Biósfera


Ana Zita
Ana Zita
Científica

La biósfera es la zona de la Tierra donde se encuentran los seres vivos y los productos de sus actividades. Podríamos decir que es la capa terrestre donde existe la vida.

El término "biósfera" aparece primero en los trabajos del biólogo francés Jean-Baptiste Lamarck (1744-1829) y el geólogo austriaco Eduard Suess (1831-1914) en el siglo XIX. Pero fueron los trabajos del geoquímico ruso Vladimir Ivanovich Vernadsky (1863-1945) que despertó el interés en el estudio de la biósfera. 

Un sistema ecológico es un grupo de organismos vivos mutuamente relacionados junto con aquellos elementos que influencian a los organismos. La biósfera comprende entonces el estudio del sistema ecológico global.

Componentes de la biósfera

Como la zona en la que los organismos vivos existen, la biósfera incluye los organismos vivos, la tropósfera, la hidrósfera y la capa más superficial de la litosfera.

Atmósfera

La atmósfera es la capa de gases que envuelve a la Tierra. Consiste principalmente de oxígeno (21%) y nitrógeno (78%). En menor proporción están el dióxido de carbono y el ozono, que tienen un papel clave en el estado físico de la atmósfera y en procesos biológicos.

La tropósfera, la capa más baja de la atmósfera, se extiende hasta aproximadamente 8-10 km en las regiones polares y 16-18 km en los trópicos. Los procesos físicos que ocurren en la tropósfera determinan los cambios en el  clima y afectan fundamentalmente las condiciones climáticas en diferentes regiones de planeta.

Hidrósfera

La hidrósfera comprende las regiones del globo terráqueo donde se concentra el agua. El agua en sus tres diferentes estados es el principal compuesto en todos los componentes de la biósfera y uno de los factores básicos que permite la existencia de organismos vivos.

La mayoría del agua de la biósfera se encuentra en los océanos. Las aguas oceánicas contienen una cantidad considerable de sales (35 g/l) ademas de gases disueltos como dióxido de carbono y oxígeno.

El dióxido de carbono en el océano es asimilado por las plantas autótrofas a través de la fotosíntesis. Una parte del dióxido de carbono se usa para la producción de conchas y esqueletos de carbonato de seres vivos.

Litósfera

La litósfera es la capa sólida más externa de la tierra. Aquí encontramos el suelo, formado por mezcla de sustancias minerales y materia orgánica, producto de la descomposición de organismos, principalmente plantas, por bacterias y hongos. 

El suelo es el sustrato donde se establecen gran parte de los seres vivos, incluyendo la mayoría de los seres humanos.

Organismos vivos o biota

La totalidad de los organismos vivos, desde los más simples hasta los más complejos, conforman lo que conocemos como biota.

Plantas 

Las plantas forman en la tierra la cobertura vegetal que constituye la mayor parte de la película de materia viva. En los cuerpos de agua, esta película incluye el fitoplancton. Son seres autótrofos, es decir, producen materia orgánica a partir de sustancias inorgánicas del ambiente por el proceso de fotosíntesis.

Como base de la capa de materia viva de la superficie terrestre, en aquellas regiones donde las plantas no crecen, esta capa se reduce o desaparece.

Animales

Los animales abarcan una serie de grupos que van desde las esponjas y moluscos, hasta los insectos y vertebrados. Dos condiciones se requieren para la subsistencia de los animales:

  1. Cantidad suficiente de alimento: los animales son heterótrofos y dependen de la materia orgánica de otros seres vivos.
  2. Composición gaseosa del ambiente: los organismos aeróbicos solo pueden vivir  en presencia de una cantidad considerable de oxígeno para su respiración, mientras que para organismos anaeróbicos el oxígeno es tóxico.

La zona en la que los animales existen en la biósfera es mucho más amplia que el de las plantas aunque sigue siendo limitada. A diferencia de estas, la mayoría de los animales puede moverse. Algunas especies animales habitan las profundidades de la hidrósfera.

Hongos y bacterias

Los hongos son organismos heterótrofos al igual que los animales, usan materia orgánica producida por otros organismos para subsistir.

Las bacterias son con seguridad los organismos vivos con mayor distribución en la biósfera. Algunas se valen de la quimiosíntesis para producir materia orgánica. Por ejemplo, las bacterias nitrificantes que habitan el suelo, producen compuestos nitrogenados que luego son usados por las plantas.

Elementos de la biósfera

La biósfera existe como tal por la participación de diversos elementos que veremos a continuación.

Energía solar

Sin el sol, no existiría la biósfera. Es la fuente principal de energía para los procesos biológicos  como la fotosíntesis. Dado que la tierra es una esfera, la mayoría de la radiación solar es absorbida en bajas latitudes donde la temperatura del aire es mayor en comparación con latitudes media y altas. Esta diferencia de temperatura es una de las fuentes principales de energía para la circulación atmosférica y oceánica.

Ciclo del agua

El ciclo hidrológico en la biósfera es un intercambio continuo de agua entre la hidrosfera, la atmósfera, las capas superiores de la litosfera y los organismos vivos.

Vea también Ciclo del agua

Condiciones térmicas

Las condiciones térmicas necesarias para la vida son limitadas. La mayoría de las reacciones en los sistemas biológicos se producen entre 10 ºC y 50 ºC. Alguna plantas y bacterias se adaptaron a vivir en fuentes y aguas termales, donde las temperaturas llegan a 80 ºC o más.

La temperatura óptima para la fotosíntesis está entre 20 ºC y 30 ºC. A temperaturas por debajo de 0 ºC, las plantas sufren daño por la formación de cristales de hielo en sus tejidos. Un incremento en la temperatura también daña a las plantas, al causar destrucción de la clorofila y quemaduras en las hojas. Una excepción son las plantas suculentas y xerófitas (cactus) que tienen una resistencia mayor a las altas temperaturas.

Características de la biósfera

  • Distribución heterogénea e irregular de los organismos vivos.
  • Dependiendo del agua y la temperatura, la vegetación natural forma ecosistemas diversos, que incluyen la tundra, los bosques, las selvas tropicales, las sabanas y los desiertos.
  • Cada tipo de vegetación está asociada con un grupo de animales.
  • Abarca unos pocos kilómetros de grueso.
  • Es la zona de intercambio de materia entre la litosfera y la atmósfera.
  • Involucra los ciclos de formación y destrucción de materia viva.
  • La fuente de energía primordial proviene principalmente de la actividad fotosintética de las plantas.
  • El número de individuos cambia constantemente debido a los nacimientos y muertes en cada grupo ecológico.

Origen de la biósfera

Cuándo se originó la biósfera es difícil de establecer por falta de los registros necesarios. Se estima que las primeras formas de vida surgieron alrededor de 3,5 a 3,8 mil millones de años, asumiendo que la edad de la Tierra es de 4,5 a 4,7 mil millones de años.

Tampoco se sabe a ciencia cierta cómo se originó la vida en la Tierra. La teoría que prevalece es la de que la vida emergió del caldo hirviente que eran los océanos hace mil millones de años. La formación de organismos con capacidad de usar la luz solar (fototrópicos) fue el primer paso en el desarrollo de la biósfera primitiva.

Evolución de la biósfera

La aparición del hombre es un hito en la evolución de la biósfera. Como tal, la evolución de la biósfera presenta dos aspectos resaltantes:

  1. la historia de la biósfera desde el tiempo cuando la vida emergió sobre la tierra hasta el tiempo cuando la actividad humana empezó a influenciarla,
  2. el estudio de la biósfera en la época presente, el cual esta experimentando un impacto perjudicial debido a factores antropogénicos.

En esta tabla, se presentan los diferentes períodos geológicos y los acontecimientos significativos con respecto a la biósfera:

PeríodoAcontecimientos
PrecámbricoAparición de bacterias y algas azul-verdes
CámbricoSe desarrollan animales con esqueleto: trilobites, braquiópodos, esponjas, gastrópodos. Aparecen cefalópodos y moluscos.
OrdovícicoAumenta el número de animales en la hidrósfera. Aparecen las primeras plantas vasculares.
SilúricoPlantas herbáceas empiezan a poblar la litósfera. Se extienden las formas coralinas y de conchas.
DevónicoSe extienden las plantas por los continentes; aparecen los animales terrestres.
CarboníferoPenetran animales en el espacio aéreo.
PérmicoSe produce una gran glaciación: primera extinción masiva.
TriásicoAparecen los primeros dinosaurios.
JurásicoGrandes dinosaurios herbívoros (Diplodocos) y carnívoros (Ceratosaurus) habitan los continentes. Aparecen dinosaurios voladores (pterosauro). La vegetación terrestre está conformada por coníferas y helechos.
CretáceoAumenta la diversidad de los mamíferos. Se produce la segunda extinción masiva.
TerciarioAparecen los gorilas antropoides. Aumenta la diversidad de aves. Las angiospermas predominan en la superficie terrestre.
CuaternarioAparece el Homo sapiens.

Importancia de la biósfera para el ser humano

El ser humano forma parte de la biósfera, como tal, existe una influencia mutua. Vivimos en zonas del planeta donde es posible hacer uso de los recursos; intervenimos regiones del planeta para adaptarlas a nuestras necesidades. 

Somos los seres que mayor provecho ha obtenido de la biósfera. A través de nuestras interacciones con otras especies vivas conseguimos alimento, medicinas, vestimenta, refugio y entretenimiento.

Construimos estructuras como invernaderos donde podemos cultivar plantas en regiones donde no podrían sobrevivir. Levantamos represas en cursos de agua para aprovechar la energía hidroeléctrica, afectando el ecosistema de la zona.

Lamentablemente, el aprovechamiento ilimitado de los recursos de la tierra nos debe llamar la atención de la disponibilidad de dichos recursos para el futuro de la humanidad.

Hasta ahora, no se puede hablar de biósfera en otros planetas del Universo, a pesar de conocer la existencia de agua en otros cuerpos celestes, energía solar y materiales que son base para la vida. 

Biósfera y ecosistema

La biósfera comprende el conjunto de todos los ecosistemas que existen sobre el planeta. El factor más importante para la existencia de seres vivos es la relación mutua en los diferentes rangos del sistema ecológico. De entre estas relaciones, las relaciones tróficas conectan todos los animales con las  plantas, en primera linea a los herbívoros, y en cadenas sucesivas a los carnívoros.

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Ana Zita
Ana Zita
Graduada en bioanálisis en Universidad Central de Venezuela, con doctorado en bioquímica del Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas. Investigadora con más de diez años de experiencia en instituciones y universidades, actualmente divide la redacción de contenidos educativos con la agricultura científica.