Biosfera
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
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.
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]