Biosfera

La biosfera, también conocida como la ecosfera, es la suma mundial de todos los ecosistemas. También se puede denominar zona de vida en la Tierra, un sistema cerrado (aparte de la radiación solar y cósmica y el calor del interior de la Tierra), y en gran parte se autorregula. Según la definición biofisiológica más general, la biosfera es el sistema ecológico global que integra a todos los seres vivos y sus relaciones, incluida su interacción con los elementos de la litosfera, la geosfera, la hidrosfera y la atmósfera. Se postula que la biosfera ha evolucionado, comenzando con un proceso de biopoiesis (vida creada naturalmente a partir de materia no viva, como compuestos orgánicos simples) o biogénesis (vida creada a partir de materia viva), hace al menos unos 3.500 millones de años.

En un sentido general, las biosferas son sistemas cerrados y autorregulados que contienen ecosistemas. Esto incluye biosferas artificiales como Biosphere 2 y BIOS-3, y potencialmente otras en otros planetas o lunas.

Origen y uso del término.
El término «biosfera» fue acuñado por el geólogo Eduard Suess en 1875, que definió como el lugar en la superficie de la Tierra donde reside la vida.

Si bien el concepto tiene un origen geológico, es una indicación del efecto de Charles Darwin y Matthew F. Maury en las ciencias de la Tierra. El contexto ecológico de la biosfera proviene de la década de 1920 (ver Vladimir I. Vernadsky), precediendo la introducción en 1935 del término «ecosistema» por Sir Arthur Tansley (ver historia de la ecología). Vernadsky definió la ecología como la ciencia de la biosfera. Es un concepto interdisciplinario para integrar astronomía, geofísica, meteorología, biogeografía, evolución, geología, geoquímica, hidrología y, en general, todas las ciencias de la vida y de la Tierra.

Definición estrecha
Los geoquímicos definen la biosfera como la suma total de los organismos vivos (la «biomasa» o «biota», tal como lo mencionan los biólogos y ecologistas). En este sentido, la biosfera es solo uno de los cuatro componentes separados del modelo geoquímico, los otros tres son la geosfera, la hidrosfera y la atmósfera. Cuando estas cuatro esferas componentes se combinan en un solo sistema, se conoce como la Ecosfera. Este término fue acuñado durante la década de 1960 y abarca los componentes biológicos y físicos del planeta.

La Segunda Conferencia Internacional sobre Sistemas de Vida Cerrada definió la bioesférica como la ciencia y la tecnología de análogos y modelos de la biosfera de la Tierra; Es decir, biosferas artificiales parecidas a la Tierra. Otros pueden incluir la creación de biosferas artificiales no terrestres, por ejemplo, biosferas centradas en humanos o una biosfera marciana nativa, como parte del tema de la bioesférica.

Biosfera de la tierra

Años
La evidencia más temprana de la vida en la Tierra incluye el grafito biogénico encontrado en rocas metasedimentarias de 3.700 millones de años de Groenlandia occidental y fósiles de esterilla microbiana encontrados en arenisca de 3.480 millones de años de Australia Occidental. Más recientemente, en 2015, se encontraron «restos de vida biótica» en rocas de 4.1 mil millones de años en Australia Occidental. En 2017, se anunciaron supuestos microorganismos fosilizados (o microfósiles) en precipitados hidrotérmicos de ventilación en el cinturón de Nuvvuagittuq de Quebec, Canadá, que databan de 4.28 mil millones de años, el registro más antiguo de la vida en la tierra, sugiriendo «una reacción casi instantánea». emergencia de la vida «después de la formación del océano hace 4.4 mil millones de años, y no mucho después de la formación de la Tierra hace 4.540 millones de años. Según el biólogo Stephen Blair Hedges, «si la vida surgiera con relativa rapidez en la Tierra … entonces podría ser común en el universo».

Grado
Cada parte del planeta, desde los casquetes polares hasta el ecuador, presenta vida de algún tipo. Los recientes avances en microbiología han demostrado que los microbios viven en las profundidades de la superficie terrestre y que la masa total de vida microbiana en las llamadas «zonas inhabitables» puede, en biomasa, exceder toda la vida animal y vegetal en la superficie. El espesor real de la biosfera en la tierra es difícil de medir. Las aves suelen volar a altitudes de hasta 1.800 m (5.900 pies; 1.1 mi) y los peces viven hasta 8.372 m (27.467 pies; 5.202 mi) bajo el agua en la Fosa de Puerto Rico.

Hay ejemplos más extremos de vida en el planeta: el buitre de Rüppell se ha encontrado a altitudes de 11,300 m (37,100 pies; 7,0 mi); gansos de cabeza de barra migran a altitudes de al menos 8.300 m (27.200 pies; 5.2 millas); los yaks viven en elevaciones tan altas como 5,400 m (17,700 pies; 3.4 mi) sobre el nivel del mar; Las cabras montesas viven hasta 3,050 m (10,010 pies; 1,90 mi). Los animales herbívoros en estas elevaciones dependen de líquenes, pastos y hierbas.

Las formas de vida viven en todas las partes de la biosfera de la Tierra, incluidos el suelo, las aguas termales, dentro de las rocas al menos a 19 km (12 mi) de profundidad, las partes más profundas del océano y al menos 64 km (40 mi) de altura en la atmósfera . Se ha observado que los microorganismos, bajo ciertas condiciones de prueba, sobreviven al vacío del espacio exterior. La cantidad total de carbono bacteriano en el subsuelo y en el suelo se estima en 5 × 1017 g, o el «peso del Reino Unido». La masa de microorganismos procariotas, que incluye bacterias y arqueas, pero no los microorganismos eucariotas nucleados, puede ser de hasta 0,8 billones de toneladas de carbono (de la masa total de la biosfera, estimada entre 1 y 4 billones de toneladas). Se han encontrado microbios marinos barófilos a más de una profundidad de 10 000 m (33 000 pies) en la Fosa de las Marianas, la zona más profunda de los océanos de la Tierra. De hecho, se han encontrado formas de vida unicelulares en la parte más profunda de la Fosa de Mariana, por el Challenger Deep, a profundidades de 11,034 m (36,201 pies; 6.856 millas). Otros investigadores informaron estudios relacionados que los microorganismos crecen dentro de las rocas hasta 580 m (1,900 pies) debajo del fondo del mar a menos de 2,590 m (8,500 pies) de océano frente a la costa del noroeste de los Estados Unidos, así como 2,400 m (7,900 pies; 1,5 millas) debajo del lecho marino frente a Japón. Se han extraído microbios termófilos cultivables de núcleos perforados a más de 5,000 m (16,000 pies; 3,1 mi) en la corteza terrestre en Suecia, de rocas entre 65–75 ° C (149–167 ° F). La temperatura aumenta al aumentar la profundidad en la corteza terrestre. La velocidad a la que aumenta la temperatura depende de muchos factores, incluido el tipo de corteza (continental vs. oceánica), el tipo de roca, la ubicación geográfica, etc. La mayor temperatura conocida a la que puede existir vida microbiana es 122 ° C (252 ° F) (Methanopyrus kandleri Strain 116), y es probable que el límite de vida en la «biosfera profunda» esté definido por la temperatura en lugar de la profundidad absoluta. El 20 de agosto de 2014, los científicos confirmaron la existencia de microorganismos que viven a 800 m (2,600 pies; 0,50 mi) por debajo del hielo de la Antártida. Según un investigador, «puedes encontrar microbios en todas partes: son extremadamente adaptables a las condiciones y sobreviven donde sea que estén».

Nuestra biosfera está dividida en varios biomas, habitados por flora y fauna bastante similares. En tierra, los biomas están separados principalmente por latitud. Los biomas terrestres que se encuentran dentro de los Círculos Ártico y Antártico son relativamente áridos de la vida vegetal y animal, mientras que la mayoría de los biomas más poblados se encuentran cerca del ecuador.

Distribución de la vida
Constituye una capa delgada de dimensiones irregulares, al igual que la densidad de la biomasa, la diversidad y la producción primaria son irregulares. Abarca la superficie y el fondo de los océanos y mares, donde se desarrolló por primera vez, por la superficie de los continentes, y en los niveles superficiales de la corteza terrestre, donde la vida prospera, con baja densidad, entre los poros y los intersticios de las rocas .

Océanos
En los océanos, la vida se concentra en la capa superficial, zona fótica, en la que se encuentra la luz. La cadena trófica comienza aquí con fotosintetizadores que son en su mayoría cianobacterias y protistas, generalmente unicelulares y planctónicos. Los factores limitantes para el desarrollo de la vida son aquí algunos nutrientes esenciales, como el hierro, que son escasos, y la productividad máxima, lo encontramos en los mares fríos y en ciertas regiones tropicales, contiguas a los continentes, en las cuales las corrientes extraen nutrientes de El fondo del mar. Fuera de esos lugares, las regiones pelágicas (costa afuera) de las latitudes cálidas son desiertos biológicos, con baja densidad de vida. Los ecosistemas marinos más ricos y complejos son, sin embargo, tropicales, y son aquellos que se desarrollan a una profundidad muy baja, de solo unos pocos metros, rica en vida bentónica, cerca de la costa; El ejemplo más claro son los arrecifes de coral.

Además de la zona fótica, hay una próspera vida marina en cada uno de los oscuros y extensos fondos oceánicos, que dependen, para su nutrición, de la materia orgánica que cae desde arriba, en forma de desechos y cadáveres. En algunos lugares donde los procesos geotectónicos producen aguas calientes cargadas de sales, los productores autótrofos primarios, que obtienen la energía de las reacciones químicas basadas en sustratos inorgánicos, son importantes; El tipo de matabolismo que llamamos quimiosíntesis.

Contra ciertos prejuicios, la densidad promedio de vida es mayor en los continentes que en los océanos en la biosfera actual; Aunque como el océano es mucho más extenso, corresponde aproximadamente el 50% de la producción primaria total del planeta.

Continentes
En los continentes, la cadena trófica parte de las plantas terrestres, fotosintetizadores que obtienen nutrientes minerales del suelo gracias a las mismas estructuras con las que están anclados, las raíces, haciendo que el agua circule hacia el follaje, donde lo evaporan. Por esta razón, el principal factor limitante en los continentes es la disponibilidad de agua en el suelo, al mismo tiempo que la temperatura, que es más variable que en los mares, donde el alto calor específico del agua garantiza un ambiente térmico muy homogéneo. Y estable en el tiempo.

Por el motivo indicado, se distribuye biomasa, productividad bruta y diversidad ecológica:

Siguiendo un gradiente, con un máximo hacia el ecuador y un mínimo en las regiones polares, en correlación con la energía disponible.
Concentrado en tres bandas de latitud extendida. El primero es el ecuatorial, donde las lluvias producidas por el frente intertropical, que son del tipo cenital, ocurren todo el año o se alternan con una estación seca. Las otras dos, más o menos simétricas, cubren las latitudes medias o templadas, donde hay una mayor o menor abundancia de lluvias ciclónicas, que acompañan a las tormentas.

Entre estas áreas húmedas y la vida densa, hay dos bandas simétricas de regiones desérticas o semidesérticas tropicales, donde aunque la biomasa es baja, la biodiversidad es alta. En las altas latitudes de ambos hemisferios tenemos, finalmente, las regiones polares, donde la pobreza de la vida se explica por la escasez de agua líquida, así como la falta de energía.

Biosfera profunda
Hasta hace poco, el nivel se establecía como límite para la vida, a unos pocos metros de profundidad, hasta donde se extienden las raíces de las plantas. Ahora hemos verificado que no solo en los fondos oceánicos hay ecosistemas que dependen de organismos quimioautótrofos, sino que la vida de este tipo se extiende a niveles profundos de la corteza. Está formado por bacterias y arqueas extremófilas, que extraen energía de procesos químicos inorgánicos (quimiosíntesis). Sin duda prosperan mejor en lugares donde aparecen ciertas mezclas minerales inestables, que ofrecen un potencial de energía química; pero la Tierra es geológicamente un planeta aún vivo, donde los procesos internos todavía generan constantemente situaciones de ese tipo.

Extensión
La biosfera con forma de vaina comienza a unos 60 km por encima de la superficie de la Tierra y termina a unos 5 km por debajo de la superficie de la Tierra. Comienza en el hemisferio inferior de la mesosfera, invade las capas restantes de la atmósfera terrestre y las partes superiores de la hidrosfera, penetra en la pedosfera y termina en la parte superior de la litosfera, después de unos pocos kilómetros en la corteza terrestre. Al menos cuando se presta atención a los microorganismos, la biosfera se extiende sobre toda la superficie de la tierra, los océanos y los fondos marinos.

Extensión vertical
Según el conocimiento actual, el límite superior de la biosfera terrestre se encuentra ligeramente por encima de la estratopausia, en la mesosfera más baja a 60 km de altitud. Todavía hay ciertos microorganismos en etapas permanentes antes. En estas altitudes atmosféricas, desafían las bajas temperaturas que van desde aproximadamente -50 ° C (estratosfera inferior) hasta aproximadamente 0 ° C (mesosfera inferior), así como la casi completa falta de agua y la fuerte radiación ultravioleta. En la actualidad, es se supone que los microorganismos encontrados no atraviesan todo su ciclo de vida tan lejos de la superficie de la tierra. En su lugar, solo deben ser remolinos en la superficie de la Tierra de varias maneras y luego permanecer en la estratosfera y la mesosfera más baja por algún tiempo.

Debajo de la estratosfera se encuentra la troposfera, la capa más alta y más baja de la atmósfera de la Tierra. Aquí el aire tiene temperaturas del aire más altas gracias al efecto invernadero natural y es relativamente bajo en radiación debido a la capa de ozono estratosférica anterior. Por estas razones, existen hábitats de criaturas terrestres en la troposfera, inducidas por la temperatura en su mayoría incluso justo debajo de la zona altitudinal nival.

Debajo de la troposfera, por una parte, siguen los fondos de la pedosfera y, por otra parte, las aguas de la hidrosfera. Los suelos están habitados por una variedad de organismos del suelo. Su hábitat se limita al fondo por el suministro de agua del suelo y aire del suelo, con los microorganismos que penetran lo más profundo. Los microorganismos intactos, pero congelados, se encuentran aún en las profundidades del permafrost. En las aguas existen formas de vida en el fondo y, una vez más, muchos metros en la masa de agua fangosa. De hecho, una mayor proporción de la biomasa total de la Tierra en forma de arqueas y bacterias en los sedimentos oceánicos. Pero los miembros más prominentes de la vida acuática se mantienen en la parte superior y las capas de agua epipelagial llenas de luz. Más allá de eso, las densidades de especies e individuos pueden volverse muy pequeñas. Esto es especialmente cierto para las profundidades del mar. Sin embargo, su fría oscuridad se ve interrumpida por islas volcánicas y atolones, que se elevan sobre la superficie del agua. Submarino, Guyots y montes submarinos proporcionan hábitats a muchos organismos, algunas de estas montañas submarinas pueden elevarse al epipelagial. Visto en todo el mundo, los montes submarinos ocurren con mucha frecuencia y ocupan un área del tamaño de Europa. En conjunto, es probable que sean uno de los principales biomas principales. Dependiendo de la profundidad del agua, las islas volcánicas, los atolones, las montañas submarinas y las guyots pueden encontrar diversas comunidades que interrumpen la vida en el desierto de las profundidades marinas de esta manera.

Debajo de los suelos y cursos de agua fangosos, las rocas de la litosfera se unen. Aquí se encontró que las cuevas contienen ecosistemas de cuevas simples que consisten en microorganismos y algunos organismos multicelulares. Todas las demás comunidades de la litosfera están compuestas exclusivamente por microorganismos. Algunos viven en depósitos de petróleo, vetas de carbón, hidratos de gas, en acuíferos profundos o en poros finos directamente en el lecho rocoso. Además, al menos ciertas etapas microbianas a largo plazo también ocurren en las cúpulas de la sal. Se puede suponer que la biosfera en la litosfera baja a la profundidad a la que la temperatura ambiente sube geotérmicamente por encima de 150 ° C. A esta temperatura, debería calentarse demasiado incluso para los microbios hipertermófilos. Como regla general, se supone que la temperatura ambiente aumenta en 3 ° C por cada 100 metros de profundidad. Por lo tanto, la biosfera tendría que terminar en unos 5 km de profundidad de la litosfera. Sin embargo, hay fuertes desviaciones regionales de esta regla de oro.

Los ecosistemas microbianos también se pueden encontrar en lagos subglaciales, que están completamente aislados del medio ambiente por el hielo glacial superpuesto. Los microorganismos también se encuentran en las profundidades del hielo del glaciar. No está claro hasta qué punto solo sobreviven o muestran procesos de vida activa allí.

Extensión horizontal
Los seres vivos no se distribuyen uniformemente sobre la biosfera. Primero, hay biomas con grandes especies y densidades individuales. Estos incluyen, por ejemplo, los bosques lluviosos tropicales y los arrecifes de coral. Por otro lado, también hay áreas con una vida microscópica macroscópica muy limitada y muy escasa. Estos incluyen desiertos fríos y desiertos secos en el campo y fondos marinos en los océanos de los mares profundos y sin luz (Bathyal, Abyssal, Hadal). Sin embargo, dentro de las áreas desérticas se encuentran áreas terrestres de mayor biodiversidad: oasis de agua en los desiertos secos, fenómenos post-volcánicos (fuentes termales, solfatars, fumarolas, mofetos) en los desiertos fríos, así como fuentes hidrotermales (Fumadores Negros, Fumadores Blancos ), y fuentes de metano (filtraciones en frío), en fondos marinos profundos,

Construcción
Solo una delgada capa de la tierra es espacio con vida. Medido por el volumen de tierra total, la biosfera tiene solo un volumen pequeño. Para los organismos terrestres tienen ciertas pretensiones de su entorno abiótico. La mayoría de las partes del mundo no pueden satisfacer las demandas.

Las demandas de los seres vivos comienzan con el requisito de espacio. Solo pueden permanecer en lugares que ofrezcan suficiente espacio para el tamaño de sus cuerpos. Si hay suficiente espacio disponible, el lugar también debe ofrecer las posibilidades adecuadas de permanecer en la habitación. Qué opciones son adecuadas difiere de la forma de vida a la forma de vida. Por ejemplo, los árboles necesitan suficiente espacio de enraizamiento y sitios de fijación de espigas en el lecho marino, mientras que el fitoplancton ya se lleva bien con la masa de agua libre. Los reclamos de paradero pueden cambiar según la estación y la edad.

Ejemplo: el Rey Albatros adulto necesita espacio para sus alas de tres metros de ancho. Vagan por las capas de aire bajo sobre el océano abierto. Allí capturan principalmente pulpos, beben agua de mar, duermen en el aire o flotan en la superficie del mar. Las crías de algas reyes adultas no necesitan ninguna oportunidad de asentamiento sólido. Sin embargo, eso cambia estacionalmente. Porque vuelan a tierra firme cada dos años. Allí alardean, ocupan un caldo de cultivo, incuban un huevo durante 79 días y protegen a las aves jóvenes muy indefensas en las primeras cinco semanas de vida. Después, los padres vuelven a volar al mar. Sin embargo, regresan a intervalos irregulares al sitio de cría para alimentar a los pájaros jóvenes. Las aves jóvenes deben perseverar en la tierra,

Además, los factores ecológicos abióticos (sistema físico, ubicación) deben moverse en anchos de banda que sean tolerables en las formas de vida terrenales. Esto se aplica de manera excepcional a las ofertas de energía térmica y agua líquida y aguas abajo de los otros factores ecológicos abióticos. Además, el paradero también debe garantizar la nutrición de los seres vivos. Los organismos autótrofos deben tener suficientes nutrientes y los organismos heterótrofos tienen suficientes nutrientes.

En el curso de la historia de la Tierra, las formas de vida han evolucionado en diferentes tamaños de cuerpos, métodos de asentamiento, procesos de fisiosistema y dietas. Ahora, las mismas condiciones no prevalecen en todas partes dentro de la biosfera. Por lo tanto, ningún ser vivo ocurre en todos los lugares de la biosfera. Las formas de vida con adaptaciones similares o complementarias se encuentran juntas en la misma ubicación. Juntas forman ecorregiones (Eu-biome) y ecozones (zonobioms).

La ubicación de las zonas ecológicas del continente depende del clima. El clima depende del grado de latitud (→ zonas de iluminación), la distancia al mar (→ oceanicidad / continentalidad) y posiblemente de las montañas altas que impiden las precipitaciones (→ clima glaciar). En general, las ecozonas corren aproximadamente un amplio círculo paralelo.

La ubicación de las ecozonas de los océanos (reinos) depende de la temperatura del agua cerca de la superficie. También debe tenerse en cuenta que, para muchos organismos marinos, las costas continentales o la vasta inmensidad de los océanos son barreras que restringen su propagación. Un total de doce eco-zonas marinas se distinguen en todo el mundo. Dentro de una ecología marina, las ecorregiones desérticas están al lado de ecorregiones de gran abundancia organísmica. Esto se debe a que las mismas condiciones tróficas no prevalecen en todos los océanos: el fitoplancton solo puede prosperar extensivamente en secciones del mar con un abundante suministro de materiales de construcción. El fitoplancton se encuentra en la base de las redes alimentarias marinas. En consecuencia, también existen otras formas de vida marina especialmente numerosas. Las áreas marinas con altas concentraciones de materiales de construcción son áreas de afloramiento en las que las aguas profundas ricas en edificios se elevan a la superficie del agua. Grandes cantidades de runot pueden producir un efecto similar (bomba de ballena).

Estructura organismica
El tamaño de la biosfera está determinado principalmente por microorganismos. En las fronteras exteriores de la biosfera, solo se encuentran etapas permanentes de microbios, que son inmunes a las condiciones inhóspitas. Esto se aplica a la mesosfera y la estratosfera, así como a los suelos de permafrost, las cúpulas de sal y el hielo glacial profundo. Pero incluso dentro de los límites de la biosfera, se pueden encontrar muchos ecosistemas que consisten exclusivamente de microorganismos. Esto se aplica a todas las comunidades dentro de la litosfera, es decir, para depósitos de petróleo crudo, carbón e hidratos de gas, así como para acuíferos profundos, sedimentos más profundos del océano y para ecosistemas en roca sólida simple. Además, los microorganismos ocupan todas las habitaciones que también están habitadas por organismos multicelulares. Incluso viven en y en estos metabolitos, en la piel y la rizosfera, así como en las hojas y en el tracto digestivo. La biosfera terrestre demuestra ser una esfera de microorganismos en todas partes, especialmente en sus áreas más extremas. En comparación, el hábitat de los metabiontes parece muy limitado.

Construccion trofica
Estrictamente hablando, la biosfera consiste en muchos ecosistemas que están más o menos estrechamente relacionados entre sí. En cada ecosistema, los seres vivos cumplen una de las tres funciones tróficas diferentes: los productores primarios, también llamados autótrofos, construyen biomasa a partir de materiales de construcción de baja energía. Esta biomasa es luego consumida por los consumidores. Durante la producción y el consumo, se recogen grandes cantidades de material de desecho. Los desechos del inventario provienen de organismos de la tercera función trófica, el Destruenten, minados a los materiales de construcción de baja energía. Los materiales de construcción pueden ser utilizados nuevamente por los productores primarios para construir nueva biomasa.

La existencia de consumidores y destructores depende de la presencia de productores primarios. Los ecosistemas completos solo pueden desarrollarse en lugares donde los productores primarios encuentran condiciones de vida adecuadas. Esto se aplica en última instancia a toda la biosfera. La extensión y existencia de toda la biosfera es espaciotemporal dependiendo de la presencia de los productores primarios.

Los productores primarios más llamativos e importantes de la biosfera terrestre son los organismos fotoautotróficos. Operan la fotosíntesis para producir su biomasa a partir de materiales de construcción de baja energía con la ayuda de la luz. Entre los organismos fotoautótrofos más conocidos están las plantas terrestres y las algas (→ organismos fototróficos), donde más del 99% de la biomasa total de la planta es producida por plantas terrestres. La producción primaria fotoautotrófica de los océanos se realiza principalmente por haptofitos y cianobacterias no calcificantes.

Los organismos fotoautótrofos están en la base de muchos ecosistemas terrestres. La biosfera muestra sus ecosistemas más ricos en especies e individuos en lugares donde pueden existir plantas u otras formas de vida fotoautótrofas. En el campo, en lugares donde entra la luz del día, pero fuera de los desiertos fríos, fuera de los desiertos secos y por debajo del nivel de altitud nivalen. En el agua en la zona eufótica del epipelagial.

Más allá de las áreas de la luz del día, las relaciones a largo plazo solo se pueden establecer si sus productores primarios fototróficos están satisfechos con una actividad volcánica escasa, o si se vuelven completamente independientes de la biomasa generada fotoautótrofamente. En la base de tales ecosistemas completamente independientes de la luz, se encuentran los productores primarios quimioautótropos. Los organismos quimioautótropos también hacen crecer su biomasa a partir de materiales de construcción de baja energía. Obtienen la energía necesaria no de la luz, sino de ciertas reacciones químicas. Los ecosistemas que dependen de los productores primarios de quimioautótrofos incluyen hidrotérmicos (fumadores negros, fumadores blancos), filtraciones frías, lagos subglaciales, cuevas completamente aisladas del mundo exterior y diversos ecosistemas microbianos en las profundidades del lecho de roca (→ Endolitas).

Sin embargo, la biosfera también incluye espacios que no están directamente asociados con los ecosistemas fotoautótrofos o quimioautótrofos. En su lugar, se encuentran entre y fuera de ellos. Debido a las condiciones de vida desfavorables, las habitaciones no pueden ser colonizadas por los productores primarios. Sin embargo, estas áreas inhóspitas pueden ser tomadas temporalmente por los consumidores, quienes luego regresan a los ecosistemas mantenidos de forma autótrofa.

Ejemplo: muchas aves migratorias pasan por sus hábitats con una vida autótrofa extremadamente escasa en sus migraciones anuales. Así cigüeñas blancas vuelan por el desierto seco del Sáhara. Los gansos rayados cruzan la cordillera principal sin vegetación del Himalaya. Sin embargo, ambas especies de aves eligen sus áreas de invierno y de reproducción en hábitats habitados por plantas. Por lo tanto, solo permanecen temporalmente fuera de los ecosistemas mantenidos fotoautóticamente.

La migración vertical es similar a la migración anual de aves: dependiendo de la hora del día, muchos organismos acuáticos migran hacia adelante y hacia atrás entre el epipelágico y las capas bajas de agua a continuación. Algunos miembros del fitoplancton migran hacia la noche para adquirir materiales de construcción en las capas de agua más profundas. Al amanecer, regresan a la superficie del agua. Al mismo tiempo, hay un movimiento opuesto de zooplancton y algunos animales más grandes. Nadan en el refugio de la oscuridad hasta la superficie del agua para hacer presas, y regresan al amanecer a la profundidad para estar a salvo incluso de depredadores más grandes.

Además, los desechos de los ecosistemas mantenidos autótroficamente fluyen constantemente. Los desechos pueden ser reciclados por destructores más allá de los límites reales de esos ecosistemas. De esta manera, los ecosistemas pueden emerger, y así expandir la biosfera, que no se basan directamente en los productores primarios actuales, sino en los residuos. Ejemplos típicos de tales ecosistemas son los suelos, que están sujetos a una diversidad constante de las existencias vivas terrestres. Pero también pertenecen cuerpos de agua y capas de aguas más profundas debajo de la zona eufótica, a los cuales los residuos de inventario se filtran desde el Epipelagial y desde los bancos. Destacan especialmente las caídas de ballenas: las ballenas muertas se hunden en el fondo del mar y entregan grandes cantidades de residuos utilizables para los habitantes de las profundidades marinas. Los caminantes también sirven como estaciones intermedias para los organismos de aguas profundas en sus migraciones entre los ecosistemas basados ​​en quimioutotrofos de las fuentes hidrotermales (fumadores) y metano (filtraciones de frío) ampliamente difundidas. La reducción de los desechos marinos en el mar se produce a tasas más bajas incluso en las zonas con falta de oxígeno (zona mínima de oxígeno) por organismos adecuadamente adaptados. Además de los suelos y cuerpos de agua lejanos, muchas cuevas se encuentran entre los ecosistemas basados ​​en desechos, en la medida en que no están completamente aislados del mundo exterior. En el inventario de cuevas, el desperdicio se ingresa de muchas maneras, un ejemplo destacado es el guano de murciélago.

Biosferas artificiales
Las biosferas experimentales, también llamadas sistemas ecológicos cerrados, se han creado para estudiar los ecosistemas y el potencial para apoyar la vida fuera de la tierra. Estos incluyen naves espaciales y los siguientes laboratorios terrestres:

Biosfera 2 en Arizona, Estados Unidos, 3.15 acres (13,000 m2).
BIOS-1, BIOS-2 y BIOS-3 en el Instituto de Biofísica en Krasnoyarsk, Siberia, en lo que entonces era la Unión Soviética.
Biosphere J (CEEF, Closed Ecology Experiment Facilities), un experimento en Japón.
Alternativa de sistema de soporte vital microecológico (MELiSSA) en la Universitat Autònoma de Barcelona

Biosferas extraterrestres
No se han detectado biosferas más allá de la Tierra; por lo tanto, la existencia de biosferas extraterrestres sigue siendo hipotética. La rara hipótesis de la Tierra sugiere que deberían ser muy raros, salvo los compuestos solo de vida microbiana. Por otro lado, los análogos de la Tierra pueden ser bastante numerosos, al menos en la galaxia Vía Láctea, dada la gran cantidad de planetas. Tres de los planetas descubiertos en órbita alrededor de TRAPPIST-1 podrían contener biosferas. Dada la comprensión limitada de la abiogénesis, actualmente se desconoce qué porcentaje de estos planetas en realidad desarrollan biosferas.

Sobre la base de las observaciones del equipo del Telescopio Espacial Kepler, se ha calculado que siempre que la probabilidad de abiogénesis sea superior a 1 a 1000, la biosfera alienígena más cercana debe estar a 100 años luz de la Tierra.

También es posible que se creen biosferas artificiales en el futuro, por ejemplo en Marte. El proceso de crear un sistema no contenido que imita la función de la biosfera de la Tierra se denomina terraformación.