المحيط الحيوي ، والمعروف أيضًا باسم الغلاف البيئي ، هو المجموع العالمي لجميع النظم البيئية. ويمكن أيضا أن يطلق عليها منطقة الحياة على الأرض ، نظام مغلق (باستثناء الإشعاع الشمسي والكوني والحرارة من باطن الأرض) ، إلى حد كبير ذاتية التنظيم. من خلال التعريف الأحيائي الحيوي الأوسع ، فإن المحيط الحيوي هو النظام البيئي العالمي الذي يدمج جميع الكائنات الحية وعلاقاتها ، بما في ذلك تفاعلها مع عناصر الغلاف الصخري والغلاف الأرضي والغلاف المائي والغلاف الجوي. يُفترض أن الغلاف الحيوي قد تطور ، بدءاً من عملية biopoiesis (الحياة ناتجة بشكل طبيعي من مادة غير حية ، مثل المركبات العضوية البسيطة) أو التكوُّن الحيوي (الحياة الناشئة عن المادة الحية) ، على الأقل قبل 3.5 مليار سنة تقريبًا.

بالمعنى العام ، تكون البيوسفار أي أنظمة مغلقة ذاتية التنظيم تحتوي على أنظمة إيكولوجية. ويشمل ذلك بيئات حيوية اصطناعية مثل Biosphere 2 و BIOS-3 ، وربما تلك الموجودة على الكواكب أو الأقمار الأخرى.

أصل واستخدام المصطلح
مصطلح “المحيط الحيوي” صاغه الجيولوجي ادوارد سويس في عام 1875 ، والذي وصفه بأنه المكان على سطح الأرض حيث تسكن الحياة.

في حين أن هذا المفهوم له أصل جيولوجي ، إلا أنه مؤشر على تأثير كل من تشارلز داروين وماثيو ف. موري على علوم الأرض. يأتي السياق البيئي للمحيط الحيوي من عشرينيات القرن العشرين (انظر فلاديمير آي. فيرنادسكي) ، الذي سبقه إدخال المصطلح “النظام الإيكولوجي” لعام 1935 بواسطة السير آرثر تانسلي (انظر تاريخ البيئة). عرف Vernadsky علم البيئة كعلم المحيط الحيوي. وهو مفهوم متعدد التخصصات لدمج علم الفلك والجيوفيزياء والأرصاد الجوية والجغرافيا الحيوية والتطور والجيولوجيا والكيمياء الجيولوجية والهيدرولوجيا ، وبصفة عامة ، كل علوم الحياة والأرض.

تعريف ضيق
يعرف الجيوكيميائيون المحيط الحيوي بأنه مجموع الكائنات الحية (“الكتلة الحيوية” أو “الكائنات الحية” كما أشار إليها علماء الأحياء وعلماء البيئة). وبهذا المعنى ، فإن المحيط الحيوي هو واحد من أربعة مكونات منفصلة للنموذج الجيوكيميائي ، بينما الثلاثة الأخرى هي الغلاف الجوي والغلاف المائي والغلاف الجوي. عندما يتم الجمع بين هذه المجالات المكونة الأربعة في نظام واحد ، فإنه يعرف باسم Ecosphere. وقد صاغ هذا المصطلح خلال 1960s ، ويشمل كلا المكونات البيولوجية والفيزيائية للكوكب.

حدد المؤتمر الدولي الثاني لأنظمة الحياة المغلقة الأنظمة الحيوية الحيوية باعتبارها علوم وتكنولوجيا النظائر والنماذج الخاصة بالمحيط الحيوي للأرض ؛ أي ، الأحيائية الصناعية مثل الأرض. يمكن أن يشمل البعض الآخر تكوين بيئات اصطناعية غير أرضية على الأرض – على سبيل المثال ، محيطات حيوية محورها الإنسان أو محيط حيوي للمريخ – كجزء من موضوع المحيط الحيوي.

المحيط الحيوي للأرض

عمر
يتضمن أول دليل على الحياة على الأرض الجرافيت البيوجيني الموجود في الصخور المتناهية الصغر البالغ عمرها 3.7 مليار سنة من غرينلاند الغربية وحفريات الجر الميكروبية الموجودة في الحجر الرملي البالغ عمره 3.48 مليار سنة من غرب أستراليا. وفي الآونة الأخيرة ، في عام 2015 ، تم العثور على “بقايا الحياة الحيوية” في صخور عمرها 4.1 مليار عام في غرب أستراليا. في عام 2017 ، تم الإعلان عن الكائنات الحية المجهرية الأحفورية المفترضة (أو أحافير دقيقة) التي تم اكتشافها في رواسب التهوية الحرارية المائية في حزام نوvواuيتاك في كيبيك ، بكندا ، والتي كانت قديمة بقدر 4.28 مليار سنة ، وهو أقدم سجل للحياة على الأرض ، مما يشير إلى أنه “شبه فوري” ظهور الحياة “بعد تشكيل المحيطات قبل 4.4 مليار سنة ، ولم يمض وقت طويل بعد تكوين الأرض قبل 4.54 مليار سنة. وفقا لعلم الأحياء ستيفن بلير هيدجز ، “إذا نشأت الحياة بسرعة على الأرض ، فقد تكون شائعة في الكون”.

مدى
كل جزء من الكوكب ، من القمم الجليدية القطبية إلى خط الاستواء ، يتميز بالحياة من نوع ما. وقد أظهرت التطورات الحديثة في علم الأحياء الدقيقة أن الميكروبات تعيش عميقاً تحت سطح الأرض الأرضي ، وأن الكتلة الكلية للحياة الميكروبية في ما يسمى “المناطق غير الصالحة للسكن” قد تتجاوز ، في الكتلة الحيوية ، كل الحياة الحيوانية والنباتية على السطح. من الصعب قياس السماكة الفعلية للمحيط الحيوي على الأرض. تطير الطيور عادة على ارتفاعات تصل إلى 1،800 م (5،900 قدم ؛ 1.1 ميل) وتعيش الأسماك ما يصل إلى 8،372 م (27،467 قدم ؛ 5.202 ميل) تحت الماء في خندق بورتوريكو.

هناك أمثلة أكثر تطرفًا للحياة على كوكب الأرض: تم العثور على نسر Rüppell على ارتفاعات 11300 متر (3710000 ؛ 7.0 ميل) ؛ الأوز بارس يهاجر على ارتفاعات لا تقل عن 8،300 م (27،200 قدم ، 5.2 ميل) ؛ يعيش الياك في ارتفاعات تصل إلى 5،400 م (17،700 قدم ؛ 3.4 ميل) فوق مستوى سطح البحر ؛ الماعز الجبلي ترقى إلى 3،050 م (10010 قدم ؛ 1.90 ميل). تعتمد الحيوانات العاشبة في هذه الارتفاعات على الأشنيات والأعشاب والأعشاب.

تعيش أشكال الحياة في كل جزء من المحيط الحيوي للأرض ، بما في ذلك التربة ، والينابيع الساخنة ، والصخور الداخلية على عمق 19 كم على الأقل (12 ميل) تحت الأرض ، وأعمق أجزاء المحيط ، وما لا يقل عن 64 كم (40 ميل) في الغلاف الجوي . وقد لوحظ أن الميكروبات ، تحت ظروف اختبار معينة ، قد نجت من فراغ الفضاء الخارجي. تقدر الكمية الكلية من الكربون البكتيري تحت سطح الأرض بـ 5 × 1017 جم ، أو “وزن المملكة المتحدة”. كتلة الكائنات الدقيقة بدائية النواة – التي تشمل البكتيريا والعتائق ، ولكن ليس الكائنات الحية الدقيقة حقيقيات النوى النواة – قد تصل إلى 0.8 تريليون طن من الكربون (من إجمالي كتلة المحيط الحيوي ، تقدر بما يتراوح بين 1 و 4 تريليون طن). تم العثور على ميكروبات بحرية Barophilic في أكثر من عمق 10000 متر (33000 قدم ؛ 6.2 ميل) في Mariana Trench ، أعمق بقعة في محيطات الأرض. في الواقع ، تم العثور على أشكال الحياة وحيدة الخلية في أعمق جزء من خندق ماريانا ، من قبل تشالنجر ديب ، على أعماق 11،034 م (36،201 قدم ؛ 6.856 ميل). وقد أفاد باحثون آخرون عن دراسات ذات صلة بأن الكائنات الحية الدقيقة تزدهر داخل الصخور حتى 580 م (1900 قدم ، 0.36 ميل) تحت قاع البحر تحت 2590 م (8500 قدم ، 1.61 ميل) من المحيط قبالة ساحل شمال غرب الولايات المتحدة ، بالإضافة إلى 2400 م (7،900 قدم ؛ 1.5 ميل) تحت قاع البحر قبالة اليابان. تم استخلاص الميكروبات المحبة للحرارة من النوى التي تم حفرها أكثر من 5000 متر (16000 قدم ، 3.1 ميل) في قشرة الأرض في السويد ، من الصخور بين 65-75 درجة مئوية (149-167 درجة فهرنهايت). تزداد درجة الحرارة مع زيادة العمق في قشرة الأرض. يعتمد معدل الزيادة في درجة الحرارة على العديد من العوامل ، بما في ذلك نوع القشرة (القاري مقابل المحيطات) ، ونوع الصخور ، والموقع الجغرافي ، إلخ. أكبر درجة حرارة معروفة يمكن أن توجد فيها الحياة الميكروبية هي 122 درجة مئوية (252 فهرنهايت) (Methanopyrus kandleri Strain 116) ، ومن المحتمل أن تكون حدود الحياة في “المحيط الحيوي العميق” محددة بدرجات الحرارة وليس بالعمق المطلق. في 20 أغسطس 2014 ، أكد العلماء وجود الكائنات الحية الدقيقة التي تعيش على 800 متر (2،600 قدمًا ؛ 0.50 ميل) تحت الجليد في أنتاركتيكا. وفقا لأحد الباحثين ، “يمكنك العثور على الميكروبات في كل مكان – فهي قابلة للتكيف للغاية مع الظروف ، والبقاء على قيد الحياة أينما كانوا.”

ينقسم محيطنا الحيوي إلى عدد من المناطق الأحيائية ، يسكنها نباتات وحيوانات مشابهة. على اليابسة ، يتم فصل المناطق الأحيائية في المقام الأول عن طريق خط العرض. وتعتبر المناطق الأحيائية الأرضية الواقعة داخل دوائر القطب الشمالي والقطب الجنوبي جرداء نسبيا من الحياة النباتية والحيوانية ، في حين تقع معظم المناطق الأحيائية الأكثر ازدحامًا بالسكان بالقرب من خط الاستواء.

توزيع الحياة
وهو يشكل طبقة رقيقة من الأبعاد غير المنتظمة ، تماماً مثل كثافة الكتلة الحيوية والتنوع والإنتاج الأولي غير المنتظم. فهي تغطي سطح وقاع المحيطات والبحار ، حيث تطورت لأول مرة ، على سطح القارات ، وعلى مستويات سطح القشرة الأرضية ، حيث تزدهر الحياة ، بكثافة منخفضة ، بين المسام وفجوات الصخور. .

المحيطات
في المحيطات تتركز الحياة في الطبقة السطحية ، المنطقة الضوئية ، التي فيها الضوء. تبدأ السلسلة الغذائية هنا بعمليات التمثيل الضوئي التي تتكون في معظمها من البكتيريا الزرقاء والأوليات ، وعادةً ما تكون وحيدة الخلية وعوالق بلانكتونية. توجد هنا بعض العوامل التي تحد من تطور الحياة ، مثل الحديد ، وهي نادرة ، وأقصى إنتاجية ، ونجدها في البحار الباردة وفي بعض المناطق الاستوائية ، المتاخمة للقارات ، والتي تبرز فيها التيارات المغذيات. قاع البحر. وخارج هذه الأماكن ، تعد المناطق البحرية (البعيدة عن الشاطئ) في خطوط العرض الدافئة صحراء بيولوجية ذات كثافة حياة منخفضة. بيد أن النظم الإيكولوجية البحرية الأكثر ثراء وتعقيداً هي ، على أية حال ، استوائية ، وهي تلك التي تتطور بعمق ضحل جداً ، على بعد أمتار قليلة فقط ، غنية بالحياة القاعية ، بالقرب من الشاطئ ؛ أوضح مثال على ذلك هو الشعاب المرجانية.

بالإضافة إلى المنطقة الضوئية ، هناك حياة بحرية مزدهرة في كل من قيعان المحيط المظلمة والشاسعة ، والتي تعتمد ، بالنسبة لتغذيتها ، على المادة العضوية التي تقع من فوق ، في شكل نفايات وجثث. في بعض الأماكن التي تبرز فيها العمليات الجيوتقنية المياه الساخنة المملوءة بالأملاح ، يكون المنتجون الرئيسيون ، الذين يحظون بالتغذية الذاتية ، والذين يحصلون على طاقة التفاعلات الكيميائية القائمة على ركائز غير عضوية ، مهمين ؛ نوع من هدم ما نسميه chemosynthesis.

في مقابل بعض الأحكام المسبقة ، فإن متوسط ​​كثافة الحياة أكبر في القارات منه في المحيطات في المحيط الحيوي الحالي ؛ على الرغم من أن المحيطات أكثر اتساعًا ، إلا أنها تقارب 50٪ من إجمالي الإنتاج الأولي للكوكب.

القارات
في القارات ، تبدأ السلسلة الغذائية من النباتات الأرضية ، وعمليات التمثيل الضوئي التي تحصل على المغذيات المعدنية من التربة بفضل نفس البنى التي ترتكز عليها ، والجذور ، مما يجعل المياه تنتشر نحو أوراق الشجر ، حيث تتبخرها. ولهذا السبب فإن العامل المحدد الرئيسي في القارات هو توفر المياه في التربة ، في نفس الوقت الذي تكون فيه درجة الحرارة أكثر تغيراً من البحار ، حيث تضمن الحرارة العالية للمياه بيئة حرارية متجانسة للغاية. ومستقر في الوقت المناسب.

للسبب المحدد ، يتم توزيع الكتلة الحيوية والإنتاجية الإجمالية والتنوع البيئي:

بعد التدرج ، مع الحد الأقصى نحو خط الاستواء والحد الأدنى في المناطق القطبية ، في ارتباط مع الطاقة المتاحة.
تتركز في ثلاثة فرق موسعة في الخطوط العرضية. أولها هو الاستوائي ، حيث تتساقط الأمطار التي تنتجها الجبهة المدارية ، والتي تكون من النوع ذي السمت ، على مدار السنة أو بالتناوب مع موسم الجفاف. أما النوعان الآخران ، المتماثلان إلى حد ما ، فيغطيان خطوط العرض الوسطى أو المعتدلة ، حيث توجد وفرة أكبر أو أقل من أمطار السيكلون ، التي تصاحب العواصف.

ومن بين هذه المناطق الرطبة والحياة الكثيفة ، هناك نطاقان متماثلان من المناطق الصحراوية الاستوائية أو شبه الصحراوية ، حيث بالرغم من انخفاض الكتلة الحيوية ، فإن التنوع البيولوجي مرتفع. في خطوط العرض العليا لكلا نصفي الكرة الأرضية ، لدينا في النهاية المناطق القطبية ، حيث يتم تفسير فقر الحياة بسبب نقص المياه السائلة ونقص الطاقة.

المحيط الحيوي العميق
حتى وقت قريب تم تحديد المستوى كحدود للحياة ، على عمق بضعة أمتار ، إلى حيث تمتد جذور النباتات. لقد تحققنا الآن من أنه ليس فقط في القاع المحيطي ، بل هناك أنظمة بيئية تعتمد على الكائنات الكيمائية الكيمائية ، ولكن الحياة من هذا النوع تمتد إلى المستويات العميقة من القشرة الأرضية. وتتكون من البكتيريا و archaea المتطرفة ، والتي استخراج الطاقة من العمليات الكيميائية غير العضوية (chemosynthesis). إنها تزدهر بلا شك أفضل في الأماكن التي تظهر فيها بعض الخلائط المعدنية غير المستقرة ، والتي توفر إمكانية للطاقة الكيميائية ؛ لكن الأرض كوكبًا ما زالًا حيًا ، حيث لا تزال العمليات الداخلية تولد باستمرار حالات من هذا النوع.

تمديد
يبدأ المحيط الحيوي غمدًا حوالي 60 كيلومترًا فوق سطح الأرض وينتهي على بعد 5 كم تقريبًا تحت سطح الأرض. ويبدأ في نصف الكرة الأرضية السفلي من الغلاف الجوي ، ويتخلل الطبقات المتبقية من الغلاف الجوي للأرض والأجزاء العليا من الغلاف المائي ، ويخترق طبقة المحيط وينتهي في الجزء العلوي من الغلاف الصخري ، بعد بضعة كيلومترات في القشرة الأرضية. على الأقل عندما يتم التركيز على الكائنات الدقيقة ، يمتد المحيط الحيوي على كامل سطح الأرض والمحيطات وأسماك البحر.

تمديد عمودي
ووفقًا للمعرفة الحالية ، فإن الحد الأعلى للمحيط الحيوي الأرضي هو أعلى قليلاً من طبقة الستراتوبوز ، في أدنى مستوى للميزوسفير على ارتفاع 60 كم. لا تزال هناك بعض الكائنات الحية الدقيقة في المراحل الدائمة من قبل. عند هذه الارتفاعات الجوية تتحدى درجات الحرارة المنخفضة التي تتراوح من حوالي -50 درجة مئوية (درجة الستراتوسفير السفلى) إلى حوالي صفر درجة مئوية (انخفاض الغلاف الجوي الأوسط) ، وكذلك النقص شبه الكامل للماء والأشعة فوق البنفسجية القوية ، في الوقت الحاضر ، يفترض أن الكائنات الحية الدقيقة التي تم العثور عليها لا تمر عبر دورة حياتها بالكامل حتى الآن من سطح الأرض. بدلا من ذلك ، يجب أن يتم تحريكها فوق سطح الأرض بطرق مختلفة فقط ثم تبقى في الستراتوسفير وأقل الغلاف الجليدي لبعض الوقت.

تحت طبقة الستراتوسفير هي طبقة التروبوسفير ، وهي طبقة الغلاف الجوي الأكثر كثافة والأقل ارتفاعًا. هنا يوجد في الهواء درجات حرارة أعلى للهواء بفضل تأثير الاحتباس الحراري الطبيعي وانخفاض نسبياً في الإشعاع بسبب طبقة الأوزون الستراتوسفيري أعلاه. ولهذه الأسباب ، توجد موائل المخلوقات الأرضية في طبقة التروبوسفير ، التي يسببها درجة الحرارة معظمها حتى أقل من منطقة الارتفاع التنافسية.

تحت طبقة التروبوسفير ، من جهة ، قاع المحيط الحيوي ، ومن ناحية أخرى ، فإن مياه الغلاف المائي تتبعها. تسكن التربة من قبل مجموعة متنوعة من الكائنات الحية في التربة. يقتصر موطنها على القاع من خلال توفير مياه التربة وهواء التربة ، حيث تخترق الكائنات الدقيقة أعمقها. سليمة ، ولكن الكائنات المجهرية المتجمدة تجد نفسها لا تزال عميقة في التربة الصقيعية. في المياه توجد أشكال الحياة في القاع ومرة ​​أخرى عدة أمتار في الجسم الموحل للماء. في الواقع ، فإن نسبة أكبر من الكتلة الحيوية الإجمالية للارض في شكل العتائق والبكتيريا في رواسب المحيطات. لكن الأعضاء الأكثر بروزًا في الحياة المائية يظلون في الطبقات المائية العليا والطبقة المليئة بالضوء في الأُيبُوبالي. أبعد من ذلك ، يمكن أن تصبح كثافة الأنواع والأفراد صغيرة جدًا. هذا ينطبق بشكل خاص على البحر العميق. ومع ذلك ، فإن الظلام البارد ينقطع بسبب الجزر البركانية والجزر المرجانية ، التي ترتفع فوق سطح الماء. توفر الغواصة ، والجبال ، والجبال البحرية موائل للعديد من الكائنات الحية ، وبعض هذه الجبال تحت البحر يمكن أن ترتفع إلى الأيبكوبال. وفي جميع أنحاء العالم ، تحدث الجبال البحرية بشكل متكرر وتحتل مساحة بحجم أوروبا. ومن المرجح أن تكون مجتمعة واحدة من المناطق الأحيائية الرئيسية الرئيسية. واعتماداً على عمق المياه ، يمكن للجُزر البركانية والجزر المرجانية والجبال البحرية والجبال أن تجد مجتمعات متنوعة تمنع الحياة الصحراوية في أعماق البحار بهذه الطريقة.

تحت التربة والممرات المائية الموحلة ، تنضم صخور الغلاف الصخري. تم العثور هنا على كهوف تحتوي على أنظمة كهوف بسيطة تتكون من الكائنات الحية الدقيقة وبعض الكائنات متعددة الخلايا. جميع المجتمعات الأخرى من الغلاف الصخري تتكون حصرا من الكائنات الحية الدقيقة. ويعيش البعض في رواسب النفط ، أو طبقات الفحم ، أو هيدرات الغاز ، أو في طبقات المياه الجوفية العميقة ، أو في المسام الدقيقة مباشرة في الأساس. علاوة على ذلك ، توجد على الأقل بعض المراحل الميكروبية طويلة الأمد في القباب الملحية. يمكن الافتراض أن المحيط الحيوي في الغلاف الصخري يسحب إلى العمق الذي ترتفع درجة الحرارة المحيطة به فوق سطح الأرض فوق 150 درجة مئوية. وفي هذه الحرارة ، يجب أن تصبح حارة جدًا حتى بالنسبة للميكروبات شديدة الحرارة. وكقاعدة عامة ، يفترض أن درجة الحرارة المحيطة تزيد بمقدار 3 درجات مئوية لكل 100 متر من العمق. وبالتالي ، يجب أن ينتهي المحيط الحيوي في عمق 5 كيلومترات من الغلاف الصخري. ومع ذلك ، هناك انحرافات إقليمية قوية عن هذه القاعدة.

ويمكن أيضا العثور على النظم الإيكولوجية الميكروبية في البحيرات تحت الجليدية ، والتي هي معزولة تماما عن البيئة من خلال الجليد الجليدي المتداخلة. توجد الكائنات الدقيقة أيضًا في عمق الجليد الجليدي نفسه. لا يزال من غير الواضح إلى أي مدى هم فقط ينجون أو يعرضون عمليات الحياة النشطة هناك.

تمديد أفقي
الأشياء الحية لا توزع نفسها بالتساوي على المحيط الحيوي. أولاً ، هناك مناطق أحيائية ذات كثافة كبيرة من الأفراد والأفراد. وتشمل هذه ، على سبيل المثال ، الغابات الاستوائية المطيرة والشعاب المرجانية. من ناحية أخرى ، هناك أيضا مناطق ذات حياة مجهرية قليلة جدا ومحدودة. وتشمل هذه المناطق الصحارى الباردة والصحاري الجافة في الريف وأحواض البحر في المحيطات في البحار العميقة والباردة العميقة (باثيال ، أبيسال ، هيدال). ومع ذلك ، داخل المناطق الصحراوية المتناثرة في المناطق ذات التنوع البيولوجي العالي: الواحات المائية في الصحارى الجافة ، الظواهر البركانية (الينابيع الحرارية ، solfatars ، fumaroles ، mofettes) في الصحاري الباردة ، وكذلك مصادر المياه الحرارية (المدخنون السود ، المدخنون البيض ) ، وﻣﺼﺎدر اﻟﻤﻴﺜﺎن (اﻟﺒﺬور اﻟﺒﺎردة) ، ﻓﻲ ﻗﺮع اﻟﺒﺤﺮ اﻟﻌﻤﻴﻘﺔ ،

اعمال بناء
فقط طبقة رقيقة من الأرض هي الفضاء مع الحياة. يقاس المحيط الحيوي بحجم الأرض الكلي ، وله حجم صغير فقط. بالنسبة للكائنات الحية الأرضية ، هناك ادعاءات معينة لبيئتها اللاأحيائية. معظم أجزاء العالم لا تستطيع تلبية المطالب.

تبدأ مطالبات الكائنات الحية بمتطلبات المساحة. يمكنهم البقاء في الأماكن التي توفر مساحة كافية لأحجام أجسادهم. إذا توفرت مساحة كافية ، يجب أن يوفر المكان أيضًا إمكانيات مناسبة للبقاء في الغرفة. ما هي الخيارات المناسبة تختلف عن شكل الحياة إلى شكل الحياة. على سبيل المثال ، تحتاج الأشجار إلى مساحة تجذير كافية ومواقع تعلق تعلق على قاع البحر ، في حين أن العوالق النباتية تتوافق بالفعل مع الجسم الحر للمياه. يمكن أن تتغير ادعاءات مكان حدوثها بشكل موسمي وعمرًا.

مثال: يحتاج الكبار من طيور الباتروس الكبيرة إلى بعض المساحة لأجنحتهم التي يبلغ طولها ثلاثة أمتار. وهي تجوب طبقات الهواء المنخفضة فوق المحيط المفتوح. هناك يمسكون أساسا الأخطبوطات ، وشرب مياه البحر ، والنوم في الهواء أو تطفو على سطح البحر. لا تحتاج حشرات الطحالب الكبيرة للملك إلى أي فرصة للتسوية الصلبة. ومع ذلك ، هذا يتغير موسميا. لأنهم يطيرون إلى البر الرئيسى كل عامين. هناك يتفاخرون ، يشغلون أرضاً خصبة ، يحضنونها بيضة لمدة 79 يوماً ويحمون الطيور الشابة الأعزل جداً في الأسابيع الخمسة الأولى من الحياة. بعد ذلك ، يطير الوالدان إلى البحر مرة أخرى. ومع ذلك ، فإنها تعود على فترات غير منتظمة إلى موقع التكاثر لإطعام الطيور الصغيرة. الطيور الشابة يجب أن تثابر على الأرض

علاوة على ذلك ، يجب أن تنتقل العوامل البيئية اللاأحيائية (النظام الفيزيائي ، الموقع) إلى عرض النطاق الترددي المسموح به في أشكال الحياة الأرضية. وينطبق ذلك بطريقة رائعة على عروض الطاقة الحرارية والمياه السائلة وعواقب العوامل البيئية غير الأحيائية الأخرى. بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن يضمن مكان وجود التغذية للكائنات الحية. يجب أن تحتوي الكائنات الحية ذاتية التغذية على ما يكفي من العناصر الغذائية والعناصر الغذائية متعددة العناصر الغذائية الكافية.

تطورت أشكال الحياة في سياق تاريخ الأرض أحجام الجسم المختلفة جدا ، وطرق التسوية ، Physiosystemansprüche والوجبات الغذائية. الآن ، لا تسود نفس الشروط في كل مكان داخل المحيط الحيوي. لذلك لا يحدث أي شيء حي في جميع الأماكن في المحيط الحيوي. تم العثور على أشكال الحياة مع تكيفات مماثلة أو تكاملية معا في نفس الموقع. وهي تشكل مجتمعة مناطق إيكولوجية (Eu-biome) و ecozones (zonobioms).

يعتمد موقع المناطق الإيكولوجية في البر الرئيسي على المناخ. يعتمد المناخ على درجة خط العرض (← مناطق الإضاءة) ، والمسافة إلى البحر (→ المحيطية / القارات) وربما الجبال العالية التي تمنع هطول الأمطار (→ المناخ الجليدي). وعمومًا ، يتم تشغيل المناطق الاقتصادية تقريبًا في دائرة عريضة متوازية.

يعتمد موقع البيئة المحيطة بالمحيطات (العوالم) على درجة حرارة المياه القريبة من السطح. كما ينبغي أن يوضع في الاعتبار أنه بالنسبة للعديد من الكائنات البحرية ، تعد السواحل القارية أو اتساع المحيطات حواجز تقيد انتشارها. هناك ما مجموعه اثني عشر منطقة بيئية بحرية متميزة في جميع أنحاء العالم. داخل بيئة بحرية ، توجد مناطق إيكولوجية شبيهة بالصحراء إلى جانب مناطق بيئية ذات وفرة عضوية كبيرة. ويرجع ذلك إلى أن الظروف الغذائية نفسها لا تسود في كل مكان في المحيطات: فالعوالق النباتية يمكن أن تزدهر على نطاق واسع في أجزاء من البحر مع إمدادات غنية من مواد البناء. إن العوالق النباتية هي أساس شبكات الغذاء البحرية ، وبالتالي هناك أشكال أخرى للحياة البحرية خاصة كثيرة. المناطق البحرية ذات التركيزات العالية من مواد البناء هي مناطق الارتفاعات التي ترتفع فيها المياه العميقة الغنية بالبناء إلى سطح الماء. كميات كبيرة من روبوت يمكن أن تنتج تأثير مماثل (مضخة الحوت).

هيكل organismic
يتم تحديد حجم المحيط الحيوي في المقام الأول عن طريق الكائنات الحية الدقيقة. على الحدود الخارجية للمحيط الحيوي ، تم العثور على المراحل الدائمة فقط من الميكروبات ، والتي هي في مأمن من الظروف القاسية. وهذا ينطبق على طبقة الغلاف الجوي والطبقة الستراتوسفيرية وكذلك على التربة الصقيعية ، والقباب الملحية والجليد الجليدي العميق. ولكن حتى داخل حدود المحيط الحيوي ، يمكن العثور على العديد من النظم البيئية التي تتكون بشكل حصري من الكائنات الحية الدقيقة. وينطبق ذلك على جميع المجتمعات الموجودة في الغلاف الصخري ، أي على ترسبات النفط الخام والفحم والهيدرات الغازية ، وكذلك على الطبقات العميقة للمياه الجوفية ، والرواسب العميقة للمحيط وللنظم الإيكولوجية في صخور صلبة بسيطة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الكائنات الحية الدقيقة تحتل جميع الغرف التي تنتشر بها كائنات حية متعددة الخلايا. حتى أنهم يعيشون على و في هذه metabionts ، على الجلد و rhizosphere وكذلك على الأوراق وفي السبيل الهضمي. يثبت المحيط الحيوي الأرضي أنه مجال الكائنات الحية الدقيقة في كل مكان ، خاصة في المناطق الأكثر تطرفًا. في المقارنة ، يبدو موطن metabionts محدودة للغاية.

البناء الغذائي
بالمعنى الدقيق للكلمة ، يتألف المحيط الحيوي من العديد من النظم البيئية المترابطة بشكل أو بآخر. في كل نظام إيكولوجي ، تفي الكائنات الحية بواحدة من ثلاث وظائف غذائية مختلفة: المنتجون الأساسيون – الذين يطلق عليهم أيضًا autotrophs – يبنون الكتلة الحيوية من مواد بناء منخفضة الطاقة. ثم يتم استهلاك هذه الكتلة الحيوية من قبل المستهلكين. أثناء الإنتاج والاستهلاك ، يتم جمع كميات كبيرة من مواد النفايات. مخلفات الجرد مأخوذة من كائنات دالة التغذية الثالثة ، Destruenten ، ملغمة إلى مواد بناء منخفضة الطاقة. ويمكن بعد ذلك استخدام مواد البناء مرة أخرى من قبل المنتجين الرئيسيين لبناء الكتلة الحيوية الجديدة.

يعتمد وجود المستهلكين والمدمرين على وجود المنتجين الرئيسيين. لا يمكن تطوير النظم البيئية الكاملة إلا في الأماكن التي يجد المنتجون الأساسيون فيها ظروفًا معيشية مناسبة. هذا ينطبق في نهاية المطاف على المحيط الحيوي بأكمله. نطاق ووجود المحيط الحيوي بأكمله هو عبارة عن زمانية زمنية زمانية ، وهذا يتوقف على وجود المنتجين الرئيسيين.

المنتجون الرئيسيون الأكثر أهمية والأكثر أهمية للمحيط الحيوي الأرضي هم الكائنات الحية ذاتية التغذية. فهي تعمل على عملية التمثيل الضوئي من أجل إنتاج الكتلة الحيوية من مواد البناء منخفضة الطاقة بمساعدة الضوء. ومن بين أفضل الكائنات المسببة للضوء المشهورة ، النباتات الأرضية والطحالب (الكائنات الحية الضوئية) ، حيث تنتج النباتات البرية أكثر من 99٪ من مجموع الكتلة الحيوية النباتية. يتم إنتاج الإنتاج الأولي للضوء في المحيطات بشكل رئيسي من قبل haptophytes غير مكملة وبكتيريا cyanobacteria.

الكائنات الحية ذاتية التغذية هي أساس العديد من النظم البيئية الأرضية. ويظهر المحيط الحيوي أنظمته الإيكولوجية الأكثر غنى بالأنواع والأفراد في المواقع التي يمكن أن توجد فيها النباتات أو أشكال الحياة الغذائية ذاتية التغذية الأخرى. في الريف في الأماكن التي يأتي فيها ضوء النهار ، ولكن خارج الصحارى الباردة ، خارج الصحاري الجافة وأقل من مستوى ارتفاع نيفالن. في الماء في المنطقة المليئة بالبهجة في الأيبولياجال.

بعيداً عن مناطق ضوء النهار ، لا يمكن إنشاء علاقات طويلة الأمد إلا إذا كان منتجوها الأوليون القادرين على الارتياح راضين فقط عن النشاط البركاني الهش – أو إذا أصبحوا مستقلين تمامًا عن الكتلة الحيوية المنتجة ضوئيًا. على أساس هذه النظم الإيكولوجية غير المستقرة تماما ، ثم المنتجين الكيميائيين الكيميائيين. كما أن الكائنات العضوية الكيميائية تنمو الكتلة الحيوية من مواد البناء منخفضة الطاقة. فهم يكتسبون الطاقة اللازمة ليس من الضوء ، ولكن من بعض التفاعلات الكيميائية. تشمل النظم البيئية التي تعتمد على منتجي المواد الكيميائية الأساسية الأولية الهيدروحرارية (المدخنون السود ، المدخنون البيض) ، التسربات الباردة ، البحيرات تحت الجليدية ، الكهوف المعزولة تمامًا عن العالم الخارجي ، والأنظمة الإيكولوجية الميكروبية المختلفة في عمق الصخور (→ Endolites).

ومع ذلك ، فإن المحيط الحيوي يتضمن أيضًا فضاءات لا ترتبط مباشرة بالنظم الإيكولوجية ذات القيمة الضوئية أو الكيميائية المغذية. بدلا من ذلك ، تقع بين وخارجها. بسبب الظروف المعيشية غير المواتية ، لا يمكن أن تكون الغرف مستعمرة من قبل المنتجين الرئيسيين. ومع ذلك ، يمكن للمستهلكين الاستيلاء على هذه المناطق غير المضيافة مؤقتًا ، والذين يعودون بعد ذلك إلى النظم الإيكولوجية ذاتية الحفظ.

مثال: تمر العديد من الطيور المهاجرة عبر موائلها بحياة ذاتية متقطعة للغاية في هجراتها السنوية. لذلك تطير اللقلاق الأبيض عبر الصحراء الصحراوية الجافة. الأوز مخطط عبور الحافة الرئيسية خالية من الغطاء النباتي في جبال الهيمالايا. ومع ذلك ، فإن كلا النوعين من الطيور يختاران مناطق الشتاء والتكاثر مرة أخرى في الموائل التي تسكنها النباتات. لذا فهم يظلون مؤقتًا خارج الأنظمة الإيكولوجية المحمية بالصور.

وتشبه الهجرة الرأسية الهجرة السنوية للطيور: فبالاعتماد على الوقت من اليوم ، فإن العديد من الكائنات المائية تهاجر ذهابًا وإيابًا بين الطبقات السطحية والطبقات المنخفضة من المياه أسفلها. يهاجر بعض أعضاء العوالق النباتية ليلاً للحصول على مواد البناء في الطبقات المائية العميقة. عند الفجر ، يعودون إلى سطح الماء. في نفس الوقت هناك حركة معاكسة من العوالق الحيوانية وبعض الحيوانات الكبيرة. يسبحون في ملجأ الظلام إلى سطح الماء ليصنعوا الفريسة ، ويعودون عند الفجر إلى العمق ليكونوا آمنين حتى من الحيوانات المفترسة الأكبر.

بالإضافة إلى ذلك ، تتدفق باستمرار النفايات من النظم الإيكولوجية ذاتية الصيانة. يمكن إعادة تدوير النفايات من قبل المدمرين بما يتجاوز الحدود الفعلية لتلك النظم البيئية. وبهذه الطريقة ، يمكن أن تنشأ النظم الإيكولوجية – وبالتالي توسيع المحيط الحيوي – التي لا تستند بشكل مباشر إلى المنتجين الأساسيين الحاليين ، ولكن على نفايات النفايات. الأمثلة النموذجية لهذه النظم الإيكولوجية هي التربة ، التي تخضع للتنوع المستمر للمخزون الحي الأرضي. ولكن أيضا المسطحات المائية وطبقات المياه العميقة الواقعة أسفل المنطقة المليئة بالبهجة تنتمي إليها ، والتي تتسرب إليها مخلفات المخزون من الأيبكالاغال ومن البنوك. وتجدر الإشارة بوجه خاص إلى شلالات الحيتان: فالحيتان الميتة تغرق في قاع البحر وتقدم كميات كبيرة من النفايات القابلة للاستعمال لسكان أعماق البحار. كما يعمل المتنزهون كمحطات وسيطة للكائنات الحية في أعماق البحار في هجراتهم بين النظم الإيكولوجية القائمة على أساس المعالجة الكيميائية من انتشار الماء الحر (المدخنين) ومصادر الميثان (التسربات الباردة). يحدث الحد من النفايات البحرية في البحر بمعدلات أقل حتى في المناطق المستنفدة للأكسجين (منطقة الأكسجين الدنيا) بواسطة كائنات مناسبة للتكيف. بالإضافة إلى التربة والأجسام المائية البعيدة ، فإن العديد من الكهوف هي من بين النظم البيئية القائمة على النفايات ، بقدر ما هي غير معزولة تمامًا عن العالم الخارجي. في مخلفات الكهوف يتم إدخال المخلفات بعدة طرق ، مثال بارز هو ذرق الطائر.

البيوسفير الاصطناعي
تم إنشاء المحيط الحيوي التجريبي ، والذي يسمى أيضًا الأنظمة الإيكولوجية المغلقة ، لدراسة النظم الإيكولوجية وإمكانات دعم الحياة خارج الأرض. وتشمل هذه المركبات الفضائية والمختبرات الأرضية التالية:

المحيط الحيوي 2 في أريزونا ، الولايات المتحدة ، 3.15 فدان (13000 متر مربع).
BIOS-1 و BIOS-2 و BIOS-3 في معهد الفيزياء الحيوية في كراسنويارسك ، سيبيريا ، في ما كان الاتحاد السوفيتي آنذاك.
Biosphere J (CEEF، Closed Ecology Experiment Facilities) ، تجربة في اليابان.
نظام دعم الحياة الإيكولوجي الصغير البديل (MELiSSA) في جامعة Autònoma de Barcelona

كائنات حية خارج كوكب الأرض
لم يتم اكتشاف أي محيطات حيوية خارج الأرض ؛ وبالتالي ، فإن وجود المحيط الحيوي خارج الأرض يبقى افتراضياً. توحي فرضية الأرض النادرة أنه ينبغي أن تكون نادرة للغاية ، باستثناء تلك التي تتكون من حياة ميكروبية فقط. من ناحية أخرى ، قد تكون نظائر الأرض عديدة ، على الأقل في مجرة ​​درب التبانة ، بالنظر إلى العدد الكبير من الكواكب. يمكن أن تحتوي ثلاثة من الكواكب المكتشفة في المدار TRAPPIST-1 على غلاف حيوي. نظرًا لفهم محدود للتولد الحيوي ، فليس معروفًا حاليًا النسبة المئوية لهذه الكواكب التي تعمل فعليًا على تطوير المحيط الحيوي.

واستناداً إلى ملاحظات فريق Kepler Space Telescope ، تم حسابه بشرط أن يكون احتمال التولد الأحيائي أعلى من 1 إلى 1000 ، وينبغي أن يكون أقرب محيط حيائي غريب على بعد 100 سنة ضوئية من الأرض.

ومن الممكن أيضًا إنشاء بيئات حيوية اصطناعية في المستقبل ، على سبيل المثال على سطح المريخ. ويطلق على عملية إنشاء نظام غير ملوث يحاكي وظيفة المحيط الحيوي للأرض اسم terraforming.