Vad är biosfären?
Biosfären – livets sfär – namngavs av Eduard Suess 1875, men beskrevs inte helt och hållet som begrepp förrän Vladimir Vernadsky gjorde det på 1920-talet. Biosfären består av biom, eller biofysiska zoner, fyllda med många ekosystem. Varje ekosystem består av en komplicerad uppsättning arter som är anpassade till de rådande förhållandena, från havsbottnarna till landytan och de högsta bergen. Det omfattar livsformer som sträcker sig i storlek från mikroskopiska bakterier till den gigantiska blåvalen. Biosfären har funnits i miljarder år, men har drabbats av fem massutdöenden i det geologiska förflutna och står nu inför existentiella hot mot artmångfalden från mänsklig verksamhet.
Hur fungerar biosfären?
Under hela livets utveckling på jorden, från primitiva organismer till den nuvarande uppsättningen, har alla livsformer funnit sätt att skaffa energi, skaffa sig näring för att bygga upp organiska molekyler och fortplanta sig. Energi från solen fångas upp av fotosyntetiserande organismer som kallas autotrofer, eller producenter, som kan utnyttja solenergin för att omvandla oorganiska molekyler till organiska molekyler – livets byggstenar. Dessa organiska molekyler lagrar energi och konsumeras av andra icke-fotosyntetiska organismer som kallas heterotrofa organismer eller konsumenter. Denna till synes enkla process – till exempel att gräs äts upp av rådjur – tog miljarder år att utvecklas. Genom evolutionsprocessen diversifieras arterna för att fylla de tillgängliga möjligheterna till existens, vilket skapar en ständigt föränderlig uppsättning växter och djur som finns i jordens biom från tundra till regnskogar.
Livets mångfald
Korallrev i Papua Nya Guinea. Korallrev kallas ibland för havets regnskog på grund av det överflöd av liv som finns i dem. Sammanlagt har 90 000 unika arter av marina växter och djur identifierats i korallrev.
Livet är allestädes närvarande på jorden, men den biologiska produktiviteten varierar kraftigt från öknar till regnskogar. Cirka 1,9 miljoner arter har namngetts, men det finns uppskattningsvis fem till trettio miljoner eller fler arter som utgör den biologiska mångfalden på jorden. Många av de oidentifierade arterna finns på särskilt svårtillgängliga platser, t.ex. i havsmiljöer i Antarktis, eller extremofila arter som lever där det är intensivt varmt, kallt eller surt. Under fötterna och under havet kryllar det av tusentals, om inte miljontals olika organismer, varav många är oidentifierade eftersom det helt enkelt inte har funnits tillräckligt med tid och uppmärksamhet för att sortera ut alla dessa små livsformer.
Fytomassan, eller massan av växter, uppskattas till cirka 500 till 800 GtC (miljarder ton kol). Uppskattningar av massan av heterotrofa organismer domineras av stora osäkerheter när det gäller massan av organismer som lever i marken, djupt under marken och i havssediment. Prokaryoter, enkla organismer utan kärna (bakterier och arkéer), kan ensamma ha samma massa som växter. Andra heterotrofa organismer på land och i havet än prokaryoter utgör ett relativt litet bidrag till den totala massan. Uppskattningar av biosfärens totala massa är mer än 1 TtC (biljoner ton C) och kanske så mycket som 4 TtC.
Rainforest in Blue Mountains, Australia. En stor del av världens biologiska mångfald finns i regnskogarna som är utspridda över hela jordklotet. Trots regnskogarnas avgörande betydelse för mänskligt liv och jordens system som helhet är de ständigt hotade av människor som tar över dessa livsmättade skogar för jordbruk och andra ändamål.
Hur förändras biosfären?
Sviten av arter på jorden vid varje given tidpunkt förändras ständigt genom evolutionsprocessen. Under geologisk tid har fler arter dött ut än vad som finns idag. Ett dramatiskt exempel på denna förändring är tidigare utdöende händelser. Paleobiologer och geologer har sammanställt bevis i den geologiska dokumentationen för fem massutdöenden som minskat jordens biologiska mångfald till en del av dess fulla potential. Ett anmärkningsvärt exempel är massutdöendet för 65 miljoner år sedan som sammanföll med slutet på dinosauriernas tidsålder.
Abruten förändring av de fysikaliska och kemiska faktorer som är grundläggande för livet är nyckeln till massutdöenden. Efter varje massutdöende återhämtar sig mångfalden av liv långsamt för att fylla det ekosystem som finns tillgängligt i jordens miljö. Denna process kan ta miljontals år av evolution.
Potentiella orsaker till massutdöenden i det förflutna är bland annat massiva och långvariga vulkanutbrott och nedslag från kometer och/eller asteroider – båda orsakar följdändringar i atmosfären på grund av de uppslungade spillrorna som blockerar inkommande solljus. Ihållande eller mycket snabba klimatförändringar och förändringar av havsnivån är också möjliga förklaringar till tidigare massutrotningar.
Sedan den senaste istiden har mänsklig verksamhet som förändrar markanvändningen varit en dramatisk faktor i störningen av arters livsmiljöer. Till exempel ägnas cirka 35 procent av den isfria marken åt mänskligt jordbruk, och som en följd av denna expansion tvingas arter in i miljöer där de är dåligt lämpade för att överleva. Sedan den industriella revolutionen har mänsklig verksamhet förändrat luft- och vattenkvaliteten och tvingat fram klimatförändringar. Dessa faktorer, utöver förändrad markanvändning, samverkar på komplexa sätt för att påverka den biologiska mångfalden. Många forskare anser att vår nuvarande tidsålder är ett sjätte massutdöende. En uppskattning av utdöendet till följd av framtida klimatförändringar (som beräknas uppgå till mellan 3,6 och 5,4 grader Celsius), när de kombineras med annan mänsklig påverkan på den biologiska mångfalden, visar att 20-30 procent av de identifierade arter som är kända i dag skulle kunna gå förlorade tillsammans med de ekosystemtjänster som de tillhandahåller.
JOURNAL ACTIVITET
Material: Skrivbord, papper och penna eller en särskild datafil där du kan spara ditt arbete.
- Välj en eller flera av biosfärfrågorna.
- Skriv ner eller skissa dina svar utifrån din egen förståelse utan att slå upp något.
- Ställ samma fråga/frågor till en familjemedlem, en vän eller en lärare och skriv ner eller skissa deras svar.
- Vad är de gemensamma idéerna i svaren du har samlat in? Skriv eller skissa de gemensamma teman/idéer.
- Finn på en egen strategi för att gräva djupare (fråga en forskare, kolla universitetens och myndigheternas webbplatser som NASA och NOAA, gå till biblioteket, utforma och genomföra ett experiment etc.) tills du är nöjd med att svaret är begripligt för dig.
- Sammanfatta vad som är känt och okänt om ämnet för frågan/frågorna. Notera också vilka bevis som stöder det som är känt och hur bevisen har erhållits.
- Bedöm det svar du har kommit fram till på en skala från 1 till 10, där 1 är svagt med stor osäkerhet och 10 är perfekt.