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Che cos’è la biosfera?

La biosfera – la sfera della vita – fu nominata da Eduard Suess nel 1875 ma non completamente descritta come concetto fino al lavoro di Vladimir Vernadsky negli anni venti. La biosfera è composta da biomi, o zone biofisiche, pieni di molti ecosistemi. Ogni ecosistema è composto da un intricato insieme di specie adattate alle condizioni prevalenti, dal fondo degli oceani, alla superficie terrestre, fino alle montagne più alte. Include forme di vita che vanno in dimensioni da batteri microscopici alla gargantuesca balena blu. Pur persistendo per miliardi di anni, la biosfera è stata colpita da cinque estinzioni di massa nel passato geologico e ora affronta minacce esistenziali alla diversità delle specie a causa dell’attività umana.

Come funziona la biosfera?

Nel corso dell’evoluzione della vita sulla Terra, dagli organismi primitivi alla serie attuale, tutte le forme di vita hanno trovato modi per ottenere energia, acquisire nutrienti per costruire molecole organiche e riprodursi. L’energia dal sole è catturata da organismi fotosintetizzanti chiamati autotrofi, o produttori, che possono sfruttare l’energia solare per convertire le molecole inorganiche in molecole organiche – i mattoni della vita. Queste molecole organiche immagazzinano energia e vengono consumate da altri organismi non fotosintetici chiamati eterotrofi, o consumatori. Questo processo apparentemente semplice – l’erba mangiata dai cervi, per esempio – ha richiesto miliardi di anni per svilupparsi. Attraverso il processo di evoluzione, le specie si diversificano per riempire le opportunità di esistenza disponibili, creando un insieme sempre mutevole di piante e animali che si trovano nei biomi della Terra, dalla tundra alle foreste pluviali.

Diversità della vita

Refine coralline in Papua Nuova Guinea. Le barriere coralline sono a volte chiamate la foresta pluviale dell’oceano a causa della sovrabbondanza di vita contenuta al loro interno. In totale, 90.000 specie uniche di piante e animali marini sono state identificate nelle barriere coralline.

La vita è onnipresente sulla Terra, ma la produttività biologica varia notevolmente dai deserti alle foreste pluviali. Circa 1,9 milioni di specie sono state nominate, ma si stima che ci siano da cinque a trenta milioni di specie o più che compongono la biodiversità della Terra. Molte delle specie non identificate si trovano in luoghi particolarmente difficili da raggiungere, come gli ambienti oceanici antartici, o gli estremofili che vivono dove fa molto caldo o freddo o è acido. Sotto i piedi e sotto il mare, migliaia se non milioni di organismi diversi pullulano, molti non sono identificati perché non c’è stato abbastanza tempo e attenzione per classificare tutte queste piccole forme di vita.

La fitomassa, o la massa delle piante, è stimata a circa 500-800 GtC (miliardi di tonnellate di carbonio). Le stime della massa degli eterotrofi sono dominate da grandi incertezze sulla massa degli organismi che vivono nel suolo, nelle profondità del suolo e nei sedimenti oceanici. I procarioti, organismi semplici senza un nucleo (batteri e archei), da soli possono avere una massa pari a quella delle piante. Gli eterotrofi terrestri e oceanici diversi dai procarioti costituiscono un contributo relativamente piccolo alla massa totale. Le stime della massa totale della biosfera sono più di 1 TtC (trilione di tonnellate di C) e forse fino a 4 TtC.

Foresta pluviale nelle Blue Mountains, Australia. Gran parte della biodiversità del mondo si trova nelle foreste pluviali sparse per il globo. Nonostante l’importanza vitale delle foreste pluviali per la vita umana e per il sistema Terra nel suo complesso, esse sono costantemente minacciate dagli esseri umani che si appropriano di queste foreste sature di vita per l’agricoltura e altri usi.

Come sta cambiando la biosfera?

Il gruppo di specie sulla Terra in qualsiasi momento cambia continuamente attraverso il processo di evoluzione. Nel corso del tempo geologico, si sono estinte più specie di quante ne esistano oggi. Un esempio drammatico di questo cambiamento sono gli eventi di estinzione del passato. Paleobiologi e geologi hanno messo insieme le prove nel record geologico di cinque eventi di estinzione di massa che hanno ridotto la biodiversità della Terra ad una parte del suo pieno potenziale. Un esempio notevole è l’estinzione di massa di 65 milioni di anni fa che coincise con la fine dell’era dei dinosauri.

I cambiamenti repentini nei fattori fisici e chimici fondamentali per la vita sono fondamentali nelle estinzioni di massa. Dopo ogni estinzione di massa, la diversità della vita si recupera lentamente per riempire l’ecospazio disponibile nell’ambiente terrestre. Questo processo può richiedere milioni di anni di evoluzione.

Le cause potenziali delle estinzioni di massa nel passato includono eruzioni vulcaniche massicce e sostenute e impatti di comete e/o asteroidi – entrambi causano una conseguente alterazione dell’atmosfera dai detriti trasportati che bloccano la luce solare in arrivo. Cambiamenti climatici sostenuti o molto rapidi e cambiamenti del livello del mare sono anche possibili spiegazioni delle estinzioni di massa del passato.

Dall’ultima era glaciale, l’attività umana che ha cambiato l’uso della terra è stata un fattore drammatico nella distruzione dell’habitat delle specie. Per esempio, circa il 35% delle terre libere dai ghiacci è dedicato all’agricoltura umana, e come conseguenza di questa espansione, le specie sono costrette in ambienti in cui non sono adatte a sopravvivere. Dalla rivoluzione industriale, l’attività umana ha alterato la qualità dell’aria e dell’acqua e sta forzando un cambiamento del clima. Questi fattori, oltre al cambiamento dell’uso del suolo, interagiscono in modo complesso per influenzare la biodiversità. Molti scienziati considerano la nostra epoca attuale una sesta estinzione di massa. Una stima dell’estinzione causata dal futuro cambiamento climatico (proiettato in un intervallo da 3,6 a 5,4 gradi F), quando aggravata da altri impatti umani sulla biodiversità, trova che dal 20 al 30 per cento delle specie identificate conosciute oggi potrebbero essere perse insieme ai servizi ecosistemici che forniscono.

ATTIVITÀ DI GIORNO

Materiali: Quaderno, carta e matita o un file dedicato al computer dove conservare il proprio lavoro.

1. Scegli una o più domande sulla biosfera.
2. Scrivi o abbozza le tue risposte basandoti sulla tua comprensione senza cercare nulla.
3. Fai la stessa domanda a un familiare, un amico o un insegnante e scrivi o abbozza le loro risposte.
4. Quali sono le idee comuni nelle risposte che hai raccolto? Scrivi o abbozza i temi/idee comuni.
5. Crea la tua strategia per scavare più a fondo (chiedi a uno scienziato, controlla i siti web delle università e delle agenzie governative come la NASA e il NOAA, vai in biblioteca, progetta e conduci un esperimento, etc.) finché non sei soddisfatto che la risposta abbia senso per te.
6. Sommarizza ciò che è noto e sconosciuto sull’argomento della domanda. Nota anche quali prove ci sono a sostegno di ciò che è noto e come le prove sono state ottenute.
7. Dimostra la risposta che hai trovato su una scala da 1 a 10, dove 1 è debole con molte incertezze, 10 è perfetta.