона щорічно відтворює близько 10% своєї загальної маси.

Ця маса створюється, перетворюється та розкладається. Перебуваючи у постійному кругообігу, жива речовина залучає до цього кругообігу великі маси мінеральних речовин, які виявляються біогенними, оскільки «народжені життям». Не тільки загальний біологічний кругообіг в цілому, а й кругообіги окремих хімічних елементів, будучи вкрай швидкими і мобільними, відіграють вирішальну роль у всій динаміці біосфери. Основні з них: кругообіг кисню, вуглецю, азоту.

Всі біогенні кругообіги (цикли) використовують досить обмежену енергетичну базу – сонячне світло, що забезпечує фотосинтез. Внаслідок фотосинтезу утворюється первинна біологічна продукція – живе тіло рослин. За проведеними підрахунками, зелена рослинність далі за умови максимального припливу атмосферного вуглекислого газу засвоює не більше 5% сонячної енергії, що надходить на земну поверхню; зазвичай ця величина виявляється ще меншою – від 0,1 до 1%.

Поблизу земної поверхні, у областях найбільшої щільності біосфери, тобто в «плівках життя», умови появи найпростіших форм життя та розвитку були найбільш сприятливі. Але ці умови в деяких географічних зонах навіть нині не завжди сприяють процвітанню всіх форм життя. Це пояснюється тим, що крім потоку сонячної енергії та вільного доступу вуглекислого газу, для розвитку життя, дуже важливими є забезпеченість зелених рослин та інших організмів теплом і вологою, а також співвідношення між кількостями тепла та вологи.

На земній поверхні та поблизу неї кількості тепла і вологи сильно змінюються від місця до місця, а їх співвідношення (багато тепла і мало вологи; мало тепла та багато вологи тощо) може бути дуже різним. Радянські вчені А.А. Григор’єв і М.І. Будико, вивчаючи сучасну біосферу, зіставили взаємозв’язок теплового (радіаційного) та водного балансів природних ландшафтів у географічних поясах усієї земної кулі. Узагальнений результат цього вивчення представлено у таблиці 1.

Таблиця 1. Географічна зональність

Перший показник цієї таблиці – радіаційний баланс земної поверхні. Він є різницею величин поглиненої сонячної радіації і довгохвильового випромінювання, відбитого земною поверхнею. Радіаційний баланс вимірюється у кілокалоріях на квадратний сантиметр (ккал/см²). Сонячна радіація – джерело енергії всіх природних процесів.

У таблиці виділено лише чотири показники радіаційного балансу: менше 0 – високі широти, від 0 до 50 ккал/см² – помірні широти, від 5 до 75 ккал/см² – субтропічні широти та більше 75 ккал/см² – тропічні широти.

Другий показник – так званий радіаційний індекс сухості. Він є відношенням радіаційного випромінювання, отриманого земною поверхнею, до витрати тепла на випаровування річної суми атмосферних опадів.

У таблиці наведено 9 ступенів умов зволоження за радіаційним індексом сухості. За даними побудовані графи таблиці географічної зональності Землі, які включають 20 основних типів природних ландшафтів.

Маса рослинності в різних географічних поясах та приріст рослинної продукції за рік залежать від кількості сонячного тепла (радіаційного балансу) та атмосферної вологи (опадів). Ці залежності показані в таблиці 2, складеної М.І. Базилевич в 1974 р. на основі узагальнення багатих даних, спостережень та експериментів.

Таблиця 2. Рослинна маса (фітомаса) і її річна продукція на поверхні Землі

Як видно з даних цієї таблиці, для географічних поясів (полярного, бореального, суббореального, субтропічного, тропічного), що мають різні показники радіаційного балансу, характерні різні типи природних екосистем: гумідні – з надлишковими атмосферними опадами, семіаридні – з обмеженою кількістю опадів та аридні – зі значним дефіцітом опадів. Ці екосистеми мають різноманітні запаси рослинної маси. Загалом нині загальні запаси фітомаси рівні 2,4•1012 т і становлять близько 2/3 всієї біомаси Землі. Приріст рослинної продукції протягом року досягає 10 % від запасів фітомаси в біосфері Землі.

Арктичні пустелі	Тайга	Мішані ліси
Степи	Пустелі помірного поясу	Високогір’я

Середня річна продукція рослинності у різних типах ландшафтів була зіставлена з величинами радіаційного балансу та індексу сухості. Так було встановлено кількісні співвідношення між утворенням первинної біологічної продукції – рослинності – і сонячним теплом та атмосферною вологою. Виявляється, що в річному прирості органічної речовини використовується лише до 2% сонячної енергії, що досягає Землі. Ця величина сонячної енергії змінюється від 0,1–0,2% у пустелях до 1–1,2% у степах та лісах помірного поясу. Ці цифри показують, що сучасні екосистеми з енергетичного погляду ще дуже недосконалі. У всякому разі, вони мають великі можливості, щоб збільшити свою продуктивність, наприклад, у сільськогосподарському виробництві.

На основі: Герасимов, И.П. (1976). Биосфера Земли. Москва : Педагогика, 96.