Biosfera
A biosfera (do grego βίος bíos "vida" e σφαῖρα sphaira "esfera"), também conhecida como ecosfera (do grego οἶκος oîkos "ambiente" e σφαῖρα), é a soma mundial de todos os ecossistemas. Também pode ser denominado a zona de vida na Terra. A biosfera (que é tecnicamente uma concha esférica) é praticamente um sistema fechado em relação à matéria, com entradas e saídas mínimas. Em relação à energia, é um sistema aberto, com a fotossíntese captando energia solar a uma taxa de cerca de 130 terawatts por ano. Pela definição biofisiológica mais geral, a biosfera é o sistema ecológico global que integra todos os seres vivos e suas relações, incluindo sua interação com os elementos da litosfera, criosfera, hidrosfera e atmosfera. Postula-se que a biosfera evoluiu, começando com um processo de biopoiese (vida criada naturalmente a partir de matéria não viva, como compostos orgânicos simples) ou biogênese (vida criada a partir de matéria viva), há pelo menos cerca de 3,5 bilhões de anos.
Em um sentido geral, as biosferas são quaisquer sistemas fechados e autorregulados contendo ecossistemas. Isso inclui biosferas artificiais, como Biosphere 2 e BIOS-3, e potencialmente aquelas em outros planetas ou luas.
Origem e uso do termo
O termo "biosfera" foi cunhado pelo geólogo Eduard Suess em 1875, que ele definiu como o lugar na superfície da Terra onde a vida habita.
Embora o conceito tenha origem geológica, é uma indicação do efeito de Charles Darwin e Matthew F. Maury nas ciências da Terra. O contexto ecológico da biosfera vem da década de 1920 (ver Vladimir I. Vernadsky), precedendo a introdução em 1935 do termo "ecossistema" por Sir Arthur Tansley (ver história da ecologia). Vernadsky definiu a ecologia como a ciência da biosfera. É um conceito interdisciplinar para integrar astronomia, geofísica, meteorologia, biogeografia, evolução, geologia, geoquímica, hidrologia e, de um modo geral, todas as ciências da vida e da Terra.
Definição restrita
Os geoquímicos definem a biosfera como sendo a soma total de organismos vivos (a "biomassa" ou "biota" conforme referido por biólogos e ecologistas). Nesse sentido, a biosfera é apenas um dos quatro componentes separados do modelo geoquímico, sendo os outros três geosfera, hidrosfera e atmosfera. Quando essas quatro esferas componentes são combinadas em um sistema, é conhecido como ecosfera. Este termo foi cunhado durante a década de 1960 e abrange os componentes biológicos e físicos do planeta.
A Segunda Conferência Internacional sobre Sistemas Fechados de Vida definiu biosfera como a ciência e tecnologia de análogos e modelos da biosfera da Terra; ou seja, biosferas artificiais semelhantes à Terra. Outros podem incluir a criação de biosferas artificiais não terrestres - por exemplo, biosferas centradas no homem ou uma biosfera marciana nativa - como parte do tópico da biosfera.
Biosfera da Terra
Idade
As primeiras evidências de vida na Terra incluem grafite biogênico encontrado em rochas metassedimentares de 3,7 bilhões de anos da Groenlândia Ocidental e fósseis microbianos encontrados em arenito de 3,48 bilhões de anos da Austrália Ocidental. Mais recentemente, em 2015, "restos de vida biótica" foram encontrados em rochas de 4,1 bilhões de anos na Austrália Ocidental. Em 2017, foi anunciado que microorganismos fossilizados putativos (ou microfósseis) foram descobertos em fontes hidrotermais precipitadas no Cinturão Nuvvuagittuq de Quebec, Canadá, que tinham 4,28 bilhões de anos, o registro mais antigo de vida na Terra, sugerindo " um surgimento quase instantâneo da vida" após a formação do oceano, 4,4 bilhões de anos atrás, e não muito depois da formação da Terra, 4,54 bilhões de anos atrás. De acordo com o biólogo Stephen Blair Hedges, "Se a vida surgiu relativamente rápido na Terra... então poderia ser comum no universo".
Extensão
Todas as partes do planeta, desde as calotas polares até o equador, apresentam algum tipo de vida. Avanços recentes em microbiologia demonstraram que os micróbios vivem nas profundezas da superfície terrestre da Terra e que a massa total de vida microbiana nas chamadas "zonas inabitáveis" pode, em biomassa, exceder toda a vida animal e vegetal na superfície. A espessura real da biosfera na Terra é difícil de medir. Os pássaros normalmente voam em altitudes de até 1.800 m (5.900 pés; 1,1 mi) e os peixes vivem até 8.372 m (27.467 pés; 5,202 mi) debaixo d'água na Fossa de Porto Rico.
Existem exemplos mais extremos de vida no planeta: o abutre de Rüppell foi encontrado em altitudes de 11.300 metros (37.100 pés; 7,0 milhas); gansos com cabeça de barra migram em altitudes de pelo menos 8.300 m (27.200 pés; 5,2 mi); os iaques vivem em altitudes de até 5.400 m (17.700 pés; 3,4 mi) acima do nível do mar; as cabras montesas vivem até 3.050 m (10.010 pés; 1,90 mi). Animais herbívoros nessas elevações dependem de liquens, gramíneas e ervas.
As formas de vida vivem em todas as partes da biosfera da Terra, incluindo solo, fontes termais, dentro de rochas com pelo menos 19 km (12 mi) de profundidade no subsolo e pelo menos 64 km (40 mi) de altura na atmosfera. A vida marinha sob muitas formas foi encontrada nas profundezas dos oceanos do mundo, enquanto grande parte do mar profundo ainda precisa ser explorada.
Microorganismos, sob certas condições de teste, foram observados para sobreviver ao vácuo do espaço sideral. A quantidade total de carbono bacteriano do solo e subsuperfície é estimada em 5 × 1017 g. A massa de microrganismos procariontes - que inclui bactérias e archaea, mas não os microrganismos eucariontes nucleados - pode chegar a 0,8 trilhão de toneladas de carbono (da massa total da biosfera, estimada entre 1 e 4 trilhões de toneladas). Micróbios marinhos barofílicos foram encontrados a mais de 10.000 m de profundidade (33.000 pés; 6,2 milhas) na Fossa das Marianas, o ponto mais profundo dos oceanos da Terra. De fato, formas de vida unicelulares foram encontradas na parte mais profunda da Fossa das Marianas, perto do Challenger Deep, em profundidades de 11.034 m (36.201 pés; 6.856 mi). Outros pesquisadores relataram estudos relacionados de que microrganismos prosperam dentro de rochas até 580 m (1.900 pés; 0,36 mi) abaixo do fundo do mar sob 2.590 m (8.500 pés; 1,61 mi) do oceano ao largo da costa noroeste dos Estados Unidos, bem como 2.400 m (7.900 pés; 1,5 mi) abaixo do fundo do mar no Japão. Micróbios termofílicos cultiváveis foram extraídos de núcleos perfurados a mais de 5.000 m (16.000 pés; 3,1 mi) na crosta terrestre na Suécia, de rochas entre 65–75 °C (149–167 °F). A temperatura aumenta com o aumento da profundidade na crosta terrestre. A taxa na qual a temperatura aumenta depende de muitos fatores, incluindo tipo de crosta (continental vs. oceânica), tipo de rocha, localização geográfica, etc. A maior temperatura conhecida na qual a vida microbiana pode existir é de 122 °C (252 °F) (Methanopyrus kandleri Cepa 116), e é provável que o limite da vida na "biosfera profunda" é definido pela temperatura e não pela profundidade absoluta. Em 20 de agosto de 2014, os cientistas confirmaram a existência de microorganismos que vivem 800 m (2.600 pés; 0,50 mi) abaixo do gelo da Antártica.
A biosfera da Terra é dividida em vários biomas, habitados por flora e fauna bastante semelhantes. Em terra, os biomas são separados principalmente pela latitude. Os biomas terrestres situados nos Círculos Ártico e Antártico são relativamente estéreis de vida vegetal e animal, enquanto a maioria dos biomas mais populosos fica perto do equador.
Variação anual
Biosferas artificiais
As biosferas experimentais, também chamadas de sistemas ecológicos fechados, foram criadas para estudar os ecossistemas e o potencial para sustentar a vida fora da Terra. Estes incluem espaçonaves e os seguintes laboratórios terrestres:
- Biosfera 2 em Arizona, Estados Unidos, 3.15 acres (13.000 m2).
- BIOS-1, BIOS-2 e BIOS-3 no Instituto de Biofísica em Krasnoyarsk, Sibéria, no que era então a União Soviética.
- Biosphere J (CEEF, Closed Ecology Experiment Facilities), uma experiência no Japão.
- Micro-Ecológico Alternativa do Sistema de Apoio à Vida (MELiSSA) na Universitat Autònoma de Barcelona
Biosferas extraterrestres
Nenhuma biosfera foi detectada fora da Terra; portanto, a existência de biosferas extraterrestres permanece hipotética. A hipótese da Terra rara sugere que eles devem ser muito raros, exceto aqueles compostos apenas por vida microbiana. Por outro lado, os análogos da Terra podem ser bastante numerosos, pelo menos na Via Láctea, dado o grande número de planetas. Três dos planetas descobertos orbitando TRAPPIST-1 poderiam conter biosferas. Dada a compreensão limitada da abiogênese, atualmente não se sabe qual porcentagem desses planetas realmente desenvolve biosferas.
Com base nas observações da equipe do Telescópio Espacial Kepler, foi calculado que, desde que a probabilidade de abiogênese seja superior a 1 para 1.000, a biosfera alienígena mais próxima deve estar a 100 anos-luz da Terra.
Também é possível que biosferas artificiais sejam criadas no futuro, por exemplo com a terraformação de Marte.
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