Romolo Tavani / skodder

Vi vil sandsynligvis aldrig vide, hvordan livet på Jorden startede. Måske i en lavt solbelyst pool. Eller i det knusende havdybde miles under overfladen nær sprækker i jordskorpen, der udspydte varm mineralrig suppe. Mens der er gode bevis for livet mindst 3.7 milliarder år siden, vi ved ikke nøjagtigt, hvornår det startede.

Men disse forbipasserende aeoner har produceret noget måske endnu mere bemærkelsesværdigt: livet er vedvarende. På trods af massive asteroidepåvirkninger, kataklysmisk vulkanaktivitet og ekstreme klimaforandringer har livet formået ikke bare at klæbe fast til vores stenede verden, men at trives.

Hvordan skete dette? Forskning, vi for nylig har offentliggjort med kolleger i Tendenser inden for økologi og udvikling tilbyder en vigtig del af svaret og giver en ny forklaring på Gaia-hypotesen.

Udviklet af videnskabsmand og opfinder James Lovelockog mikrobiolog Lynn Margulis, Gaia-hypotese oprindeligt foreslog, at livet gennem dets vekselvirkninger med jordskorpen, oceanerne og atmosfæren gav en stabiliserende virkning på forholdene på planets overflade - især sammensætningen af ​​atmosfæren og klimaet. Med en sådan selvregulerende proces på plads har livet været i stand til at overleve under forhold, der ville have udslettet det på ikke-regulerende planeter.

Lovelock formulerede Gaia-hypotesen, mens han arbejdede for NASA i 1960'erne. Han erkendte, at livet ikke har været en passiv passager på Jorden. Snarere har den dybt omdannet planeten, skabt nye klipper som kalksten, påvirket atmosfæren ved at producere ilt og køre cyklusserne af elementer som kvælstof, fosfor og kulstof. Mennesker-producerede klimaændringer, som i vid udstrækning er en konsekvens af, at vi forbrænder fossile brændstoffer og således frigiver kuldioxid, er bare den nyeste måde, hvorpå livet påvirker Jordens system.

Mens det nu accepteres, at livet er en magtfuld kraft på planeten, forbliver Gaia-hypotesen kontroversiel. På trods af bevis på, at overfladetemperaturer har, med nogle få bemærkelsesværdige undtagelser, forblev inden for det område, der kræves for udbredt flydende vand, tilskriver mange forskere dette ganske enkelt til held og lykke. Hvis Jorden var faldet helt ned i et ishus eller et varmt hus (tror Mars eller Venus), ville livet være udryddet, og vi ville ikke være her for at undre os over, hvordan det var vedvaret så længe. Dette er en form for antropisk udvælgelsesargument der siger, at der ikke er noget at forklare.

Livet på Jorden har helt klart været heldig. I første omgang er jorden inden for den beboelige zone - den kredser rundt om solen i en afstand, der producerer overfladetemperaturer, der kræves til flydende vand. Der er alternative og måske mere eksotiske livsformer i universet, men livet som vi kender det kræver vand. Livet har også været heldig at undgå meget store asteroide påvirkninger. En klump klump, der er væsentligt større end den, der førte til dinosaurernes død for nogle 66m år siden kunne have steriliseret Jorden fuldstændigt.

Men hvad hvis livet havde været i stand til at skubbe ned på den ene side af formuesskalaen? Hvad hvis livet i en eller anden forstand skabte sin egen held ved at reducere virkningerne af forstyrrelser i planetarisk skala? Dette fører til det centrale udestående spørgsmål i Gaia-hypotesen: hvordan skal planetarisk selvregulering fungere?

Selvom naturlig udvælgelse er en kraftig forklaringsmekanisme, der kan forklare meget af den ændring, vi observerer i arter over tid, har vi manglet en teori, der kunne forklare, hvordan de levende og ikke-levende elementer på en planet producerer selvregulering. Derfor er Gaia-hypotesen typisk blevet betragtet som interessant, men spekulativ - og ikke baseret på enhver testbar teori.

Valg af stabilitet

Vi tror, ​​at vi endelig har en forklaring på Gaia-hypotesen. Mekanismen er "sekventiel valg". I princippet er det meget enkelt. Når livet opstår på en planet, begynder det at påvirke miljøforholdene, og dette kan organisere sig i stabiliserende tilstande, der fungerer som en termostat og har en tendens til at vedvare, eller destabilisere løbsk tilstand som f.eks. snebold Jordbegivenheder der næsten slukkede begyndelsen på det komplekse liv for mere end 600m år siden.

Hvis den stabiliseres, er scenen indstillet til yderligere biologisk udvikling, som med tiden vil konfigurere sæt interaktioner mellem liv og planet. Et berømt eksempel er oprindelse af iltproducerende fotosyntesen for omkring 3 milliarder år siden, i en verden, der tidligere er ustøs for ilt. Hvis disse nyere interaktioner stabiliseres, fortsætter planetsystemet med at selvregulere. Men nye interaktioner kan også give forstyrrelser og løbende feedback. I tilfælde af fotosyntese førte det til en pludselig stigning i atmosfærisk iltniveauer i "Stor oxidationsbegivenhed”For omkring 2.3 milliarder år siden. Dette var en af ​​de sjældne perioder i Jordens historie, hvor ændringen var så udtalt, at den sandsynligvis udslettet meget af den nuværende biosfære og effektivt genstarter systemet.

{youtube}3rtNO8O2TKA{/youtube} Udvælgelsesmekanismen.

Chancerne for, at liv og miljø spontant organiseres i selvregulerende tilstande, kan være meget højere, end du ville forvente. Hvis det er tilfældet, givet tilstrækkelig biodiversitet, det kan være meget sandsynligt. Men der er en grænse for denne stabilitet. Skub systemet for langt, og det kan gå ud over et vippepunkt og hurtigt kollapse til en ny og potentielt meget anderledes tilstand.

Dette er ikke en rent teoretisk øvelse, da vi tror, ​​at vi muligvis kan teste teorien på en række forskellige måder. I den mindste skala, der ville involvere eksperimenter med forskellige bakteriekolonier. I meget større skala ville det involvere søgning efter andre biosfærer omkring andre stjerner, som vi kunne bruge til at estimere det samlede antal biosfærer i universet - og det er ikke kun, hvor sandsynligt det er for livet at dukke op, men også at vedvare.

Relevansen af ​​vores konklusioner for de aktuelle bekymringer over klimaændringer har ikke undgået os. Uanset hvad mennesker gør, vil livet fortsætte på en eller anden måde. Men hvis vi fortsætter med at udsende drivhusgasser og således ændre atmosfæren, risikerer vi at producere farlige og potentielt løbsk klimaændringer. Dette kan i sidste ende stoppe den menneskelige civilisation, der påvirker atmosfæren, hvis kun fordi der ikke vil være nogen menneskelig civilisation tilbage.

Gaian selvregulering kan være meget effektiv. Men der er ingen bevis for, at den foretrækker en livsform frem for en anden. Utallige arter er dukket op og forsvandt derefter fra Jorden i løbet af de sidste 3.7 milliarder år. Vi har ingen grund til at tro det Homo sapiens er forskellige i den henseende.

Om forfatteren

James Dyke, lektor i bæredygtighedsvidenskab, University of Southampton og Tim Lenton, direktør for Global Systems Institute, University of Exeter

Denne artikel blev oprindeligt offentliggjort den The Conversation. Læs oprindelige artikel.

Relaterede bøger

at InnerSelf Market og Amazon