Natureza

Natureza deriva da palavra latina natura, ou "qualidades essenciais, disposição inata", e na antiguidade, significava literalmente "nascimento". Na filosofia antiga, natura é usado principalmente como a tradução latina da palavra grega physis (φύσις), que originalmente se relacionava às características intrínsecas das plantas, dos animais e de outras características do mundo para se desenvolverem por si mesmas. O conceito de natureza como um todo, o universo físico, é uma das várias expansões da noção original; começou com certas aplicações centrais da palavra φύσις por filósofos pré-socráticos (embora esta palavra tivesse uma dimensão dinâmica então, especialmente para Heráclito), e tem vindo a ganhar popularidade desde então.

A Terra é o único planeta conhecido por abrigar vida, e suas características naturais são objeto de muitas áreas de pesquisa científica. Dentro do Sistema Solar, é o terceiro planeta mais próximo do Sol; é o maior planeta terrestre (rochoso) e o quinto maior em geral. Suas características climáticas mais proeminentes são suas duas grandes regiões polares, duas zonas temperadas relativamente estreitas e uma ampla região equatorial tropical a subtropical. A precipitação varia muito de acordo com a localização, de vários metros de água por ano a menos de um milímetro. Cerca de 71% da superfície da Terra é coberta por oceanos de água salgada. O restante consiste em continentes e ilhas, com a maior parte da terra habitada no Hemisfério Norte. A Terra evoluiu através de processos geológicos e biológicos que deixaram poucos vestígios das condições originais. A superfície externa está dividida em várias placas tectônicas que migram gradualmente. O interior permanece ativo, com uma espessa camada de manto plástico e um núcleo preenchido com ferro que gera um campo magnético. Este núcleo de ferro é composto por uma fase interna sólida e uma fase externa fluida. O movimento convectivo no núcleo externo gera correntes elétricas através da ação de dínamo, e estas, por sua vez, geram o campo geomagnético.

A atmosfera da Terra é um fator chave na sustentação do ecossistema. A fina camada de gases que envolve a Terra é mantida no lugar pela gravidade. O ar é composto principalmente de nitrogênio, oxigênio e vapor de água, com quantidades muito menores de dióxido de carbono, argônio, etc.:258 A camada de ozônio desempenha um papel importante na redução da quantidade de radiação ultravioleta (UV) que atinge a superfície. A pressão atmosférica e a densidade diminuem constantemente com a altitude. Como o dNA é facilmente danificado pela luz UV, isto serve para proteger a vida na superfície. A atmosfera também retém calor durante a noite, reduzindo assim os extremos de temperatura diurnos. Os fenômenos meteorológicos terrestres ocorrem quase exclusivamente na camada mais baixa da atmosfera e funcionam como um sistema convectivo para redistribuir o calor. O clima é um sistema caótico que é facilmente modificado por pequenas mudanças no ambiente, portanto, a previsão precisa do tempo é limitada a apenas alguns dias. O clima também é influenciado pelas estações do ano, que resultam da inclinação do eixo da Terra em relação ao seu plano orbital. Assim, em qualquer momento durante o verão ou o inverno, uma parte da Terra está mais diretamente exposta aos raios solares. Essa exposição se alterna conforme a Terra gira em sua órbita. Em qualquer momento, independentemente da estação do ano, os hemisférios Norte e Sul experimentam estações opostas.

A água é uma substância química composta por hidrogênio e oxigênio (H₂O) e é vital para todas as formas de vida conhecidas. No uso típico, "água" refere-se apenas à sua forma líquida, mas ela também possui um estado sólido, o gelo, e um estado gasoso, o vapor de água. A água cobre 71% da superfície da Terra, onde ela é encontrada principalmente nos oceanos e em outras grandes massas de água, com 1,6% da água abaixo do solo em aquíferos e 0,001% no ar como vapor, nuvens e precipitação. Os oceanos contêm 96,5% da água superficial; geleiras e calotas polares, 2,4%; e outras águas superficiais terrestres, como rios, lagos, lagoas, aquíferos subterrâneos e águas subterrâneas, 1%. A menor reserva de água doce é de 0,1% na atmosfera. Através de processos de subducção na crosta terrestre, uma massa equivalente à água da superfície do planeta foi enterrada apenas no manto superior.

Os ecossistemas são compostos por uma variedade de componentes bióticos e abióticos que funcionam de forma inter-relacionada. A estrutura e a composição são determinadas por vários fatores ambientais inter-relacionados. Variações desses fatores iniciarão modificações dinâmicas no ecossistema. Alguns dos componentes mais importantes são o solo, a atmosfera, a radiação solar, a água e os organismos vivos. O conceito central de ecossistema é a ideia de que os organismos vivos interagem com todos os outros elementos do seu ambiente local. Eugene Odum, um dos fundadores da ecologia, afirmou: "Qualquer unidade que inclua todos os organismos (isto é, a 'comunidade') numa determinada área, interagindo com o ambiente físico de modo que um fluxo de energia conduza a uma estrutura trófica claramente definida, diversidade biótica e ciclos de matéria (isto é, troca de materiais entre partes vivas e não vivas) dentro do sistema, é um ecossistema." Dentro do ecossistema, as espécies estão conectadas e interdependentes na cadeia alimentar, e trocam energia e matéria entre si, bem como com o seu ambiente. O conceito de ecossistema humano baseia-se na dicotomia humano/natureza e na ideia de que todas as espécies são ecologicamente interdependentes, bem como dos constituintes abióticos do seu biótopo.

Embora não haja consenso universal sobre a definição do conceito de vida, os cientistas geralmente aceitam que a manifestação biológica da vida é caracterizada por organização, metabolismo, crescimento, adaptação, resposta a estímulos e reprodução. A vida também pode ser definida simplesmente como o estado característico dos organismos. Este último pode então ser definido em termos de bioquímica, genética ou termodinâmica. Propriedades comuns aos organismos terrestres (plantas, animais, fungos, protistas, arqueas e bactérias) são o fato de serem celulares e baseados em uma organização química complexa. No entanto, nem todas as definições de vida consideram essas propriedades essenciais. Análogos da vida criados pelo homem também podem ser considerados formas de vida. Os organismos atuais, desde vírus até humanos, possuem uma molécula informacional autorreplicante (genoma), seja DNA ou RNA (como em alguns vírus), e tal molécula informacional é provavelmente intrínseca à vida. É provável que as primeiras formas de vida tenham sido baseadas em uma molécula informacional autorreplicante, talvez RNA ou uma molécula mais primitiva que RNA ou DNA. A sequência específica de nucleotídeos em cada organismo contém informações que funcionam para promover a sobrevivência, a reprodução e a capacidade de adquirir os recursos necessários para a reprodução; tais sequências provavelmente surgiram no início da evolução da vida. As funções de sobrevivência presentes no início da evolução da vida provavelmente também incluíam sequências genômicas que promovem a prevenção de danos à molécula autorreplicante e também a capacidade de reparar tais danos que ocorrem. O reparo de alguns danos ao genoma pode ter envolvido o uso de informações de outra molécula semelhante por um processo de recombinação (uma forma primitiva de interação sexual).

A matéria é definida como uma substância que possui massa e ocupa um volume de espaço, enquanto a energia é uma propriedade que pode fazer com que a matéria realize trabalho. Na escala quântica do minúsculo, tanto a matéria quanto a energia exibem a propriedade da dualidade onda-partícula e estão relacionadas entre si pela equivalência massa-energia. A matéria constitui o universo observável, que se torna visível pela radiação de ondas de energia. Acredita-se que os componentes visíveis do universo constituam apenas 4,9% da massa total. O restante está em uma forma desconhecida, que se acredita ser composta por 26,8% de matéria escura fria e 68,3% de energia escura. A natureza exata desses componentes invisíveis está sob intensa investigação por físicos. O comportamento da matéria e da energia em todo o universo observável parece seguir leis físicas bem definidas, ou leis da natureza, que os cientistas procuram compreender. Essas leis têm sido empregadas para produzir modelos cosmológicos que explicam com sucesso a estrutura e a evolução do universo que podemos observar. As expressões matemáticas das leis da física empregam um conjunto de vinte constantes físicas que parecem ser estáticas em todo o universo observável. Os valores dessas constantes foram cuidadosamente medidos, mas a razão para seus valores específicos permanece um mistério. O princípio antrópico argumenta que as constantes físicas têm os valores observados precisamente porque existe vida inteligente para observá-las.

O espaço exterior, também chamado simplesmente de espaço, refere-se às regiões relativamente vazias do universo fora das atmosferas dos corpos celestes. O termo espaço exterior é usado para distingui-lo do espaço aéreo (e das localizações terrestres). Não existe um limite discreto entre a atmosfera da Terra e o espaço, uma vez que a atmosfera se atenua gradualmente com o aumento da altitude. O espaço exterior dentro do Sistema Solar é chamado de espaço interplanetário, que se transforma em espaço interestelar no que é conhecido como heliopausa. O espaço exterior está saturado pela radiação de corpo negro remanescente do Big Bang e da origem do universo. Contém um vácuo quase perfeito de plasma predominantemente de hidrogênio e hélio e é permeado por radiação eletromagnética, campos magnéticos e raios cósmicos; estes últimos incluem vários núcleos atômicos ionizados e partículas subatômicas. Regiões enriquecidas por matéria expelida por estrelas são escassamente preenchidas com poeira e vários tipos de moléculas orgânicas descobertas até o momento por espectroscopia de micro-ondas. Próximo à Terra, existem sinais de vida humana no espaço exterior atualmente, como material remanescente de lançamentos tripulados e não tripulados anteriores, que representam um risco potencial para espaçonaves. Alguns desses detritos reentraram na atmosfera periodicamente.