Biosfer

Biosfer (yun. βίος bios "həyat" və σφαῖρα sfaira "sfera") — dünya miqyasındakı bütün ekosistemlərin məcmusu. Onu Yerdəki həyat zonası da adlandırmaq olar. Biosfer maddəyə nəzərən faktiki qapalı sistemdir, giriş və çıxışlar minimaldır. Enerji baxımından isə o açıq sistemdir, fotosintez nəticəsində təxminən ildə 130 Teravatt sürətlə günəş enerjisini qəbul edir.[1] Bununla belə, o, enerji tarazlığına yaxın olan özünü tənzimləyən sistemdir.[2] Yerdəki torpaq karbon süngəri bu sistemin tənzimləyici komponentidir.[3] Ən ümumi biofizioloji təriflə, biosfer bütün canlıları və onların əlaqələrini, o cümlədən litosfer, kriosfer, hidrosfer, rizosferatmosfer elementləri ilə qarşılıqlı əlaqəsini birləşdirən qlobal ekoloji sistemdir. Biosferin ən azı təxminən 3,5 milyard il əvvəl biopoez (təbii olaraq qeyri-canlı maddələrdən, məsələn, sadə üzvi birləşmələrdən yaranmış həyat) və ya biogenez (canlı maddədən yarannmış həyat) prosesindən başlayaraq təkamülə uğradığı güman edilir.[4][5]

Qlobal biosfer. Şəkildə Yerin bitki və plankton örtüyü təsvir olunmuşdur.

Ümumi mənada biosferlər ekosistemləri ehtiva edən hər hansı qapalı, özünü tənzimləyən sistemlərdir. Buraya Biosphere 2 və BIOS-3 kimi süni biosferlər və potensial olaraq digər planetlər və ya aylardakı biosferlər daxildir.[6]

Terminin mənşəyi və istifadəsiRedaktə

 
Litosfer (torpaq), hidrosfer (okean) və atmosferi (hava) eyni vaxtda göstərən çimərlik mənzərəsi

"Biosfer" termini 1875-ci ildə geoloq Eduard Zyuss tərəfindən Yer səthində canlıların məskunlaşdığı mühit mənasında işlədilmişdir.[7]

Konsepsiya geoloji mənşəli olsa da, həm Çarlz Darvinin, həm də Metyu F. Maurinin Yer elmlərinə təsirinin göstəricisidir. Biosferin ekoloji konteksti 1935-ci ildə Artur Tansley tərəfindən "ekosistem" termininin işlədilməsindən əvvəl 1920-ci illərdən gəlir. Vladimir Vernadski ekologiyanı biosfer haqqında elm kimi müəyyən etmişdir. Bu astronomiya, geofizika, meteorologiya, biocoğrafiya, təkamül, geologiya, geokimya, hidrologiya və ümumiyyətlə, bütün həyat və Yer elmlərini birləşdirən fənlərarası konsepsiyadır.

Dar mənalı tərifRedaktə

Geokimyaçılar biosferi canlı orqanizmlərin ümumi məcmusu kimi müəyyən edirlər (bioloq və ekoloqların istinad etdiyi "biokütlə" və ya "biom"). Bu mənada biosfer geokimyəvi modelin dörd ayrı komponentindən biridir, digər üçü isə geosfer, hidrosfer və atmosferdir. Bu dörd komponentli sfera bir sistemdə birləşdirildikdə, o, ekosfer kimi tanınır. Bu termin 1960-cı illərdə istifadə edilmişdir və planetin həm bioloji, həm də fiziki komponentlərini əhatə edir.[8]

Qapalı Həyat Sistemləri üzrə İkinci Beynəlxalq Konfrans biosferi Yer biosferinin analoq və modellərinin elm və texnologiyası kimi müəyyən etdi; yəni Yerə bənzər süni biosferləri.[9]

Yer biosferiRedaktə

YaşRedaktə

 
Stromatolit fosilinin yaşı 3,2-3,6 milyard ildir

Yer kürəsində həyatın ən erkən dəlillərinə Qərbi Qrenlandiyanın 3,7 milyard illik metamorfik çökmə süxurlarda tapılan biogen qrafit[10]Qərbi Avstraliyadan olan 3,48 milyard illik qum daşında tapılan mikrob mat fosilləri daxildir[11][12]. Bu yaxınlarda, 2015-ci ildə Qərbi Avstraliyada 4,1 milyard illik süxurlarda "biotik həyat qalıqları" tapıldı[13][14]. 2017-ci ildə, Kanadanın Kvebek əyalətinin Nuvvuagittuq qurşağında 4,28 milyard il yaşı olan hidrotermal çöküntülərdə ehtimal edilən fosilləşmiş mikroorqanizmlərin (və ya mikrofosillərin) aşkar edildiyi elan edildi ki, bu da yer üzündəki həyatın ən qədim rekordu idi ki, bu da okeanların əmələ gəlməsindən 4,4 milyarddan sonra "həyatın demək olar ki, ani olaraq ortaya çıxdığını" göstərir.[15][16][17][18] Bioloq Stefen Bleyr Hedcesin fikrincə, "Əgər həyat Yer üzündə nisbətən tez yaransaydı ... o zaman kainatda yayğın ola bilərdi".[13]

HüdudlarRedaktə

 
Rüppel kərkəsi

Qütb buzlaqlarından tutmuş ekvatora qədər planetin hər bir hissəsində bir növ həyat var. Mikrobiologiyanın son nailiyyətləri mikrobların Yerin yer səthinin dərinliklərində yaşadığını və "yaşamaq üçün əlverişsiz zonalar" adlanan ərazilərdə mikrob həyatının ümumi kütləsinin biokütlədə səthdəki bütün heyvanat və bitkilər aləminindən çox ola biləcəyini nümayiş etdirdi. Yerdəki biosferin faktiki qalınlığını ölçmək çətindir. Quşlar, adətən, 1,800 m (5,900 fut; 1,1 mil) yüksəklikldə uçur və balıqlar Puerto Riko çökəkliyində 8,372 m (27,467 fut; 5,202 mil) suyun altında yaşayırlar.[4]

Planetdə həyat üçün daha ekstremal nümunələr var: Rüppel kərkəsi 11.300 m (37.100 fut; 7.0 mil) yüksəklikdə tapılmışdır; zolaqlıbaş qazlar ən azı 8,300 m (27,200 fut; 5,2 mil) yüksəklikdən miqrasiya edirlər; yaklar dəniz səviyyəsindən 5,400 m (17,700 fut; 3,4 mil) yüksəklikdə yaşayır; dağ keçiləri 3,050 m (10,010 fut; 1,90 mil) hündürlükdə yaşayır. Bu yüksəkliklərdə otyeyən heyvanlar şibyələrdən, otlardan və digər bitkilərdən asılıdır.

 
Qalapaqos riftindən barofil orqanizm olan ksenofiofor

Həyat formaları torpaq, isti bulaqlar, yerin ən azı 19 km (12 mil) dərinliyində, okeanın ən dərin hissələrində və atmosferdə ən azı 64 km (40 mil) yüksəklikdə olan qayaların içərisində də daxil olmaqla Yer biosferinin hər yerində mövcuddur.[19] [20][21] Mikroorqanizmlərin müəyyən sınaq şərtləri altında kosmosun vakuumunda sağ qalması müşahidə edilmişdir.[22][23] Torpaq və yeraltı bakterial karbonun ümumi miqdarı 5 × 1017 q və ya "Birləşmiş Krallığın çəkisi" kimi qiymətləndirilir.[19] Nüvəli eukariot mikroorqanizmləri deyil, bakteriya və arxeyləri əhatə edən prokariot mikroorqanizmlərin kütləsi 0,8 trilyon ton karbon ola bilər (ümumi biosfer kütləsinin 1 ilə 4 trilyon ton arasında olduğu təxmin edilir).[24] Barofil dəniz mikrobları Yer okeanlarının ən dərin nöqtəsi olan Mariana çökəkliyində 10.000 m (33.000 fut; 6.2 mil) dərinlikdə aşkar edilmişdir.[25] Əslində, birhüceyrəli həyat formaları Mariana çökəkliyinin ən dərin hissəsində, Çəllencer Dərinliyi tərəfindən 11,034 m (36,201 fut; 6,856 mil) dərinlikdə aşkar edilmişdir.[26][27][28] Digər tədqiqatçılar, mikroorqanizmlərin ABŞ-ın şimal-qərb sahillərində okeanın 2590 m (8500 fut; 1.61 mil) altında dəniz dibindən 580 m (1,900 fut; 0,36 mil) aşağıya qədər olan qayaların içərisində inkişaf etdiyi ilə bağlı araşdırmalar bildirdilər[27][29], eləcə də 2400 m (7900 fut; 1,5 mil) Yaponiyadan dəniz dibinin altında.[30] İsveçdə Yer qabığına 5000 m (16,000 fut; 3,1 mil)-dən çox qazılmış nüvələrdən,[31] 65–75 °C (149–167 °F) arasında olan süxurlardan kultivasiya edilə bilən termofilik mikroblar çıxarılmışdır. Yer qabığının dərinliyi artdıqca temperatur artır. Temperaturun yüksəlmə sürəti bir çox amillərdən, o cümlədən qabığın növündən (kontinental və okeanik), qayanın növündən, coğrafi yerdən və s. asılıdır. Mikrob üçün həyatını sürdürə biləcəyi ən böyük məlum temperatur 122 °C-dir (252 °F) (Methanopyrus kandleri Strain 116) və çox güman ki, "dərin biosferdə" həyatın həddi mütləq dərinlikdən çox temperaturla müəyyən edilir. 20 avqust 2014-cü ildə elm adamları Antarktida buzunun altında 800 m dərinlikdə yaşayan mikroorqanizmlərin mövcudluğunu təsdiq etdilər ( 2,600 fut; 0,50 mil).[32][33] Bir tədqiqatçıya görə, "Mikrobları hər yerdə tapa bilərsiniz - onlar şəraitə çox uyğunlaşa bilirlər və harada olurlarsa olsunlar, sağ qalırlar".[27]

Bizim biosferimiz kifayət qədər oxşar flora və faunanın yaşadığı bir sıra biomlara bölünür. Quruda biomlar ilk növbədə enliyə görə ayrılır. Arktika və Antarktika Çevrələri daxilində yerləşən yer biomları nisbətən bitki və heyvanat aləmindən kasaddır, biomların əksəriyyəti isə daha çox ekvatorun yaxınlığında yerləşir.

İllik dəyişməRedaktə

Süni biosferlərRedaktə

 
Biosphere 2, Arizona

Eksperimental biosferlər, həmçinin qapalı ekoloji sistemlər adlanır, ekosistemləri və Yerdən kənarda həyatı dəstəkləmək potensialını öyrənmək üçün yaradılmışdır. Bunlara kosmik gəmilər və aşağıdakı yerüstü laboratoriyalar daxildir:

  • Biosphere 2, Arizona, ABŞ, 3,15 akr (13,000 m2 ).
  • BIOS-1, BIOS-2 və BIOS-3, o zaman Sovetlər İttifaqının ərazisində olan Sibirin Krasnoyarsk şəhərindəki Biofizika İnstitutunda.[34]
  • Biosphere J (CEEF, Qapalı Ekologiya Təcrübə Obyektləri), Yaponiyada bir təcrübə.[35][36]
  • Universitat Autònoma de Barcelona-da Mikro-Ekoloji Həyat Dəstəyi Sistemi Alternativi (MELiSSA )

Yerdənkənar biosferlərRedaktə

Yerdən kənarda heç bir biosfer aşkar edilməmişdir; buna görə də yerdənkənar biosferlərin mövcudluğu hipotetik olaraq qalır. Nadir Yer fərziyyəsi onların yalnız mikrob həyatından ibarət olanlar istisna olmaqla, çox nadir olmalarını təklif edir.[37] Digər tərəfdən, planetlərin çoxluğunu nəzərə alsaq, Yerin analoqları ən azı Süd Yolu qalaktikasında kifayət qədər çox ola bilər.[38] TRAPPIST-1 orbitində fırlanan kəşf edilmiş planetlərdən üçü, ehtimal ki, biosferləri ehtiva edə bilər.[39] Abiogenez haqqında məhdud anlayışı nəzərə alaraq, bu planetlərin neçə faizinin əslində biosferləri inkişaf etdirdiyi hələlik məlum deyil.

Kepler Kosmik Teleskopu komandasının müşahidələri əsasında hesablanıb ki, abiogenez ehtimalı 1-dən 1000-ə qədər olarsa, ən yaxın yadplanetli biosferi Yerdən 100 işıq ili məsafədə olmalıdır.[40]

Gələcəkdə, məsələn, Marsın terraformasiyasıyla süni biosferlərin yaradılması da mümkündür.[41]

Həmçinin baxRedaktə

İstinadlarRedaktə

  1. Nealson, Kenneth H.; Zeki, S.; Conrad, Pamela G. (1999). "Life: past, present and future". Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B: Biological Sciences. 354 (1392): 1923–1939. doi:10.1098/rstb.1999.0532. PMC 1692713. PMID 10670014.
  2. "Biosphere" in The Columbia Encyclopedia, 6th ed. (2004) Columbia University Press.
  3. Jehne, Walter, Regenerate Earth
  4. 1 2 Campbell, Neil A.; Brad Williamson; Robin J. Heyden (2006). Biology: Exploring Life . Boston, Massachusetts: Pearson Prentice Hall. ISBN 978-0-13-250882-7.
  5. Zimmer, Carl (3 October 2013). "Earth's Oxygen: A Mystery Easy to Take for Granted". The New York Times.
  6. "Meaning of biosphere". WebDictionary.co.uk. WebDictionary.co.uk.
  7. Suess, E. (1875) Die Entstehung Der Alpen [The Origin of the Alps]. Vienna: W. Braunmuller.
  8. Möller, Detlev (December 2010). Chemistry of the Climate System . De Gruyter. pp. 118 –119. ISBN 978-3-11-022835-9.
  9. Bebarta, Kailash Chandra (2011). Dictionary of Forestry and Wildlife Science. New Delhi: Concept Publishing Company. p. 45. ISBN 978-81-8069-719-7.
  10. Ohtomo, Yoko; Kakegawa, Takeshi; Ishida, Akizumi; Nagase, Toshiro; Rosing, Minik T. (8 December 2013). "Evidence for biogenic graphite in early Archaean Isua metasedimentary rocks". Nature Geoscience. 7 (1): 25–28. Bibcode:2014NatGe...7...25O. doi:10.1038/ngeo2025.
  11. Borenstein, Seth (13 November 2013). "Oldest fossil found: Meet your microbial mom". AP News.
  12. Noffke, Nora; Christian, Daniel; Wacey, David; Hazen, Robert M. (8 November 2013). "Microbially Induced Sedimentary Structures Recording an Ancient Ecosystem in the ca. 3.48 Billion-Year-Old Dresser Formation, Pilbara, Western Australia". Astrobiology. 13 (12): 1103–24. Bibcode:2013AsBio..13.1103N. doi:10.1089/ast.2013.1030. PMC 3870916. PMID 24205812.
  13. 1 2 Borenstein, Seth (19 October 2015). "Hints of life on what was thought to be desolate early Earth". Excite. Yonkers, NY: Mindspark Interactive Network. Associated Press.
  14. Bell, Elizabeth A.; Boehnike, Patrick; Harrison, T. Mark; et al. (19 October 2015). "Potentially biogenic carbon preserved in a 4.1 billion-year-old zircon". Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 112 (47): 14518–21. Bibcode:2015PNAS..11214518B. doi:10.1073/pnas.1517557112. PMC 4664351. PMID 26483481.
  15. Dodd, Matthew S.; Papineau, Dominic; Grenne, Tor; Slack, John F.; Rittner, Martin; Pirajno, Franco; O'Neil, Jonathan; Little, Crispin T. S. (2 March 2017). "Evidence for early life in Earth's oldest hydrothermal vent precipitates" (PDF). Nature. 343 (7643): 60–64. Bibcode:2017Natur.543...60D. doi:10.1038/nature21377. PMID 28252057. S2CID 2420384.
  16. Zimmer, Carl (1 March 2017). "Scientists Say Canadian Bacteria Fossils May Be Earth's Oldest". The New York Times.
  17. Ghosh, Pallab (1 March 2017). "Earliest evidence of life on Earth 'found". BBC News.
  18. Dunham, Will (1 March 2017). "Canadian bacteria-like fossils called oldest evidence of life". Reuters.
  19. 1 2 University of Georgia (25 August 1998). "First-Ever Scientific Estimate Of Total Bacteria On Earth Shows Far Greater Numbers Than Ever Known Before". Science Daily.
  20. Hadhazy, Adam (12 January 2015). "Life Might Thrive a Dozen Miles Beneath Earth's Surface". Astrobiology Magazine.
  21. Fox-Skelly, Jasmin (24 November 2015). "The Strange Beasts That Live In Solid Rock Deep Underground". BBC Online.
  22. Zhang, K. Dose; A. Bieger-Dose; R. Dillmann; M. Gill; O. Kerz (1995). A. Klein, H. Meinert, T. Nawroth, S. Risi, C. Stride. "ERA-experiment "space biochemistry"". Advances in Space Research. 16 (8): 119–129. Bibcode:1995AdSpR..16..119D. doi:10.1016/0273-1177(95)00280-R. PMID 11542696.
  23. Horneck G; Eschweiler U; Reitz G; Wehner J; Willimek R; Strauch K. (1995). "Biological responses to space: results of the experiment "Exobiological Unit" of ERA on EURECA I". Adv. Space Res. 16 (8): 105–18. Bibcode:1995AdSpR..16..105H. doi:10.1016/0273-1177(95)00279-N. PMID 11542695.
  24. Staff (2014). "The Biosphere". Aspen Global Change Institute.
  25. Takamia; et al. (1997). "Microbial flora in the deepest sea mud of the Mariana Trench". FEMS Microbiology Letters. 152 (2): 279–285. doi:10.1111/j.1574-6968.1997.tb10440.x. PMID 9231422.
  26. "National Geographic, 2005".
  27. 1 2 3 Choi, Charles Q. (17 March 2013). "Microbes Thrive in Deepest Spot on Earth". LiveScience.
  28. Glud, Ronnie; Wenzhöfer, Frank; Middelboe, Mathias; Oguri, Kazumasa; Turnewitsch, Robert; Canfield, Donald E.; Kitazato, Hiroshi (17 March 2013). "High rates of microbial carbon turnover in sediments in the deepest oceanic trench on Earth". Nature Geoscience. 6 (4): 284–288. Bibcode:2013NatGe...6..284G. doi:10.1038/ngeo1773.
  29. Oskin, Becky (14 March 2013). "Intraterrestrials: Life Thrives in Ocean Floor". LiveScience
  30. Morelle, Rebecca (15 December 2014). "Microbes discovered by deepest marine drill analysed". BBC News.
  31. Szewzyk, U; Szewzyk, R; Stenstrom, TR. (1994). "Thermophilic, anaerobic bacteria isolated from a deep borehole in granite in Sweden". Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA. 91 (5): 1810–1813. Bibcode:1994PNAS...91.1810S. doi:10.1073/pnas.91.5.1810. PMC 43253. PMID 11607462.
  32. Fox, Douglas (20 August 2014). "Lakes under the ice: Antarctica's secret garden". Nature. 512 (7514): 244–246. Bibcode:2014Natur.512..244F. doi:10.1038/512244a. PMID 25143097.
  33. Mack, Eric (20 August 2014). "Life Confirmed Under Antarctic Ice; Is Space Next?". Forbes.
  34. Salisbury FB; Gitelson JI; Lisovsky GM (Oct 1997). "Bios-3: Siberian experiments in bioregenerative life support". BioScience. 47 (9): 575–85. doi:10.2307/1313164. JSTOR 1313164. PMID 11540303.
  35. Nakano; et al. (1998). "Dynamic Simulation of Pressure Control System for the Closed Ecology Experiment Facility". Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers Series B. 64 (617): 107–114. doi:10.1299/kikaib.64.107.
  36. "Institute for Environmental Sciences"
  37. Ward, Peter D.; Brownlee, Donald (2004). Rare earth: why complex life is uncommon in the universe (2nd rev. ed.). New York: Copernicus. ISBN 978-0-387-95289-5.
  38. Choi, Charles Q. (21 March 2011). "New Estimate for Alien Earths: 2 Billion in Our Galaxy Alone". Space.com.
  39. Rees, Sir Martin (22 February 2017). "These new worlds are just the start. There are many more life-supporting planets out there waiting to be discovered". The Telegraph.
  40. Amri Wandel, On the abundance of extraterrestrial life after the Kepler mission.
  41. Zubrin, Robert; Wagner, Richard (2011). The Case for Mars: The Plan to Settle the Red Planet and Why We Must. Simon & Schuster. ISBN 978-1451608113.

Əlavə oxuRedaktə

  • Akif Əliyev "Kimya-ekologiya", Bakı-1996.
  • Вернадский В. И. Несколько слов о ноосфере // Успехи современной биологии. — 1944 г., № 18, стр. 113—120.
  • Вернадский В. И. Химическое строение биосферы Земли и её окружения — М.: Наука, 2001 г.
  • Структура биосферы // Наука и жизнь. — 1987. — № 10. — С. 32. — ISSN 0028-1263.
  • Моисеев, 1988, с. 48-111.
  • К. Э. Циолковский. Космическая философия. Сборник. — М.: ИДЛи, 2004.

Xarici keçidlərRedaktə