Romolo Tavani / shutterstock

Emme todennäköisesti koskaan tiedä, miten elämä maan päällä alkoi. Ehkä matalassa aurinkoisessa altaassa. Tai murskaavassa valtameren syvyydessä, joka on pinnan alapuolella lähellä maapallon halkeamia, jotka levittivät kuumaa mineraalipitoista keittoa. Vaikka on olemassa hyviä todisteita elämästä vähintään 3.7 miljardia vuotta sitten, emme tiedä tarkasti, milloin se alkoi.

Mutta nämä kulkevat aikaiset ovat tuottaneet jotain ehkä vielä huomattavampaa: elämä on jatkunut. Huolimatta massiivisista asteroidivaikutuksista, kataklysmaalisesta tulivuoren toiminnasta ja äärimmäisistä ilmastonmuutoksista elämä ei ole kyennyt tarttumaan vain kiviseen maailmaamme vaan menestymään.

Kuinka tämä tapahtui? Tutkimus, jonka äskettäin julkaistiin kollegoiden kanssa Ekologian ja kehityksen kehityssuuntaukset tarjoaa tärkeän osan vastauksesta ja antaa uuden selityksen Gaian hypoteesille.

Kehittänyt tutkija ja keksijä James Lovelockja mikrobiologi Lynn Margulis, The Gaia hypoteesi alun perin ehdotti, että elämä vuorovaikutuksessa maapallon kuoren, valtamerien ja ilmapiirin kanssa tuotti vakaan vaikutuksen planeetan pinnan olosuhteisiin - erityisesti ilmakehän ja ilmaston koostumukseen. Tällaisella itsesääntelyprosessilla elämä on kyennyt selviytymään olosuhteissa, jotka olisivat hävittäneet sen sääntelemättömillä planeetoilla.

Lovelock muotoili Gaia-hypoteesin työskennellessään NASA: ssa 1960sissa. Hän tunnusti, että elämä ei ole ollut passiivinen matkustaja maapallolla. Pikemminkin se on perusteellisesti uudistanut planeetan ja luonut uusia kallioita, kuten kalkkikiveä, jotka vaikuttavat ilmakehään tuottamalla happea, ja ajamalla sellaisten elementtien syklit, kuten typpi, fosfori ja hiili. Ihmisen tuottama ilmastonmuutos, joka on pitkälti seurausta siitä, että poltamme fossiilisia polttoaineita ja vapautamme siten hiilidioksidia, on vain viimeisin tapa vaikuttaa maan järjestelmään.

Vaikka nyt hyväksytään, että elämä on voimakas voima planeetalla, Gaian hypoteesi on edelleen kiistanalainen. Vaikka todisteita siitä, että pintalämpötilat ovat muutamia merkittäviä poikkeuksia lukuun ottamatta, jäävät laajalle levinneen nestemäisen veden tarpeisiin, monet tiedemiehet määrittelevät tämän vain onnea. Jos maa olisi laskeutunut kokonaan jään taloon tai kuumaan taloon (ajattele Mars tai Venus), elämä olisi kuollut ja emme olisi täällä ihmetellä, kuinka se oli säilynyt niin kauan. Tämä on muoto antropinen valinta se sanoo, ettei ole mitään selitettävää.

On selvää, että maapallon elämä on ollut onnekas. Ensinnäkin maa on asuinalueella - se kiertää aurinkoa etäisyydellä, joka tuottaa nestemäiseen veteen tarvittavia pintalämpötiloja. Universumissa on vaihtoehtoisia ja ehkä eksoottisempia elämäntapoja, mutta elämä, kuten tiedämme, vaatii vettä. Elämä on myös ollut onnekas, jotta vältetään erittäin suuret asteroidivaikutukset. Kiveä on huomattavasti suurempi kuin se, joka johtaa dinosaurusten kuolemaan joitakin 66m vuosia sitten olisi voinut täysin steriloida maapallon.

Mutta entä jos elämä olisi voinut työntää alaspäin omaisuuden vaakojen toiselle puolelle? Mitä jos elämä jossakin mielessä olisi tehnyt oman onnensa pienentämällä planeettamittaisten häiriöiden vaikutuksia? Tämä johtaa Gaian hypoteesin keskeiseen ratkaisevaan kysymykseen: miten planeetan itsesääntely on tarkoitus toimia?

Vaikka luonnollinen valinta on tehokas selittävä mekanismi, joka voi aiheuttaa suuren osan muutoksista, joita havaitsemme lajeissa ajan myötä, meillä ei ole ollut teoriaa, joka voisi selittää, miten planeetan elävät ja elävät elementit tuottavat itsesääntelyä. Näin ollen Gaian hypoteesi on tyypillisesti pidetty mielenkiintoisena mutta spekulatiivisena - eikä perustuvat mihin tahansa testattavaan teoriaan.

Valinnan vakaus

Uskomme, että meillä on lopulta selvitys Gaian hypoteesista. Mekanismi on ”peräkkäinen valinta”. Periaatteessa se on hyvin yksinkertaista. Kun elämä nousee planeetalle, se alkaa vaikuttaa ympäristöolosuhteisiin, ja tämä voi järjestää vakauttaviksi tiloiksi, jotka toimivat kuten termostaatti ja jotka ovat taipuvaisia ​​pysymään tai epävakauttamaan runaway-tiloja, kuten lumipallon Earth-tapahtumia että lähes sammui monimutkaisen elämän alku yli 600m vuotta sitten.

Jos se vakautuu, kohtaus asetetaan edelleen biologiselle evoluutiolle, joka aikanaan muuttaa elämän ja planeetan väliset vuorovaikutukset. Kuuluisa esimerkki on happea tuottavan fotosynteesin alkuperä noin 3 miljardia vuotta sitten, maailmassa, jossa aiemmin ei ollut happea. Jos nämä uudemmat vuorovaikutukset vakautuvat, planeettajärjestelmä jatkaa itsesäätelyään. Mutta uudet vuorovaikutukset voivat myös aiheuttaa häiriöitä ja runaway-palautteita. Fotosynteesin tapauksessa se johti ilmakehän happitasojen äkilliseen nousuun "Suuri hapettumistapahtuma”Noin 2.3 miljardia vuotta sitten. Tämä oli yksi harvinaisista ajankohdista maan historiassa, jossa muutos oli niin voimakas, että se todennäköisesti pyyhki pois suuren osan vakiintuneesta biosfääristä ja käynnisti järjestelmän tehokkaasti.

{youtube}3rtNO8O2TKA{/youtube} Valintamekanismi.

Elämän- ja ympäristömahdollisuudet, jotka spontaanisti järjestyvät itsesääntelytiloihin, voivat olla paljon korkeampia kuin odotat. Jos tosiasiallisesti otetaan riittävästi biologista monimuotoisuutta, se voi olla erittäin todennäköistä. Mutta vakautta on rajoitettu. Työnnä järjestelmää liian pitkälle, ja se voi mennä kauempana kallistuskohdasta ja romahtaa nopeasti uuteen ja mahdollisesti hyvin erilaiseen tilaan.

Tämä ei ole puhtaasti teoreettinen harjoitus, sillä mielestämme voimme testata teoriaa monella eri tavalla. Pienimmässä mittakaavassa, johon liittyy kokeita erilaisilla bakteerikolonioilla. Paljon laajemmassa mittakaavassa se merkitsisi muiden biosfäärien etsimistä muiden tähtien ympärille, joiden avulla voisimme arvioida biosfäärien kokonaismäärää maailmankaikkeudessa - eikä vain sitä, kuinka todennäköistä on elämä, vaan myös jatkua.

Tuloksemme merkitys ilmastonmuutosta koskeville nykyisille huolenaiheille ei ole päässyt meistä. Riippumatta siitä, mitä ihmiset elävät, se tapahtuu tavalla tai toisella. Mutta jos jatkamme kasvihuonekaasujen päästämistä ja siten muutamme ilmapiiriä, vaarantumme vaarallisten ja mahdollisesti hätäisten ilmastonmuutosten syntymiseen. Tämä voi lopulta estää ihmisen sivilisaation, joka vaikuttaa ilmakehään, vain siksi, ettei ihmisen sivilisaatiota ole jäljellä.

Gaian itsesääntely voi olla erittäin tehokas. Mutta ei ole todisteita siitä, että se suosii yhtä elämänmuotoa toiseen. Lukemattomat lajit ovat syntyneet ja hävinneet maapallolta viimeisten 3.7-miljardien vuosien aikana. Meillä ei ole mitään syytä ajatella sitä Homo sapiens ovat tässä suhteessa erilaisia.

Author

James Dyke, kestävän kehityksen tieteen professori, University of Southampton ja Tim Lenton, johtaja, Global Systems Institute, Exeterin yliopisto

Tämä artikkeli julkaistiin alunperin Conversation. Lue alkuperäinen artikkeli.

Liittyvät kirjat

at InnerSelf Market ja Amazon