Jūs esate čia: Pradžia » Visos temos » Mokslas » Įdomusis mokslas

Gajos hipotezė: ar tikrai Žemė yra gyvas organizmas?

2011-11-14

(21)

(15)

(110)

Rūšis:	Standartinė publikacija
Aut. teisės:	Grynas.lt
Autoriai:	Povilas Juodelis

Gajos hipotezė (arba Gajos teorija, dar vadinama ir Gajos principu) teigia, kad Žemė egzistuoja kaip atskira sistema ir yra gyvas organizmas. Šią hipotezę XX a. 7 dešimtmetyje nukaldino Jamesas Lovelockas ir Lynnas Margulis. Vos iškelta, ši idėja tarp mokslininkų sulaukė smarkios kritikos, tačiau pastaraisiais dešimtmečiais į ją imta žiūrėti kiek kitaip.

Prisijunk prie technologijos.lt komandos!

Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.

Sudomino? Užpildyk šią anketą!

Hipotezės idėjos dabar daugiausia taikomos biogeochemijos moksle, tačiau įvairių interpretacijų sulaukė taip pat ir socialiniuose, politiniuose, ekologijos moksluose ir net religijoje.

Žemė – superorganizmas

Kertinis hipotezės teiginys – Žemė yra superorganizmas. Superorganizmais vadinamos tokios rūšys, kurios sudarytos iš daug individų ir kuriose individai negali egzistuoti vienas be kito. Geriausiai visiems žinomas superorganizmo pavyzdys yra skruzdėlės. Skruzdėlyne darbo pasidalijimo principas būtinas, kad išliktų visa skruzdėlių kolonija, kiekvienas narys turi savo funkcijas ir paskirtį ir dirbdami išvien sugeba išgyventi. Gajos hipotezė teigia, kad visos Žemėje gyvenusios, gyvenančios ir gyvensiančios rūšys pasąmoningai veikia tarpusavyje ir jas supančią aplinką. Jų sąveikos rezultatas – tinkamos sąlygos planetoje vystytis gyvybei. J. Lovelockas teigia, kad biosfera (visi gyvi organizmai), atmosfera, hidrosfera (vanduo) ir pedosfera (viršutinis Žemės sluoksnis – dirvožemis) vystantis planetai susijungė į sudėtingą sistemą, kurios „pasąmoningas“ tikslas tapo gyvybės palaikymas. Mokslininkas svarbiausiais šiame procese laiko mikroorganizmus, kurie labiausiai veikia Žemės paviršiaus temperatūrą, jūrų druskingumą ir atmosferoje esančią dujų sudėtį – kertinius, dabartinei gyvybei išlikti reikalingus elementus. Teorijos pavadinimas buvo pasiskolintas iš graikų mitologijos. Gaja, arba Motina Žemė, buvo laikoma dievaite, kuri pati iš savęs pagimdė mūsų planetą, kitus graikų dievus ir titanus. Šiuo pavadinimu J. Lovelockas norėjo pasakyti, jog evoliuciją lėmė būtent tai, kad planetoje užsimezgusi gyvybė su laiku pradėjo ją keisti ir kūrė sau sąlygas klestėti. Toks radikalus pareiškimas pirmiausia papiktino evoliucijos šalininkus, kurie teigė, kad gyvybė taikosi prie aplinkos, o ne atvirkščiai.

Nuo hipotezės iki teorijos

Per 50 metų Gajos teorija sulaukė gausybės šalininkų. Pirmiesiems jų teiginiams trūko rimtų mokslinių įrodymų ir tyrimų dėl hipotezės patikimumo, tačiau dabar, nors ir nevisuotinai, pripažįstama, kad daugelis hipotezės idėjų turi rimtą mokslinį pagrindą ir vertos tyrimų.

Jūrų druskingumas.

Pasaulio vandenynų ir jūrų druskingumas ilgai išlieka pastovus, tačiau skirtingose vietose jis gali ir gerokai skirtis. Anksčiau buvo manoma, kad vandens druskingumą daugiausia lemia ne tai, kiek vandens plotas gauna gėlo vandens, o jo povandeninio paviršiaus sudėtis. Dabar daugelis mokslininkų sutinka, kad jūrų druskingumą smarkiai lemia ir mikroorganizmai. Vadinasi, egzistuoja neorganinės ir organinės aplinkos sąveika – biosfera gali tiesiog keisti mūsų planetos aplinką.

Deguonies kiekis atmosferoje.

Yra visuotinai pripažinta, kad deguonį gamina tik gyvi organizmai. Žemės atmosferos sudėtis, temperatūra ir jų svyravimai visada buvo pastovūs. Gajos principas teigia, jog tai įmanoma tik dėl to, kad deguonį reguliuoja gyvi organizmai.

Biosfera taip pat atsakinga ir už anglies dvideginio (CO₂) kiekį atmosferoje. Vienintelis kitas natūralus CO₂ šaltinis pasaulyje yra vulkaninis aktyvumas. Tik dėl mikroorganizmų šios dujos perdirbamos į deguonį, skandinamos vandenynuose ir palaidojamos dirvožemyje.

Atmosferos temperatūra. Saulė yra pagrindinis Žemės energijos šaltinis. Laikui bėgant, jos aktyvumas vis keitėsi ir tai lėmė sąlygas planetoje. J. Lovelockas iškėlė idėją, kad, nepaisant Saulės aktyvumo pokyčių, temperatūra Žemėje nepasikeitė tiek, kad išnyktų gyvybė. Mokslininkas teigė, kad ledynmečių periodais, sumažėjus gyvų organizmų skaičiui, atmosferoje kaupėsi daugiau CO₂ dujų, šios sukėlė šiltnamio efektą, kuris padėjo išlaikyti reikalingą temperatūrą Žemėje, kol Saulės aktyvumas atsigaudavo, o Žemėje augalai ir mikroorganizmai vėl sureguliuodavo atmosferos sudėtį.

Biosferos įtakai planetos temperatūrai tirti, J. Lovelockas ir matematikas Andrew Watsonas sukūrė kompiuterinį matematinį modelį. Kompiuterinis modelis imitavo situaciją, kai planetoje buvo tik dviejų rūšių gėlės – juodosios ir baltosios saulutės. Juodosios sugerdavo saulės šviesą ir šildydavo planetą, o baltosios atspindėdavo ir šaldydavo. Keičiant įvairius parametrus (saulučių pradinį plotą, Saulės aktyvumą ir t. t.) planetos temperatūra visada susireguliuoja taip, kad abiejų rūšių saulutės galėtų augti. Modelį išmėginti galima ČIA.

Rūšių įvairovė. Vėlesni kompiuteriniai modeliai (į gėlių pasaulį buvo įtrauktos lapės ir kiškiai) atskleidė, kad kuo daugiau rūšių gyvena planetoje, tuo planetoje sąlygos palankesnės gyvybei. Vadinasi, bioįvairovė yra būtina sąlyga gyvybei sėkmingai egzistuoti, plėstis ir atsigauti po įvairių stichijų (milžiniškų meteoritų ar ledynmečių).

Šiais tyrimais susidomėję biologai Davidas Tilmanas ir Johnas Downingas pamėgino juos pritaikyti ir realybėje. Kelerius metus tyrę, kaip ganyklos atsigauna po sausrų, jie konstatavo faktą, kad laukai, kuriuose didesnė rūšių įvairovė, greičiau įveikdavo sausros padarinius. Gyvybės „tikslas“ turėtų būti įvairovės skatinimas.

Per penkiasdešimtmetį įvykdyti tyrimai Gajos hipotezei pelnė „teorijos“ titulą. 2011 m. apie tūkstantį Europos geochemijos sąjungos mokslininkų pasirašė Amsterdamo deklaraciją, kurioje teigiama, kad „Žemės sistema elgiasi kaip viena, save reguliuojanti sistema“. Be to, nuo 1985 m. pasaulyje nuolat rengiamos Gajos konferencijos, kuriose kasmet susirenka vis daugiau mokslininkų, pripažįstančių, kad teorija verta tolesnio tyrimo.

Kritika

Idėja, kad visas mus supantis pasaulis susijęs tarpusavyje, yra sena kaip žmonija. Daugelis pirmykščių religijų tai teigė, ir Gajos teorija XX a. pirmiausia buvo sutikta kaip noras atgaivinti šias mintis be mokslinio pagrindimo.

Didžiausio pasipriešinimo sulaukė teiginys, kad mūsų planeta yra superorganizmas. Nors mokslininkai dar iki galo nesutaria dėl tikslios gyvo organizmo apibrėžties, visi pripažįsta, kad gebėjimas daugintis yra būtina savybė. Akivaizdu, kad Žemė, kaip planeta, negali daugintis.

Gajos teorijos šalininkas Williamas Thompsonas iškėlė mintį, kad dauginimasis nebūtinai turi būti suprastas tiesiogiai. Į biosferos sąvoką įeina visi gyvi organizmai, nuo paprasčiausių vienaląsčių iki tokių, kurie sukuria sudėtingas socialines sistemas, t. y. žmonių. Žmoguje užprogramuotas smalsumas jau atvedė prie to, kad braunamės į kosmosą ir siekiame aplankyti, o kada nors ir kolonizuoti, kitas planetas. W. Thompsonas retoriškai klausia, ar negali būti taip, kad tai ir yra Gajos „planas“ išauginti tokias būtybes, kurios perneštų gyvybę į kitas planetas, nors pačios būtybės ir manytų, kad turi laisvą valią?

XX a. 7–8 dešimtmetyje mokslininkams taip pat nepatiko ir tai, kad hipotezė tiesiogiai oponavo evoliucijos idėjoms, kurios teigia, kad rūšys taikosi prie aplinkos pokyčių ir tarpusavyje konkuruoja, o ne siekia tam tikros harmonijos. Pats J. Lovelockas pirmaisiais teiginiais manė, kad tik gyvi organizmai lemia sąlygas planetoje (vadinasi, kuria aplinką), bet vėliau išplėtė juos ir teigė kad aplinka ir rūšys sąveikauja tarpusavyje. Taip iš dalies evoliucijos idėjos buvo integruotos į Gajos teoriją: rūšys keičiasi dėl to, kad jos keičia aplinką, o ši keičia rūšis. Rūšių konkurencija pasižymi tuo, kad tik panašios rūšys konkuruoja (pvz., vilkai) ir laikui bėgant tobulesnės išstumia silpnesnes, bet vilkų tikslas nėra išnaikinti visas savo medžiojamas aukas, nes ir patys išnyktų.

Vėlesnė ir dabartinė kritika išsiskiria tuo, kad Gajos teorija esą greičiau primena visos planetos sistemų sąveikos metaforą ir neišryškina konkrečių mechanizmų, kurie lemia tokią sąveiką. Pats J. Lovelockas pabrėžė, kad kuo toliau, tuo labiau moksle viskas skaidoma į vis smulkesnes sritis ir retai atsiranda tų, kurie mėgintų viską sujungti. Be to, sąveikų mechanizmus mokslas po truputį jau yra paaiškinęs, tyrimai tęsiami. Kitas Gajos teorijos šalininkas Williamas Hamiltonas teigė, kad prireiks kito Newtono, kuris galutinai paaiškins visą mūsų planetos sistemą, tiesiog toks dar neatsirado.

Žmonijai gresia išnykimas

Gajos teorijos judėjimas jau nuo pat pradžių didžiausio palaikymo sulaukė ekologijos ir gamtosaugos srityse. Įvairūs judėjimai ją pripažino ir ja grindžia savo veiklos būtinumą. Daugelis mokslininkų sutinka, kad dabartinė žmogaus veikla daro milžinišką įtaką visai sistemai ir tokių radikalių pokyčių gyvybė gali ir neatlaikyti. Blogiausias scenarijus – Gaja, kaip „pasąmoningai mąstantis“ organizmas, gali nuspręsti sunaikinti arba radikaliai sumažinti žmoniją. Kalbant kitaip – dėl tolesnių neigiamų pokyčių Žemėje gali susidaryti tokios sąlygos, kad didelė dalis žmonijos nebesugebės išgyventi (maisto ir vandens trūkumas, užterštumas, ligos ir t. t.) ir išnyks. Tačiau, kad ir kokie radikalūs bus pokyčiai įvairiose pasaulio vietose, mikroorganizmai išgyvens ir, jei Gajos teorija teisinga, sureguliuos Žemę taip, kad gyvybė joje kada nors vėl galės klestėti.

Pastaraisiais metais teorijos kūrėjo teiginiai tapo gana radikalūs. 2006 m. jis ryžtingai pasisakė už atominę energetiką. Jo teigimu, iškastinio kuro naudojimas visiškai nenaudingas planetai, tačiau suprasdamas žmonijos energijos poreikius ir pasisakydamas už mūsų rūšies intelektualinį progresą, mokslininkas teigia, kad žmonija gali išgyventi ir išsaugoti planetą tik vystydama atominę energetiką. Ji gamina reikiamą energijos kiekį, tereikia sukurti puikias technologijas, kad niekada nebekiltų avarijų, o panaudotas branduolinis kuras būtų saugiai saugomas. Tuomečiu mokslininko teigimu, žaliosios energetikos vystymas yra per lėtas procesas ir reikia ieškoti būdo, kaip greičiau spręsti problemas.

Dar radikaliau teorijos autorius prabilo 2010 m. Asmeniškai surengtoje spaudos konferencijoje jis tiesiai šviesiai pasakė, kad „mes nebegalime išgelbėti planetos“. Įvertinęs visus naujausius tyrimus ir matydamas pasaulines žmonių elgesio tendencijas, J. Lovelockas nebeturi vilties, kad žmonija staiga pasikeis ir sugebės išgelbėti savo pačių suniokotą planetą: „Nesvarbu, ar po mūsų planeta atsinaujins ar ne, viskas, ką galime padaryti, tiesiog džiaugtis gyvenimu, kol galime.“