https://dzen.ru/a/Z0hDPxAUVFIPrFHk?from_site=mail
Земля – это живой организм, а глобальные катастрофы ей только на пользу. Гипотеза Лавлока
8 минут
3398 прочтений
29 ноября 2024
Оглавление
Земля – не просто геоид, вращающийся вокруг звезды, а сложный, саморегулирующийся организм. Такую идею, надо сказать, довольно дерзкую для своего времени, выдвинули в 70-х годах прошлого века химик Джеймс Лавлок и микробиолог Линн Маргулис. Они назвали её гипотезой Геи, в честь древнегреческой богини Земли. А если Земля — организм, то как она справляется с "паразитами" и катаклизмами, которые, только и делают, что вредят ей?
Недавно ученые из Эксетерского университета провели любопытное исследование, результаты которого переворачивают наше представление о роли катастроф в развитии жизни. Оказывается, они могут быть не такими уж и плохими. Давайте разбираться!
Гея против Медеи
Есть две интересные точки зрения на то, как развивается жизнь на Земле. Первая – это
гипотеза Геи. Она гласит, что жизнь планете и сама планета – это единая система, которая стремится к саморегуляции и улучшению условий для существования. По мнению сторонников этой гипотезы, Земля постоянно "работает" над увеличением биоразнообразия и сложности жизни. Чем больше видов и чем сложнее связи между ними, тем устойчивее система в целом.
Другая точка зрения более мрачная. Её называют
гипотезой Медеи, в честь мифологической детоубийцы. Сторонники этой гипотезы считают, что жизнь, наоборот, имеет тенденцию к самоуничтожению. Она, как паразит, постепенно "отравляет" планету, ухудшая условия для своего же существования. И в итоге все заканчивается глобальной катастрофой и вымиранием.
Наверное, истина, как всегда, где-то посередине. С одной стороны, природа относительно быстро восстанавливается после лесных пожаров, извержений вулканов и даже ядерных взрывов. Живые организмы находят способы выживать в самых экстремальных условиях.
С другой стороны, трудно отрицать, что деятельность людей наносит огромный вред окружающей среде. Мы загрязняем воздух и воду, вырубаем леса, истощаем природные ресурсы… Иногда кажется, что человечество сознательно движется самоуничтожению, о котором предупреждают сторонники гипотезы Медеи.
Кстати, отличный пример – Великое окислительное событие, произошедшее около 2,5 миллиарда лет назад. Тогда в атмосфере Земли резко увеличилось содержание кислорода, что было вызвано эволюцией фотосинтезирующих организмов. Это была катастрофа для анаэробных бактерий, которые не могли жить в кислородной среде. Большинство из них погибло. Но кислород дал толчок к развитию более сложных форм жизни, в том числе и наших с вами предков. Вот и пойми, где тут Гея, а где Медея…
Компьютерная модель жизни: эксперимент с катастрофами
Чтобы разобраться в этом непростом вопросе, группа ученых из Эксетерского университета решила провести довольно интересный эксперимент. Они создали компьютерную модель коэволюции под названием
"Tangled Nature", что можно перевести как "Запутанная природа".
Модель имитирует эволюцию видов, связанных между собой сложными экологическими взаимодействиями. Проще говоря, ученые создали виртуальный мир, населенный разными организмами, которые поедают друг друга, конкурируют за ресурсы и влияют на окружающую среду.
Затем ученые начали устраивать в этом виртуальном мире разные катастрофы. Это могло быть резкое изменение климата, падение астероида или любое другое событие, которое приводит к массовой гибели организмов. Ученые варьировали силу и длительность катастроф, а также количество "убежищ", где жизнь могла пережить неблагоприятные условия.
Конечно, это все лишь компьютерная модель. Она не может учесть все факторы, влияющие на жизнь. Но дает возможность проводить эксперименты, которые невозможно воспроизвести в реальном мире. Мы же не можем специально устроить астероидную бомбардировку Земли, чтобы посмотреть, как это повлияет на биоразнообразие, правда? А вот в виртуальном мире – пожалуйста.
Результаты эксперимента
Итак, после тысяч симуляций ученые пришли к довольно неожиданному выводу. Оказалось, что катастрофы, хоть и увеличивают риск полного вымирания, в случае выживания приводят к увеличению разнообразия и сложности жизненных систем. То есть, те виртуальные миры, которые пережили катастрофы, становились более населенными и более сложно организованными, чем те, что находились в относительном спокойствии. Получается такой парадокс: чем хуже, тем лучше? Как же это работает?
Ученые объясняют это так. Во-первых, катастрофы освобождают экологические ниши. Возьмем, примеру лес, в котором все деревья одного вида. Происходит пожар, и лес выгорает. Остается лишь пепелище и горстка выживших деревьев. Но пепел – это отличное удобрение, а освободившееся пространство – шанс для новых видов растений и животных. И на месте однообразного леса появляется более сложная и разнообразная экосистема.
Во-вторых, важную роль играют те самые "убежища", о которых я уже упоминал. Это могут быть глубоководные впадины, пещеры – любые места, где жизнь может пережить неблагоприятные условия. Из этих "убежищ" после катастрофы начинается расселение выживших организмов, которые занимают освободившиеся ниши. И чем сложнее была исходная экосистема, тем больше шансов, что в этих "убежищах" сохранятся разные виды, которые затем дадут начало новой, еще более сложной жизни.
После массового вымирания динозавров около 66 миллионов лет назад, освободилось множество экологических ниш. И кто же их занял? Правильно, млекопитающие, которые до этого были всего лишь маленькими и незаметными существами. Они начали быстро эволюционировать, занимая разные ниши, и в итоге дали начало всему разнообразию млекопитающих, включая людей. Так что, если бы не тот самый астероид, уничтоживший динозавров нас бы и не было.
Критика и контраргументы
Разумеется, не все ученые согласны с выводами этого исследования. Есть и те, кто считает, что катастрофы – это всегда плохо, и что они не могут приводить к увеличению сложности жизни. Особенно активно эту точку зрения отстаивают сторонники гипотезы Медеи. Они указывают на то, что жизнь на Земле сама часто является причиной катастроф. И что эти катастрофы, как правило, приводят к ухудшению условий для существования, а не к их улучшению.
Например, Питер Уорд, палеонтолог из Вашингтонского университета и один из главных сторонников гипотезы Медеи, считает, что Великое кислородное событие – это пример того, как жизнь может сама себе навредить.
"Вы только представьте, – говорит он, – сначала на планете появляется жизнь, а потом она эволюционирует таким образом, что начинает производить кислород, который убивает почти все живое. Разве это не самоубийство?"
И действительно, история Земли знает немало примеров, когда эволюция приводила к глобальным изменениям и вымираниям. Так что аргументы сторонников гипотезы Медеи тоже имеют право на существование.
Авторы исследования, конечно же, знают об этой критике. Они не отрицают, что жизнь может быть причиной катастроф, и что эти катастрофы могут быть очень разрушительными. Но они подчеркивают, что их модель – это всего лишь идеализация, упрощение реальности. Она не учитывает всех деталей биологической жизни, а скорее пытается выявить общие принципы, которые могут работать и на других планетах. И эти принципы, по их мнению, показывают, что в долгосрочной перспективе жизнь стремится к увеличению сложности, даже если это происходит через катастрофы.
Ищем братьев по разуму, ну или хотя бы по аминокислотам
Ну хорошо. Все это, конечно, интересно, но какая нам от этого практическая польза? Результаты этого исследования могут помочь в одной из самых сложных задач – поиске внеземной жизни.
Поиск жизни за пределами Земли – это очень дорогое и трудоемкое занятие. Нельзя же просто так взять и полететь к каждой звезде, чтобы проверить, есть ли там кто-нибудь. Поэтому нужны какие-то критерии, которые помогут сузить круг поиска и сосредоточить внимание на тех планетах, где вероятность обнаружения жизни наиболее высока. И вот тут-то и могут пригодиться результаты исследования о влиянии катастроф на развитие жизни.
Авторы предполагают, что планеты, которые пережили в прошлом крупные катастрофы, могут иметь больше шансов на развитие сложной жизни. Почему? Потому что катастрофы создают условия для появления новых экологических ниш и для эволюционного скачка.
Планеты, находящиеся на краю обитаемой зоны, то есть на границе, где вода еще может существовать в жидком виде, в этом плане самые интересные. Ведь они, скорее всего, переживали резкие колебания климата и другие катаклизмы, которые могли стимулировать развитие жизни.
Еще представляют интерес планеты, подвергшиеся орбитальным сдвигам или столкновениям с астероидами. Если планета которая мирно вращалась вокруг своей звезды миллиарды лет, и на ней развилась довольно простая экосистема. А потом случилось что-то из ряда вон выходящее, например, столкновение с огромным астероидом. Это привело к глобальным изменениям климата, вымиранию многих видов, но в то же время создало возможности для появления чего-то совершенно нового.
Разумеется, все это лишь теория. Как справедливо заметил астробиолог Чарльз Линвивер, ни один из параметров, использованных в исследовании, невозможно напрямую наблюдать на экзопланетах. Мы не можем увидеть, были ли на них катастрофы в прошлом, и насколько сложна их экосистема. Зато можно искать косвенные признаки, например, анализировать состав атмосферы экзопланет в поисках биомаркеров – газов, которые могут свидетельствовать о наличии жизни.
Если мы обнаружим такие биомаркеры на планете, которая пережила в прошлом крупные катастрофы, то это будет весьма серьезным аргументом в пользу существования там жизни.
Ведь именно там, как показывает исследование, может быть самая интересная и сложная жизнь. Может быть, наши братья по разуму (или хотя бы по аминокислотам) живут вовсе не в райских садах, а на планетах, которые пережили не одну апокалиптическую катастрофу. И именно благодаря этим катастрофам они стали такими, какие они есть.
Линейный вид
