Aكاذبة اللون مركب من الوفرة الضوئية المحيطية والأرضية العالمية، من سبتمبر 2001 إلى أغسطس 2017. المقدمة من قبل سيويفس المشروع،ناسامركز غودارد لرحلات الفضاء وأوربيماج
المحيط الحيوي أو المجال الحيوي[1] أوالغلاف الحيوي[2] أوبايوسفير[3] هو مجموع جميع أنحاء العالمالنظم البيئية. ويمكن أيضا أن يطلق عليه منطقةحياة علىالأرض. المحيط الحيوي هو تقريبا نظام مغلق فيما يتعلق بالموضوع، مع الحد الأدنى من المدخلات والمخرجات. وفيما يتعلقالطاقة، وهو نظام مفتوح، مع التمثيل الضوئي التقاط الطاقة الشمسية بمعدل حوالي 130تيراواط سنويا.[4] ومع ذلك فهو نظام ذاتي التنظيم قريب من التوازن النشط.[5] من قبل الأكثر عموميةالفيزيولوجيا الحيوية تعريف، المحيط الحيوي هو العالميالبيئية نظام دمج جميع الكائنات الحية وعلاقاتهم، بما في ذلك تفاعلهم مع عناصرالغلاف الصخري،الغلاف الجليدي،الغلاف المائي،والغلاف الجوي. يفترض المحيط الحيوي أن يكونتطورت، بدءا من عمليةبيوبويسيس (الحياة التي أُنْشِئَت بشكل طبيعي من المواد غير الحية، مثل المركبات العضوية البسيطة) أوبيوجينيسيس (الحياة التي أُنْشِئَت من المادة الحية)، على الأقل بعض 3.5 قبل مليار سنة.[6][7]
بمعنى عام، المحيط الحيوي هو أي أنظمة مغلقة ذاتية التنظيم تحتوي على أنظمة بيئية تدعم الحياة باي شكل. وهذا يشمل المحيط الحيوي الاصطناعي مثلبيوسفير 2 والسير-3، ويحتمل أن تكون على كواكب أو أقمار أخرى.[8]
الشاطئ مشهد على الأرض، يظهر في وقت واحد الغلاف الصخري (الأرض) والغلاف المائي (المحيط) والغلاف الجوي (الهواء)
مصطلح «المحيط الحيوي» أو بيوسفير (باليونانية βίοςbíos) و (σφαῖρα المجال)، المعروف أيضا باسمالمحيط (باليونانية οἶκος)، صاغه الجيولوجيإدوارد سويس في عام 1875، والذي عرفه بأنه المكان علىسطح الأرض حيث يسكن الحياة.[9]
يعرف الجيوكيميائيون المحيط الحيوي بأنه المجموع الكلي للكائنات الحية ("الكتلة الحيوية"أو"بيوتا"كما أشار علماء الأحياء وعلماء البيئة). بهذا المعنى، فإن المحيط الحيوي ليس سوى واحد من أربعة مكونات منفصلة للنموذج الجيوكيميائي، والثلاثة الأخرى هيالغلاف الأرضي,الغلاف المائي، والغلاف الجوي. عندما يُجْمَع بين هذه المجالات المكونة الأربعة في نظام واحد، فإنه يعرف باسمالمحيط. وقد صاغ هذا المصطلح خلال 1960 ويشمل كلا من المكونات البيولوجية والفيزيائية للكوكب.[10]
المؤتمر الدولي الثاني حول أنظمة الحياة المغلقةبيوسفيريكس كما العلم والتكنولوجيا من النظيرونماذج منالأرض المحيط الحيوي؛ أي المحيط الحيوي الاصطناعي الشبيه بالأرض.[11] قد يشمل البعض الآخر إنشاء محيطات حيوية اصطناعية غير أرضية-على سبيل المثال، محيطات حيوية محورها الإنسان أو مواطنالمريخ المحيط الحيوي-كجزء من موضوع بيوسفيريكس.
كل جزء من الكوكب، من المناطقالقطبية الجليدية إلىخط الاستواء، ملامح الحياة من نوع ما موجودة في غالبية المناطق. التطورات الحديثة فيالميكروبيولوجيا قد أثبتت أن الميكروبات تعيش عميقا تحت سطح الأرض، وأن الكتلة الإجمالية للحياةالميكروبية في ما يسمى ب «مناطق غير صالحة للسكن» فيالكتلة الحيوية، تتجاوز كل الحياة الحيوانية والنباتية على السطح. من الصعب قياس السماكة الفعلية للمحيط الحيوي على الأرض. الطيور تطير عادة على ارتفاعات عالية مثل 1,800 متر (5,900 قدم؛ 1.1 ميل) والأسماك تعيش بقدر 8,372 متر (27,467 قدم؛ 5.202 ميل) تحت الماء فيخندق بورتو ريكو.[21]
هناك أمثلة أكثر تطرفًا للحياة على هذا الكوكب: عُثِّر علىنسر روبلعلى ارتفاعات 11,300 متر (37,100 قدم؛ 7.0 ميل)؛يهاجر الأوز ذو الرأس العريض على ارتفاعات لا تقل عن 8,300 متر (27,200 قدم؛ 5.2 ميل)؛تعيش الياك على ارتفاعات تصل إلى 5,400 متر (17,700 قدم؛ 3.4 ميل) فوق مستوى سطح البحر؛ يعيشالماعز الجبلي 3,050 متر (10,010 قدم؛ 1.90 ميل). تعتمد الحيوانات العاشبة في هذه المرتفعات على الأشنات والأعشاب والأعشاب.
تعيش أشكال الحياة في كل جزء من المحيط الحيوي للأرض، بما في ذلكالتربةوالينابيع الساخنة وداخل الصخور على الأقل 12 ميل (19 كـم) تحت الأرض، وأعمق أجزاء المحيط، وما لا يقل عن 40 ميل (64 كـم) عالية في الغلاف الجوي.[22][23][24]وقد لوحظ أن الكائنات الحية الدقيقة، في ظل ظروف اختبار معينة،تعيش في فراغ الفضاء الخارجي.[25][26] تقدر الكمية الإجمالية للتربةوالكربون البكتيري الجوفي بـ 5 × 1017 جم، أو «وزن المملكة المتحدة».[22] كتلةالكائنات الحية الدقيقة بدائيات النوى التي تشمل البكتيريا والعتائق، ولكن ليسالكائنات الدقيقة النواة النواة قد تصل إلى 0.8 تريليون طن من الكربون (من إجماليكتلة المحيط الحيوي، تقدر بين 1 و4 تريليون طن).[27] عُثِرَ على الميكروبات البحرية المحبة للباروفيليا 10,000 متر (33,000 قدم؛ 6.2 ميل) فيخندق ماريانا، أعمق بقعة في محيطات الأرض.[28] في الواقع، عُثِرَ على أشكال الحياة أحادية الخلية في أعمق جزء من خندق ماريانا، بواسطةتشالنجر ديب، على أعماق 11,034 متر (36,201 قدم؛ 6.856 ميل).[29][30][31] أفاد باحثون آخرون بدراسات ذات صلة بأن الكائنات الحية الدقيقة تزدهر داخل الصخور حتى 580 متر (1,900 قدم؛ 0.36 ميل) تحت قاع البحر تحت 2,590 متر (8,500 قدم؛ 1.61 ميل) من المحيط قبالة سواحل شمال غرب الولايات المتحدة،[30][32] وكذلك 2,400 متر (7,900 قدم؛ 1.5 ميل) تحت قاع البحر قبالة اليابان.[33] اُسْتُخْرِجَت الميكروبات المحبة للحرارة القابلة للزراعة من النوى التي تم حفر أكثر من 5,000 متر (16,000 قدم؛ 3.1 ميل) فيالقشرة الأرضية في السويد،[34] من الصخور بين 65–75 °م (149–167 °ف). تزداد درجة الحرارةمع زيادة العمق فيالقشرة الأرضية. يعتمد معدل ارتفاع درجة الحرارة على العديد من العوامل، بما في ذلك نوع القشرة (القارية مقابل المحيطية)، ونوع الصخور، والموقع الجغرافي، وما إلى ذلك. أعلى درجة حرارة معروفة يمكن أن توجد فيها الحياة الميكروبية هي 122 °م (252 °ف)، ومن المحتمل أن حدود الحياة في «المحيط الحيوي العميق» تُحَدَّدُ بواسطة درجة الحرارة بدلاً من العمق المطلق. في 20 أغسطس 2014، أكد العلماء وجود الكائنات الحية الدقيقة التي تعيش 800 متر (2,600 قدم؛ 0.50 ميل) تحت جليدالقارة القطبية الجنوبية.[35][36] وفقًا لأحد الباحثين، «يمكنك العثور على الميكروبات في كل مكان فهي قابلة للتكيف للغاية مع الظروف، وتعيش أينما كانت.»[30]
يظهر الغطاء النباتي على اليابسة على نطاق من البني (الغطاء النباتي المنخفض) إلى الأخضر الداكن (الغطاء النباتي الثقيل) ؛ على سطح المحيط ، يشار إلى العوالق النباتية بمقياس من اللون الأرجواني (منخفض) إلى الأصفر (مرتفع). تم إنشاء هذا التصور باستخدام بيانات من الأقمار الصناعية بما في ذلك SeaWiFS ، والأدوات بما في ذلك مجموعة مقياس إشعاع التصوير المرئي بالأشعة تحت الحمراء التابع لناسا / NOAA ومقياس طيف التصوير المعتدل الدقة.
أُنْشِئَت المحيطات الحيوية التجريبية، والتي تسمى أيضًا الأنظمة البيئية المغلقة، لدراسة النظم البيئية وإمكانية دعم الحياة خارج الأرض. وتشمل هذه المركبات الفضائية والمختبرات الأرضية التالية:
بيوسفير 2 في ولايةأريزونا، الولايات المتحدة، 3.15 فدان (13000 م2).
لم يُكْتَشَف أي غلاف حيوي خارج الأرض؛ لذلك، يظل وجود الغلاف الحيوي خارج كوكب الأرض أمرًا افتراضيًا.تقترح فرضية الأرض النادرة أنها يجب أن تكون نادرة جدًا، باستثناء الكائنات التي تتكون منالحياة الميكروبية فقط.[40] من ناحية أخرى،قد تكون نظائر الأرض كثيرة جدًا، على الأقل فيمجرة درب التبانة، نظرًا للعدد الكبير من الكواكب.[41] ثلاثة من الكواكب المكتشفة تدور حولترابيست-1 يمكن أن تحتوي على الغلاف الحيوي.[42] بالنظر إلى الفهم المحدودللتكوين التلقائي، فمن غير المعروف حاليًا ما هي النسبة المئوية لهذه الكواكب التي تطور بالفعل محيطًا حيويًا.
بناءً على الملاحظات التي أجراهافريق تلسكوب كبلر الفضائي، فقد حُسِبَ أنه بشرط أن يكون احتمال التولد الذاتي أعلى من 1 إلى 1000، يجب أن يكون أقرب محيط حيوي غريب في غضون 100 سنة ضوئية من الأرض.[43]
من الممكن أيضًا إنشاء مناطق حيوية اصطناعية في المستقبل، على سبيل المثال مع إعادة تشكيلالمريخ.[44]
^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. ج. 354 ع. 1392: 1923–1939.DOI:10.1098/rstb.1999.0532.PMID:10670014.{{استشهاد بدورية محكمة}}:تجاهل المحلل الوسيط|PMCID= لأنه غير معروف، ويقترح استخدام|pmc= (مساعدة)
^"Biosphere" inThe Columbia Encyclopedia, 6th ed. (2004) Columbia University Press.
^Campbell، Neil A.؛ Brad Williamson؛ Robin J. Heyden (2006).Biology: Exploring Life. Boston, Massachusetts: Pearson Prentice Hall.ISBN:978-0-13-250882-7. مؤرشف منالأصل في 2014-11-02. اطلع عليه بتاريخ2008-09-14.
^Noffke، Nora؛ Christian، Daniel؛ Wacey، David؛ Hazen، Robert M. (8 نوفمبر 2013). "Microbially Induced Sedimentary Structures Recording an Ancient Ecosystem in the ca. 3.48 Billion-Year-Old Dresser Formation, Pilbara, Western Australia".Astrobiology. ج. 13 ع. 12: 1103–24.Bibcode:2013AsBio..13.1103N.DOI:10.1089/ast.2013.1030.PMID:24205812.{{استشهاد بدورية محكمة}}:تجاهل المحلل الوسيط|PMCID= لأنه غير معروف، ويقترح استخدام|pmc= (مساعدة)
^Bell، Elizabeth A.؛ Boehnike، Patrick؛ Harrison، T. Mark؛ وآخرون (19 أكتوبر 2015). "Potentially biogenic carbon preserved in a 4.1 billion-year-old zircon".Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. ج. 112 ع. 47: 14518–21.Bibcode:2015PNAS..11214518B.DOI:10.1073/pnas.1517557112.PMID:26483481.{{استشهاد بدورية محكمة}}:تجاهل المحلل الوسيط|PMCID= لأنه غير معروف، ويقترح استخدام|pmc= (مساعدة) Early edition, published online before print.
^Campbell، Neil A.؛ Brad Williamson؛ Robin J. Heyden (2006).Biology: Exploring Life. Boston, Massachusetts: Pearson Prentice Hall.ISBN:978-0-13-250882-7. مؤرشف منالأصل في 2014-11-02. اطلع عليه بتاريخ2008-09-14.
^Zhang، K. Dose؛ A. Bieger-Dose؛ R. Dillmann؛ M. Gill؛ O. Kerz (1995). "ERA-experiment "space biochemistry"".Advances in Space Research. A. Klein, H. Meinert, T. Nawroth, S. Risi, C. Stride. ج. 16 ع. 8: 119–129.Bibcode:1995AdSpR..16..119D.DOI:10.1016/0273-1177(95)00280-R.PMID:11542696.
^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. ج. 16 ع. 8: 105–18.Bibcode:1995AdSpR..16..105H.DOI:10.1016/0273-1177(95)00279-N.PMID:11542695.
^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. ج. 91 ع. 5: 1810–1813.Bibcode:1994PNAS...91.1810S.DOI:10.1073/pnas.91.5.1810.PMID:11607462.{{استشهاد بدورية محكمة}}:تجاهل المحلل الوسيط|PMCID= لأنه غير معروف، ويقترح استخدام|pmc= (مساعدة)
^Ward، Peter D.؛ Brownlee، Donald (2004).Rare earth: why complex life is uncommon in the universe (ط. 2nd rev.). New York: Copernicus.ISBN:978-0-387-95289-5.
GLOBIO.info ، برنامج مستمر لرسم خرائط للآثار الماضية والحالية والمستقبلية للأنشطة البشرية على المحيط الحيوي
مقابلة بول كروتزن ، مقطع فيديومجاني لبول كروتزن الحائز على جائزة نوبل لعمله على تحلل الأوزون وهو يتحدث إلى هاري كروتو الحائز على جائزة نوبل من قبل فيجا ساينس تراست.
