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Biosfera

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

La biosfera (del griego antiguo βίος ( bíos )  'vida' y σφαῖρα ( sphaîra )  'esfera'), también llamada ecosfera (del griego antiguo οἶκος ( oîkos )  'asentamiento, casa' y σφαῖρα ( sphaîra )  'esfera'), es la suma mundial de todos los ecosistemas . También puede denominarse la zona de vida en la Tierra . La biosfera (que técnicamente es una envoltura esférica ) es virtualmente un sistema cerrado con respecto a la materia , [1] con entradas y salidas mínimas. Con respecto a la energía , es un sistema abierto, con fotosíntesis que captura energía solar a una tasa de alrededor de 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 sentido general, las biosferas son sistemas cerrados y autorregulados que contienen ecosistemas. Esto incluye biosferas artificiales como la Biosfera 2 y la Biosfera 3 , y potencialmente las que se encuentran en otros planetas o lunas . [5]

Origen y uso del término

Una escena de playa en la Tierra, que muestra simultáneamente la litosfera (suelo), 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 de la Tierra donde habita la vida . [6]

Si bien el concepto tiene un origen geológico , es una indicación 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 términos generales, todas las ciencias de la vida y de la Tierra.

Definición restringida

Los geoquímicos definen la biosfera como la suma total de organismos vivos (la " biomasa " o " biota ", como la denominan los biólogos y ecólogos). En este sentido, la biosfera es sólo uno de los cuatro componentes separados del modelo geoquímico; los otros tres son 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 tanto los componentes biológicos como los físicos del planeta. [7]

La Segunda Conferencia Internacional sobre Sistemas Cerrados de Vida 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 marciana nativa ) como parte del tema de la biosfera. [ cita requerida ]

La biosfera de la Tierra

Descripción general

En la actualidad, 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, de 10 40 , y el número total durante todo el tiempo de un planeta Tierra habitable , de 10 41 . [9] [10] Esto es mucho mayor que el número total de estrellas (y planetas similares a la Tierra) estimado en el universo observable, de 10 24 , un número que es más que todos los granos de arena de playa del planeta Tierra; [11] [12] [13] [14] pero menor que el número total de átomos estimado en el universo observable, de 10 82 ; [15] y el número total estimado de estrellas en un universo inflacionario (observado y no observado), de 10 100 . [16]

Edad

Fósil de estromatolito de entre 3.200 y 3.600 millones de años de antigüedad

La evidencia más temprana de vida en la Tierra incluye grafito biogénico encontrado en rocas metasedimentarias de 3.700 millones de años de Groenlandia Occidental [17] y fósiles de tapetes microbianos encontrados en arenisca de 3.480 millones de años 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 Nuvvuagittuq de Quebec, Canadá, que tenían una antigüedad de 4.280 millones de años, el registro más antiguo de vida en la Tierra, lo que sugiere "un surgimiento casi instantáneo de la vida" después de la formación del océano hace 4.400 millones de años , y no mucho 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 algún tipo de vida. Los avances recientes en microbiología han demostrado que los microbios viven en las profundidades de la superficie terrestre y que la masa total de vida microbiana en las llamadas "zonas inhabitables" puede, en biomasa , superar 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 mi) y los peces viven hasta 8.372 m (27.467 pies; 5,202 mi) bajo el agua en la Fosa de Puerto Rico . [3]

Existen 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 indios migran a altitudes de al menos 8.300 m (27.200 pies; 5,2 millas); los yaks viven a 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 a estas alturas 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 , dentro de las rocas a al menos 19 km (12 mi) de profundidad bajo tierra y al menos 64 km (40 mi) de altura en la atmósfera. [26] [27] [28] Se ha encontrado vida marina bajo muchas formas en las zonas más profundas del océano mundial, mientras que gran parte de las profundidades marinas aún quedan por explorar. [29]

En determinadas condiciones de prueba, se ha observado que los microorganismos 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 los microorganismos procariotas , que incluye bacterias y arqueas, pero no los microorganismos eucariotas nucleados , puede ser de hasta 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 punto 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, junto al abismo Challenger , a profundidades de 11 034 m (36 201 pies; 6,856 mi). [34] [35] [36] Otros investigadores informaron estudios relacionados de que los microorganismos prosperan dentro de rocas hasta 580 m (1900 pies; 0,36 mi) debajo del fondo marino bajo 2590 m (8500 pies; 1,61 mi) de océano frente a la costa del noroeste de los Estados Unidos , [35] [37] así como 2400 m (7900 pies; 1,5 mi) debajo del fondo marino frente a Japón. [38] Se han extraído microbios termófilos cultivables de núcleos perforados a más de 5000 m (16 000 pies; 3,1 mi) en la corteza terrestre en Suecia , [39] de rocas entre 65 y 75 °C (149 y 167 °F). La temperatura aumenta con el aumento de la profundidad en la corteza terrestre. La velocidad a la que aumenta la temperatura depende de muchos factores, incluido el tipo de corteza (continental vs. oceánica), el tipo de roca, la ubicación geográfica, etc. La temperatura más alta conocida a la que puede existir vida microbiana es 122 °C (252 °F) ( Methanopyrus kandleri cepa 116). Es probable que el límite de la vida en la " biosfera profunda " esté definido por la temperatura en lugar de la profundidad absoluta. [ cita requerida ] El 20 de agosto de 2014, los científicos confirmaron la existencia de microorganismos que viven a 800 m (2600 pies; 0,50 mi) debajo del hielo de la Antártida . [40] [41]

La biosfera de la Tierra se divide en varios biomas , habitados por una flora y una fauna bastante similares . En la tierra, los biomas están separados principalmente por la latitud . Los biomas terrestres que se encuentran dentro de los círculos polares ártico y antártico son relativamente desprovistos de vida vegetal y animal . En cambio, 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 (baja) al amarillo (alta). Esta visualización se creó con datos de satélites, incluido SeaWiFS, e instrumentos como el conjunto de radiómetros de imágenes infrarrojas visibles de la 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 (baja) al amarillo (alta). Esta visualización se creó con datos de satélites, incluido SeaWiFS, e instrumentos como el conjunto de radiómetros de imágenes infrarrojas visibles de la 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 de sustentar la vida fuera de la Tierra. Entre ellas se encuentran las 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 las compuestas solo de vida microbiana . [45] Por otro lado, los análogos de la Tierra pueden ser bastante numerosos, al menos en la galaxia de la Vía Láctea , dada la gran cantidad de planetas. [46] Tres de los planetas descubiertos orbitando TRAPPIST-1 posiblemente podrían contener biosferas. [47] Dado el conocimiento limitado 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 en 1000, 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]

Véase también

Referencias

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Lectura adicional

Enlaces externos

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