Biosphère - Biosphere

Un composite en fausses couleurs de l'abondance mondiale des photoautotrophes océaniques et terrestres, de septembre 2001 à août 2017. Fourni par le projet SeaWiFS , NASA / Goddard Space Flight Center et ORBIMAGE .

La biosphère (du grec βίος bíos « vie » et σφαῖρα sphaira « sphère »), également connue sous le nom d' écosphère (du grec οἶκος oîkos « environnement » et σφαῖρα), est la somme mondiale de tous les écosystèmes . On peut aussi l'appeler la zone de vie sur Terre . La biosphère est virtuellement un système fermé en ce qui concerne la matière , avec un minimum d'entrées et de sorties. Concernant l' énergie , il s'agit d'un système ouvert, la photosynthèse captant l'énergie solaire à raison d'environ 130 Térawatts par an. Il s'agit cependant d'un système autorégulé proche de l'équilibre énergétique. Selon la définition biophysiologique la plus générale , la biosphère est le système écologique global intégrant tous les êtres vivants et leurs relations, y compris leur interaction avec les éléments de la lithosphère , de la cryosphère , de l' hydrosphère et de l' atmosphère . La biosphère est supposée avoir évolué , en commençant par un processus de biopoïèse (vie créée naturellement à partir de matière non vivante, comme de simples composés organiques) ou de biogenèse (vie créée à partir de matière vivante), il y a au moins 3,5 milliards d'années.

D'une manière générale, les biosphères sont des systèmes fermés et autorégulés contenant des écosystèmes. Cela inclut les biosphères artificielles telles que Biosphère 2 et BIOS-3 , et potentiellement celles sur d'autres planètes ou lunes.

Origine et usage du terme

Une scène de plage sur Terre, montrant simultanément la lithosphère (sol), l'hydrosphère (océan) et l'atmosphère (air)

Le terme « biosphère » a été inventé par le géologue Eduard Suess en 1875, qu'il a défini comme l'endroit à la surface de la Terre où habite la vie.

Bien que le concept ait une origine géologique, il est une indication de l'effet de Charles Darwin et de Matthew F. Maury sur les sciences de la Terre . Le contexte écologique de la biosphère date des années 1920 (voir Vladimir I. Vernadsky ), précédant l'introduction en 1935 du terme « écosystème » par Sir Arthur Tansley (voir histoire de l'écologie ). Vernadsky a défini l' écologie comme la science de la biosphère. C'est un concept interdisciplinaire pour intégrer l' astronomie , la géophysique , la météorologie , la biogéographie , l' évolution , la géologie , la géochimie , l' hydrologie et, de manière générale, toutes les sciences de la vie et de la Terre.

Définition étroite

Les géochimistes définissent la biosphère comme étant la somme totale des organismes vivants (la « biomasse » ou « biote » comme l'appellent les biologistes et les écologistes). En ce sens, la biosphère n'est que l'une des quatre composantes distinctes du modèle géochimique, les trois autres étant la géosphère , l' hydrosphère et l' atmosphère . Lorsque ces quatre sphères constitutives sont combinées en un seul système, celui-ci est connu sous le nom d' Écosphère . Ce terme a été inventé dans les années 1960 et englobe à la fois les composants biologiques et physiques de la planète.

La deuxième Conférence internationale sur la vie des systèmes fermés définis Biospherics comme la science et la technologie des analogues et des modèles de la Terre biosphère »; c'est-à-dire des biosphères artificielles semblables à la Terre. D'autres peuvent inclure la création de biosphères artificielles non terrestres, par exemple des biosphères centrées sur l'homme ou une biosphère martienne native, dans le cadre du thème de la biosphère.

La biosphère terrestre

Âge

Fossile de stromatolite estimé à 3,2 à 3,6 milliards d'années

Les premières preuves de la vie sur Terre comprennent du graphite biogénique trouvé dans des roches métasédimentaires vieilles de 3,7 milliards d'années de l' ouest du Groenland et des fossiles de tapis microbiens trouvés dans du grès vieux de 3,48 milliards d'années de l'Australie occidentale . Plus récemment, en 2015, des "restes de vie biotique " ont été découverts dans des roches vieilles de 4,1 milliards d'années en Australie-Occidentale. En 2017, des micro-organismes fossilisés putatifs (ou microfossiles ) ont été annoncés avoir été découverts dans des précipités d'évents hydrothermaux dans la ceinture de Nuvvuagittuq au Québec, au Canada, vieux de 4,28 milliards d'années, le plus ancien enregistrement de la vie sur terre, suggérant « un l'émergence de la vie" après la formation des océans il y a 4,4 milliards d'années , et peu de temps après la formation de la Terre il y a 4,54 milliards d'années. Selon le biologiste Stephen Blair Hedges , « si la vie est apparue relativement rapidement sur Terre... alors elle pourrait être courante dans l' univers ».

Le degré

le vautour de Rüppell
Xénophyophore , un organisme barophile, du rift des Galapagos .

Chaque partie de la planète, des calottes glaciaires polaires à l' équateur , abrite une forme de vie. Les progrès récents de la microbiologie ont démontré que les microbes vivent profondément sous la surface terrestre de la Terre, et que la masse totale de la vie microbienne dans les soi-disant « zones inhabitables » peut, en biomasse , dépasser toute la vie animale et végétale à la surface. L'épaisseur réelle de la biosphère sur terre est difficile à mesurer. Les oiseaux volent généralement à des altitudes allant jusqu'à 1 800 m (5 900 pi ; 1,1 mi) et les poissons vivent jusqu'à 8 372 m (27 467 pi ; 5,202 mi) sous l'eau dans la tranchée de Porto Rico .

Il existe des exemples plus extrêmes de vie sur la planète : le vautour de Rüppell a été trouvé à des altitudes de 11 300 m (37 100 pi ; 7,0 mi) ; les oies à tête barrée migrent à des altitudes d'au moins 8 300 m (27 200 pi; 5,2 mi); les yaks vivent à des altitudes aussi élevées que 5 400 m (17 700 pi; 3,4 mi) au-dessus du niveau de la mer; les chèvres de montagne vivent jusqu'à 3 050 m (10 010 pi; 1,90 mi). Les animaux herbivores à ces altitudes dépendent des lichens, des graminées et des herbes.

Les formes de vie vivent dans toutes les parties de la biosphère terrestre, y compris le sol , les sources chaudes , à l' intérieur des roches à au moins 19 km (12 mi) de profondeur sous terre, les parties les plus profondes de l'océan et au moins 64 km (40 mi) de haut dans l'atmosphère . Des micro - organismes , dans certaines conditions de test, ont été observés pour survivre au vide de l'espace extra-atmosphérique . La quantité totale de carbone bactérien du sol et du sous-sol est estimée à 5 × 10 17 g, soit le « poids du Royaume-Uni ». La masse des micro-organismes procaryotes - qui comprend les bactéries et les archées, mais pas les micro-organismes eucaryotes nucléés - peut atteindre 0,8 billion de tonnes de carbone (de la masse totale de la biosphère , estimée entre 1 et 4 billions de tonnes). Des microbes marins barophiles ont été trouvés à plus de 10 000 m de profondeur (33 000 pi; 6,2 mi) dans la fosse des Mariannes , le point le plus profond des océans de la Terre. En fait, des formes de vie unicellulaires ont été trouvées dans la partie la plus profonde de la fosse des Mariannes, près du Challenger Deep , à des profondeurs de 11 034 m (36 201 pi; 6,856 mi). D'autres chercheurs ont rapporté des études connexes selon lesquelles les micro-organismes se développent à l'intérieur des roches jusqu'à 580 m (1 900 pi; 0,36 mi) sous le fond marin sous 2 590 m (8 500 pi; 1,61 mi) d'océan au large des côtes du nord-ouest des États-Unis, ainsi que 2 400 m (7 900 ft; 1,5 mi) sous les fonds marins au large du Japon. Des microbes thermophiles cultivables ont été extraits de carottes forées à plus de 5 000 m (16 000 pi; 3,1 mi) dans la croûte terrestre en Suède, à partir de roches entre 65 et 75 °C (149-167 °F). La température augmente avec l'augmentation de la profondeur dans la croûte terrestre . La vitesse à laquelle la température augmente dépend de nombreux facteurs, notamment le type de croûte (continentale ou océanique), le type de roche, l'emplacement géographique, etc. La température la plus élevée connue à laquelle la vie microbienne peut exister est de 122 °C (252 °F) ( Methanopyrus kandleri Souche 116), et il est probable que la limite de la vie dans la " biosphère profonde " est définie par la température plutôt que par la profondeur absolue. Le 20 août 2014, des scientifiques ont confirmé l'existence de micro-organismes vivant à 800 m (2 600 pi ; 0,50 mi) sous la glace de l' Antarctique . Selon un chercheur, "Vous pouvez trouver des microbes partout - ils sont extrêmement adaptables aux conditions et survivent où qu'ils soient."

Notre biosphère est divisée en un certain nombre de biomes , habités par une flore et une faune assez similaires . Sur terre, les biomes sont séparés principalement par la latitude . Les biomes terrestres situés dans les cercles arctique et antarctique sont relativement dépourvus de vie végétale et animale , tandis que la plupart des biomes les plus peuplés se trouvent près de l' équateur .

Variation annuelle

Sur terre, la végétation apparaît sur une échelle allant du brun (végétation basse) au vert foncé (végétation dense) ;  à la surface de l'océan, le phytoplancton est indiqué sur une échelle allant du violet (faible) au jaune (élevé).  Cette visualisation a été créée avec des données provenant de satellites, notamment SeaWiFS, et d'instruments tels que la suite de radiomètres d'imagerie infrarouge visible de la NASA/NOAA et le spectroradiomètre d'imagerie à résolution modérée.

Biosphères artificielles

Biosphère 2
Biosphère 2 en Arizona.

Des biosphères expérimentales, également appelées systèmes écologiques fermés , ont été créées pour étudier les écosystèmes et le potentiel de soutien de la vie en dehors de la Terre. Il s'agit notamment des engins spatiaux et des laboratoires terrestres suivants :

Biosphères extraterrestres

Aucune biosphère n'a été détectée au-delà de la Terre ; par conséquent, l'existence de biosphères extraterrestres reste hypothétique. L' hypothèse des terres rares suggère qu'elles devraient être très rares, à l'exception de celles composées uniquement de vie microbienne . D'autre part, les analogues de la Terre peuvent être assez nombreux, du moins dans la galaxie de la Voie lactée , étant donné le grand nombre de planètes. Trois des planètes découvertes en orbite autour de TRAPPIST-1 pourraient éventuellement contenir des biosphères. Compte tenu de la compréhension limitée de l' abiogenèse , on ignore actuellement quel pourcentage de ces planètes développent réellement des biosphères.

Sur la base des observations de l' équipe du télescope spatial Kepler , il a été calculé qu'à condition que la probabilité d'abiogenèse soit supérieure à 1 à 1000, la biosphère extraterrestre la plus proche devrait se trouver à moins de 100 années-lumière de la Terre.

Il est également possible que des biosphères artificielles soient créées dans le futur, par exemple avec la terraformation de Mars .

Voir également

Les références

Lectures complémentaires

Liens externes