La biosfera es la parte de la superficie terrestre donde hay seres vivos. De hecho, es la cubierta viva de la Tierra, es decir, está formada por los seres vivientes. El nombre se utiliza por analogía a las 3 capas de la biosfera: atmósfera (cubierta gaseosa o esfera de gases), hidrosfera (cubierta líquida o esfera de agua) y litosfera (cubierta sólida o esfera de piedra). En CurioSfera-Ciencia.com, te explicamos qué es la biosfera y sus características.
Ver cómo se distribuyen los seres vivos
Características de la biosfera
La biosfera se caracteriza por ser discontinua e irregular. Mientras que en algunos lugares hay una gran densidad de seres (en la selva ecuatorial, en la costa, en un delta, por ejemplo), en otros están prácticamente despoblados, como las cumbres de las grandes montañas.
Las partes de la biosfera
La biosfera se divide en 3 capas o partes donde puede haber vida:
- La atmósfera (el aire)
- La litosfera (el suelo)
- La hidrosfera (la tierra)
La biosfera en la tierra
Como hemos comentado, en la litosfera, se pueden encontrar diferentes densidades de poblaciones de seres vivos. Siempre en función del clima y de las características del terreno. No es lo mismo la vida que puede existir en medio del desierto que en un bosque tropical. Con la altura, los seres vivos se vuelven infrecuentes y la gran mayoría viven de forma casi permanente en contacto con el sustrato sólido.
En las grandes montañas, el límite de la vegetación se sitúa hacia los 6200 m, mientras que algunos animales llegan hasta los 6700 (se trata de algunas arañas y de pequeños insectos que se alimentan las primeras de los segundos, y éstos, de grandes de polen y fragmentos vegetales llevados por el viento).
La biosfera en la atmosfera
En la atmósfera libre la presencia de formas vivas es escasa y sólo se aventuran algunos animales bien adaptados al vuelo, como las aves y algunos insectos.
Ahora bien, hay también muchas formas vivientes pequeñas o microscópicas que son arrastradas de forma pasiva y que pueden alcanzar alturas considerables y ser llevadas a miles de quilómetros de distancia (a veces, además de microbios y esporas de vegetales, hay también insectos y otros animales pequeños que pueden ser arrastrados como las partículas de polvo).
Las razones por las que disminuyen los seres vivos con la altitud son bien simples: la disminución de la temperatura, la congelación de agua y la rareza del aire en las capas altas de la atmósfera. La mitad de la masa de la atmósfera se encuentra por debajo de los 5300 m, mientras que la mitad del vapor de agua que contiene esta en los primeros 1800 m. Esto ocasiona dificultades para respirar, y en las plantas para realizar la fotosíntesis.
La biosfera en el mar
En el mar hay animales y bacterias hasta las profundidades más grandes, aunque cuanto mayor es la profundidad menor es su densidad. Por el contrario, las plantas no llegan muy abajo y la razón en este caso es la falta de luz, necesaria para la fotosíntesis. Por término medio, la luz no atraviesa más allá de los 100 primeros metros y este es también el límite de las plantas acuáticas.
La temperatura en general es el principal factor, salvo de la humedad, que limita la presencia de animales y de plantas (como veremos más adelante), para los que son perniciosas tanto la congelación como las calores excesivos.
Son notables, sin embargo, los casos extremos de las algas Frústula y Amphiprora, que viven en los campos de pack (planas de hielo de la superficie de los mares polares), las pequeñas algas rojas y otros, que a menudo tiñen de este color los glaciares de las montañas de los Pirineos, o los insectos ísotoma y chione, que viven sobre la nieve.
Mientras que por el otro extremo hay que mencionar los arquibacterios, algunos de los cuales viven en el calor de las pilas de carbón mientras que otros lo hacen en se aguas termales sulfurosas, donde aguantan bien los 90 ° C (en el laboratorio soportan bien los 110 ° C).
Composición química de la biosfera
Si comparamos la composición química de las capas minerales más superficiales de la tierra descubriremos que los seres vivos están compuestos de carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O) y nitrógeno (N), muy abundantes en las capas externas de la Tierra, y ya en menor proporción de fósforo (P), azufre (S), potasio (K)…, que son también abundantes en la litosfera.
Estos elementos se encuentran, en los seres vivos, combinados en forma de moléculas grandes y complejas que se pueden clasificar en tres grupos: glúcidos, lípidos o grasas y proteínas. Actualmente estas moléculas son características de los seres vivos y las encontramos sólo en su cuerpo o en aquellos productos fabricados por ellos (por ejemplo, la leche, la madera, etc.). Esto no quiere decir que -hoy día- el hombre no sepa fabricar muchas en un laboratorio y en la industria.
Es pues por este motivo que se acostumbra a distinguir entre materia orgánica (la que forma los seres vivos) y materia inorgánica (aquella que constituye los seres naturales inertes) o también materia mineral.
En cuanto a las funciones de los seres vivos, fijémonos ahora que la alimentación o nutrición consiste en aprovecharse de unos materiales que el ser vivo toma del medio donde vive ya fabricar con ellos su propia materia orgánica y, además, obtener el energía necesaria para realizar sus funciones y movimientos. Básicamente, en el mundo natural el hecho de nutrirse se puede encontrar de dos formas:
- Como en las plantas verdes, que toman la materia mineral por las raíces (y también, en el caso del dióxido de carbono, por las hojas), y a partir de esto fabrican su propia materia orgánica, mediante un conjunto de reacciones químicas que llamamos fotosíntesis.
- Como los animales qué comen plantas u de otros animales, y aprovechan la materia orgánica que ingieren para fabricar su propia y obtener la energía que les es necesaria.
Estos dos tipos de nutrición se denominan, respectivamente, nutrición autótrofa y nutrición heterótrofa. El conjunto de reacciones químicas que llevan a cabo los seres vivos para nutrirse y transformar los alimentos y obtener la energía necesaria para vivir, sean autótrofos o heterótrofos, se llama metabolismo.
Los ciclos de la energía y de la materia en la biosfera
Todos conocemos aquel dicho según el cual «el pez grande se come al chico» y entendemos que, en este sentido, la naturaleza funciona como una cadena. Las plantas se caracterizan por producir materia orgánica, los herbívoros se comen las plantas y los herbívoros son, a su vez, comidos por los carnívoros.
Si esto mismo lo planteamos en términos de energía, en términos de organismos («Maquinarias») que necesitan energía («combustible») para funcionar, es evidente que los herbívoros la obtienen de su alimento vegetal y los carnívoros de la carne de los herbívoros.
Pero, ¿de dónde sacan la energía las plantas para transformar el agua, las sales minerales y el dióxido de carbono en su propia materia orgánica? Es evidente que de la energía solar.
Esta energía solar llega de forma continuada en la superficie terrestre y sólo una pequeña parte es aprovechada por las plantas (parte de la energía es reflejada por las nubes, por las mismas plantas, por el suelo, etc.). Sólo una milésima parte (0,1%) de la energía solar que llegó a la Tierra es convertida por las plantas en materia orgánica propia.
Parte de la energía almacenada por las plantas pasa a los herbívoros cuando estos se las comen, pero no toda, ya que el rendimiento no es del cien por cien, y lo mismo ocurre cuando un carnívoro se come un herbívoro o cuando un hongo o una bacteria obtiene su energía de la descomposición del cuerpo inerte de alguno de los anteriores.
Es decir, la energía va saltando de un tipo de organismo a otro y en cada paso hay pérdidas (energía disipada) que vuelven a la atmósfera y se escapan de la tierra.
El recorrido de la energía en la biosfera
Podemos decir que, con respecto a la utilización de la energía, los seres vivos no escapan de las leyes físicas generales, y en este sentido se cumplen las dos siguientes:
- La energía puede transformarse de una clase a otra, pero no puede destruirse, es decir ni se crea ni se destruye, sino que se transforma (pasa de energía lumínica a energía química o energía potencial de los alimentos, y finalmente a energía calórica o calor, en el ejemplo anterior).
- Ninguna transformación espontánea de energía en energía potencial no es eficaz al 100% (leyes de la termodinámica).
Así pues, tenemos que entender que el recorrido de la energía para la biosfera es un flujo procedente del Sol y que vuelve al espacio en forma de calor.
No ocurre lo mismo con la materia que forma el cuerpo de los seres vivos. Esta materia se utiliza una y mil veces de forma cíclica. Hemos dicho que la materia orgánica que constituye el cuerpo de los seres vivos está integrada por átomos de carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O), nitrógeno (N)…
Cuando un animal se come otro animal o una planta, los átomos de estos pasan a su cuerpo y cuando se muere y se descompone vuelven al suelo o al agua. Así pueden utilizarse de nuevo por las plantas para formar su materia orgánica y así volver a empezar un ciclo.
No importa que una vuelta de este ciclo pueda tardar siglos o miles de años; lo importante es comprender que, contrariamente a lo que ocurría con la energía, la materia disponible para los seres vivos es limitada y se ha de reutilizar una y otra vez.
A veces, estos elementos quedan apartados de la circulación en la biosfera porque entran a formar parte de las rocas y no vuelven a estar disponibles hasta que estas rocas se erosionan o se disuelven, como en el caso del carbono acumulado en forma de carbón y petróleo, por la intervención humana.
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