Biyosfer, iç etkileşimli dört öğeden oluşan bir sistemdir: Hava, su, toprak ve hayat. Biyosferi dinamik olarak yeryüzünün diğer katmanlarından ayrı yapan tam olarak bu son elementtir, yani hayatın varlığı ve etkisi. Biyosferin sınırları göz önünde tutulduğunda, üst sınır açıkça atmosferin en üst katıdır. Ancak, alt sınıra dair bir hat çizmek pek de öyle kolay değildir çünkü yeraltı suyu kayasal yapının gözeneklerine kadar kilometrelerce aşağı ulaşır ve bu gözeneklerde de bakterilerin bulunduğu bilinmektedir. Daha geniş bir tanım şunu ima eder: 1) Canlıların yaşadığı ve canlıların gazları, sıvıları ve katıları bir sistem olarak havanın toprağın ve okyanusun çevresel matrisleriyle değiş tokuş yaptıkları fiziksel gerçeğe odaklanma ve 2) göreceli zaman ölçeklerinde canlıların küresel çevrenin kimyasına etkilerinin teknik modellemesi için bütünleşmiş, sınırlandırılmış uygun bir sistem. Sınırlar içerisinde onlarla kesişen maddeyi ve enerjiyi araştırabilmek mümkündür.
Dört ana öğe arasında materyallerin değiş tokuşu mevcuttur ve bu nedenle bütün biyosfer, öğelerin karıştırma sürelerine göre (kimyasal olarak konuşursak) bir döngüyü sürdürmektedir. Bu değişimlere ilişkin iki fikri vurgulamak gerekir: İlki, hayat olmadan gerçekleşen üç çevresel matris (hava, toprak, okyanus) arasında madde değiş-tokuşu vardır; ikincisi, bütün canlılar, zar süzgeçler, deriler, ağızlar ve diğer sınır gözenekler sayesinde çevrelerinden materyalleri bedenlerine almaktadırlar; dolayısıyla, bütün canlılar biyosfer içindeki değiş tokuşlar içinde mekanizma görevi görürler. Sonuç olarak, yaşamın bu sistemin ayrılmaz bir parçası olduğunu anlamadan bize yaşam ortamı – biyosferi – sağlayan yeryüzünü anlamak mümkün değildir. İnsanlar olarak en kuvvetli memeli akrabalarından sürüngenlere, mikroskobik canlılardan hava moleküllerine kadar tüm canlı ve cansız saydığımız varlıklarla bağlantılı olduğumuzu anlamamız büyük önem taşımaktadır.
