Теорията Гея за Земята като единен организъм – Лавлок (първа част)

Лятната ваканция свърши и е време отново да се образоваме по различни въпроси, свързани с Биологията, Химията, Физиката и други науки, които сме позабравили от гимназията. За целта на Медиакафе отново ни помага страхотният блог Бръсначът на Окам, който днес ще ни разкаже интересна теория за Земята:

Чели ли сте романа на Станислав Лем, “Соларис”? А може би сте гледали някоя от екранизациите ѝ – 1972г. от Тарковски или през 2002г. от Содеберг? В този роман се разказва за океана на планетата Соларис, действащ като гигантски организъм – коварен разум, който се опитва да унищожи хората.

В една от най-спорните научни хипотези на нашето време Джеймс Лавлок (J. Lovelock) представя биосфера на Земята като нещо подобно. Днес Лавлок е отстъпил от такава крайна форма на учението си. На пръв поглед идеята е доста екстравагантна, но не е съвсем абсурдна: нека биосферата да се състои от отделни организми, но това не пречи да я разглеждаме като един съставен организъм, подобно на пчелен кошер. Снимка: Earth at Twilight, NASA Ако Лавлок бе нарекъл тази теория по-прозаично и по-научно, например, теория за биосферния хомеостазис, може би нямаше да стане популярна извън научните среди. Това поетично име я прави център на обществени дебати в политическите, екологични, философски и религиозни кръгове. А може би заради него не е приемана сериозно от някои учени.

Затова смятам, че е поучително да разкажа как Лавлок е избрал името за хипотезата си. Той обсъждал идеите си с Уилям Голдинг (известния писател, автор на "Повелителя на мухите"). Голдинг направил аналогия с гръцката Гея – универсалната майка – Земя.

"В началото съществувал само вечния, безграничен и тъмен Хаос. В него се криел изворът на живота на света. От него се появила Гея. Широко се разтила тя, силна, даваща живот на всичко, което живее и расте върху нея. След това се родил и Ерос – "любовта, която стопля сърцата", под чието животворно влияние попадат всички същества и творения, що се раждат на земята. Безграничният Хаос родил и вечния мрак – Ереб и тъмната Нощ – Нюкта, а те, на свой ред, пали живот на вечната светлина – Етер и радостния светъл ден Хемера. Благодатната Гея родила Уран – безкрайното синьо небе. После тя създала високите планини и Понт – вечно шумящото море.

От Гея и сина й Уран произлязла първата раса – титаните. Гея родила и трима великани-циклопи и ужасните хекатонхейри-сторъки великани. Уран ги намразил и ги затворил дълбоко в недрата на Земята. Дълбоко била наранена майка им Гея и тя замислила отмъщение. От недрата си създала блестяща стомана и направила сърп. Събрала останалите си деца и им разкрила плана си. Те се ужасили и отказали да вдигнат ръка срещу баща си, само Кронос, най-малкия й син, се съгласил. Нападнал Уран, кастрирал го и хвърлил кървящите гениталии в морето. Черната кръв, изтекла от раната, оплодила и земята, и морето".

Лавлок, не обръщайки достатъчно внимание на тези типични за гръцката митология "пикантерии", помислил, че Голдинг произнесъл английската дума "gyre" (гр guros – кръг, цикъл) и си представил цикъла на сезоните и миграцията на птиците и решил, че това не е лоша идея. Двамата продължили разговора си, докато Голдинг не му казал "Не разбирам нито една дума от това, което ми говорите, Джим… ". Лавлок взел това недоразумение за подарък от небето.

Защо няма живот на Марс

Хипотезата "Гея" и геофизиологията се развивали, по думите на самият Джеймс Лавлок, като непредвиден страничен продукт от космическата програма на НАСА. Той работил там от 1965 г. в специална лаборатория за изследване на възможността за живот на други планети, особено на Марс. Той имал идеята, че газовете в атмосферата на "мъртва" планета трябва да са в химично равновесие, т. е., всички възможни химични реакции, които могат да се случат, вече са се случили и газовете в атмосферата са сравнително инертни.

При изследване атмосферите на Марс и Венера е установено, че се състоят предимно от нереактивен въглероден диоксид и следователно и двете планети трябва да са мъртви. В същото време атмосферата на Земята е динамична смес от много газове. Пропорциите на газовете в нея се подържат в течение на цялото геоложко време и се създава това особено "комфортно" състояние на планетарните параметри (температура на повърхността, климат и др.), което е благоприятно за живот, въпреки промените в топлинното излъчване на Слънцето.

От своя страна, активното присъствие на организми способства запазването на постоянен състав на атмосферата в условия на термодинамично неравновесие. Земята е уникална цялостност, в която всички съобщества живи организми (биота) и "неживото" им обкръжение в продължение на почти 4 милиарда години са здраво свързани в саморегулиращо се единство, подобно на саморегулацията на отделния жив организъм.

Венера

Земя

Марс

  без биосфера с биосфера  
въглероден диоксид CO2 = 96.5% CO2 =98% CO2 = 0.03% въглероден диоксид CO2 =95.3%
азот N = 3.5% N = 1.9% N = 77% азот N = 2.7%
кислород O = 0% O = 0% O = 21% кислород O = 0.13%
средна температура на повърхността tо=+480о C tо=-23о C tо=+15о C tо=-53о C
атмосферно налягане (атм) P=90 P=90 P=1 P= 0.0064

 

Температурата на Земята и други необясними константи

  • Температура

Средната температура на земната повърхност е оставала винаги в приемливите за живот граници. Дори през ледниковите периоди, средната температура не е падала под 10-15о C , защото Земята е успяла да подържа постоянна температура подобно на постоянната температура на топлокръвните животни.  

  • Съотношение на газовете в атмосферата

Преди около 2 милиарда години древните растения започнали да използват фотосинтеза за да усвояват слънчевата енергия. Кислородът бил страничен продукт, но в крайна сметка е създал атмосфера, в която са могли да се развиват много нови форми на живот. И въпреки вулканичните изригвания и други катаклизми, кислородът си оставал в идеалните 21% в течение на последните 200 милиона години. Ако това ниво се измени дори с наколко пункта нагоре или надолу, животът би изчезнал.  

  • Съдържанието на сол в океаните

В друг пример, съдържанието на сол в океаните е 3.5% и остава приблизително константа, независимо от стичането на континентални води, които донасят повече от 500 мегатона сол всяка година. Ако процентът на сол стане повече от 6%, всичко живо в моретата (освен може би някои археи), ще загине. Лавлок пресметнал, че цялото солено съдържание на океаните се подменя всеки 60 милиона години с материал донесен от континентите от реките. Да не забравяме и изпарението на морска вода. Изпарената морска вода се връща прясна, "рециклирана" под формата на дъжд. Солта се отлага и погребва на дъното под слоеве седименти в плитките лагуни и солени езера. Те пречистват океаните както нашите бъбреци отделят нечистотиите от кръвта ни.  

  • Съотношение на биогенните елементи

Синтезът на органични вещества изисква определено съотношение на биогенните елементи – въглерод, азот, кислород и фосфор (С/N/P/O2), получило название отношение на Редфилд. Забележителен е фактът, че съдържанието на тези биогени във повърхностните слоеве на океана практически съвпада с отношението на Редфилд, което не може да се обясни по друг начин, освен с участието на самата океаническа биота .

Планетата Секвоя

Ако нашата планета-Гея е развиваща се, саморегулираща се система, то не може ли да я считаме за форма на живот?

Като аналогия Лавлок предлага да си представим калифорнийската секвоя, Sequoia gigantea. Тези дървета се срещат в обширните гори покрай северните брегове на Калифорния и достигат височина над 100 метра и тегло около 2 000 тона. Някои от тях са на повече от 3 000 години. Живото дърво секвоя в действителност е 97% мъртво. Целият ствол в средата е мъртъв, външната кора също е мъртва. Има само тънка обвивка от жива тъкан около периферията на стъблото. Целият мъртъв материал е пряк продукт от живота или е обработен от многобройни организми. И много прилича на Земята. Стволът на дървото е подобен на земната литосфера с тънък слой от живи организми на повърхността си. Кората, подобно на атмосферата, защитава живите тъкани и доставя биологично важни газове, например въглеродния диоксид и кислорода.

Никой не се съмнява, че секвоята е жива. И външния му слой и мъртвото стъбло са част от дървото секвоя. И макар, че живите организми, а и ние – хората, сме само тънка ципа, останалите "неживи" части се включват в известна степен в жизнените процеси, което ни напомня, че цялата Земя е жива, подобно на секвоята.

Повече: Теорията Гея за Земята като единен организъм – Лавлок – първа част

За автора

Вашият коментар