Projekty

Czym jest biosfera?

Biosfera – sfera życia – została nazwana przez Eduarda Suessa w 1875 roku, ale nie została w pełni opisana jako koncepcja aż do prac Władimira Wernadskiego w latach dwudziestych XX wieku. Biosfera składa się z biomów, czyli stref biofizycznych, wypełnionych wieloma ekosystemami. Każdy ekosystem składa się z zawiłego zestawu gatunków przystosowanych do panujących warunków, od dna oceanu, poprzez powierzchnię lądu, aż po najwyższe góry. Obejmuje on formy życia o rozmiarach od mikroskopijnych bakterii do olbrzymiego wieloryba błękitnego. Choć trwa od miliardów lat, biosfera została dotknięta pięcioma masowymi wymieraniami w przeszłości geologicznej, a obecnie stoi w obliczu egzystencjalnych zagrożeń dla różnorodności gatunków ze strony działalności człowieka.

Jak działa biosfera?

Przez całą ewolucję życia na Ziemi, od prymitywnych organizmów do obecnego zestawu, wszystkie formy życia znalazły sposoby uzyskiwania energii, zdobywania składników odżywczych do budowy cząsteczek organicznych i rozmnażania się. Energia słoneczna jest przechwytywana przez fotosyntetyzujące organizmy zwane autotrofami, lub producentami, które mogą wykorzystać energię słoneczną do przekształcenia nieorganicznych cząsteczek w cząsteczki organiczne – budulec życia. Te organiczne cząsteczki magazynują energię i są zużywane przez inne niefotosyntetyzujące organizmy zwane heterotrofami lub konsumentami. Ten pozornie prosty proces – na przykład zjadanie trawy przez jelenie – potrzebował miliardów lat, by się rozwinąć. W procesie ewolucji gatunki różnicują się, aby wypełnić dostępne możliwości istnienia, tworząc stale zmieniający się zestaw roślin i zwierząt występujących w biomach Ziemi od tundry po lasy deszczowe.

Różnorodność życia

Refa koralowa w Papui Nowej Gwinei. Rafy koralowe są czasami określane jako lasy deszczowe oceanu z powodu obfitości życia w nich zawartego. W sumie w rafach koralowych zidentyfikowano 90 000 unikalnych gatunków roślin i zwierząt morskich.

Życie jest wszechobecne na Ziemi, jednak biologiczna produktywność różni się znacznie od pustyń po lasy deszczowe. Około 1,9 miliona gatunków zostało nazwanych, ale szacuje się, że istnieje od pięciu do trzydziestu milionów lub więcej gatunków składających się na różnorodność biologiczną Ziemi. Wiele z tych niezidentyfikowanych gatunków występuje w szczególnie trudno dostępnych miejscach, takich jak antarktyczne środowiska oceaniczne lub ekstremofile żyjące tam, gdzie jest intensywnie gorąco, zimno lub kwaśno. Pod stopami i pod morzem, tysiące, jeśli nie miliony różnych organizmów tętnią życiem, wiele z nich jest niezidentyfikowanych, ponieważ po prostu nie było wystarczająco dużo czasu i uwagi, aby uporządkować wszystkie te małe formy życia.

Phytomass, lub masa roślin, jest szacowana na około 500 do 800 GtC (miliardów ton węgla). Szacunki dotyczące masy heterotrofów są zdominowane przez duże niepewności dotyczące masy organizmów żyjących w glebie, głęboko pod glebą i w osadach oceanicznych. Prokarionty, proste organizmy bez jądra (bakterie i archaidy), same mogą mieć masę równą masie roślin. Lądowe i oceaniczne heterotrofy inne niż prokariota mają stosunkowo niewielki udział w całkowitej masie. Szacuje się, że całkowita masa biosfery wynosi ponad 1 TtC (bilion ton C), a być może nawet 4 TtC.

Las deszczowy w Górach Błękitnych, Australia. Duża część światowej bioróżnorodności znajduje się w lasach deszczowych rozsianych po całej kuli ziemskiej. Pomimo istotnego znaczenia lasów deszczowych dla życia człowieka i całego systemu ziemskiego, są one stale zagrożone przez ludzi, którzy przejmują te przesycone życiem lasy na potrzeby rolnictwa i innych zastosowań.

Jak zmienia się biosfera?

Zestaw gatunków na Ziemi w danym czasie nieustannie się zmienia poprzez proces ewolucji. W czasie geologicznym więcej gatunków wyginęło, niż istnieje obecnie. Dramatycznym przykładem tej zmiany są wydarzenia wymierania w przeszłości. Paleobiolodzy i geolodzy zgromadzili w zapisie geologicznym dowody pięciu masowych wymierań, które zredukowały różnorodność biologiczną Ziemi do części jej pełnego potencjału. Znamiennym przykładem jest masowe wymieranie 65 milionów lat temu, które zbiegło się z końcem ery dinozaurów.

Gwałtowne zmiany w czynnikach fizycznych i chemicznych fundamentalnych dla życia są kluczowe w masowych wymieraniach. Po każdym masowym wymieraniu różnorodność życia powoli odbudowuje się, by wypełnić przestrzeń dostępną w środowisku Ziemi. Proces ten może trwać miliony lat ewolucji.

Potencjalne przyczyny masowych wymierań w przeszłości obejmują masowe i trwałe erupcje wulkaniczne i uderzenia komet i/lub asteroid – oba powodujące konsekwentne zmiany w atmosferze z unoszonych odłamków, które blokują przychodzące światło słoneczne. Trwałe lub bardzo szybkie zmiany klimatyczne i zmiany poziomu morza są również możliwymi wyjaśnieniami przeszłych masowych wymierań.

Od czasu ostatniej epoki lodowcowej działalność człowieka zmieniająca użytkowanie ziemi była dramatycznym czynnikiem w zakłócaniu siedlisk gatunków. Na przykład, około 35% terenów wolnych od lodu jest przeznaczonych na rolnictwo, a w konsekwencji tej ekspansji gatunki są zmuszane do życia w środowiskach, w których nie są przystosowane do przetrwania. Od czasu rewolucji przemysłowej działalność człowieka zmieniła jakość powietrza i wody oraz wymusza zmiany w klimacie. Czynniki te, obok zmian w użytkowaniu ziemi, oddziałują na różnorodność biologiczną w złożony sposób. Wielu naukowców uważa naszą obecną erę za szóste masowe wymieranie. Szacuje się, że wymieranie z przyszłych zmian klimatycznych (przewidywane w zakresie od 3,6 do 5,4 stopni F), gdy spotęgowane przez inne wpływy człowieka na różnorodność biologiczną, stwierdza, że 20 do 30 procent zidentyfikowanych gatunków znanych dzisiaj może zostać utracone wraz z usługami ekosystemowymi, które zapewniają.

AKTYWNOŚĆ ŻYCIOWA

Materiały: Notatnik, papier i ołówek lub dedykowany plik komputerowy, w którym można przechowywać swoją pracę.

1. Wybierz jedno lub więcej pytań dotyczących Biosfery.
2. Zapisz lub naszkicuj swoje odpowiedzi w oparciu o własne zrozumienie, bez sprawdzania czegokolwiek.
3. Pytaj członka rodziny, przyjaciela lub nauczyciela o to samo pytanie(a) i zapisz lub naszkicuj ich odpowiedzi.
4. Jakie są wspólne idee w odpowiedziach, które zebrałeś? Zapisz lub naszkicuj wspólne tematy/pomysły.
5. Wymyśl własną strategię poszukiwania głębiej (zapytaj naukowca, sprawdź strony internetowe uniwersytetów i agencji rządowych, takich jak NASA i NOAA, idź do biblioteki, zaprojektuj i przeprowadź eksperyment, itp.), dopóki nie będziesz zadowolony, że odpowiedź ma dla ciebie sens.
6. Podsumuj, co jest znane i nieznane na temat tematu pytania(ów). Zauważ również, jakie dowody są na poparcie tego, co jest znane i jak dowody zostały uzyskane.
7. Oceń odpowiedź, którą wymyśliłeś w skali od 1 do 10, 1 jest słaba z dużą niepewnością, 10 jest doskonała.

.