Was ist der wichtigste Teil unseres Planeten, der Hauptgrund, warum die Erde anders ist als alle anderen Planeten im Sonnensystem? Wenn man 10 verschiedenen Umweltwissenschaftlern diese Frage stellen würde, würden sie wahrscheinlich 10 verschiedene Antworten geben. Jeder Wissenschaftler würde vielleicht mit seinem Lieblingsthema beginnen, von der Plattentektonik bis zu den Regenwäldern und darüber hinaus. Letztendlich würde ihre gemeinsame Beschreibung jedoch wahrscheinlich alle wichtigen Merkmale und Systeme unseres Heimatplaneten berühren. Es stellt sich heraus, dass kein einzelnes Merkmal bedeutender ist als die anderen – jedes einzelne spielt eine wichtige Rolle für die Funktion und Nachhaltigkeit des Systems Erde.
Es gibt fünf Hauptsysteme oder Sphären auf der Erde. Das erste System, die Geosphäre, besteht aus dem Inneren und der Oberfläche der Erde, die beide aus Gestein bestehen. Der begrenzte Teil des Planeten, der Lebewesen beherbergen kann, umfasst das zweite System; diese Regionen werden als Biosphäre bezeichnet. Im dritten System befinden sich die Bereiche der Erde, die mit enormen Mengen an Wasser bedeckt sind, die Hydrosphäre genannt werden. Die Atmosphäre ist das vierte System, eine Gashülle, die den Planeten warm hält und Sauerstoff zum Atmen und Kohlendioxid für die Photosynthese bereitstellt. Schließlich gibt es noch das fünfte System, das riesige Mengen an Eis an den Polen und anderswo enthält und die Kryosphäre bildet. Alle fünf dieser enormen und komplexen Systeme interagieren miteinander, um die Erde so zu erhalten, wie wir sie kennen.
Bei der Betrachtung aus dem Weltraum ist eines der offensichtlichsten Merkmale der Erde ihr reichlicher Wassergehalt. Obwohl flüssiges Wasser rund um den Globus vorhanden ist, ist die überwiegende Mehrheit des Wassers auf der Erde, satte 96,5 Prozent, salzhaltig und ist kein Wasser, das Menschen und die meisten anderen Tiere ohne Verarbeitung trinken können. Das gesamte flüssige Wasser auf der Erde, sowohl Süß- als auch Salzwasser, bildet die Hydrosphäre, aber es ist auch Teil anderer Sphären. Zum Beispiel wird der Wasserdampf in der Atmosphäre auch als Teil der Hydrosphäre betrachtet. Eis, also gefrorenes Wasser, ist Teil der Hydrosphäre, hat aber einen eigenen Namen, die Kryosphäre. Flüsse und Seen mögen häufiger vorkommen als Gletscher und Eisberge, aber etwa drei Viertel des gesamten Süßwassers auf der Erde sind in der Kryosphäre eingeschlossen.
Die Systeme der Erde überschneiden sich nicht nur, sie sind auch miteinander verbunden; was das eine beeinflusst, kann das andere beeinflussen. Wenn ein Luftpaket in der Atmosphäre mit Wasser gesättigt wird, kann Niederschlag, wie Regen oder Schnee, auf die Erdoberfläche fallen. Dieser Niederschlag verbindet die Hydrosphäre mit der Geosphäre, indem er Erosion und Verwitterung fördert, Oberflächenprozesse, die große Felsen langsam in kleinere zerlegen. Mit der Zeit verwandeln Erosion und Verwitterung große Gesteinsbrocken – oder sogar Berge – in Sedimente, wie Sand oder Schlamm. Auch die Kryosphäre kann an der Erosion beteiligt sein, wenn große Gletscher Gesteinsbrocken aus dem darunter liegenden Gestein herausschaben. Die Geosphäre umfasst alle Gesteine, aus denen die Erde besteht, vom teilweise geschmolzenen Gestein unter der Kruste über uralte, hoch aufragende Berge bis hin zu Sandkörnern an einem Strand.
Sowohl die Geosphäre als auch die Hydrosphäre bieten den Lebensraum für die Biosphäre, ein globales Ökosystem, das alle Lebewesen auf der Erde umfasst. Die Biosphäre bezieht sich auf den relativ kleinen Teil der Umwelt der Erde, in dem Lebewesen überleben können. Sie enthält eine Vielzahl von Organismen, darunter Pilze, Pflanzen und Tiere, die in einer Gemeinschaft zusammenleben. Biologen und Ökologen bezeichnen diese Vielfalt des Lebens als Biodiversität. Alle Lebewesen in einer Umgebung werden als ihre biotischen Faktoren bezeichnet. Die Biosphäre umfasst auch abiotische Faktoren, die nicht lebenden Dinge, die Organismen zum Überleben benötigen, wie Wasser, Luft und Licht.
Die Atmosphäre – eine Mischung aus Gasen, hauptsächlich Stickstoff und Sauerstoff zusammen mit weniger häufig vorkommenden Gasen wie Wasserdampf, Ozon, Kohlendioxid und Argon – ist ebenfalls wichtig für das Leben in der Biosphäre. Atmosphärische Gase arbeiten zusammen, um die globalen Temperaturen in erträglichen Grenzen zu halten, die Oberfläche der Erde vor schädlicher ultravioletter Strahlung der Sonne abzuschirmen und das Gedeihen von Lebewesen zu ermöglichen.
Es ist klar, dass alle Systeme der Erde tief miteinander verwoben sind, aber manchmal kann diese Verbindung zu schädlichen, aber unbeabsichtigten Konsequenzen führen. Ein konkretes Beispiel für die Wechselwirkung zwischen allen Sphären ist der Verbrauch fossiler Brennstoffe durch den Menschen. Ablagerungen dieser Brennstoffe bildeten sich vor Millionen von Jahren, als Pflanzen und Tiere – alle Teil der Biosphäre – starben und zerfielen. Zu diesem Zeitpunkt wurden ihre Überreste innerhalb der Erde zu Kohle, Öl und Erdgas komprimiert und wurden so Teil der Geosphäre. Nun verbrennt der Mensch – ein Teil der Biosphäre – diese Materialien als Brennstoff, um die darin enthaltene Energie freizusetzen. Die Verbrennungsnebenprodukte, wie z. B. Kohlendioxid, gelangen in die Atmosphäre. Dort tragen sie zur globalen Erwärmung bei und verändern und belasten die Kryosphäre, die Hydrosphäre und die Biosphäre.
Die vielen Wechselwirkungen zwischen den Systemen der Erde sind komplex, und sie finden ständig statt, obwohl ihre Auswirkungen nicht immer offensichtlich sind. Es gibt einige extrem dramatische Beispiele für die Wechselwirkungen zwischen den Systemen der Erde, wie Vulkanausbrüche und Tsunamis, aber es gibt auch langsame, fast unbemerkbare Veränderungen, die die Chemie der Ozeane, den Inhalt unserer Atmosphäre und die mikrobielle Artenvielfalt im Boden verändern. Jeder Teil dieses Planeten, vom inneren Erdkern bis zum oberen Ende der Atmosphäre, spielt eine Rolle dabei, die Erde zur Heimat von Milliarden von Lebensformen zu machen.