Nem a sok tudás, hanem a lényeg tudása tesz bölccsé...  (Herakleitos)

...a világunkban kell lennie valami végzetes egyszerűségnek...  (A. Einstein)

Ha meg akarod találni az univerzum titkait, gondolkodj energiában, frekvenciában és rezgésben.  (N. Tesla)

---

Téma: KAPCSOLÓDÓK

Takács-Sánta András:

Gaia-elmélet

A zseniális angol tudós és gondolkodó, James Lovelock Gaia-hipotézisét a tudomány világa kezdetben meglehetősen kétkedve fogadta, az évek múlásával azonban egyre elfogadottabbá vált. A magyarul is megjelent -- 1979-es keltezésű -- Gaia-könyv óta a hipotézis rengeteget változott, finomodott.  

Az élő sárgolyó

A darwini evolúcióelmélet egyik központi gondolata, hogy az élőlények alkalmazkodnak fizikai környezetükhöz. Darwin azonban még nem hangsúlyozta kellőképpen, hogy a folyamat kétirányú: az élőlények az alkalmazkodás mellett át is alakítják fizikai környezetüket, vagyis visszacsatolási folyamatok működnek az élő szervezetek és fizikai környezetük között. Például az első oxigéntermelő fotoszintetizáló élőlények tevékenysége nyomán jelentősen megnőtt a légkör oxigénszintje, ami viszont visszahatott az élővilágra: az oxigén számos baktériumfaj számára mérgező volt, így sokuk távozni kényszerült az élet színpadáról.

 Míg az élőlények alkalmazkodóképességét már nagyon régóta elfogadott tényként kezelik a biológusok, környezetátalakító képességük csupán a közelmúltban kezdett kellő figyelmet kapni. A Lovelock által először 1972-ben megfogalmazott Gaia-hipotézis is ez utóbbira helyezi a hangsúlyt. A hipotézis mai formája így szól: az élőlények nagy mértékben hozzájárulnak azokhoz a globális szintű önszabályozó visszacsatolási mechanizmusokhoz, amelyek a földfelszínen a fizikai környezetet relatíve stabilan, és az élet számára tolerálható állapotban (a homeosztázis állapotában) tartják.

E megfogalmazásból kitűnik, hogy a Gaia-hipotézis a Földet egy óriási élőlénynek tekinti (természetesen csupán metaforikus értelemben!), hiszen a homeosztázis fogalmát az élettanból kölcsönzi, ahol az a szervezetnek a környezet ingadozásai ellenére fennálló egyensúlyát jelenti (pl. állandó testhőmérsékletet), ami az ideg- és a hormonrendszer különböző visszacsatolások útján működő szabályozása révén valósul meg.

 
A nagy kérdés természetesen az, hogy vajon tényleg igaz-e a hipotézis? A következőkben elsősorban e kérdésre keressük a választ.

Már megint nincs új a nap alatt

Egyesek már a kezdetektől fogva kritizálták a Gaia-hipotézist amiatt, hogy tulajdonképpen semmi új dolgot nem állít, ugyanis már hosszú idők óta jelen van az emberiség gondolkodásában a hülozoizmus, a mindenséget egységes, élő szellemi szubsztanciának tekintő filozófiai irányzat. A Gaia-hipotézis tehát többek szerint csak új köntösbe öltöztetett egy ősrégi elképzelést.  Nos, ebben kétségtelenül van némi igazság, ellenben érdemes azt is megjegyezni, hogy -- egy újszülöttnek minden vicc új alapon -- a legtöbb, a múltat kevéssé ismerő mai ember számára ez mégis radikálisan új és szokatlan gondolatnak tűnhet. Ráadásul az új köntös is sokat változtathat az összképen.

Persze már maga a névválasztás is szinte provokálta a fenti kritikákat (egyébiránt az elnevezés Lovelock szomszédjától, a fizikus képzettségű Nobel-díjas írótól, William Goldingtól származik), hiszen Gaia a görög mitológia földistennője, Káosz és Erósz szerelmének gyümölcse, a világmindenség megingathatatlan alapja (és mellesleg még Zeusz nagymamája is). A Földanya más kultúrkörök, népek mitológiáiban is megjelenik. Az aztékok szerint például a Földistennőből ered minden táplálék, amire az embernek élete fenntartásához szüksége van. Kicsit másképpen gondolkodtak minderről a régi kínaiak, de az élő világmindenség elképzelését náluk is megtaláljuk. Szerintük az egész univerzum egy hatalmas élőlény, egy hánykolódó sárkány, melynek része a Föld.

Több görög gondolkodó is élőlénynek képzelte a Földet. Platón például a Timaiosz lapjain arról ír, hogy a teremtő egyetlen élőlényt teremtett, ami magában foglalja az összes többit. Görög hatásra hasonlóan gondolkodtak a reneszánsz természetfilozófia képviselői is. "Élő lelke van a Földnek" -- írta Leonardo da Vinci, de ilyen formán vélekedett még többek között Giordano Bruno is.

A XVII. század egyik legjelentősebb gondolkodója, Spinoza már szinte előrevetítette a Gaia-hipotézist. Holisztikus szemléletet vallott, minden dolgot és létezőt egy nagy egész részének tekintett. Elképzelése szerint a fizikai világ egy mindent magában foglaló, önmagát létrehozó és fenntartó kölcsönhatásrendszer. Érdemes mindezt összehasonlítani a Gaia-hipotézis fenti megfogalmazásával! A hasonlóság szembeszökő, noha Lovelock nem említi, hogy Spinoza bármiképpen hatott volna rá.

Nem túl meglepő módon a Rousseau által "megfertőzött" és a panteizmustól átitatott romantikában is megjelennek hasonló gondolatok, elsősorban a németeknél. Novalis például a XVIII. század végén egy ma is meglepően aktuális gondolatot vetett papírra: " a Föld egy óriási állat, amelynek mi emberek a parazitái vagyunk". Mintha csak egy mai mély-ökológust hallanánk.
A romantikusok fellépésével egy időben került sor a szóban forgó gondolatok első természettudományos megfogalmazására. James Hutton, "a geológia atyja" írja 1785-ben: "úgy tekintem a Földet, mint egy szuperorganizmust, amelynek megfelelő tanulmányozási módja a fiziológia kell legyen". (Lovelock Hutton nyomán nevezi a Gaia-hipotézishez kapcsolódó tudományt geofiziológiának, azaz a Föld élettanának.) Hutton különböző analógiákat is keresett, a víz globális körforgását például az élőlények vérkeringéséhez hasonlította.

  A zseniális elméletével a XIX. század közepén fellépő Charles Darwin -- ahogy már utaltunk rá -- még nem ismerte fel az élőlények környezet-átalakító tevékenységének valódi súlyát. (Őt magát nemigen marasztalhatjuk el ezért, mai ortodox követői viszont annál inkább hibáztathatók amiatt, hogy szinte betű szerint ragaszkodnak szavaihoz.) Ennek felismerése főként a francia filozófus, Henri Bergson nevéhez fűződik. 1907-es keltezésű, Teremtő fejlődés(*) című könyvében azt vallja, hogy Darwin elképzelésével ellentétben nem a természetes szelekció, hanem a teremtés (ma úgy mondanánk: környezet-átalakítás) belső kényszere az evolúció fő mozgatóereje. Alighanem ő mondja ki először, hogy az élőlények nem csupán passzív elszenvedői a fizikai környezet változásainak, hanem aktívan alakítják azt.
Bergson hatással volt az orosz Vlagyimir Vernadszkijra, a XX. század egyik legjelentősebb (bár sokáig -- elsősorban a nyelvi korlátok miatt -- szinte teljesen elfeledett) természettudósára. Vernadszkij alkotta meg a bioszféra fogalmának mai jelentését, és ő alapította meg a biogeokémiát, az elemek körforgalmának tudományát, részlegesen újraegyesítve ezáltal a XIX. század elején szétvált élet- és földtudományokat. Az élőlények és fizikai környezetük szoros egységét, kölcsönhatását, koevolúcióját hangsúlyozta. Darwinnak némileg ellentmondva azon az állásponton volt, hogy az evolúciót nem a populációk szintjén, hanem a bioszféra teljességében kell vizsgálni.

Hasonlóan vélekedett Vernadszkij kortársa, az elméleti ökológia egyik atyja, Alfred Lotka (a minden ökológus által jól ismert Lotka--Volterra-egyenletek egyik kiötlője) is, aki közvetlenül hatott Lovelockra. Physical biology című, 1925-ben megjelent alapművében kifejti, hogy együtt kell vizsgálni az élőlények és fizikai környezetük evolúcióját, hiszen nem is annyira az élőlények evolválódnak, mintsem a teljes rendszer.

A XX. században még számos további kutatónál és gondolkodónál jelentek meg a Gaia-hipotézishez némileg hasonló gondolatok. Közös jellemzőjük a holisztikus szemlélet, ami merev ellentétben áll a mai (karteziánus) tudomány analizáló redukcionizmusával, azzal a tudományfelfogáséval, amely a "holisztikus" jelzőt felettébb pejoratívnak tekinti.  Ez az egyik oka a Gaia-hipotézis visszafogott, kétkedő, illetve elutasító fogadtatásának.

Gaia születése

1965-ben Lovelock az amerikai űrkutatási hivatalban, a NASA-ban kezdett dolgozni a marsi élet lehetőségét vizsgáló kutatócsoportban. Legutóbbi könyvében nem fest túl rózsás képet e kutatások intellektuális színvonaláról. (Leírja például, hogy egyik kollégája egy marsi bolhacsapda szerkesztésével bíbelődött ...)

Lovelock és egyik kolléganője viszont egy valóban zseniális ötlettel rukkolt elő. Azt állították, hogy a Mars légkörének kémiai összetétele alapján megállapítható volna, hogy van-e ott élet, avagy sem. Ha ugyanis van élet, akkor az élőlények minden bizonnyal használják a légkört, úgy is mint nyersanyagforrást, és úgy is mint végterméknyelőt (ahogy például a földi növények szén-dioxidot vonnak ki a légkörből, és oxigént juttatnak vissza oda), azaz végeredményben megváltoztatják a légkör összetételét. Ha van élet egy bolygón, akkor az élőlények jóvoltából a légkör összetétele távol lesz a kémiai egyensúlytól (vagyis az energiaminimum állapotától), azaz a légkört alkotó molekulák viszonylag sok energiát fognak tárolni kötéseikben.

Éppen ez idő tájt vizsgálták meg a Marsot (és a Vénuszt) infravörös teleszkópok segítségével, és azt találták, hogy légkörük (a Földével ellentétben) közel van a kémiai egyensúly állapotához (l. a táblázatot). És Lovelock mondá: mindezt tudván puszta pénzpazarlás volna elküldeni a Viking-űrszondákat. A NASA-nál nemigen lelkesedtek e javaslatáért (talán nem tudtak szabadulni a kis zöld marslakókkal való találkozás romantikus elképzelésétől), és kis híján ki is rúgták emiatt, de az idő mind a mai napig őt igazolja.

Mindez azonban már nem is volt igazán lényeges a Gaia-hipotézis szempontjából. Lovelock elkezdett gondolkodni: a Föld légköre nagyon messze van a kémiai egyensúlytól, mégis stabil az összetétele, méghozzá lényegesen hosszabb ideje az, mint az őt alkotó gázok átlagos légköri tartózkodási ideje. Hasonlóan, a földi éghajlat is már hosszú-hosszú ideje relatíve stabilnak mutatkozik, ennek köszönhető például, hogy már csaknem négymilliárd éve folyamatosan található a Földön folyékony víz, ami nélkül az élet nem maradhatott volna fenn. Lovelock arra a következtetésre jutott, hogy mindez csak akkor lehetséges, ha maguk az élőlények szabályozzák saját fizikai környezetüket, vagy legalábbis jelentősen hozzájárulnak a szabályozáshoz.

Jó néhány elutasítás után 1972-ben jelent meg az első tudományos közlemény a Gaia-hipotézisről, és rögtön ezután beszállt a kutatásokba az extravagáns kutatónő, Lynn Margulis is, aki éppen néhány évvel azelőtt tette közzé a sejtszervecskék endoszimbionta eredetéről szóló -- kezdetben agyrémnek tartott, mára azonban teljesen elfogadottá vált -- elméletét. Több közös cikket is megjelentettek, és imígyen fogalmazták meg a Gaia-hipotézist: az élőlények szabályozzák a légkört, a klímát, az óceánokat és a földkérget, hogy azok a számukra megfelelő állapotban legyenek. (Fentebb láttuk, és alább is lesz még róla szó, hogy mára már revideálták és finomították ezt az elképzelést.)

 1979-ben napvilágot látott Lovelock mára klasszikussá vált Gaia-könyve is, amely széles körben is ismertté tette a hipotézist.

Itt érdemes még megemlíteni, hogy aligha véletlen, hogy éppen a hatvanas évek végén, a hetvenes évek elején született meg a Gaia-hipotézis, mivel a társadalmi légkör ekkoriban több tekintetben is kedvezett egy ilyen elképzelés megjelenésének. Egyrészt az Apollo 8 holdkomp felvételei jóvoltából 1968 karácsonyán először láthatta az emberiség a Földet a világűrből. Mindenki észlelhette szépségét és törékenységét, s ami talán a legfontosabb, a Földet egységes egészként vehettük szemügyre. Mindez Lovelockra is bevallottan hatással volt.

Másrészt rendkívül divatos volt ekkoriban a rendszerelmélet, egy olyan általános, holisztikus elmélet, amelynek központi fogalmai közé tartozik a szabályozás és a visszacsatolás. A Gaia-hipotézisen első pillantásra látszik a rendszerelmélet hatása.

Gaia-rabok és szkeptikusok

A leglelkesebben talán a környezetvédők fogadták a Gaia-hipotézist, közülük is elsősorban a fundamentalisták körében tett szert nagy népszerűségre. Ennek talán legfőbb oka, hogy transzcendenciára szomjazó korunkban a természettől eltávolodott, de bolygónk sorsáért aggódó emberek igényelnék egy új terémszetvallás felbukkanását, és a Gaia-hipotézisben ennek ígéretét vélték felfedezni. A tudomány világában talán a geológusok között aratta a legnagyobb elismerést, még akkor is, ha ugyanakkor több neves geokémikus is kritizálta. Utóbbiak úgy vélekedtek, hogy az élőlények nem játszanak igazán jelentős szerepet a Föld fizikai és kémiai tulajdonságainak alakításában, rajtuk kívül még számos más tényező befolyásolja például a légkör összetételét, vagy az óceánok tulajdonságait, így semmi okunk feltételezni, hogy a bioszféra kontrollálja az egész rendszert, az élet sokszor csak alkalmazkodik a megváltozott körülményekhez. Nos, a fentiekben van némi igazság. Olyannyira, hogy e kritikák hatására módosult is a Gaia-hipotézis, és a mai formájában már árnyaltabban fogalmaz: az élőlények nagy mértékben hozzájárulnak a szabályozáshoz, de más, abiotikus szabályozási folyamatok is léteznek.

Sokan illették a Gaia-hipotézist a teleológia vádjával, azt állítva, hogy az önszabályozás előrelátást vagy tervezést kíván az élőlények részéről. Az egyik kritikus szerint a bolygószintű önszabályozás csak úgy valósulhatna meg, ha a Föld összes élőlénye minden évben összegyűlne egy konferenciára, és megbeszélnék, hogy miként viselkedjenek a továbbiakban a bolygó homeosztázisának fenntartása érdekében.

Lovelock többször is tagadta e vádakat, de elismerte, hogy a hipotézis korai megfogalmazásai könnyen félreérthetőek voltak. Szabadkozásának némileg ellentmond az 1979-es Gaia-könyv egyik mondata: "[a Gaia-hipotézis] választást nyújt ahhoz a ... kiábrándító képhez képest ..., amely bolygónkat vezető és cél nélkül a Nap körül körbe-körbe járó agyalágyult űrhajóként festi le". E mondatban implicit módon ugyan, de félreérthetetlenül benne foglaltatik a korai Gaia-hipotézis teleologikus mivolta. Mindenesetre (ahogy később látni fogjuk) a hipotézis mára megtisztult a teleológiától, noha egyes hívei még mindig e régebbi megfogalmazását tartják rokonszenvesebbnek

Talán az evolúcióbiológusok fogadták a legtöbb kétkedéssel a Gaia-hipotézist, mondván, hogy az nem illeszthető a darwini evolúcióelmélethez. Szerintük a hipotézis legnagyobb problémája, hogy csoportszelekciót feltételez. Eszerint a szelekció az élőlények azon tulajdonságainak kedvez, amelyek a csoport (jelen esetben a teljes földi bioszféra) átlagos rátermettségét növelik. Az evolúcióbiológusok rendkívül kevés példát találtak mindeddig a csoportszelekció létére a természetben, annál többet az egyedi szintű szelekcióéra, amely az egyes egyedek rátermettségét növelő tulajdonságokat részesíti előnyben, függetlenül attól, hogy ennek következtében a belőlük álló csoport(ok) átlagos rátermettsége növekszik-e avagy sem.

Az evolúcióbiológusok kritikáiban kétségtelenül sok igazság van. Például az egyes növényegyedek minden bizonnyal saját érdekükben fogyasztják a szén-dioxidot, és nem azért, hogy az állatoknak jusson elegendő oxigén, vagy a bioszféra homeosztázisa fennmaradjon. Az élőlények évenkénti konferenciájával ellentétben az egyedi szintű szelekció által irányított evolúció nem vezet globális szintű altruizmushoz. Matematikai modellekkel bizonyítható, hogy az önző egyedek általában kiszorítják az altruistákat egy élőlény-populációból, mivel az altruizmus költséges, és emiatt az önzők rátermettsége nagyobb, mint az altruistáké. 

* Ahogyan az eredeti cím (L'Évolution créatrice) mutatja, a fejlődés szó itt az evolúciót takarja. A két szó nem szinonima, hiszen a fejlődés pozitív folyamat, míg az evolúció értéksemleges. Az evolúció szó eredeti jelentése a latinban: egy papírtekercs kigöngyölítése. Érdemes az élővilág evolúciójáról is úgy gondolkodni, mint egy fokozatosan kigöngyölődő papiruszról, amelyen az írás az élet történetét meséli el. Korántsem biztos, hogy a vége a legvidámabb.

Az élet hatása a légkör összetételére és a hőmérsékletre

(A Természet Világa 1996. évi első különszáma nyomán.)

Darwin a százszorszépek világában

A Gaia-hipotézist ért két legkeményebb kritika, a teleológia illetve a darwini evolúcióelmélettel való összeegyeztethetetlenség vádjainak elhárítására alkotta meg Lovelock egyik munkatársával 1983-ban az ún. Daisyworld (százszorszépvilág) számítógépes modellt. Fontos motivációja volt továbbá az is, hogy hipotézisének elfogadottságát minden bizonnyal növeli majd, ha matematikai modellel támasztja alá.

Modelljében egy képzeletbeli bolygó (a százszorszépvilág) szerepel, amely egy képzeletbeli csillag körül kering, a Föld--Nap távolsággal megegyező messzeségben. A csillag fényessége ugyanúgy növekszik az idők folyamán, ahogy a Nap fényessége is mintegy huszonöt százalékkal nőtt az élet kialakulása óta. A bolygót mindössze kétféle élőlény népesíti be: egy fehér és egy fekete színű százszorszépfaj. A földfelszín szürke színű. Mindkét faj az 5 és 40 °C közötti hőmérsékleti tartományban képes megélni és növekedni, és mindkettejük növekedési optimuma a fenti két érték átlaga, 22,5 °C.

 

Amikor elindítjuk a modellt a számítógépen, a csillag fényerőssége még gyenge, de az idő múlásával folyamatosan növekszik. Amennyiben nincsenek jelen élőlények a bolygón, a hőmérséklet folyamatosan és egyenletesen nő a csillag fényerősségének fokozódásával (1. ábra, szaggatott vonal). Ha azonban jelen vannak a százszorszépek, a helyzet drámai módon megváltozik. Ahogy a hőmérséklet eléri az 5 °C-t, kicsíráznak az első növények, kezdetben azonban csak a fekete virágok növekednek (2. ábra). Ennek oka, hogy színük miatt a napsugárzás jóval nagyobb részét szívják magukba, mint a fehérek (egy napsütéses augusztusi napon magunk is észlelhetjük e különbséget: fekete ruhában jobban izzadunk, mint fehérben), ezért melegebbé válnak környezetüknél, és ezzel segítik saját növekedésüket; a fehér virágok viszont sok napfényt vernek vissza, emiatt hidegebbek környezetüknél, így kezdetben gátolják saját növekedésüket. Ahogy a fekete százszorszépek egyre jobban elterjednek, melegíteni kezdik a bolygót, ami egy idő után már a fehér virágok növekedésének is kedvez. Ahogy a nap melegszik, a környezetüket hűtő fehér százszorszépek fokozatosan szelekciós előnybe kerülnek a feketékkel szemben, végül pedig már csak ők maradnak a bolygón. Amikor a nap fényerőssége elér egy kritikus pontot, mindenféle élet megszűnik. A modell legmeglepőbb eredménye a bolygó hőmérsékletének alakulása (bal oldali ábra, folytonos vonal). A százszorszépek mindenfajta tervezés és előrelátás nélkül, pusztán a darwini természetes szelekció útján a számukra optimális hőmérsékletet tudták meglepően hosszú időn át fenntartani a csillag fényerősség-növekedése ellenére.

A modellt azóta sokan és sokféleképpen továbbfejlesztették. Született olyan változat, amelyben húsz különféle százszorszép szerepelt, egy másikban a virágok evolválódhattak, egy harmadikban pedig a százszorszépeket fogyasztó állatok is megjelentek. E változtatások nem módosították gyökeresen az eredményeket, az élőlények általi hőmérséklet-szabályozás minden esetben megmaradt.

A Százszorszép-modellek jól cáfolják a teleológia vádját. Első pillantásra úgy tűnhet, hogy a darwini evolúcióelmélettel is megfelelően összeboronálják a Gaia-hipotézist, a látszat azonban csal. A való világban ugyanis a fekete százszorszépek a tajga erdeinek feleltethetők meg, amelyek sötét színük okán melegítik a légkör alsó rétegeit. A fehér virágok ellenben olyanok, mint a trópusi esőerdők, amelyek a meleg éghajlat miatt rengeteg vizet párologtatnak, és ezáltal hűtik a felszínközeli levegőt (mivel a párolgás is energiaigényes folyamat), ráadásul a keletkező felhők is visszaverik a napsugárzás egy részét. Csakhogy ezek az erdők nyilvánvalóan nem egyedek, hanem csoportok, vagyis a csoportszelekció feltételezésének csapdájából nem sikerült kikecmeregni!

 

A Gaia-hipotézis és a darwini evolúcióelmélet összekapcsolása tehát mind a mai napig megoldatlan. Persze ez még korántsem jelenti azt, hogy lehetetlen a két elképzelés összebékítése, csupán nem tudjuk még, hogy miként valósulhat meg valamiféle bolygószintű önszabályozás az élőlények által a természetes szelekció útján. Egy olyan elméletre volna szükség, amely bizonyos értelemben meghaladja Darwint, ugyanakkor nem is áll ellentmondásban elméletével.

Hogyan repülnek az algák a felhőkkel?

Létezik egy olyan, jól feltárt természeti jelenség, amely látszólag alátámasztja a Gaia-hipotézist. A tengeri algák egy kénvegyületet termelnek, amely befolyásolja a felhők fényvisszaverő képességét, s így a földfelszínt érő napsugárzás mértékét is. Úgy tűnik, mintha szabályoznák a Föld éghajlatát. De vajon tényleg igaz-e ez a feltételezés?

 Szinte minden tengeri alga termeli a dimetil-szulfid (DMS) nevű kénvegyületet, amely a légkörbe jutva szulfáttá oxidálódik, és e szulfátrészecskék felhőkondenzációs magvakként funkcionálhatnak, amelyek elengedhetetlenek a felhők képződéséhez, hiszen ezeken csapódhat le a vízgőz. Amennyiben az algák nem termelnék a DMS-t, alig-alig volna felhő az óceánok felett. Minél többet termelnek e kénvegyületből, annál több lesz a felhő, és azok annál több cseppecskéből állnak. Így viszont a cseppecskék átlagos mérete kisebb lesz, hiszen a felhő víztartalma nem változik. Minél kisebbek a cseppecskék, összfelületük annál nagyobb lesz, miáltal növekszik a felhők fényvisszaverő képessége, s így több napsugárzás verődik vissza a világűr felé. Csökken tehát a felszínközeli hőmérséklet, és a felhők alatt kevesebb lesz a fény is, így azt várnánk, hogy az algák száma is csökkenjen, miáltal kevesebb DMS termelődik, csökken a felhőborítás, több lesz a napfény, megint növekszik az algák száma, és így tovább.

Látszólag tehát egy negatív (azaz szabályozó) visszacsatolási körrel van dolgunk. A helyzet azonban bonyolultabb: a negatív visszacsatolás csak akkor érvényes, ha az óceán hőmérséklete 10 °C alatt van! Ha a tengervíz ennél melegebb, a visszacsatolási kör pozitívvá válik, azaz megszűnik a szabályozás, és "elszabadul a pokol". Vajon miért?

 A válasz a hideg és a meleg tengerek hőmérsékleti profiljának különbözőségében rejlik. A hideg tengereknél a felszíni vizek meleget adnak le, és lehűlnek, miáltal a mélyebb rétegekből áramlatok indulnak felfelé, amelyek kiegyenlíteni igyekszenek a hőmérséklet-különbséget. Az áramlatok tápanyagokat is hoznak magukkal, ami kulcsfontosságú az élőlények számára, mivel a tengerekben a felszínközeli vizek rendszerint tápanyagszegények.
A meleg tengerek hőmérsékleti rétegződése azonban gyökeresen más képet mutat. A meleg felületi vizek alatt 100-500 méter mélyen létrejön egy "hőmérsékleti ugróréteg" (az ún. termoklin), ahol a hőmérséklet ugrásszerűen lehűl. A termoklin kialakulása meggátolja a tápanyagok felfelé áramlását, így az algák és más élőlények száma csökken. A meleg tengerek gyakorlatilag a sivatagok vízi megfelelői.

A műholdas adatok azt mutatják, hogy a magasabb szélességi körökön a legbujább az algaborítás, és itt a legtöbb a felhő is, mivel a víz hőmérséklete 10 °C alatt marad. Itt tehát működik a fent említett negatív visszacsatolási kör, a melegebb vizekben azonban kialakul a termoklin, kevesebb lesz az alga, kevesebb DMS termelődik, ami további melegedéshez vezet, és így tovább.

A fenti kép számunkra azért ijesztő, mert köztudott, hogy -- elsősorban az emberi tevékenységek révén fokozódó üvegházhatás miatt -- növekszik bolygónk átlaghőmérséklete. Ez viszont azt is jelenti, hogy egyre nagyobb területeken alakul ki a termoklin az óceánokban. Az utóbbi ötven évben például a tengervíz melegedése nyomán nyolcvan százalékkal csökkent a plankton biomasszája Dél-Kalifornia vizeinél, miáltal a tengerfenék lakói számára elérhető táplálékmennyiség is kisebb lett, és jelentősen csökkent a hínárok és a tengeri madarak száma is.

 A tengerek melegedésével tehát a világóceán mind nagyobb területein a pozitív visszacsatolási kör lesz érvényes, azaz tovább fokozódik a felmelegedés! Természetesen nem csupán az algák DMS-termelése szabályozza a földi hőmérsékletet, így a pozitív visszacsatolás nem folytatódhat a végtelenségig. Ennek ellenére jelentős tényezőről van szó, hiszen a becslések szerint az algák DMS-termelése mintegy 4 °C-kal hűti a Földet. Ráadásul a kevesebb alga kevesebb szén-dioxidot fogyaszt, ami tovább erősíti a felmelegedést, hiszen a szén-dioxid jelentős üvegházgáz.

Egy fontos kérdés még nyitva maradt: vajon miért termelik az algák a DMS-t? Azért, hogy a Földet hűtsék? Nem valószínű. Megmutatható ugyanis, hogy ha az ilyen altruista algák populációjában megjelenne egy DMS-t nem termelő önző mutáns, az rövid idő alatt kiszorítaná az altruistákat egyszerűen azáltal, hogy megspórolja a DMS-előállítás költségét, és ezáltal gyorsabban szaporodik. Mindez azt jelenti, hogy az egyes algaegyedek (vagy -klónok) számára kell előnyt nyújtania a DMS-nek, hogy megérje termelni.

 
Két -- egymást nem feltétlenül kizáró -- hipotézis is létezik annak magyarázatára, hogy miért érheti meg az algáknak a DMS előállítása. A megfigyelések szerint akkor szabadul fel sok DMS, ha egy algavirágzás a végéhez közeledik, és az állati plankton legeli, illetve vírusok fertőzik a nagy tömegben lévő algákat. Az algák szervezetében eredetileg a DMS előanyaga, a DMSP található, ami a víz sótartalmának változása valamint a fagy ellen védi őket, és bizonyos körülmények között DMS-sé és akrilsavvá bomlik el. Az első (konkrét kísérleteken alapuló) hipotézis szerint az akrilsav elriasztja a planktonállatkákat és a vírusokat, kerülik az e savat termelő algaegyedeket. Vagyis a DMS itt csak melléktermék volna, a kulcsszerep az akrilsavé.
A másik hipotézis értelmében az algák azért termelik nagy mennyiségben a DMS-t a virágzásuk végén, hogy ezzel elősegítsék saját terjedésüket. Korábban már több szárazföldi rovar (pl. levéltetvek, sáskák) esetében megfigyelték, hogy egy ideig kizárólag szárnyatlan nemzedékeket hoznak létre, de a körülmények romlásával (pl. kevesebb tápanyag, több ragadozó) megjelennek a szárnyas egyedek, amelyek képesek odébbállni, és jobb körülményeket keresni.

 
 Hasonlóan, az algák is jól járnak, ha virágzásuk befejeztével kellemesebb körülmények közé kerülhetnek. Az elképzelés szerint ezt éppen a DMS-termelés segítségével valósítják meg. Megfigyelték, hogy a DMS-kibocsátás helyének környékén néhány órán belül megnövekszik a szél sebessége. Ennek oka, hogy a felhőképződés hőt szabadít fel (hiszen a vízgőz lecsapódása energia felszabadulásával jár), ami felfelé irányuló légáramlást idéz elő, és a légnyomásviszonyok megváltoznak. Amikor a szél elér egy kritikus sebességet, elkezdi megtörni a hullámok tetejét, amely fehérré válik a felemelkedő levegőbuborékok miatt. Ezek felszínére tapadnak az algák, és amikor a buborékok a vízfelszínre érve szétpattannak, az algák kis cseppecskékbe záródva szétszóródnak a levegőben.

A gravitáció ugyan visszahúzná őket a tengerbe, de két másik erő ellene hat. Az egyik a levegő turbulenciája, amely az egyenetlen (hullámzó) tengerfelszín felett fújó szél miatt keletkezik. A másik a termikek (kürtő alakban felfelé szálló légáramlatok) kialakulása annak következtében, hogy a napfényt felfogó algák felmelegítik a vízfelszínt, amely gyorsan átadja ezt a meleget a levegőnek. A felemelkedő meleg levegő algákat is magával vihet, amelyek elősegítik a felhők képződését. Az ekkor felszabaduló hő hatására még több levegő (s így még több alga) emelkedhet fel a légkör alsóbb rétegeiből.

A magasba kerülő algák az általuk alkotott felhőkben "utaznak", majd a csapadékkal visszakerülnek az óceánba. Mivel a termikek illetve a gomolyfelhők sohasem teljesen függőlegesen emelkednek fel, hanem oldalirányba is mozognak, a csapadékkal leeső algák új helyen kerülnek a tengerbe, ahol megfelelőek lehetnek a körülmények a növekedésükhöz. Így jól járnak a DMS-termelő algaegyedek illetve -klónok.

A hipotézist alátámasztja, hogy a kicsi, és így könnyebben felszálló algafajok termelik a legtöbb DMSP-t, illetve a virágzást létrehozó algafajok rendszerint színesek, ami védelmet nyújthat  az UV-sugárzás ellen a magas légkörben. A fenti két hipotézis egyike sem zárja ki a globális önszabályozás létét, csupán azt sugallják, hogy az egy darwini értelemben adaptív tevékenység melléktermékének tekinthető.

Az intelligencia halálos kórokozó

A Gaia-hipotézis kapcsán felmerülő kérdések egyik legizgalmasabbika, hogy mi, emberek képesek vagyunk-e hosszú távon Gaia részeként létezni. Egyesek szerint a rendkívüli intelligenciával bíró Mohó sapiens egy olyan halálos kórokozó Gaia számára, amely destabilizálja az önszabályozó rendszert, mivel alaposan megváltoztatja a kémiai elemek körforgását, és kipusztítja az élet sok más formáját. Gaia azonban valószínűleg erősebb lesz e destabilizáló elemnél, és "immunrendszere" végül elpusztítja a kórokozót, az önszabályozás pedig visszaáll. A kórokozó sorsa azonban nem eleve elrendeltetett. Van egy menekülési útvonala: ha minél hamarabb szimbiontává válik, elkerülheti vesztét. A lehetősége megvan minderre, nagy kérdés, hogy él-e vele.

Hiányosságok és erények

A Gaia-hipotézis majd' harmincéves, és ez idő alatt egyre elfogadottabbá vált. Gyakorlatilag egyetlen komoly hiányossága van: ahogy már utaltunk rá, mindeddig nemigen sikerült összekapcsolni a darwini evolúcióelmélettel. Amíg ezt az akadályt nem sikerül leküzdeni, kénytelenek vagyunk fenntartásokkal kezelni e hipotézist.

Van azonban legalább három komoly erénye is. Az első a globális és holisztikus szemlélet, amely manapság komoly hiánycikk a tudományban. A második multidiszciplináris mivolta: legalább részlegesen újraegyesíti a szétszakadt tudományágakat, elsősorban az élet- és földtudományokat. A harmadik erénye, hogy rengeteg új kutatást ösztönöz. Az algák DMS-termelése kapcsán például Lovelock és kollégái úttörő írása óta már több mint ezer szakcikk jelent meg. A Gaia-hipotézis e stimuláló hatása tudományos szempontból sokkal fontosabb annál, mint hogy végül igaznak bizonyul-e vagy sem.

 

ONLINE CHESS SCHOOL
AND MATERIAL
COLLECTIONS

ONLINE
SAKKISKOLA
ÉS ANYAGGYŰJTEMÉNY

Szekeres Sándor

Az ELTÉVEDT IDŐSZÁMÍTÁS

és a betlehemi csillag

A könyv a múlt és a jelen sérthetetlen dogmáit kérdőjelezi meg, érzékeny pontokat érintve a társadalmi közérzeten, mind a hétköznapokra, a tudományos életre és a hit világára vonatkoztatva. Szó lesz a valódi betlehemi csillagról, a történelmi, azaz a pártus Jézusról, a valós keresztre feszítéséről és egy szörnyű végű összeesküvésről, aminek egyik következménye a téves időszámításunk és a kronológiánk sötét középkora.
Talán nem is véletlen, hogy most íródott meg a könyv. Ismét az útkeresés korában járunk. Létezésünk és hitvilágunk alapjai esnek szét, új kérdések jönnek, új válaszok kellenek.
Ezek alapjait érinti meg a könyv, új szemléletet adva az eddig érinthetetlennek gondolt tabuknak.