Unsere Erde besteht aus verschiedenen Stoffen und Materialien, wie Luft, Boden oder Wasser. Deshalb wird sie vom Himmel bis zum Erdkern in verschiedene Sphären unterteilt, die sich durch die unterschiedlichen Stoffe und Materialien durchdringen und überschneiden können.
Wusstest Du, dass der Raum, in dem wir und andere Lebewesen wohnen, als Biosphäre bezeichnet wird? Aber was genau ist die Biosphäre?
Biosphäre - Definition
Die Biosphäre beschreibt die Gesamtheit aller Schichten der Erde, in denen Lebewesen vorkommen.
Zur Biosphäre gehören die oberste Schicht der Erdkruste (Lithosphäre), das Wasser (Hydrosphäre) und die unterste Schicht der Atmosphäre, wie in Abbildung 1 zu sehen ist. Die Biosphäre reicht etwa von 5 km unter der Erdoberfläche bis 60 km über die Erdoberfläche.
Die Biosphäre ist ein Teil der Geosphäre. Die Geosphäre umfasst den gesamten festen Teil unserer Erde bis hin zur gasförmigen Atmosphäre.
Die Geosphäre unterteilt sich in:
- Atmosphäre (Gashülle oberhalb der Erdoberfläche)
- Lithosphäre (oberste Schicht der Erdkruste)
- Hydrosphäre (alle Wasservorkommen auf der Erde)
- Kryosphäre (alle gefrorenen Teile der Hydrosphäre)
- Biosphäre (alle Lebewesen auf der Erde)
- Pedosphäre (trennt Atmosphäre und Lithosphäre)
Für mehr Informationen über die einzelnen Geosphären, klicke auf den Begriff und Du gelangst direkt zur passenden Erklärung.
Auf anderen Himmelskörpern wurden bis jetzt noch keine Biosphären entdeckt, weshalb sie demnach ein Phänomen ist, das in unserem Sonnensystem einzigartig ist.
Aufbau der Biosphäre
Die Biosphäre überschneidet sich mit vier anderen Sphären: die Atmosphäre, die Pedosphäre, die Hydrosphäre und die Lithosphäre. In all diesen Sphären kommen auch Lebewesen vor, weshalb sie Teil der Biosphäre sind.
Atmosphäre
Die Atmosphäre kann man in einige Schichten unterteilen. Lebewesen kann man in den unteren Schichten der Atmosphäre, ab der Mesosphäre, finden.
Die Schichten der Atmosphäre kannst Du in der Erklärung zur Atmosphäre finden.
Mesosphäre und Stratosphäre
Die Mesosphäre ist das oberste Ende der Biosphäre und befindet sich in 80 km Höhe. Unter ihr befindet sich die Stratosphäre in etwa 50 km Höhe. In diesen Sphären herrschen kalte Temperaturen, es gibt kaum Wasser und die Sonneneinstrahlung ist sehr hoch. Wegen diesen schwierigen Lebensbedingungen leben hier nur Mikroorganismen. Das sind kleine Lebewesen, die nur unter dem Mikroskop zu erkennen sind. Dazu zählen Mikroalgen, Bakterien und Pilze.
Troposphäre
Die Troposphäre ist die unterste Schicht der Atmosphäre. Sie erstreckt sich vom Erdboden bis auf 15 km Höhe. In dieser Sphäre herrschen wärmere Temperaturen und die Sonneneinstrahlung ist nicht mehr so hoch wie in den höheren Schichten. In der Troposphäre leben zum Beispiel Vögel.
Pedosphäre
Die Pedosphäre umfasst den Erdboden, der verschiedene Böden und Gewässer aufweist. In dieser Sphäre findet man Bodenlebewesen, wie Pilze, Bakterien, Flechten, Spinnen, Regenwürmer, Maulwürfe und Insekten. Wenn es in tiefen Bodenschichten allerdings kein Wasser und keine Luft gibt, können dort keine Lebewesen mehr leben.
Hydrosphäre
Die Hydrosphäre umfasst alle Gewässer, also Ozeane, Meere, Seen und Flüsse. In dieser Sphäre gibt es Wasserlebewesen, zum Beispiel Fische und Algen.
Lithosphäre
Die Lithosphäre ist die unterste Schicht der Biosphäre. Diese Sphäre besteht aus einer Gesteinsschicht und befindet sich unter dem Boden und unter den Gewässern. Dort kommen ausschließlich Mikroorganismen vor. Diese Mikroorganismen halten sich allerdings nur in der Nähe von Rohstoffen, wie Erdöl und Kohle, in Höhlen und Poren im Felsengestein auf.
Biosphäre – Ökologie
Die Biosphäre wird im Zusammenhang mit der Ökologie oftmals erwähnt. Die Biosphäre bezeichnet alle Bereiche auf der Erde, in denen Lebewesen zu finden sind. Sie wird in einzelne Ökosysteme unterteilt.
Ein Ökosystem ist eine Lebensgemeinschaft von Organismen mehrerer Arten und ihrer unbelebten Umwelt, die auch als Lebensraum, Habitat oder Biotop bezeichnet wird.
Beispiele für Ökosysteme sind Wüsten, Wälder oder Meeresküsten. Das Ökosystem ist ein offenes System, da Stoffe und Energie von Außen eindringen können und es auch wieder verlassen können. So ziehen Ökosysteme zum Beispiel aus der Strahlung der Sonne Energie.
Weiter gefasste Begriffe innerhalb der Biosphäre sind das Biom und das Biotop. Beide Begriffe bilden zusammen ein Ökosystem.
Biosphäre Ökologie – Biome
Ein Biom beschreibt eine vorherrschende Lebensgemeinschaft von Lebewesen verschiedener Arten auf der Erde. Es ist ein Großlebensraum mit den darin vorkommenden Pflanzen, Tieren, Organismen und unbelebten Bestandteilen.
Biome werden auch als Ökozonen bezeichnet. Ein Biom beschreibt also eine Lebensgemeinschaft von Lebewesen, wie Tiere und Pflanzen, in einem größeren Gebiet.
Beispiele für Biome sind:
- Steppen
- Wüsten
- Tropischer Regenwald
- Tundra
Biosphäre Ökologie – Biotope
Ein Biotop bezeichnet den Lebensraum von Lebewesen.
Biotope setzen sich aus mehreren Elementen, wie zum Beispiel Wasser, Luft und Sand, zusammen.
Im Meer vermischen sich Wasser und Sand miteinander. Dadurch entsteht ein Lebensraum für Würmer, Muscheln und Algen.
Schattenbiosphäre
Biologen erforschen Organismen an extremen Orten, an denen niemand vermutet hat, dass es dort Leben gibt und immer wieder werden neue Lebewesen entdeckt. Es konnten bisher etwa 1,8 Millionen Unterarten von Lebewesen entdeckt werden, jedoch werden mit weiteren 100 Millionen unentdeckten Arten gerechnet. Vertreter der Schattenbiosphäre gehen davon aus, dass es noch andere Lebewesen gibt, die nicht wie wir auf RNA und DNA beruhen.
Die DNA (Desoxyribonukleinsäure) beinhaltet das Erbgut eines Körpers. Sie ist also ein riesiger Bauplan, der alle Informationen über einen Körper und seine Entwicklung beinhaltet. Sie besteht aus einer sogenannten Doppelhelix und befindet sich in Zellen im Zellkern.
Die RNA (Ribonukleinsäure) wird auf Grundlage der DNA erstellt, sie ist also eine Kopie der DNA. Sie liegt nur als einzelner Strang vor. Die RNA ist ein wichtiger Informations- und Funktionsträger einer Zelle.
Eine Schattenbiosphäre ist eine hypothetische Lebensform auf der Erde, deren Existenz nicht auf RNA und DNA beruht.
Bisher gibt es allerdings noch keine wissenschaftlichen Entdeckungen und Nachweise für solche Lebensformen.
Biosphäre 1 und 2
Bei dem Begriff Biosphäre stößt man auch auf die Biosphäre 1 und die Biosphäre 2. Die Biosphäre 1 bezeichnet unsere Erde, ist also auf unsere Natur bezogen. Die Biosphäre 2 ist dagegen ein Gebäude für ein Experiment.
Die Biosphäre 2 ist ein 1991 erbautes Gebäude in Arizona (USA), das von der Außenwelt unabhängig ist und ein sich selbst erhaltendes Ökosystem darstellen soll.
Das Experiment sollte beweisen, dass Menschen darin unabhängig von der Außenwelt langfristig leben können. Man erhoffte sich außerdem, dass man die ökologischen Zusammenhänge auf unserer Erde dadurch besser verstehen könnte.
Hier sind ein paar Randfakten über die Biosphäre 2:
- für 200 Millionen US-Dollar von dem Milliardär Edward Bass errichtet
- Fläche: 1,6 Hektar
- 6500 Glasscheiben
- Ansiedlung von Menschen und 3800 verschiedenen Tier- und Pflanzenarten
- geschlossenes Ökosystem mit Savanne, Ozean, tropischen Regenwald, Mangrovensumpf, Wüste, intensiver Landwirtschaft und Wohnräumen
Verlauf der Biosphäre 2
Im Experiment gab es zwei Durchläufe. Im ersten Durchlauf lebten acht Menschen genau zwei Jahre und 20 Minuten in dem Glasgebäude. Ziel war es vollständig ohne Luft- und Materialaustausch von außen zu leben. Nach einiger Zeit ergaben sich allerdings Probleme:
- der verbaute Stahlbeton absorbierte Sauerstoff, weshalb nach zwei Jahren Sauerstoff von außen zugeführt werden musste
- Sauerstoff gelangte schneller aus dem Glasgebäude als Co2
- parasitäre Mikroorganismen erhöhten den Co2- und Stickstoffanteil in der Atmosphäre
- Kakerlaken und eine spezielle Ameisenart breiteten sich stark aus
Das Experiment galt allerdings als gescheitert, weil die Versuchsperson Jane Poynter wegen einer Verletzung die Biosphäre 2 kurzzeitig verließ und bei der Rückkehr Ausrüstungsgegenstände von außen mitbrachte. Dadurch wurde Materie mit der Außenwelt ausgetauscht.
1996 übernahm die Columbia University die Verwaltung der Biosphäre 2 und nutzte diese für die ökologische Forschung. Dadurch wurden Forschungsergebnisse zur Wirkung von Klimagasen veröffentlicht. Das Projekt wurde Ende 2003 aus Kostengründen eingestellt. 2007 wurde die Biosphäre 2 von CDO Ranching & Development gekauft, um darin 1.500 Wohnungen und ein Themenhotel in der Umgebung zu errichten. Dieser Plan wurde allerdings nicht umgesetzt und die University of Arizona zeigte ihr Interesse, die Anlage zur Erforschung der Globalen Erwärmung zu mieten. 2011 spendete CDO Ranching & Development die Biosphäre 2 dann der University of Arizona.
Biosphärenreservat
Der Begriff Biosphärenreservat setzt sich aus den Wörtern Biosphäre (Lebensraum) und Reservat (lat. reservare = bewahren) zusammen. Derzeit gibt es 701 Biosphärenreservate in 122 Ländern. 16 davon gibt es in Deutschland.
Biosphärenreservate sind Regionen, in denen nachhaltige Methoden entwickelt werden, die einen Ausgleich zwischen den Bedürfnissen des Menschen und der Natur herstellen und dadurch die Natur- und Kulturlandschaften zu erhalten.
Seit 1976 zeichnet die Organisation der Vereinten Nationen für Bildung, Wissenschaft, Kultur und Kommunikation (UNESCO) weltweit Kulturlandschaften aus, die anhand von Leitlinien entwickelt werden. Biosphärenreservate leisten nach diesen Leitlinien einen Beitrag zur Erhaltung von Landschaften, Ökosystemen, Arten und Vielfalt.
Sie fördern außerdem eine wirtschaftliche und menschliche Entwicklung, die soziokulturell und ökologisch nachhaltig ist. Die Wirtschaft im Biosphärenreservat soll also so weiterentwickelt werden, dass Ressourcen schonend und nachhaltig genutzt werden, damit diese auch den nachfolgende Generationen zur Verfügung stehen. Langfristig profitieren sollen aus diesen Maßnahmen alle Lebewesen des Gebietes von dieser Entwicklung.
Biosphäre – Das Wichtigste
- Biosphäre = die Gesamtheit aller Schichten der Erde, in denen Lebewesen vorkommen.
- Biosphäre und Ökologie werden oft im Zusammenhang erwähnt.
- Ökosystem (Wald, Wüste, Meeresküste) = eine Lebensgemeinschaft von Organismen mehrerer Arten und ihrer unbelebten Umwelt, die auch als Lebensraum, Habitat oder Biotop bezeichnet wird.
- Biom = beschreibt eine vorherrschende Lebensgemeinschaft von Lebewesen verschiedener Arten auf der Erde, es ist ein Großlebensraum mit den darin vorkommenden Pflanzen, Tieren, Organismen und unbelebten Bestandteilen.
- Biotop = bezeichnet den Lebensraum von Lebewesen.
- Schattenbiosphäre = eine hypothetische Lebensform auf der Erde, deren Existenz nicht auf RNA und DNA beruht, ist bis jetzt noch nicht bewiesen worden.
- Biosphärenreservat = Regionen, in denen nachhaltige Methoden entwickelt werden, die einen Ausgleich zwischen den Bedürfnissen des Menschen und der Natur herstellen und dadurch die Natur- und Kulturlandschaften zu erhalten.
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