Biosfera

Biosfera da Terra.

A biosfera (do grego βίος bíos "vida" e σφαῖρα sphaira "esfera"), tamén coñecida como ecosfera (do grego οἶκος oîkos "ambiente" e σφαῖρα) é o conxunto total de ecosistemas do planeta. Tamén se pode comprender como a zona de vida na Terra, que é un sistema pechado (sempre que non se teña en conta a radiación solar e cósmica e a calor do interior da Terra), e en boa parte autorregulada.[1] Unha definición biofisiolóxica máis xeralista indica que a biosfera é o sistema ecolóxico global que integra a todos os seres vivos e xunto coas súas relacións mutuas, incluíndo a súa interacción cos elementos da litosfera, xeosfera, hidrosfera e atmosfera. Postúlase que a biosfera evolucionou comezando como un proceso de biopoiese (onde a vida se crea dun xeito natural a partir de material non viva, como serían os compostos orgánicos simples) ou un proceso de bioxénese (onde a vida se crea a partir de materia viva), e que aconteceu hai cando menos 3.5 mil millóns de anos.[2][3]

Dun xeito máis xeral, as biosferas son aqueles sistemas pechados e auto-regulados que conteñen ecosistemas. Esa definición inclúe ás biosferas artificiais como son a Biosphere 2 e BIOS-3, e aqueloutras que potencialmente poderían existir noutros planetas ou lúas.

Orixe e uso do termo

Unha praia onde se atopan tanto un solo, da litosfera, o mar, da hidrosfera, e o aire, da atmosfera; e onde habita fauna e flora.

O termo "biosfera" empregouno por primeira vez o xeólogo Eduard Suess en 1875 Definiuna como o lugar da superficie da Terra onde a vida mora.[4]

Aínda que o concepto tivo unha orixe na xeolóxica, postulouse grazas a traballos como os de Charles Darwin e Matthew Maury nas ciencias da Terra. O uso do termo para conceptos que se foron postulando na nacente ciencia da Ecoloxía deuse nos anos 1920. O xeólogo Vladimir I. Vernadsky abriu a pregunta de se a vida foi unha forza que modificou a Terra ao longo da súa historia, antes de que en 1935 o Sr. Arthur Tansley introducise o termo de "ecosistema". Vernadsky despois definiu a ecoloxía como a ciencia da biosfera.

É, porén, un concepto interdisciplinario para integrar coa astronomía, a xeofísica, a meteoroloxía, a bioxeografía, a evolución, a xeoloxía, a xeoquímica ou, entre outras, a hidroloxía. Nalgúns campos como a xeoquímica a biosfera defínese estritamente como a suma total dos organismos vivos (que polo xeral se citan como a biomasa ou a biota). Neses modelos bioxeoquímicos, nos que se consideran tamén a xeosfera, hidrosfera e a atmosfera, a biosfera é unha unidade independente. Cando esas catro esferas se consideran como un sistema denomínanse Ecosfera. Este termo foi acuñado durante a década de 1960 e abarca os compoñentes biolóxicos e físicos do planeta.[5]

A biosfera da terra

Idade

Entre os primeiros xacementos que indican a aparición da vida na Terra están as de grafito bioxénico, que data de 3.7 mil millóns de anos e que están en rochas metastéricas da Groenlandia occidental,[6] ou en fósiles en rochas sedimentarias de foxas con microorganismos, que datan de 3,48[7][8] e 4,1 mil millóns de anos[9][10] e que están na Australia Occidental. En 2018 o resto máis antigo é o de microfósiles que se atopou foi un nas precipitacións das fontes hidrotermais mariñas de Nuvvuagittuq Belt en Quebec, Canadá, e que son de máis de 4,28 mil millóns de anos, e pouco posteriores á formación da terra.[11][12][13][14] É rexistro máis antigo da vida na Terra, o que suxire que "é case instantáneo emerxencia da vida "despois da formación do océano hai 4,4 mil millóns de anos, e non moito tempo despois da formación da Terra fai 4.54 millóns de anos.[11][13][14][15] Segundo o biólogo Stephen Blair Hedges, "se a vida xurdiu relativamente rápido na Terra ... entón podería ser común no universo".[9]

Distribución espacial e cambios estacionais

En calquera parte do planeta, a diferentes latitudes, desde os casquetes polares ata o ecuador, atópase algunha forma de vida. Os avances da microbioloxía foron revelando como hai microorganismos vivindo en profundidades importantes e que nalgunhas rexións, chamadas "zonas inhabitables", a súa biomasa supera á de macroorganismos (animais e plantas). A vida dáse en cada recuncho da biosfera do planeta: no solo, nas augas termais, como endolitos en rochas nas profundidades da terra, nos fondos oceánicos e a 64 km de altura na atmosfera.[16][17][18]

En canto ás latitudes, hai aves que voan a alturas de ata 1,800 m e peixes a 8,372 m en fosas submariñas de Porto Rico.[2] Algunhas especies están adaptadas a esas alturas ou profundidades extremas, como son as cabras montesas adaptadas a altitudes de 3.050 m, o voitre Rüpell que chega a voar a alturas de 11.300 metros ou gansos a 8.300 m.

Nos fondos oceánicos hai vida nas fontes termais e outras rochas dos substratos oceánicos en profundidades de ata 19 km. Na superficie da atmosfera chega a haber vida ata nos 64 km de altura. Algúns microorganismos están adaptados ás condicións extremas de baixas presións atmosféricas que esas alturas significan. Os microorganismos mariños barófilos chegáronse a atopar na foxa das Marianas[19] e no abismo de Challenger, que son os puntos de maior profundidade dos océanos e que están a máis de 11 km.[20][21][22]

Incluso algúns microorganismos prosperan dentro das rochas ata 580 m por debaixo do fondo do mar en puntos de profundidades de máis de 2,500 m na costa do noroeste dos Estados Unidos[21][23] e do Xapón.[24] A partir dalgunhas mostras extraídas a 5 mil m de profundidade de rochas a 65-75 °C da codia terrestre, en Suecia, déronse cultivado microorganismos termofílicos.[25] Do mesmo xeito, atopáronse microorganismos a 800 m de profundidade do casquete polar da Antártida.[26][27] É por iso que se ten dito dos microorganismos que están en calquera lugar: que son extremadamente adaptables ás condicións, e que sobreviven en calquera lugar.[21]

A biosfera da Terra pódese agrupar en múltiples biomas, habitados por diferentes conxuntos de flora e fauna bastante similar. Os biomas están separados fundamentalmente pola latitude. Os biomas terrestres situados dentro dos círculos Ártico e Antártico son relativamente áridos para a vida animal e vexetal, macroorganismos en particular. Namentres que a maior parte dos biomas máis poboados están preto do ecuador. Existen variacións nas densidade e extensións dos biomas de carácter estacional.

Na terra a vexetación aparece nunha escala que vai de cor marrón (baixa densidade de biomasa vexetal) a verde escuro (alta densidade). Nos océanos o presenza de fitoplancto indícase nunha escala que vai do lila (baixo) a amarelo (alta biomasa). Estas representacións creáronse empregando os datos de satélites como SeaWiFS e outras ferramentas como o radíometro de cor infravermella visible e do espectroradiómetro de resolución moderada da NASA/NOAA.

Biosferas artificiais

Hai sistemas ecolóxicos pechados, ou biosferas experimentais, que se crearon para estudar os ecosistemas e para avaliar a vida fóra do planeta. Esas biosferas pechadas creáronse en satélites espaciais e laboratorios terrestres; como o da Biosphere 2 de Arizona, BIOS-1, BIOS-2 e BIOS-3 creado polo instituto biofísico da Unión Soviética en Krasnoyarsk, Siberia, a Biosfera J no Xapón[28][29] ou o proxecto micro-ecolóxico MELiSSA na Universitat Autónoma de Barcelona.

Biosferas extraterrestres

Non se coñece a presenza de biosferas máis aló da terrestre, inda que a súa presenza é unha hipótese que se avalía como unha posibilidade. A hipótese da Terra rara suxire que estas serían casos eventuais e nos que os organismos presentes serían microbiais.[30] Por outra banda, a hipótese das Terras análogas suxire que serían casos habituais as biosferas como a terrestre, cando menos na Vía Láctea, xa que hai un número alto de plantas de grandes tamaños que se descubriron.[31]

Tres dos planetas que se descubriron coa TRAPPIST-1 poderían ser candidatos a ter biosferas.[32] Con todo, os coñecementos limitados que hai da abioxénese non se pode estimar que porcentaxe deses planetas podería desenvolver biosferas. Ademais é posible que as biosferas poidan aparecer máis adiante no futuro, por exemplo no caso hipotético de que se colonice Marte e se lle dean condicións para facela habitable.[33] O proceso de crear un sistema que reproduza as funcións da Terra chámase terraformación.[34]

Notas

  1. ↑ Columbia University Press, eds. (2004). The Columbia Encyclopedia (6º ed.). 
  2. ↑ 2,0 2,1 Campbell, Neil A.; Williamson, Brad; Heyden, Robin J. (2006). Pearson Prentice Hall, eds. Biology: Exploring Life. Boston, Massachusetts. ISBN 0-13-250882-6. 
  3. ↑ Zimmer, Carl (3/10/2013). "Earth’s Oxygen: A Mystery Easy to Take for Granted". New York Times. 
  4. ↑ Seuss, E. (1875). W. Braunmuller, eds. Die Entstehung Der Alpen (The Origin of the Alps). Vienna. 
  5. ↑ Möller, Detlev (Decembro de 2010). De Gruyter, eds. Chemistry of the Climate System. pp. 118–119. ISBN 978-3-11-022835-9. 
  6. ↑ Yoko Ohtomo; Takeshi Kakegawa; Akizumi Ishida; Toshiro Nagase; Minik T. Rosing (8/12/2013). "Evidence for biogenic graphite in early Archaean Isua metasedimentary rocks". Nature Geoscience 7: 25–28. Bibcode:2014NatGe...7...25O. doi:10.1038/ngeo2025. 
  7. ↑ Borenstein, Seth (13/11/2013). "Oldest fossil found: Meet your microbial mom". AP News. 
  8. ↑ Noffke, Nora; Christian, Daniel; Wacey, David; Hazen, Robert M. (8/11/2013). "Microbially Induced Sedimentary Structures Recording an Ancient Ecosystem in the ca. 3.48 Billion-Year-Old Dresser Formation, Pilbara, Western Australia". Astrobiology 13 (12): 1103–24. Bibcode:2013AsBio..13.1103N. PMC 3870916. PMID 24205812. doi:10.1089/ast.2013.1030. 
  9. ↑ 9,0 9,1 Borenstein, Seth (19/10/2015). "Hints of life on what was thought to be desolate early Earth". Excite (Yonkers, NY: Mindspark Interactive Network). Associated Press. 
  10. ↑ Bell, Elizabeth A.; Boehnike, Patrick; Harrison, T. Mark; et al. (19/10/2015). "Copia arquivada" (PDF). Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. (Washington, D.C.: National Academy of Sciences) 112 (47): 14518–21. Bibcode:2015PNAS..11214518B. ISSN 1091-6490. PMC 4664351. PMID 26483481. doi:10.1073/pnas.1517557112. Arquivado dende o orixinal (PDF) o 06/11/2015. Consultado o 23/03/2018.  Early edition, published online before print.
  11. ↑ 11,0 11,1 Dodd, Matthew S.; Papineau, Dominic; Grenne, Tor; Slack, John F.; Rittner, Martin; Pirajno, Franco; O'Neil, Jonathan; Little, Crispin T. S. (2/03/2017). "Evidence for early life in Earth's oldest hydrothermal vent precipitates". Nature 343 (7643): 60. Bibcode:2017Natur.543...60D. doi:10.1038/nature21377. Archived from the original on 02/12/2017. Consultado o 23/03/2018 – vía eprints.whiterose.ac.uk. 
  12. ↑ Zimmer, Carl (1 March 2017). "Scientists Say Canadian Bacteria Fossils May Be Earth’s Oldest". New York Times. 
  13. ↑ 13,0 13,1 Ghosh, Pallab (1/03/2017). "Earliest evidence of life on Earth 'found". BBC News. 
  14. ↑ 14,0 14,1 Dunham, Will (1/03/2017). "Canadian bacteria-like fossils called oldest evidence of life". Reuters. Arquivado dende o orixinal o 02/03/2017. Consultado o 23/03/2018. 
  15. ↑ Zimmer, Carl (1/03/2017). "Scientists Say Canadian Bacteria Fossils May Be Earth’s Oldest". New York Times. 
  16. ↑ University of Georgia (25/08/1998). "First-Ever Scientific Estimate Of Total Bacteria On Earth Shows Far Greater Numbers Than Ever Known Before". Science Daily. 
  17. ↑ Hadhazy, Adam (12/01/2015). "Life Might Thrive a Dozen Miles Beneath Earth's Surface". Astrobiology Magazine. Arquivado dende o orixinal o 16/08/2018. Consultado o 23/03/2018. 
  18. ↑ Fox-Skelly, Jasmin (24/11/2015). "The Strange Beasts That Live In Solid Rock Deep Underground". BBC online. 
  19. ↑ Takamia; et al. (1997). "Microbial flora in the deepest sea mud of the Mariana Trench". FEMS Microbiology Letters 152 (2): 279–285. doi:10.1111/j.1574-6968.1997.tb10440.x. 
  20. ↑ National Geographic, 2005
  21. ↑ 21,0 21,1 21,2 Choi, Charles Q. (17/03/2013). "Microbes Thrive in Deepest Spot on Earth". LiveScience. 
  22. ↑ Glud, Ronnie; Wenzhöfer, Frank; Middelboe, Mathias; Oguri, Kazumasa; Turnewitsch, Robert; Canfield, Donald E.; Kitazato, Hiroshi (17/03/2013). "High rates of microbial carbon turnover in sediments in the deepest oceanic trench on Earth". Nature Geoscience 6 (4): 284–288. Bibcode:2013NatGe...6..284G. doi:10.1038/ngeo1773. 
  23. ↑ Oskin, Becky (14/03/2013). "Intraterrestrials: Life Thrives in Ocean Floor". LiveScience. 
  24. ↑ Morelle, Rebecca (15/12/2014). "Microbes discovered by deepest marine drill analysed". BBC News. 
  25. ↑ Szewzyk, U; Szewzyk, R; Stenstrom, TR. (1994). "Thermophilic, anaerobic bacteria isolated from a deep borehole in granite in Sweden". Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA 91 (5): 1810–1813. Bibcode:1994PNAS...91.1810S. PMC 43253. PMID 11607462. doi:10.1073/pnas.91.5.1810. 
  26. ↑ Fox, Douglas (20/08/2014). "Lakes under the ice: Antarctica's secret garden". Nature 512 (7514): 244–246. Bibcode:2014Natur.512..244F. PMID 25143097. doi:10.1038/512244a. 
  27. ↑ Mack, Eric (20/08/2014). "Life Confirmed Under Antarctic Ice; Is Space Next?". Forbes. 
  28. ↑ Nakano; et al. (1998). "Dynamic Simulation of Pressure Control System for the Closed Ecology Experiment Facility". Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers 64 (617): 107–114. doi:10.1299/kikaib.64.107. 
  29. ↑ "Institute for Environmental Sciences". Ies.or.jp. 
  30. ↑ Ward, Peter D.; Brownlee, Donald (2004). Rare earth: why complex life is uncommon in the universe (2nd rev. ed.). New York: Copernicus. ISBN 978-0-387-95289-5. 
  31. ↑ Choi, Charles Q. (21/03/2011). "New Estimate for Alien Earths: 2 Billion in Our Galaxy Alone". Space.com. 
  32. ↑ Rees, Sir Martin (22/02/2017). "These new worlds are just the start. There are many more life-supporting planets out there waiting to be discovered". The Telegraph. 
  33. ↑ Clarke, Robert Zubrin ; With Richard Wagner ; Foreword by Arthur C (2011). The Case for Mars: The Plan to Settle the Red Planet and Why We Must (Rev., Updated ed.). Simon & Schuster. ISBN 978-1451608113. 
  34. ↑ Fogg, M.J. (1998). "Terraforming Mars: A review of current research". Advances in Space Research 22 (3): 415–420. Bibcode:1998AdSpR..22..415F. ISSN 0273-1177. doi:10.1016/S0273-1177(98)00166-5. 

Véxase tamén

Outros artigos