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Biosphäre

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Geographie

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? In diesem Artikel lernst du die Biosphäre kennen.

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:

Für mehr Informationen über die einzelnen Geosphären, klicke auf den Begriff und du gelangst direkt zu dem passenden Artikel.

Auf anderen Himmelskörpern wurden bis jetzt noch keine Biosphären entdeckt, weshalb sie demnach ein Phänomen ist, das in unserem Sonnensystem einzigartig ist.

Biosphäre Die Biosphäre StudySmarterAbbildung 1: Die BiosphäreQuelle: dreamstime.com

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 (Abbildung 2).

Die Schichten der Atmosphäre kannst du in dem Artikel zur Atmosphäre finden. Klicke einfach auf den Begriff und du gelangst direkt dorthin.

Biosphäre Die Schichten der Atmosphäre StudySmarterAbbildung 2: Die Schichten der AtmosphäreQuelle: wikipedia.org

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.

Ökosysteme der Biosphäre

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 (Abbildung 3) 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.

Biosphäre Das Ökosystem Wald StudySmarterAbbildung 3: Das Ökosystem WaldQuelle: wald.de

Weiter gefasste Begriffe innerhalb der Biosphäre sind das Biom und das Biotop. Beide Begriffe bilden zusammen ein Ökosystem.

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

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 (Abbildung 4).

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
Biosphäre Biosphäre 2 StudySmarterAbbildung 4: Biosphäre 2Quelle: handelsblatt.com

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 (Abbildung 5).

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 Biosphärenreservate in Deutschland StudySmarterAbbildung 5: Biosphärenreservate in DeutschlandQuelle: wikipedia.org

Biosphäre - Das Wichtigste

  • Biosphäre = die Gesamtheit aller Schichten der Erde, in denen Lebewesen vorkommen
  • setzt sich aus Lithos-, Hydros- und Atmosphäre zusammen
  • die Atmosphäre mit Lebewesen wird unterteilt in Mesosphäre und Stratosphäre und in die Troposphäre
  • Hydrosphäre: umfasst alle Gewässer, dort leben Wasserlebewesen (Fische)
  • Lithosphäre: unterste Schicht der Biosphäre, dort leben Mikroorganismen
  • 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
  • Biom und Biotop bilden gemeinsam ein Ökosystem
  • 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

Biosphäre

Die Biosphäre beschreibt die Gesamtheit aller Schichten der Erde, in denen Lebewesen vorkommen. Die Lithos-, Hydros- und Atmosphäre zählen zur Biosphäre.

Die Biosphäre 1 beschreibt unsere Erde, das Original.

Das Experiment galt 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. 

In der Atmosphäre, näher gesagt in der Mesos- und Stratusphäre leben nur Mikroorganismen wie Mikroalgen, Bakterien und Pilze. In der Troposphäre leben beispielsweise Vögel.

In der Pedosphäre sind Pilze, Bakterien, Flechten, Spinnen, Regenwürmer, Maulwürfe und Insekten zu finden.

In der Hydrosphäre leben Wasserlebewesen, zum Beispiel Fische.

In der Lithosphäre findet man auch nur Mikroorganismen in der Nähe von Rohstoffen, wie Erdöl und Kohle, in Höhlen und Poren im Felsengestein.

Finales Biosphäre Quiz

Frage

Was versteht man unter einer Biosphäre?

Antwort anzeigen

Antwort

  • beschreibt die Gesamtheit aller Schichten der Erde, in denen Lebewesen vorkommen
Frage anzeigen

Frage

Welche Sphären gehören zur Biosphäre?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Lithosphäre
  • Hydrosphäre
  • Atmosphäre: Mesos-, Stratos- und Troposphäre
  • Pedosphäre
Frage anzeigen

Frage

Welche Lebewesen sind in der Atmosphäre zu finden?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Mesos- und Stratosphäre: Mirkoorganismen (Mikroalgen, Bakterien, Pilze)
  • Troposphäre: Vögel
Frage anzeigen

Frage

Welche Lebewesen leben in der Pedosphäre?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Bodenlebewesen (Pilze, Bakterien, Flechten, Spinnen, Regenwürmer, Maulwürfe, Insekten)
Frage anzeigen

Frage

Welche Lebewesen leben in der Hydrosphäre?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Wasserlebewesen (Fische, Algen)
Frage anzeigen

Frage

Welche Lebewesen leben in der Lithosphäre?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Mikroorganismen
  • nur in der Nähe von Rohstoffen, wie Erdöl und Kohle, in Höhlen und Poren im Felsengestein
Frage anzeigen

Frage

Wie hängen die Biosphäre und Ökosysteme zusammen?

Antwort anzeigen

Antwort

  • die Biosphäre bezeichnet alle Bereiche auf der Erde, in denen Lebewesen zu finden sind
  • sie wird in einzelne Ökosysteme unterteilt
Frage anzeigen

Frage

Was ist ein Ökosystem?

Antwort anzeigen

Antwort

  • ist eine Lebensgemeinschaft von Organismen mehrerer Arten und ihrer unbelebten Umwelt, die auch als Lebensraum, Habitat oder Biotop bezeichnet wird
Frage anzeigen

Frage

In welche Begriffe werden Ökosysteme unterteilt?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Biome = eine vorherrschende Lebensgemeinschaft von Lebewesen verschiedener Arten auf der Erde
  • Biotope = bezeichnet den Lebensraum von Lebewesen
Frage anzeigen

Frage

Was ist die Schattenbiosphäre?

Antwort anzeigen

Antwort

  • ist eine hypothetische Lebensform auf der Erde, deren Existenz nicht auf RNA und DNA beruht
Frage anzeigen

Frage

Was ist die Biosphäre 1?

Antwort anzeigen

Antwort

  • unsere Erde
  • wird auch als das Original bezeichnet
Frage anzeigen

Frage

Was ist die Biosphäre 2?

Antwort anzeigen

Antwort

  • ist ein 1991 erbautes Gebäude in Arizona (USA), das von der Außenwelt unabhängig ist und ein sich selbst erhaltendes Ökosystem darstellen soll
Frage anzeigen

Frage

Wie groß ist die Biosphäre 2?

Antwort anzeigen

Antwort

1,6 Hektar

Frage anzeigen

Frage

Warum scheiterte die Biosphäre 2?

Antwort anzeigen

Antwort

  • eine Versuchsperson verließ wegen einer Verletzung die Biosphäre 2 kurzzeitig
  • brachte bei der Rückkehr Ausrüstungsgegenstände von außen mit
  • dadurch wurde Materie mit der Außenwelt ausgetauscht
Frage anzeigen

Frage

Was ist ein Biosphärenreservat?

Antwort anzeigen

Antwort

  • 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
Frage anzeigen

Frage

Wie viele Biosphärenreservate gibt es in Deutschland?

Antwort anzeigen

Antwort

16

Frage anzeigen

Frage

Welche Organisation zeichnet weltweit Kulturlandschaften aus?

Antwort anzeigen

Antwort

  • die Organisation der Vereinten Nationen für Bildung, Wissenschaft, Kultur und Kommunikation (UNESCO)
Frage anzeigen
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