Geologi suatu daerah berevolusi seiring waktu sebagai unit-unit batuan yang tersimpan dan terbenam, dan proses deformasi mengubah bentuk serta lokasi mereka.
Danau
Danau merupakan kumpulan cairan di permukaan Bumi yang terkumpul ke dasar cekungan dan mengalir perlahan-lahan jika memang mengalir. Di daratan, kumpulan air dianggap danau ketika berada di tengah daratan, bukan bagian dari samudera, lebih besar dan lebih dalam dari kolam, dan dialiri oleh sebuah sungai.
[34][35] Dunia selain Bumi yang dikenal memiliki danau adalah
Titan, bulan terbesar
Saturnus, yang memiliki danau
etana yang kemungkinan besar bercampur dengan
metana. Tidak diketahui apakah danau Titan dialiri oleh sungai, meskipun di permukaan Titan ditemui banyak jalur sungai. Danau alam di Bumi umumnya ditemui di daerah pegunungan,
zona retak, dan daerah dengan glasiasi yang sedang berlangsung atau yang baru. Danau lainnya ditemukan di
cekungan endorheik atau di sepanjang jalur sungai yang lebih tua. Di beberapa bagian dunia, ada banyak danau karena pola drainase yang kacau selama
Zaman Es terakhir. Semua danau bersifat sementara dalam skala waktu geologis karena danau perlahan-lahan akan terisi oleh sedimen atau tertumpah keluar dari cekungan.
[sunting]Kolam
Kolam adalah kumpulan air yang tak mengalir, baik alami atau buatan manusia, yang biasanya lebih kecil dari danau. Berbagai macam kumpulan air buatan manusia diklasifikasikan sebagai kolam, termasuk taman air yang dirancang untuk ornamen estetika, kolam
ikan yang dirancang untuk pembibitan ikan komersial, dan kolam surya yang dirancang untuk menyimpan energi panas. Kolam dan danau dibedakan dari aliran air berdasarkan kecepatan arus. Sementara arus di sungai mudah diamati, kolam dan danau memiliki arus mikro tenaga panas dan arus moderat tenaga angin. Fitur-fitur ini membedakan kolam dari fitur medan air lainnya, seperti kolam arus dan kolam pasang surut.
[sunting]Sungai
Sungai adalah aliran air alami,
[36] biasanya air tawar, yang mengalir menuju samudra, danau, laut atau sungai lain. Dalam beberapa kasus, sebuah sungai mengalir ke dalam tanah atau mengering sepenuhnya sebelum mencapai kumpulan air yang lain. Sungai-sungai kecil juga dapat disebut dengan nama lain, termasuk arus, aliran, selokan, anak sungai, dan rill, tidak ada aturan umum yang mendefinisikan apa yang bisa disebut sungai. Banyak nama untuk sungai-sungai kecil yang spesifik untuk lokasi geografis; salah satu contohnya adalah Burn di Skotlandia dan Inggris Timur Laut. Kadang-kadang sungai dikatakan lebih besar dari anak sungai,
[37]tapi ini tidak selalu terjadi, karena ketidakjelasan dalam bahasa.
[38] Sebuah sungai merupakan bagian dari
siklus hidrologi. Air di dalam sungai umumnya terkumpul dari curah hujan melalui
limpasan permukaan, air tanah yang mengisi ulang, mata air, dan pelepasan simpanan air yang disimpan dalam es alam dan
snowpacks (yaitu, dari
gletser).
Di Amerika Serikat aliran air diklasifikasikan sebagai sungai kecil yang lebarnya kurang dari 60 kaki (18 meter). Aliran air penting sebagai saluran dalam siklus air, instrumen untuk mengisi ulang air tanah, dan jalur bagi ikan dan migrasi satwa liar. Habitat biologis di daerah sekitar aliran sungai disebut
zona riparian. Mengingat status
kepunahan Holosen yang sedang berlangsung, sungai memainkan peran penting dalam menghubungkan koridor habitat yang terpecah dan dengan demikian dalam melestarikan keanekaragaman hayati. Studi tentang sungai dan saluran air pada umumnya melibatkan banyak cabang antar-disiplin ilmu alam dan ilmu teknik, termasuk hidrologi,
geomorfologi fluvial, ekologi perairan, biologi ikan, ekologi riparian dan lain-lain.
[sunting]Ekosistem
Loch Lomond di Skotlandia merupakan ekosistem yang tertutup. Komunitas ikan di danau ini tidak berubah dalam waktu yang lama.
[39]
Citra ekosistem manusia dari udara (kota
Chicago.
Ekosistem terdiri dari berbagai komponen
abiotik dan
biotik yang berfungsi dalam cara yang saling berhubungan.
[40]Struktur dan komposisinya ditentukan oleh berbagai faktor lingkungan yang saling terkait. Variasi dari faktor-faktor ini akan memulai perubahan dinamis terhadap ekosistem. Beberapa komponen yang lebih penting adalah: tanah, atmosfer, radiasi matahari, air, dan organisme hidup.
Gagasan utama dalam konsep ekosistem adalah bahwa organisme hidup berinteraksi dengan setiap elemen lainnya dalam lingkungan lokal mereka.
Eugene Odum, penemu konsep ekologi, menyatakan: "Setiap satuan yang mencakup semua organisme (yaitu: "komunitas") di daerah tertentu yang berinteraksi dengan lingkungan fisik sehingga aliran energi mengarah ke struktur trofik, keragaman biotik, dan siklus materi (yaitu: pertukaran bahan antara bagian yang hidup dan yang tak hidup) yang jelas dalam sistem merupakan sebuah ekosistem."
[41] Dalam ekosistem, spesies-spesies terhubung dan bergantung satu sama lain dalam rantai makanan dan pertukaran energi-materi antara mereka maupun dengan lingkungan mereka.
[42] Konsep ekosistem manusia didasarkan pada dekonstruksi dikotomi manusia/alam dan premis bahwa semua spesies secara ekologis terintegrasi satu sama lain, serta dengan konstituen abiotik dari
biotop mereka.
Sebuah satuan yang lebih kecil dari ekosistem disebut mikro-ekosistem. Sebagai contoh, mikro-ekosistem bisa berupa batu dan semua kehidupan di bawahnya. Sebuah makro-ekosistem dapat melibatkan seluruh
ekoregion dengan
daerah aliran sungainya.
[43]
[sunting]Alam liar
Alam liar secara umum didefinisikan sebagai daerah yang secara signifikan belum termodifikasi oleh aktivitas manusia. The Wild Foundation secara lebih rinci mendefinisikan alam liar sebagai: "Area alam yang tersisa di planet kita, yang paling utuh tidak terganggu - tempat-tempat terliar terakhir yang tidak dikontrol manusia dan di dalamnya tidak dibangun jalan, saluran pipa atau infrastruktur industri lain." Area alam liar dapat ditemui dalam suaka margasatwa, perkebunan, peternakan, konservasi, peternakan, hutan nasional, taman nasional dan bahkan di daerah perkotaan di sepanjang sungai, atau daerah yang tak berkembang. Daerah alam liar dan taman-taman yang dilindungi dianggap penting untuk kelangsungan hidup spesies tertentu, studi ekologi, konservasi, kesunyian, dan rekreasi. Beberapa penulis percaya bahwa alam alam liar sangat penting bagi jiwa dan kreativitas manusia,
[44] dan beberapa ahli ekologi menganggap daerah alam liar merupakan bagian integral dari ekosistem alam planet yang mandiri (
biosfer). Alam liar juga dapat melindungi sifat genetik yang mereka sediakan habitatnya bagi flora dan fauna liar yang mungkin sulit diciptakan di
kebun binatang,
arboretum atau
laboratorium.
[sunting]Kehidupan
Meskipun tidak ada kesepakatan untuk definisi kehidupan, para ilmuwan umumnya menerima bahwa ciri kehidupan adalah
organisasi,
metabolisme, pertumbuhan, adaptasi, respon terhadap rangsangan dan reproduksi.
[45] Hidup juga dapat dikatakan sebagai sekadar karakteristik organisme.
Sifat umum bagi organisme terestrial (tumbuhan, hewan,
jamur,
protista,
archaea dan
bakteri) adalah bahwa mereka terdiri dari sel, berbasis
karbon dan air dengan organisasi yang kompleks, memiliki metabolisme, kapasitas untuk tumbuh, menanggapi rangsangan, dan bereproduksi. Suatu entitas dengan sifat ini umumnya dianggap hidup. Namun, tidak semua definisi kehidupan menganggap semua sifat ini penting. Analog kehidupan buatan manusia juga dapat dianggap memiliki kehidupan.
Biosfer adalah bagian terluar Bumi - termasuk tanah, batuan permukaan, air, udara dan atmosfer - yang di dalamnya ada kehidupan. Dari sudut pandang terluas geofisik, biosfer adalah sistem ekologis global yang mengintegrasikan semua makhluk hidup dan hubungan mereka, termasuk interaksi mereka dengan unsur
litosfer (batuan),
hidrosfer (air), dan
atmosfer (udara). Saat ini seluruh bumi terdapat lebih dari 75 miliar ton (150 triliun pon atau sekitar 6,8 x 1013 kg)
biomassa.
[46][47]
Lebih dari sembilan-per-sepuluh dari total biomassa di Bumi adalah tanaman (kehidupan hewan sangat tergantung kepadanya).
[48] Lebih dari 2 juta spesies tumbuhan dan hewan telah diidentifikasi sampai saat ini,
[49] dan perkiraan jumlah aktual spesies yang ada berkisar dari beberapa juta sampai lebih dari 50 juta.
[50][51][52] Jumlah spesies hidup terus berada dalam beberapa aliran, dengan spesies baru bermunculan dan yang lainnya punah secara terus menerus.
[53][54] Jumlah total spesies saat ini sedang dalam penurunan yang sangat cepat.
[55][56][57]
[sunting]Evolusi
Kehidupan hanya diketahui berada di planet Bumi. Asal-usul kehidupan masih merupakan proses yang kurang dipahami, tetapi diperkirakan terjadi sekitar 3.9 - 3.5 milyar tahun yang lalu selama periode
Hadean atau
Arkean pada masa bumi purba yang memiliki lingkungan yang secara substansial berbeda daripada yang ditemukan saat ini.
[60] Bentuk kehidupan memiliki sifat dasar berupai replikasi diri dan sifat-sifat warisan. Setelah kehidupan muncul, proses
evolusi oleh
seleksi alam menghasilkan perkembangan bentuk-bentuk kehidupan yang lebih beragam.
Spesies yang tidak dapat beradaptasi dengan perubahan lingkungan dan persaingan dengan mahluk hidup lainnya telah punah. Namun, catatan fosil menyimpan bukti dari banyak spesies yang lebih tua. Fosil terkini dan bukti DNA menunjukkan bahwa semua spesies yang ada dapat dilacak garis leluhurnya sampai pada bentuk kehidupan primitif yang pertama.
[60]
Munculnya
fotosintesis dalam bentuk yang sangat dasar bagi kehidupan tanaman di seluruh dunia memungkinkan energi matahari untuk bisa dipanen untuk menciptakan kondisi yang memungkinkan bagi kehidupan agar menjadi lebih kompleks. Oksigen yang dihasilkan terakumulasi dalam atmosfer dan menimbulkan
lapisan ozon. Penggabungan sel-sel kecil di dalam sel-sel yang lebih besar menghasilkan perkembangan sel yang lebih kompleks yang disebut
eukariota.
[61] Sel dalam koloni menjadi semakin khusus dan menghasilkan organisme multisel. Dengan lapisan ozon menyerap radiasi ultraviolet yang berbahaya, kehidupan memenuhi permukaan Bumi.
Bentuk kehidupan pertama yang berkembang di bumi adalah mikroba, dan mereka merupakan satu-satunya bentuk kehidupan di planet ini sampai sekitar satu miliar tahun yang lalu ketika organisme multi-selular mulai muncul.
[62] Mikroorganisme adalah organisme bersel tunggal yang umumnya berukuran mikroskopis dan lebih kecil dari ukuran yang bisa dilihat oleh mata manusia. Mereka meliputi
bakteri,
jamur,
archaea, dan
protista.
Bentuk kehidupan ini ditemukan di hampir setiap lokasi di Bumi yang ada air, termasuk di interior batuan dalam planet.
[63] Reproduksi mereka cepat dan berlimpah. Kombinasi dari tingkat mutasi yang tinggi dan kemampuan
transfer gen horizontal[64] membuat mereka mudah beradaptasi dan mampu bertahan hidup di lingkungan baru, termasuk angkasa luar.
[65] Mereka membentuk suatu bagian penting dalam ekosistem planet. Namun beberapa mikroorganisme bersifat patogen dan dapat menimbulkan risiko kesehatan bagi organisme lain.
[sunting]Tumbuhan dan hewan
Berbagai spesies tumbuhan.
Ada banyak spesies hewan di planet ini.
Awalnya
Aristoteles membagi semua benda hidup antara tanaman, yang umumnya tidak bergerak cukup cepat bagi manusia untuk dapat melihatnya, dan hewan. Dalam sistem
Linnaeus menjadi dua kerajaan
Vegetabilia(kemudian
Plantae) dan
Animalia. Sejak saat itu, jelas bahwa Plantae sebagaimana definisi awalnya mencakup beberapa kelompok yang tidak terkait, dan beberapa kelompok jamur dan ganggang yang tidak terkait dipindahkan untuk mengisi kerajaan baru. Namun, mereka masih sering dianggap tanaman dalam banyak konteks. Kehidupan bakteri kadang-kadang termasuk dalam flora,
[66][67] dan beberapa klasifikasi menggunakan istilah
flora bakteriyang terpisah dari
flora tanaman.
Salah satu cara untuk mengklasifikasikan tanaman adalah berdasarkan daerah yang (tergantung tujuan penelitian) juga dapat mencakup fosil tumbuhan, atau sisa-sisa kehidupan tanaman dari era sebelumnya. Orang-orang di banyak wilayah dan negara bangga dalam susunan karakteristik tanaman masing-masing, yang bisa sangat bervariasi di seluruh dunia akibat perbedaan iklim dan medan.
Tumbuhan regional umumnya dibagi ke dalam kategori seperti flora asli dan flora pertanian dan taman, dan yang disebutkan terakhir adalah yang sengaja ditanam dan dibudidayakan. Beberapa jenis "flora asli" sebenarnya telah diperkenalkan berabad-abad lalu oleh orang-orang yang bermigrasi dari satu wilayah atau benua ke benua lain dan menjadi bagian integral atau alami dari flora asli. Ini adalah contoh bagaimana interaksi manusia dengan alam dapat mengaburkan batas apa yang dianggap sebagai bagian dari alam.
Kategori
gulma sebelumnya juga digunakan untuk tanaman. Meskipun istilah tersebut tidak disukai oleh ahli botani, penggunaan informal kata "gulma" untuk menggambarkan tanaman yang dianggap layak dimusnahkan adalah gambaran dari kecenderungan umum orang dan masyarakat untuk berusaha mengubah atau membentuk arah alam. Demikian pula, hewan sering dikategorikan sebagai hewan rumah tangga, hewan ternak, hewan liar, hama, dll sesuai dengan hubungan mereka dengan kehidupan manusia.
Hewan sebagai kategori memiliki beberapa karakteristik yang umumnya membedakan mereka dari makhluk hidup lainnya. Hewan bersifat
eukariotik dan biasanya multiseluler yang membedakan mereka dari bakteri, archaea dan protista. Mereka bersifat
heterotrof dan umumnya mencerna makanan dalam ruang internal, yang membedakan mereka dari tanaman dan ganggang. Mereka juga dibedakan dari tumbuhan, alga, dan jamur dengan kurangnya dinding-dinding sel.
Dengan beberapa pengecualian, terutama spons (filum
Porifera), hewan memiliki tubuh yang dibedakan menjadi jaringan-jaringan terpisah. Ini termasuk otot, yang mampu berkontraksi dan mengontrol gerak, dan
sistem saraf, yang mengirim dan memproses sinyal. Biasanya ada juga sebuah ruang pencernaan internal. Sel-sel eukariotik yang dimiliki oleh semua hewan dikelilingi oleh
matriks ekstraselular khas yang terdiri dari
kolagen dan
glikoprotein elastis. Hal ini mungkin terklasifikasi untuk membentuk struktur seperti kerang, tulang, dan
spikula, sebuah kerangka yang mana sel-sel dapat bergerak dan tertata kembali selama pengembangan dan pematangan, dan yang mendukung anatomi kompleks yang diperlukan untuk mobilitas.
[sunting]Hubungan dengan manusia
Meskipun saat ini manusia hanya sebagian kecil dari total biomassa yang hidup di Bumi, efek manusia terhadap alam besar dan tidak proporsional. Karena besarnya pengaruh manusia, batas-batas antara apa yang manusia anggap sebagai alam dan "lingkungan buatan" tidak jelas kecuali pada hal-hal ekstrem. Bahkan pada hal-hal ekstrem, jumlah lingkungan alam yang bebas dari pengaruh manusia yang terlihat saat ini semakin berkurang dengan semakin cepat.
Perkembangan teknologi oleh umat manusia memungkinkan eksploitasi sumber daya alam yang lebih besar dan telah membantu untuk mengurangi beberapa risiko dari bahaya alam. Meskipun ada kemajuan, nasib peradaban manusia masih berhubungan erat dengan perubahan lingkungan. Ada umpan balik yang sangat kompleks antara penggunaan teknologi canggih dan perubahan pada lingkungan yang hanya bisa dipahami secara perlahan.
[69] Contoh ancaman terhadap alam yang dibuat oleh manusia adalah polusi, deforestasi, dan bencana seperti tumpahan minyak. Manusia telah memberi kontribusi pada kepunahan banyak tanaman dan hewan.
Manusia menggunakan alam untuk kesenangan maupun kegiatan ekonomi. Akuisisi sumber daya alam untuk keperluan industri tetap menjadi komponen utama dari sistem ekonomi dunia. Beberapa kegiatan, seperti berburu dan memancing, dilakukan baik untuk memperoleh makanan maupun rekreasi, sering kali oleh orang yang berbeda. Pertanian pertama kali diterapkan sekitar milenium ke-9 Sebelum Masehi. Mulai dari produksi pangan untuk energi, alam memengaruhi kekayaan ekonomi.
Meskipun manusia purba mengumpulkan bahan tanaman untuk pangan dan menggunakan sifat obat dari tanaman untuk penyembuhan,
[70] kebanyakan manusia modern memanfaatkan tanaman melalui pertanian. Pembersihan lahan yang marak untuk pertumbuhan tanaman menyebabkan penurunan luas hutan dan lahan basah, yang mengakibatkan hilangnya habitat bagi banyak tanaman dan spesies hewan serta meningkatnya erosi.
[71]
[sunting]Estetika dan keindahan
Kecantikan alam secara historis menjadi tema umum dalam seni dan buku yang mengisi bagian yang besar dalam perpustakaan dan toko buku. Alam telah digambarkan dan dirayakan oleh begitu banyak
seni,
fotografi,
puisi dan literatur lainnya menunjukkan banyak orang mengasosiasikan alam dengan keindahan. Alasan mengapa ada asosiasi ini, dan terdiri dari apa asosiasi ini, dipelajari oleh cabang filsafat yang disebut
estetika. Selain karakteristik dasar tertentu yang disepakati banyak filsuf untuk menjelaskan apa yang dilihat sebagai keindahan, pendapat-pendapat yang muncul tak terbatas.
[72] Alam dan keliaran telah menjadi subjek penting dalam berbagai era sejarah dunia. Sebuah tradisi awal seni lanskap dimulai di Cina pada masa
Dinasti Tang (618-907). Tradisi merepresentasi alam sebagaimana adanya menjadi salah satu tujuan dari lukisan Tiongkok dan merupakan pengaruh yang signifikan dalam seni Asia.
Meski keajaiban alam telah dirayakan di
Kitab Mazmur dan
Ayub, penggambaran alam liar dalam seni sangat banyak dilakukan pada tahun 1800-an, terutama dalam karya
gerakan Romantisisme. Artis
Britania John Constable dan
J. M. W. Turner memusatkan perhatian mereka dalam melukiskan kecantikan alam. Sebelumnya, lukisan biasanya bertema religius atau humanis. Puisi
William Wordsworth menggambarkan keajaiban alam, yang sebelumnya dipandang sebagai tempat yang mengancam. Selanjutnya, penghargaan alam menjadi aspek yang penting dalam budaya Barat.
[73]
[sunting]Materi dan energi
Beberapa bidang
ilmu pengetahuan memandang alam sebagai benda yang bergerak, yang juga mengikuti beberapa aturan tertentu. Aturan-aturan ini kemudian berusaha dipahami oleh para ilmuwan. Maka ilmu pengetahuan yang paling dasar disebut sebagai "
fisika" – nama yang digunakan sampai saat ini untuk menyebut studi tentang alam.
Materi secara umum didefinisikan sebagai substansi yang tersusun dari objek-objek fisik. Materi-materi ini membentuk
alam semesta. Komponen alam semesta yang terlihat saat ini dipercaya hanya terdiri dari 4 persen dari seluruh total massanya. Sisanya, 23 persen, yang dipercaya oleh para ilmuwan fisika, adalah
materi gelap dingin dan 73 persen lagi adalah
energi gelap.
[74] Bagaimana keadaan alam sebenarnya masih belum dapat diketahui dengan jelas dan saat ini menjadi bahan investigasi utama para ilmuwan fisika.
Karakteristik materi dan energi alam semesta yang sudah diketahui manusia terlihat seperti mengikuti
hukum-hukum fisika. Hukum-hukum ini telah digunakan untuk memproduksi model-model
kosmologi fisika yang dapat menjelaskan dengan tepat struktur dan evolusi dari alam semesta yang kita amati. Rumus-rumus matematika dari hukum-hukum fisika menghasilkan suatu set yang terdiri dari 20
konstanta fisika[75] yang sampai saat ini nilainya terlihat tetap untuk alam semesta yang sudah diketahui.
[76] Nilai dari konstanta ini sudah diukur dengan hati-hati, tapi mengapa nilainya harus begitu spesifik sampai saat ini masih menjadi misteri.
[sunting]Di luar Bumi
Angkasa luar adalah wilayah yang relatif kosong di luar
atmosfer suatu benda langit. Tidak ada batas yang jelas antara atmosfer Bumi dan angkasa luar karena atmosfer terdiri dari lapisan yang semakin menipis dengan semakin besarnya ketinggian. Angkasa luar di
Tata Surya disebut
ruang antarplanet. Batas antara ruang antar planet dengan
medium antar bintang disebut
heliopause.
Ruang angkasa itu ber-ruang, tetapi tidak kosong. Angkasa luar terisi oleh beberapa molekul organik yang dilacak oleh
spekstroskopi gelombang mikro, radiasi yang tersisa dari
ledakan dahsyat, dan
sinar kosmis. Ada pula beberapa gas,
plasma, debu, dan
meteor kecil. Lebih lagi, terdapat pula sampah angkasa yang dihasilkan oleh manusia, yang dapat membahayakan penerbangan ke luar angkasa.
Meskipun saat ini Bumi merupakan satu-satunya benda langit di Tata Surya yang diketahui dapat mendukung kehidupan, bukti saat ini menunjukkan bahwa pada masa lalu di
Mars terdapat air permukaan.
[77] Pada masa lalu, Mars juga pernah dapat mendukung kehidupan. Sayangnya, saat ini sebagian besar air di Mars sudah beku. Jika kehidupan ada di Mars, kemungkinan mereka berada di bawah tanah karena air dalam bentuk cairan masih ada.
[78]
Keadaan di planet terestrial lain seperti
Merkurius dan
Venus sayangnya tak mampu mendukung kehidupan. Akan tetapi, telah diusulkan bahwa
Europa, bulan terbesar keempat
Yupiter, memunyai samudra di bawah permukaan yang mungkin bisa mendukung kehidupan.
[79]