Планеты живые и мертвые

Работа в Лаборатории реактивного движения предоставляла Лавлоку прекрасную возможность получать первые свидетельства о природе Марса и Венеры, передаваемые космическими зондами. И это были, несомненно, совершенно мертвые планеты, разительно отличавшиеся от нашего цветущего и живого мира.

Земля обладает атмосферой, которая нестабильна в термодинамическом смысле. Газы, такие как кислород, метан и двуокись углерода, образуются в больших количествах, но сосуществуют в стабильном динамическом равновесии.



Странная и нестабильная атмосфера, которой мы дышим, требует присутствия на поверхности Земли чего-то, что может непрерывно синтезировать огромное количество таких газов, а также одновременно удалять их из атмосферы. В то же время климат планеты довольно чувствителен к изобилию многоатомных газов, например метана и углекислого газа.

У Лавлока постепенно складывается представление о регулирующей роли подобных круговоротов веществ в природе – по аналогии с метаболическими процессами в организме животного. И в эти процессы вовлечена земная жизнь, которая, согласно теории Лавлока, не только участвует в них, но и научилась поддерживать необходимые для себя условия существования, вступив с планетой в некую форму взаимовыгодного сотрудничества.

И если поначалу все это было чистым предположением, то в 1971 году у Лавлока появилась возможность обсудить эту тему с выдающимся биологом Линн Маргулис, создательницей современной версии теории симбиогенеза и первой женой Карла Сагана.

Маргулис стала соавтором гипотезы Геи. Она высказала мысль, что связующую роль в поле взаимодействия между жизнью и планетой должны играть микроорганизмы. Как отмечал Лавлок в одном из своих интервью: «Было бы справедливо сказать, что она поместила плоть в кости моей физиологической концепции живой планеты».
Из-за новизны концепции и ее несоответствия традиционным наукам Лавлок нуждался в кратком и запоминающемся названии. Тогда-то, в 1969 году, друг и сосед ученого, физик и писатель, лауреат Нобелевской премии, а также автор романа «Повелитель мух» Уильям Голдинг предложил назвать эту идею Геей – в честь древнегреческой богини Земли.

Как это работает

Согласно предложенной Лавлоком концепции, эволюция жизни, то есть совокупности всех биологических организмов планеты, настолько тесно связана с эволюцией их физического окружения в масштабе всей Земли, что вместе они образуют единую саморазвивающуюся систему, обладающую саморегуляторными свойствами, подобными физиологическим свойствам живого организма.

Жизнь не просто адаптируется к планете: она меняет ее в своих целях. Эволюция – это парный танец, в котором кружится все живое и неживое. Из этого танца и возникает сущность Геи.

Лавлок вводит понятие геофизиологии, подразумевающее системный подход к наукам о Земле. Геофизиология представляется как синтетическая наука о Земле, изучающая свойства и развитие целостной системы, тесно связанными компонентами которой являются биота, атмосфера, океаны и земная кора.

В ее задачи входят поиск и изучение механизмов саморегуляции на планетарном уровне. Геофизиология нацелена на установление связей циклических процессов на клеточно-молекулярном уровне с подобными процессами на других связанных уровнях, таких как организм, экосистемы и планета в целом.

В 1971 году было высказано предположение, что живые организмы способны вырабатывать вещества, имеющие регуляторное значение для климата. Оно подтвердилось, когда в 1973 году была обнаружена эмиссия диметилсульфида из отмирающих планктонных организмов.

Капельки диметилсульфида, попадая в атмосферу, служат ядрами конденсации водяных паров, вызывая образование облаков. Плотность и площадь облачного покрова существенно влияют на альбедо нашей планеты – ее способность отражать солнечную радиацию.

Одновременно, выпадая на землю вместе с дождем, эти сернистые соединения способствуют росту растений, которые, в свою очередь, ускоряют выщелачивание горных пород. Образующиеся в результате выщелачивания биогены смываются в реки и в конце концов попадают в океаны, способствуя росту планктонных водорослей.

Цикл путешествия диметилсульфида замыкается. В подтверждение этого в 1990 году было обнаружено, что облачность над океанами коррелирует с распределением планктона.

По мнению Лавлока, сегодня, когда атмосфера перегрета в результате деятельности человека, биогенный механизм регуляции облачного покрова приобретает чрезвычайно важное значение.

Еще один регуляторный элемент Геи – углекислый газ, его геофизиология рассматривает как ключевой метаболический газ. От его концентрации зависят климат, рост растений и производство свободного атмосферного кислорода. Чем больше углерода захоранивается, тем больше в атмосферу освобождается кислорода.
Управляя концентрацией двуокиси углерода в атмосфере, биота тем самым регулирует среднюю температуру планеты. В 1981 году было высказано предположение, что подобная саморегуляция происходит через биогенное усиление процесса выветривания горных пород.

Лавлок сравнивает трудности в понимании процессов, идущих на планете, со сложностями в понимании экономики. Экономист XVIII века Адам Смит получил известность в том числе за введенную в научный оборот концепцию «невидимой руки», которая заставляет безудержный коммерческий личный интерес каким-то образом работать на общее благо.

Так же и с планетой, говорит Лавлок: когда она «созрела», она стала поддерживать пригодные для существования жизни условия, а «невидимая рука» смогла направить разрозненные интересы организмов на общее дело поддержания этих условий.

Дарвин против Лавлока

Вышедшая в 1979 году книга «Гея: новый взгляд на жизнь на Земле» стала бестселлером. Ее хорошо приняли защитники окружающей среды, но не ученые, большинство из которых отвергло содержащиеся в ней идеи.

Известный критик креационизма и разумного замысла, профессор Оксфордского университета и автор книги «Эгоистичный ген» Ричард Докинз осудил теорию Геи как «глубоко ошибочную» ересь, направленную против основного постулата дарвиновской теории естественного отбора: «выживает самый приспособленный». Еще бы, ведь теория Геи гласит, что животные, растения и микроорганизмы не только конкурируют, но и сотрудничают, чтобы поддерживать окружающую среду.

Когда теорию Геи впервые начали обсуждать, то дарвиновские биологи были одними из ее самых ожесточенных оппонентов. Они утверждали, что сотрудничество, необходимое для саморегуляции Земли, никогда не может сочетаться с конкуренцией, обязательной для естественного отбора.

Помимо самой сути, название, взятое из мифологии, тоже вызывало недовольство. Все это было похоже на новую религию, где предметом обожествления стала сама Земля. Талантливый полемист Ричард Докинз оспаривал теорию Лавлока с той энергией, которую он позже использовал в отношении концепции существования Бога.

Лавлок продолжал опровергать их критику доказательствами саморегуляции, собранными в результате своих исследований, и математическими моделями, которые иллюстрировали, как происходит планетарное саморегулирование климата. Теория Геи – это взгляд сверху вниз, физиологический взгляд на систему Земли. Она рассматривает Землю как динамически реагирующую планету и объясняет, почему она так отличается от Марса или Венеры.
Критика главным образом была основана на ошибочном представлении, что новая гипотеза была антидарвиновской.

«Естественный отбор благоприятствует улучшителям», – говорил Лавлок. Его теория только детализирует теорию Дарвина, подразумевая то, что природа отдает предпочтение организмам, которые оставляют окружающую среду в лучшей форме для выживания потомства.

Те виды живых существ, которые негативным образом влияют на окружающую среду, делают ее менее пригодной для потомства и будут в конце концов изгнаны с планеты – как и более слабые, эволюционно неприспособленные виды, утверждал Лавлок.

Коперник, ожидающий своего Ньютона

Подводя итог, обязательно нужно сказать, что научное представление о Земле как о целостной живой системе, живом суперорганизме развивалось учеными-натуралистами и мыслителями начиная с XVIII века. Этой темы касались отец современной геологии и геохронологии Джеймс Геттон, ученый-естествоиспытатель, давший миру термин «биология» Жан-Батист Ламарк, натуралист и путешественник, один из основателей географии как самостоятельной науки Александр фон Гумбольдт.

В XX веке идея получила развитие в научно обоснованной концепции о биосфере выдающегося русского и советского ученого и мыслителя Владимира Ивановича Вернадского. В своей научно-теоретической части концепция Геи схожа с «Биосферой». Однако в 70-х годах прошлого века Лавлок еще не был знаком с трудами Вернадского. В то время отсутствовали удачные переводы его работ на английский: как выразился Лавлок, англоязычные ученые традиционно «глухи» к работам на других языках.

Лавлок, как и его давняя соратница Линн Маргулис, уже не настаивает, что Гея – именно суперорганизм. Сегодня он признает, что во многих отношениях примененный им термин «организм» – всего лишь полезная метафора.

Впрочем, понятие «борьба за выживание» Чарльза Дарвина можно с тем же основанием считать метафорой. В то же время это не помешало дарвиновской теории завоевать мир. Подобные метафоры способны стимулировать научную мысль, продвигая нас все дальше на пути познания.

Сегодня Гипотеза Геи стала импульсом для разработки современного варианта системной организмической науки о Земле – геофизиологии. Возможно, она со временем станет той синтетической биосферной наукой, о создании которой в свое время мечтал Вернадский. Сейчас она находится на пути становления и превращения в традиционную общепризнанную область знания.

Неслучайно выдающийся британский биолог-эволюционист Уильям Гамильтон – наставник одного из отчаянных критиков теории Ричарда Докинза и автор фразы «эгоистичный ген», использованной последним в заглавии своей книги – назвал Джеймса Лавлока «Коперником, ожидающим своего Ньютона».

Источник