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Biosfera

Una composición en falso color de la abundancia global de fotoautótrofos oceánicos y terrestres, desde septiembre de 2001 hasta agosto de 2017. Proporcionado por el Proyecto SeaWiFS , NASA / Goddard Space Flight Center y ORBIMAGE . [ cita necesaria ]

La biosfera (del griego βίος bíos "vida" y σφαῖρα sphaira "esfera"), también conocida como ecosfera (del griego οἶκος oîkos "medio ambiente" y σφαῖρα), es la suma mundial de todos los ecosistemas . También se le puede denominar la zona de vida en la Tierra . La biosfera (que técnicamente es una capa esférica ) es prácticamente un sistema cerrado con respecto a la materia , [1] con entradas y salidas mínimas. En cuanto a la energía , se trata de un sistema abierto, con la fotosíntesis captando la energía solar a un ritmo de unos 100 teravatios . [2] Según la definición biofisiológica más general , la biosfera es el sistema ecológico global que integra a todos los seres vivos y sus relaciones, incluida su interacción con los elementos de la litosfera , la criosfera , la hidrosfera y la atmósfera . Se postula que la biosfera evolucionó , comenzando con un proceso de biopoiesis (vida creada naturalmente a partir de materia no viva , como compuestos orgánicos simples) o biogénesis (vida creada a partir de materia viva), hace al menos unos 3.500 millones de años. [3] [4]

En un sentido general, las biosferas son sistemas cerrados y autorregulados que contienen ecosistemas. Esto incluye biosferas artificiales como Biosfera 2 y BIOS-3 , y potencialmente otras en otros planetas o lunas . [5]

Origen y uso del término

Una escena de playa en la Tierra, que muestra simultáneamente la litosfera (tierra), la hidrosfera (océano) y la atmósfera (aire).

El término "biosfera" fue acuñado en 1875 por el geólogo Eduard Suess , quien la definió como el lugar de la superficie terrestre donde habita la vida . [6]

Si bien el concepto tiene un origen geológico , es un indicio del efecto tanto de Charles Darwin como de Matthew F. Maury en las ciencias de la Tierra . El contexto ecológico de la biosfera proviene de la década de 1920 (ver Vladimir I. Vernadsky ), anterior a la introducción en 1935 del término " ecosistema " por Sir Arthur Tansley (ver historia de la ecología ). Vernadsky definió la ecología como la ciencia de la biosfera. Es un concepto interdisciplinario para integrar la astronomía , la geofísica , la meteorología , la biogeografía , la evolución , la geología , la geoquímica , la hidrología y, en general, todas las ciencias de la vida y de la Tierra.

Definición estrecha

Los geoquímicos definen la biosfera como la suma total de organismos vivos (la " biomasa " o " biota " como la llaman biólogos y ecólogos). En este sentido, la biosfera es sólo uno de los cuatro componentes separados del modelo geoquímico, siendo los otros tres la geosfera , la hidrosfera y la atmósfera . Cuando estas cuatro esferas componentes se combinan en un solo sistema, se conoce como ecosfera . Este término fue acuñado durante la década de 1960 y abarca componentes tanto biológicos como físicos del planeta. [7]

La Segunda Conferencia Internacional sobre Sistemas de Vida Cerrados definió la biosfera como la ciencia y tecnología de análogos y modelos de la biosfera de la Tierra; es decir, biosferas artificiales similares a la Tierra. [8] Otros pueden incluir la creación de biosferas artificiales no terrestres (por ejemplo, biosferas centradas en el ser humano o una biosfera nativa marciana ) como parte del tema de la biosfera. [ cita necesaria ]

la biosfera de la tierra

Descripción general

Actualmente, se estima que el número total de células vivas en la Tierra es de 10 30 ; el número total desde el comienzo de la Tierra, como 10 40 , y el número total durante todo el tiempo de un planeta Tierra habitable como 10 41 . [9] [10] Esto es mucho mayor que el número total estimado de estrellas (y planetas similares a la Tierra) en el universo observable: 10 24 , un número que es más que todos los granos de arena de playa en el planeta Tierra; [11] [12] [13] [14] pero menos que el número total de átomos estimado en el universo observable como 10 82 ; [15] y el número total estimado de estrellas en un universo inflacionario (observadas y no observadas), en 10 100 . [dieciséis]

Edad

Fósil de estromatolito estimado entre 3.200 y 3.600 millones de años

La evidencia más temprana de vida en la Tierra incluye grafito biogénico encontrado en rocas metasedimentarias de 3.700 millones de años de antigüedad del oeste de Groenlandia [17] y fósiles de tapetes microbianos encontrados en arenisca de 3.480 millones de años de antigüedad de Australia Occidental . [18] [19] Más recientemente, en 2015, se encontraron "restos de vida biótica " en rocas de 4.100 millones de años en Australia Occidental. [20] [21] En 2017, se anunció el descubrimiento de supuestos microorganismos fosilizados (o microfósiles ) en precipitados de respiraderos hidrotermales en el cinturón de Nuvvuagittuq de Quebec, Canadá, que tenían una antigüedad de 4280 millones de años, el registro más antiguo de vida en la Tierra. , lo que sugiere "un surgimiento casi instantáneo de vida" después de la formación de los océanos hace 4.400 millones de años , y poco después de la formación de la Tierra hace 4.540 millones de años. [22] [23] [24] [25] Según el biólogo Stephen Blair Hedges , "Si la vida surgió relativamente rápido en la Tierra... entonces podría ser común en el universo ". [20]

Medida

Buitre de Rüppell
Xenophyophore , un organismo barófilo, del Rift de Galápagos

Cada parte del planeta, desde los casquetes polares hasta el ecuador , presenta vida de algún tipo. Los avances recientes en microbiología han demostrado que los microbios viven en las profundidades de la superficie terrestre de la Tierra y que la masa total de vida microbiana en las llamadas "zonas inhabitables" puede, en biomasa , exceder a toda la vida animal y vegetal en la superficie. El espesor real de la biosfera en la Tierra es difícil de medir. Las aves suelen volar a altitudes de hasta 1.800 m (5.900 pies; 1,1 millas) y los peces viven hasta 8.372 m (27.467 pies; 5.202 millas) bajo el agua en la Fosa de Puerto Rico . [3]

Hay ejemplos más extremos de vida en el planeta: el buitre de Rüppell se ha encontrado a altitudes de 11.300 metros (37.100 pies; 7,0 millas); los gansos con cabeza de barra migran a altitudes de al menos 8.300 m (27.200 pies; 5,2 millas); los yaks viven en elevaciones de hasta 5.400 m (17.700 pies; 3,4 millas) sobre el nivel del mar; las cabras montesas viven hasta 3.050 m (10.010 pies; 1,90 millas). Los animales herbívoros en estas elevaciones dependen de líquenes, pastos y hierbas.

Las formas de vida viven en cada parte de la biosfera de la Tierra, incluido el suelo , las fuentes termales , el interior de las rocas al menos a 19 km (12 millas) de profundidad bajo tierra y al menos a 64 km (40 millas) de altura en la atmósfera. [26] [27] [28] Se ha encontrado vida marina en muchas formas en los confines más profundos del océano mundial , mientras que gran parte de las profundidades del mar aún está por explorar. [29]

Se ha observado que los microorganismos, bajo ciertas condiciones de prueba, sobreviven al vacío del espacio exterior . [30] [31] La cantidad total de carbono bacteriano del suelo y del subsuelo se estima en 5 × 10 17  g. [26] La masa de microorganismos procariotas , que incluye bacterias y arqueas, pero no los microorganismos eucariotas nucleados , puede llegar a 0,8 billones de toneladas de carbono (de la masa total de la biosfera , estimada entre 1 y 4 billones de toneladas). [32] Se han encontrado microbios marinos barófilos a más de una profundidad de 10.000 m (33.000 pies; 6,2 millas) en la Fosa de las Marianas , el lugar más profundo de los océanos de la Tierra. [33] De hecho, se han encontrado formas de vida unicelulares en la parte más profunda de la Fosa de las Marianas, en el abismo Challenger , a profundidades de 11.034 m (36.201 pies; 6.856 millas). [34] [35] [36] Otros investigadores informaron estudios relacionados de que los microorganismos prosperan dentro de rocas hasta 580 m (1900 pies; 0,36 millas) debajo del fondo del mar a 2590 m (8500 pies; 1,61 millas) de océano frente a la costa de el noroeste de Estados Unidos , [35] [37] así como 2.400 m (7.900 pies; 1,5 millas) debajo del lecho marino frente a Japón. [38] Se han extraído microbios termófilos cultivables de núcleos perforados a más de 5.000 m (16.000 pies; 3,1 millas) en la corteza terrestre en Suecia , [39] de rocas entre 65 y 75 ° C (149 y 167 ° F). La temperatura aumenta al aumentar la profundidad en la corteza terrestre. La velocidad a la que aumenta la temperatura depende de muchos factores, incluido el tipo de corteza (continental versus oceánica), tipo de roca, ubicación geográfica, etc. La temperatura máxima conocida a la que puede existir vida microbiana es de 122 °C (252 °F). ( Methanopyrus kandleri cepa 116), y es probable que el límite de la vida en la " biosfera profunda " esté definido por la temperatura más que por la profundidad absoluta. [ cita necesaria ] El 20 de agosto de 2014, los científicos confirmaron la existencia de microorganismos que viven a 800 m (2600 pies; 0,50 millas) debajo del hielo de la Antártida . [40] [41]

La biosfera de la Tierra está dividida en una serie de biomas , habitados por flora y fauna bastante similares . En la tierra, los biomas están separados principalmente por la latitud . Los biomas terrestres que se encuentran dentro de los círculos ártico y antártico son relativamente desprovistos de vida vegetal y animal , mientras que la mayoría de los biomas más poblados se encuentran cerca del ecuador .

Variación anual

En tierra, la vegetación aparece en una escala que va del marrón (vegetación baja) al verde oscuro (vegetación densa); en la superficie del océano, el fitoplancton se indica en una escala que va del violeta (bajo) al amarillo (alto). Esta visualización se creó con datos de satélites, incluido SeaWiFS, e instrumentos que incluyen el conjunto de radiómetros de imágenes infrarrojas visibles de NASA/NOAA y el espectrorradiómetro de imágenes de resolución moderada.
En tierra, la vegetación aparece en una escala que va del marrón (vegetación baja) al verde oscuro (vegetación densa); en la superficie del océano, el fitoplancton se indica en una escala que va del violeta (bajo) al amarillo (alto). Esta visualización se creó con datos de satélites, incluido SeaWiFS, e instrumentos que incluyen el conjunto de radiómetros de imágenes infrarrojas visibles de NASA/NOAA y el espectrorradiómetro de imágenes de resolución moderada.

Biosferas artificiales

Biosfera 2
Biosfera 2 en Arizona

Las biosferas experimentales, también llamadas sistemas ecológicos cerrados , se han creado para estudiar los ecosistemas y el potencial para sustentar vida fuera de la Tierra. Estos incluyen naves espaciales y los siguientes laboratorios terrestres:

Biosferas extraterrestres

No se han detectado biosferas más allá de la Tierra; por lo tanto, la existencia de biosferas extraterrestres sigue siendo hipotética. La hipótesis de las tierras raras sugiere que deberían ser muy raras, salvo aquellas compuestas únicamente de vida microbiana . [45] Por otro lado, los análogos de la Tierra pueden ser bastante numerosos, al menos en la Vía Láctea , dada la gran cantidad de planetas. [46] Tres de los planetas descubiertos orbitando TRAPPIST-1 posiblemente podrían contener biosferas. [47] Dada la comprensión limitada de la abiogénesis , actualmente se desconoce qué porcentaje de estos planetas realmente desarrollan biosferas.

Basándose en las observaciones del equipo del Telescopio Espacial Kepler , se ha calculado que, siempre que la probabilidad de abiogénesis sea superior a 1 entre 1.000, la biosfera alienígena más cercana debería estar a 100 años luz de la Tierra. [48]

También es posible que en el futuro se creen biosferas artificiales, por ejemplo con la terraformación de Marte . [49]

Ver también

Referencias

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Otras lecturas

enlaces externos

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