Mi a bioszféra?
A bioszférát – az élet szféráját – 1875-ben Eduard Suess nevezte el, de fogalomként csak Vlagyimir Vernadszkij 1920-as évekbeli munkája írta le teljes mértékben. A bioszférát biomák vagy biofizikai zónák alkotják, amelyek számos ökoszisztémával vannak tele. Minden egyes ökoszisztéma az uralkodó körülményekhez alkalmazkodott fajok bonyolult halmazából áll, az óceánfenéktől a szárazföld felszínén át a legmagasabb hegyekig. A mikroszkopikus baktériumoktól a gigantikus kék bálnáig terjedő méretű életformákat foglal magában. Bár a bioszféra évmilliárdok óta fennáll, a földtörténeti múltban öt tömeges kihalás sújtotta, és most az emberi tevékenységből eredő, a fajok sokféleségét fenyegető egzisztenciális veszélyekkel néz szembe.
Hogyan működik a bioszféra?
A földi élet fejlődése során, a kezdetleges szervezetektől a jelenlegi halmazig, minden életforma megtalálta a módját annak, hogy energiát nyerjen, tápanyagokat szerezzen a szerves molekulák felépítéséhez és szaporodjon. A Napból származó energiát az autotrófnak, azaz termelőnek nevezett fotoszintetizáló szervezetek fogják fel, amelyek képesek a napenergiát hasznosítani, hogy a szervetlen molekulákat szerves molekulákká – az élet építőköveivé – alakítsák át. Ezek a szerves molekulák energiát tárolnak, és más, nem fotoszintetizáló szervezetek, az úgynevezett heterotrófok, vagyis fogyasztók fogyasztják el őket. Ez a látszólag egyszerű folyamat – például, hogy a füvet megeszik a szarvasok – évmilliárdok alatt alakult ki. Az evolúciós folyamat során a fajok diverzifikálódnak, hogy betöltsék a rendelkezésre álló létlehetőségeket, létrehozva a Föld biomjaiban a tundrától az esőerdőkig megtalálható növények és állatok folyamatosan változó halmazát.
Az élet sokfélesége
Korallzátony Pápua Új-Guineában. A korallzátonyokat néha az óceánok esőerdejeként emlegetik a bennük található élet szuper bősége miatt. Összesen 90 000 egyedi tengeri növény- és állatfajt azonosítottak a korallzátonyokban.
Az élet mindenütt jelen van a Földön, mégis a biológiai termelékenység nagyban különbözik a sivatagoktól az esőerdőkig. Mintegy 1,9 millió fajt neveztek meg, de becslések szerint öt-harmincmillió vagy annál is több faj alkotja a Föld biológiai sokféleségét. Az azonosítatlan fajok közül sokan különösen nehezen megközelíthető helyeken élnek, például az antarktiszi óceáni környezetben, vagy olyan extremofilok, amelyek ott élnek, ahol intenzíven meleg, hideg vagy savas. A talpunk alatt és a tengerek alatt több ezer, ha nem millió különböző élőlény nyüzsög, sok közülük azonosítatlan, mivel egyszerűen nem volt elég idő és figyelem arra, hogy ezeket az apró életformákat szétválogassuk.
A fitomassza, vagyis a növények tömege a becslések szerint 500-800 GtC (milliárd tonna szén). A heterotrófok tömegére vonatkozó becsléseket a talajban, mélyen a talaj alatt és az óceáni üledékekben élő szervezetek tömegére vonatkozó nagy bizonytalanságok uralják. A prokarióták, egyszerű, sejtmag nélküli szervezetek (baktériumok és archaea) tömege önmagában megegyezhet a növények tömegével. A prokariótákon kívüli szárazföldi és óceáni heterotrófok viszonylag kis mértékben járulnak hozzá a teljes tömeghez. A bioszféra teljes tömegére vonatkozó becslések szerint több mint 1 TtC (trillió tonna C), de talán akár 4 TtC is lehet.
Előerdő a Blue Mountainsben, Ausztráliában. A világ biológiai sokféleségének nagy része a Földön szétszórtan található esőerdőkben található. Annak ellenére, hogy az esőerdők létfontosságúak az emberi élet és a Föld rendszere egésze számára, állandó veszélynek vannak kitéve az emberek részéről, akik ezeket az élettel telített erdőket mezőgazdasági és egyéb célokra elfoglalják.
Hogyan változik a bioszféra?
A Földön élő fajok összessége egy adott időpontban folyamatosan változik az evolúció folyamatán keresztül. A földtörténeti idők során több faj halt ki, mint amennyi ma létezik. Ennek a változásnak drámai példája a múltbeli kihalási események. A paleobiológusok és geológusok a földtörténeti feljegyzésekben öt olyan tömeges kihalási eseményre vonatkozó bizonyítékot állítottak össze, amelyek a Föld biológiai sokféleségét teljes potenciáljának egy részére csökkentették. Figyelemre méltó példa a 65 millió évvel ezelőtti tömeges kihalás, amely egybeesett a dinoszauruszok korának végével.
A tömeges kihalásokban kulcsszerepet játszik az élet szempontjából alapvető fizikai és kémiai tényezőkben bekövetkező hirtelen változás. Minden egyes tömeges kihalás után az élet sokfélesége lassan helyreáll, hogy kitöltse a Föld környezetében rendelkezésre álló ökoszférát. Ez a folyamat több millió évnyi evolúciót vehet igénybe.
A tömeges kihalások lehetséges okai a múltban a hatalmas és tartós vulkánkitörések, valamint az üstökösök és/vagy aszteroidák becsapódásai voltak – mindkettő a légkör következetes megváltozását okozta a felszálló törmelék miatt, amely blokkolja a beérkező napfényt. A múltbeli tömeges kihalások lehetséges magyarázatai közé tartozik a tartós vagy nagyon gyors éghajlatváltozás és a tengerszint változása is.
A legutóbbi jégkorszak óta a földhasználatot megváltoztató emberi tevékenység drámai tényező volt a fajok élőhelyének megzavarásában. Például a jégmentes területek mintegy 35%-át az emberi mezőgazdaságnak szentelik, és ennek a terjeszkedésnek a következményeként a fajok olyan környezetbe kényszerülnek, ahol nem alkalmasak a túlélésre. Az ipari forradalom óta az emberi tevékenység megváltoztatta a levegő és a víz minőségét, és változást idéz elő az éghajlatban. Ezek a tényezők a földhasználat változásán túlmenően összetett módon hatnak egymásra, és befolyásolják a biológiai sokféleséget. Sok tudós a jelenlegi korszakunkat a 6. tömeges kihalásnak tekinti. Egy becslés szerint a jövőbeli klímaváltozás (az előrejelzések szerint 3,6 és 5,4 Celsius-fok közötti tartományban) okozta kihalás, ha a biológiai sokféleségre gyakorolt egyéb emberi hatásokkal együtt jár, a ma ismert, azonosított fajok 20-30 százalékát elveszíthetjük az általuk nyújtott ökoszisztéma-szolgáltatásokkal együtt.
JOURNAL ACTIVITY
Materials: Füzet, papír és ceruza vagy külön számítógépes fájl, ahol a munkádat tárolhatod.
- Válassz ki egy vagy több kérdést a Bioszféra kérdései közül.
- Írd le vagy vázold fel a válaszaidat saját értelmezésed alapján, anélkül, hogy bármit is utánanéznél.
- Kérdezz meg egy családtagot, barátot vagy tanárt ugyanezekre a kérdésekre, és írd le vagy vázold fel a válaszaikat.
- Melyek a közös gondolatok az összegyűjtött válaszokban? Írd le vagy vázold fel a közös témákat/ötleteket.
- Kitalálj egy saját stratégiát a mélyebbre ásáshoz (kérdezz meg egy tudóst, nézz utána egyetemi és kormányzati ügynökségek, például a NASA és a NOAA honlapjain, menj el a könyvtárba, tervezz és végezz kísérletet stb.), amíg meg nem bizonyosodsz arról, hogy a válasznak van értelme számodra.
- Foglald össze, mit tudunk és mit nem a kérdés(ek) tárgyáról. Azt is jegyezd meg, milyen bizonyítékok támasztják alá az ismert dolgokat, és hogyan szerezted meg a bizonyítékokat.
- Az általad adott választ értékeld egy 1-től 10-ig terjedő skálán, ahol az 1 gyenge, sok bizonytalansággal, a 10 pedig tökéletes.