Romolo Tavani / shutterstock
Ons sal waarskynlik nooit weet hoe lewe op aarde begin het nie. Miskien in 'n vlak sonverligte swembad. Of in die verpletterende oseaandiepte kilometers onder die oppervlak naby splete in die aardkors wat warm mineraalryke sop uitgespoeg het. Terwyl daar goeie bewyse vir die lewe is ten minste 3.7 miljard jaar gelede, ons weet nie presies wanneer dit begin het nie.
Maar hierdie verbygaande aeons het iets moontlik selfs meer merkwaardig opgelewer: die lewe het voortgeduur. Ten spyte van massiewe asteroïde-impakte, rampspoedige vulkaanaktiwiteit en uiterste klimaatsverandering, het die lewe daarin geslaag om nie net aan ons rotsagtige wêreld vas te klou nie, maar om te floreer.
Hoe het dit gebeur? Navorsing wat ons onlangs saam met kollegas gepubliseer het Neigings in Ekologie en Evolusie bied 'n belangrike deel van die antwoord en bied 'n nuwe verduideliking vir die Gaia-hipotese.
Ontwikkel deur wetenskaplike en uitvinder James Lovelock, en mikrobioloog Lynn Margulis, die Gaia-hipotese oorspronklik voorgestel dat lewe, deur sy interaksies met die aardkors, oseane en atmosfeer, 'n stabiliserende effek op toestande op die oppervlak van die planeet teweeggebring het – veral die samestelling van die atmosfeer en die klimaat. Met so 'n selfregulerende proses in plek, kon lewe oorleef onder toestande wat dit op nie-regulerende planete sou uitgewis het.
Lovelock het die Gaia-hipotese geformuleer terwyl hy in die 1960's vir NASA gewerk het. Hy het besef dat lewe nie 'n passiewe passasier op aarde was nie. Dit het eerder die planeet grondig herbou, nuwe gesteentes soos kalksteen geskep, die atmosfeer beïnvloed deur suurstof te produseer, en die siklusse van elemente soos stikstof, fosfor en koolstof aandryf. Mensgeproduseerde klimaatsverandering, wat grootliks 'n gevolg is van ons verbranding van fossielbrandstowwe en so koolstofdioksied vrystel, is net die nuutste manier waarop lewe die Aardestelsel beïnvloed.
Terwyl dit nou aanvaar word dat lewe 'n kragtige krag op die planeet is, bly die Gaia-hipotese omstrede. Ten spyte van bewyse dat oppervlaktemperature, behalwe 'n paar noemenswaardige uitsonderings, binne die reeks gebly het wat nodig is vir wydverspreide vloeibare water, skryf baie wetenskaplikes dit bloot aan goeie geluk. As die Aarde heeltemal in 'n yshuis of warm huis neergedaal het (dink Mars of Venus) dan sou lewe uitgesterf het en sou ons nie hier gewees het om te wonder hoe dit so lank aangehou het nie. Dit is 'n vorm van antropiese seleksie-argument dit sê daar is niks om te verduidelik nie.
Dit is duidelik dat die lewe op aarde gelukkig was. In die eerste instansie is die Aarde binne die bewoonbare sone – dit wentel om die son op 'n afstand wat oppervlaktemperature produseer wat benodig word vir vloeibare water. Daar is alternatiewe en dalk meer eksotiese vorme van lewe in die heelal, maar lewe soos ons dit ken, vereis water. Die lewe was ook gelukkig om baie groot asteroïde-impakte te vermy. ’n Klomp rots wat aansienlik groter is as die een wat tot die ondergang van die dinosourusse gelei het sowat 66 miljoen jaar gelede kon die aarde heeltemal gesteriliseer het.
Maar wat as die lewe aan die een kant van die skaal van fortuin kon afdruk? Wat as lewe in 'n sekere sin sy eie geluk gemaak het deur die impak van planetêre skaal versteurings te verminder? Dit lei tot die sentrale uitstaande kwessie in die Gaia-hipotese: hoe is planetêre selfregulering bedoel om te werk?
Alhoewel natuurlike seleksie 'n kragtige verduidelikingsmeganisme is wat verantwoordelik kan wees vir baie van die verandering wat ons in spesies met verloop van tyd waarneem, het ons 'n gebrek aan 'n teorie wat kan verduidelik hoe die lewende en nie-lewende elemente van 'n planeet selfregulering produseer. Gevolglik is die Gaia-hipotese tipies as interessant maar spekulatief beskou – en nie gegrond op enige toetsbare teorie.
Kies vir stabiliteit
Ons dink ons het uiteindelik 'n verduideliking vir die Gaia-hipotese. Die meganisme is "opeenvolgende seleksie". In beginsel is dit baie eenvoudig. Soos wat lewe op 'n planeet ontstaan, begin dit omgewingstoestande beïnvloed, en dit kan organiseer in stabiliserende toestande wat soos 'n termostaat optree en geneig is om voort te hou, of wegholtoestande destabiliseer soos die sneeubal Aarde gebeure wat die begin van komplekse lewe meer as 600m jaar gelede byna uitgewis het.
As dit stabiliseer, is die toneel gereed vir verdere biologiese evolusie wat mettertyd die stel interaksies tussen lewe en planeet sal herkonfigureer. 'n Bekende voorbeeld is die oorsprong van suurstofproduserende fotosintese ongeveer 3 miljard jaar gelede, in 'n wêreld wat voorheen sonder suurstof was. As hierdie nuwer interaksies besig is om te stabiliseer, dan gaan die planetêre stelsel voort om self te reguleer. Maar nuwe interaksies kan ook ontwrigtings en weghol-terugvoer veroorsaak. In die geval van fotosintese het dit gelei tot 'n skielike styging in atmosferiese suurstofvlakke in die "Groot oksidasiegebeurtenis” ongeveer 2.3 miljard jaar gelede. Dit was een van die seldsame tydperke in die Aarde se geskiedenis waar die verandering so uitgesproke was dat dit waarskynlik baie van die gevestigde biosfeer uitgewis het, wat die stelsel effektief herlaai het.
{youtube}3rtNO8O2TKA{/youtube} Die seleksiemeganisme.
Die kanse dat lewe en omgewing spontaan in selfregulerende toestande sal organiseer, kan baie groter wees as wat jy sou verwag. Indien wel, gegewe voldoende biodiversiteit, dit kan uiters waarskynlik wees. Maar daar is 'n beperking op hierdie stabiliteit. Druk die stelsel te ver en dit kan verby 'n kantelpunt gaan en vinnig ineenstort na 'n nuwe en potensieel heel ander toestand.
Dit is nie 'n suiwer teoretiese oefening nie, aangesien ons dink ons kan die teorie op 'n aantal verskillende maniere toets. Op die kleinste skaal wat eksperimente met diverse bakteriese kolonies sou behels. Op 'n veel groter skaal sou dit die soektog na ander biosfere om ander sterre behels wat ons kan gebruik om die totale aantal biosfere in die heelal te skat – en dus nie net hoe waarskynlik dit is dat lewe opkom nie, maar ook om voort te gaan.
Die relevansie van ons bevindings vir huidige kommer oor klimaatsverandering het ons nie ontgaan nie. Wat ook al mense doen, sal die lewe op een of ander manier voortgaan. Maar as ons aanhou om kweekhuisgasse uit te straal en so die atmosfeer verander, dan loop ons die risiko om gevaarlike en potensieel weghol klimaatsverandering te produseer. Dit kan uiteindelik keer dat die menslike beskawing die atmosfeer beïnvloed, al is dit net omdat daar geen menslike beskawing oor sal wees nie.
Gaian selfregulering kan baie effektief wees. Maar daar is geen bewyse dat dit een vorm van lewe bo 'n ander verkies nie. Ontelbare spesies het oor die afgelope 3.7 miljard jaar na vore gekom en toe van die Aarde verdwyn. Ons het geen rede om dit te dink nie Homo sapiens is enigsins anders in daardie opsig.
Oor Die Skrywer
James Dyke, medeprofessor in volhoubaarheidswetenskap, Universiteit van Southampton en Tim Lenton, Direkteur, Global Systems Institute, Universiteit van Exeter
Hierdie artikel is oorspronklik gepubliseer op Die gesprek. Lees die oorspronklike artikel.
verwante Boeke
at InnerSelf Market en Amazon
