--- CAPITULO 3 (d)

Chitas (www.lanacion.com)

CAPÍTULO 3 (d)

El rol de la Biosfera
en el Balance Energético
del Sistema Exógeno Terrestre (SET)

La vida, carácter fundamental de la Biosfera, se distingue primeramente de los otros componentes del Sistema Exógeno Terrestre (SET), por su contenido de materia orgánica. En esta, el Carbono es el elemento básico, desempeñando un rol similar al rol del Silicio en la Litosfera. Actualmente la Biosfera pesa unas 50 x 10 a la 12 toneladas, y está integrada por unas 4 x 10 a la 6 especies conocidas hasta el momento. Como parte de la evolución del SET, la masa de la Biosfera surgió y se retroalimentó a partir de la Litosfera y de la Atmósfera, con el aporte energético del Sol (Energía Radiante Solar = ERS).
La Biosfera tiene múltiples roles y en la medida en que se profundiza su estudio, se descubren otros roles cada vez más importantes. A tal punto que según Vernadski (1.967), la corteza terrestre siálica, o sea las llamadas rocas graníticas o ácidas y también las mesosilícicas, sólo pudieron existir a partir del surgimiento de la Biosfera. Esto es, las mismas serían producto de la fusión anatéxica (= palingénica) de sedimentos originados principalmente por la acción directa e indirecta de antiguas biosferas (principalmente procesos biogeoquímicos vinculados al oxígeno libre).
Por su parte Derrey (1.969), llegó a afirmar que, de acuerdo a los resultados de los estudios científicos conocidos, la vida sobre la Tierra apareció como una continuación necesaria de la evolución geológica. A tal punto, que parafraseando las afirmaciones religiosas más comunes, expresó: "...el milagro no consiste en que la vida haya aparecido sobre la Tierra; [el milagro] habría consistido en que no apareciese..." (dado el grado evolutivo logrado por el SET hasta ese momento) - nota entre paréntesis de MAG -
El desarrollo de la Biosfera ocurrió de modo tal, que siempre existió una especie para deshacer lo hecho por otra, o para rehacer lo que otra deshizo. Unos organismos sintetizan materia orgánica (vegetales) y otros la descomponen (hongos, bacterias, animales). Unos fijan el Carbono en compuestos orgánicos a partir del CO2 atmosférico y  liberan oxígeno a la atmósfera (vegetales), mientras otros oxidan el Carbono de esos mismos compuestos orgánicos (principalmente animales). Algunos fijan Nitrógeno (bacterias) y otros lo liberan (bacterias, vegetales y animales).
Al decir del mismo Derrey (1.969), "Esa complementariedad del trabajo químico ejecutado por las especies vivas, tiene por resultado hacer circular diferentes elementos en ciclos sin fin..." Aunque alguno de esos ciclos, al entrar en la escala cronológica de los procesos geológicos megacíclicos, puedan parecer definitivos para el limitado pensamiento humano.
Como ya dijimos, la atmósfera pre-Biosfera era rica en Hidrógeno, ya sea libre o combinado como vapor de agua, metano, amoníaco y acetileno. Se estima que tal atmósfera, químicamente muy reductora, estaba formada por un 90 % de vapor de agua, 9,1 % de CO2, 0,64 % de Nitrógeno molecular y otros componentes menores.
Dada esa enorme cantidad de vapor de agua presente en la atmósfera, el albedo, o poder reflectante de la atmósfera, debería estar muy acrecentado; quizá mas que el albedo actual del planetaVenus. Además, tal cantidad de vapor de agua, sumada a los elevados niveles de CO2 (tomando en cuenta que la atmósfera actual tiene alrededor de 340/360 partes por millón -ppm- de CO2), el efecto de invernadero debería ser importantísimo. Este último, pese al gran albedo de aquellos momentos, mantendría una elevada temperatura en el SET, como ocurre actualmente en Venus. Esto a su vez retroalimentaría la existencia de esos altos tenores de vapor de agua en la atmósfera y el gran albedo, hasta lograr una situación de equilibrio.
En esas condiciones iniciales, el Oxígeno, ávido de combinarse, estaba fijado de modo permanente, formando compuestos químicos atmosféricos (CO2), hidrosféricos (agua en todas sus formas y estados físicos) y litosféricos (principalmente silicatos y quizá algunos óxidos primigenios). Hace aproximadamente unos 3,3 x 10 a la 9 (tres mil tres cientos millones) de años, según la antigüedad asignada por métodos isotópicos a los primeros depósitos carbonáticos de origen estromatolítico, habría surgido la Biosfera como parte de la evolución del SET.
De acuerdo a aquélla composición atmosférica primigenia, las primeras manifestaciones de vida probablemente fuesen células procarióticas. Ellas derivarían de las primeras síntesis a-biógenas de aminoácidos y basarían su metabolismo en procesos fermentativos. Posiblemente tales células se originasen en ambientes subacuáticos, donde el agua las protegería al absorber gran parte de la radiación ultravioleta que en ese entonces podría atravesar la atmósfera. Porque debe tenerse en cuenta que al no existir Oxígeno libre en la atmósfera, no podía existir la actual capa de ozono estratosférica que hace de pantalla a la radiación solar ultravioleta.
La aparición de la vida sobre la tierra significó entonces un cambio cualitativo trascendental en la dinámica del SET. La Biosfera se desarrolló como intermediaria entre la ERS y la Litosfera (figura 91). Así, los procesos de meteorización que antes eran eminentemente físicos, pasaron a tener un carácter químico de creciente importancia. Merced al mismo, los seres vivos primitivos tomaron de la Litosfera los elementos necesarios para su desarrollo.
Con la posterior aparición de seres vivos capaces de producir fotosíntesis (figura 92), hace unos 1,9 x 10 a la 6 años ocurrió un segundo cambio cualitativo en la dinámica del SET. Probablemente éste haya sido el acontecimiento energético más importante en la historia conocida de nuestro planeta. En ese momento comenzó la producción de Oxígeno libre a partir de la disociación del CO2 y de las moléculas del vapor de agua atmosférico. Asimismo la aparición de la fotosíntesis determinó una creciente biomasa de células eucarióticas.
Por una parte y como ya dijimos, el Oxígeno libre permitió la formación y concentración de Ozono en la alta atmósfera. Ello atenuó paulatinamente la incidencia de radiación ultravioleta en el SET y posibilitó que la Biosfera saliese del agua y colonizase ambientes subaéreos (figura 92). Por otra parte y como también expresamos, cobraron significativa intensidad los procesos de oxidación en la Litosfera superior. Así aparecieron los primeros minerales oxidados y entre ellos el Dióxido de Silicio, componente fundamental de la Litosfera Siálica (rocas graníticas e intermedias). Asimismo se intensificó la producción de minerales organógenos tales como calizas, fosforitas, algunos óxidos de Hierro y Manganeso, y depósitos de Azufre, entre otros.
Acá entonces es tiempo de mencionar otro papel fundamental de la Biosfera en la dinámica del SET: el de factor de cambios profundos. Como explicamos, el surgimiento de la fotosíntesis oxidativa originó todos los procesos químicos atmosféricos, litosféricos y biosféricos relacionados con el Oxígeno libre. Asimismo, siempre fue importante el rol jugado por la Biosfera sobre el efecto de invernadero(1), al incidir sobre el CO2 atmosférico.
Los aerosoles sulfurados, el metano y otros compuestos carbonosos liberados por la actividad fermentativa de la Biosfera primigenia (nos referimos a la Biosfera previa a la existencia de fotosíntesis), habrán incrementado aun más el efecto de invernadero. Pero luego de iniciarse los procesos fotosintéticos, la creciente e incesante disminución del CO2 atmosférico disminuyó paulatinamente este efecto hasta los valores medios mantenidos a lo largo del Cenozoico.
Por otra parte, aunque en un grado menor de importancia que su papel de factor de cambios, la Biosfera también actúa como acumulador de energía y por lo tanto, como regulador de energía dentro del SET. Esto es así, ya que toda energía acumulada en una parte de cualquier sistema, en algún momento de la evolución del mismo es transformada y cedida a otra parte del mismo sistema.
Al igual que en el caso visto para la Litosfera, la ERS es acumulada en la Biosfera a modo de enlaces químicos; fundamentalmente en la formación de azúcares durante la fotosíntesis. Estos azúcares luego se transforman en otros compuestos orgánicos, o nuevamente en energía, la cual es devuelta al SET en distintas formas y en distintos lapsos (figura 80).
En primer lugar, los azúcares entregan su energía química al producto final de la síntesis bioquímica, o sea a la molécula de ATP (Adenosín Tri-Fosfato). De ese modo la ERS transformada se acumula en esta molécula. Parte de ella se libera paulatinamente para producir el desarrollo puntual o 'casi-instantáneo' de la Biosfera, en el relativamente corto lapso que significan los procesos de desarrollo de cada uno de sus individuos: crecimiento, movimiento (la molécula de adenosina como base del movimiento muscular), acción mecánica no muscular (procesos osmóticos) y luz (luz química en luciérnagas y organismos marinos profundos).
Otra parte de la energía acumulada en las moléculas de ATP, se libera también en un lapso relativamente corto, al descomponerse la biomasa muerta. En este caso, las moléculas de ATP que no entregaron su energía a la biomasa viva que constituían, son aprovechadas por la biomasa saprofita en sus procesos metabólicos, o se libera por la oxidación de aquélla biomasa muerta que escapa a los saprofitos.
Pero no toda la acumulación energética de la biomasa es reciclada en el SET durante el corto lapso que significa el crecimiento de la biomasa y la descomposición de los individuos muertos. Una parte importante de esa energía acumulada puede ser soterrada en la Litosfera y permanece en forma de restos fósiles orgánicos (principalmente carbón e hidrocarburos), o depósitos inorgánicos (minerales oxidados, carbonatos y fosfatos).
Esta energía, que en última instancia no es más que energía solar (ERS) almacenada luego de ser transformada en energía química, es liberada nuevamente al SET a lo largo del desarrollo de los Megaciclos Geológicos (incluyendo a la actividad humana como parte del último Megaciclo Geológico). Esto ocurre cuando los depósitos portadores de esa energía son sacados de sus lugares de yacencia en la Litosfera y son expuestos a la acción de distintos procesos del SET. El ejemplo actual y más notable de ello es la quema de combustibles fósiles, la cual produce la irrupción masiva de antigua ERS en el SET a modo de Calor Tecnógeno (CT), como vimos previamente.
Por último, la Biosfera ha dado gran estabilidad energética al SET desde otro punto de vista diferente al ya analizado, por lo que también puede ser considerada como moderadora. La fermentación de las primeras células procarióticas favoreció en incremento del contenido de CO2 atmosférico; pero inclusive antes de ello, la liberación biogénica de aerosoles sulfurados, habria generado efecto de invernadero, ya mencionado, contribuyendo a la estabilidad térmica del Sistema Exógeno Terrestre.
Continua…

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(1) Recordemos que tanto los aerosoles sulfurados como el CO2, son permeables a la ERS de onda corta (ultravioleta - UV -) y a la luz visible, pero no lo son a la radiación de onda más larga, o infrarroja (IR). Esta última simplemente es energía calórica, o calor (La sensación de calor que se tiene al exponer la piel al sol, o al aproximarla a cualquier objeto caliente, es producto de la radiación infrarroja emitida por el cuerpo caliente y captada por los receptores de la piel.)
Una parte importante de la ERS de onda corta y del espectro visible que ingresa a la atmósfera y la atraviesa, al incidir sobre distintas superficies reflectantes tales como nieve, agua, nubes, desiertos de arena, etc., es reflejada nuevamente al espacio. Ese efecto de reflexión es el llamado albedo, ya mencionado en puntos anteriores y actualmente alcanza a un 33 % de la ERS total recibida por el SET. El 67 % restante de la ERS no es reflejada y es la que calienta las distintas partes del SET y además produce el proceso fotosintético; en suma, origina todos los procesos dinámicos del SET.
Pero una parte de la ERS que movilizó los distintos procesos del SET se transforma en calor y es devuelta al mismo en forma de radiación de onda larga (ROL). Parte de esa ROL escapa al espacio; otra parte es interceptada por las moléculas de CO2 y de algunos otros gases y aerosoles (partículas en suspensión) presentes en la atmósfera. Esta ROL, o calor, queda 'atrapada' en esas moléculas y aerosoles, incrementado la energía cinética de los mismos, sin poder retornar al espacio. De ese modo permanece en el SET e incrementa paulatinamente la cantidad de calor en el balance global del mismo. Ese efecto de 'atrapar' calor que tienen tales moléculas y aerosoles es el tan nombrado “efecto de invernadero” varias veces mencionado.
El efecto de invernadero ayudó y ayuda a moderar las oscilaciones climáticas originadas en las variaciones periódicas en la ERS recibida por el SET. Así, las mismas son atemperadas en su magnitud y en sus consecuencias, como se verá en capítulos posteriores.

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DERREY, F., 1969. La Tierra, esa desconocida. Enciclopedia Planeta, Ed. Sudamericana. 1-253. Buenos Aires.

 VERDNASKI, V.I., 1967. Referencia bibliográfica pendiente