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).
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 . [16]
Edad
Fósil de estromatolito estimado entre 3.200 y 3.600 millones de años
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 alcanzar los 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.
Biosferas artificiales
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:
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]
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Artículo sobre la biosfera en la Enciclopedia de la Tierra
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Entrevista a Paul Crutzen, video en formato gratuito de Paul Crutzen , Premio Nobel por su trabajo sobre la descomposición del ozono, hablando con Harry Kroto, Premio Nobel por Vega Science Trust.