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Die Biosphäre besteht aus allen lebenden Organismen auf der Erde, einschließlich Menschen und anderen Tieren, Pflanzen und Mikroorganismen, zusammen mit der organischen Substanz, die sie produzieren. Der Begriff "Biosphäre" wurde 1875 von Eduard Suess geprägt, in den 1920er Jahren jedoch von Vladimir Vernadsky weiter verfeinert, um seine derzeitige wissenschaftliche Verwendung zu kennzeichnen. Die Biosphäre hat fünf Ebenen der Organisationsstruktur.
Erdbiome
Die Biosphäre ist in Regionen unterteilt, die als Biomes bezeichnet werden. Biomes sind die größte der fünf Organisationsebenen. Wissenschaftler klassifizieren die Biome in fünf Haupttypen: Wasser, Wüste, Wald, Grasland und Tundra. Der Hauptgrund für die Klassifizierung der Biosphäre in Biome ist die Hervorhebung der Bedeutung der physikalischen Geographie für Gemeinschaften lebender Organismen. Ein Biom kann mehrere Ökosysteme enthalten und wird durch die Geographie, das Klima und die in der Region heimischen Arten definiert. Zu den Faktoren, die das Klima bestimmen, gehören die Durchschnittstemperatur, die Niederschlagsmenge und die Luftfeuchtigkeit. Bei der Klassifizierung von Arten konzentrieren sich die Wissenschaftler traditionell auf die in einer bestimmten Region heimischen Vegetationstypen.
Ökosystemmerkmale
Ökosysteme sind die zweite organisatorische Klassifikation bei der Untersuchung der fünf Ebenen der Biosphäre. Ein Ökosystem enthält biotische Faktoren wie Tiere und Pflanzen sowie abiotische Faktoren wie Sauerstoff, Stickstoff und Kohlenstoff. Ökosysteme werden aufgrund der Wechselwirkung und des Energietransfers unterteilt. In jedem Ökosystem wird Energie verbraucht und Materie in Form von Chemikalien und Nährstoffen zwischen verschiedenen Gruppen von Organismen und ihrer Umgebung zyklisiert. Ein grundlegendes Beispiel ist, dass Primärproduzenten wie Pflanzen durch Photosynthese Energie aus der Sonne gewinnen. Verbraucher wie Tiere essen die Pflanzen, um Energie zu gewinnen. Wenn die Tiere sterben, fressen die Zersetzer die Körper und setzen Chemikalien frei, die den Boden anreichern und Pflanzen das Wachstum ermöglichen.
Artengemeinschaften
Eine Community ist die dritte Organisationsebene in der Biosphäre. Mehrere Artenpopulationen bilden eine Gemeinschaft. Gemeinschaften teilen einen bestimmten Lebensraum oder eine bestimmte Umgebung. Die Gemeinschaften an einem bestimmten Ort sind auf Arten beschränkt, die angesichts der abiotischen Faktoren wie Temperatur, pH-Wert und Nährstoffe in Luft und Boden überleben können. Die Artengemeinschaften sind auch durch biotische Faktoren wie Raubtiere und verfügbare Nahrungsquellen begrenzt.
Bevölkerungszahl
Eine Population, die vierte Ebene der Biosphäre, umfasst alle Mitglieder einer einzigen Art, die in einem bestimmten Lebensraum leben. Eine Bevölkerung kann Tausende von Mitgliedern oder nur einige hundert Mitglieder umfassen. Das Hinzufügen oder Entfernen einer Population kann sich auf ein gesamtes Ökosystem auswirken. Indikatorarten sind wichtige Gruppen, anhand derer Wissenschaftler die Gesundheit eines Ökosystems bestimmen, während das Vorhandensein von Schlüsselarten tiefgreifende Auswirkungen auf das gesamte Ökosystem haben kann.
An der Basis: Organismen
Organismen, die letzte Ebene der Biosphäre, werden als Lebewesen definiert, die DNA zur Replikation verwenden. Einzelne Organismen werden als Individuen bezeichnet, während Gruppen von Organismen als Spezies betrachtet werden. Organismen werden normalerweise auf zwei Arten klassifiziert: durch ihre Zellstruktur oder durch die Art, wie sie Energie erhalten. Die Zellstruktur unterteilt Organismen in Prokaryoten mit frei schwebender DNA in kernlosen Zellen und in Eukaryoten, deren DNA im Zellkern enthalten ist. Organismen werden entweder als Autotrophe wie Pflanzen betrachtet, die Energie durch Selbsternährung gewinnen, oder als Heterotrophe wie Tiere, die andere Organismen verbrauchen müssen, um Energie zu gewinnen.