Ekologiaren ikuspegi berria. "Gaia" hipotesia

Sarrera

Bizidunen multzoak, Lurraren atmosferaren tenperatura eta kontzentrazioa kontrolatzeko bideak ditu.

Gaia hipotesia, guztiz arlo desberdinetako ikerlarien artean interes handia sortzen ari da azkenaldi honetan, eta litekeena da bere ildotik ekologia berri baten sustraiak botatzea. Zein da hipotesi honen oinarri zientifikoa eta zeintzu bere ondoriorik eztabaidatuenak?

Hipotesi honen lehen formulazio modernoa, James Lovelock-ek egin zuen. Izena bere lagun William Goldin idazleak ("Eulien Jauna" liburuaren egileak) eman zion.

Gaia hipotesiak, hasteko, zera esaten du: atmosferako gas erreaktibo guztien proportzioa eta tenperatura, konstante mantendu direla oso denbora luzean, kanpo-perturbazio guztiei aurre eginez.

Oihanen ebaporazio/transpirazioak kontrolatzen du atmosferako ur-lurrinaren kontzentrazioa.

Bereziki aipagarria da, atmosferan gasak bere oreka kimikoetatik urrun egonda ere, beren proportzioa konstante mantendu izatea. Beraz teoria honek, biziak bere ingurune propioa sortzen duela iradokitzen du. Biziak dinamikoki erreakzionatzen du krisi kosmiko eta orokorren aurrean; adibidez eguzki-erradiazio hazkorraren aurrean edo atmosferan oxigenoa agertu zenean. Aurre egite hori, bi modutara uler daiteke: eritzi klasikoak, hau da, darwinianoak dioen bezala, krisia gainditu ahal izateko egokituz edo bestela aktibitate biologiko propioaren bidez kontraerasota . Gaia hipotesiak beraz, Lurreko bizia ulertzeko ikuspegi berri baterako euskarri teorikoa eskaintzen du, bai alderdi zientifikotik eta baita filosofikotik ere.

Tenperaturaren puntuari gagozkiolarik, astronomo gehienek Eguzkiak azken lau mila milioi urtetan bere argitasuna handitu egin duela esaten dute; logikoa litzateke beraz, lurrazaleko tenperatura ere igo egin dela pentsatzea. Baina fosiletatik ondorioztatu ahal izan denez, tenperatura ia konstante mantendu da. Gaia hipotesiaren arabera, tenperaturaren egonkortasun hori lurrazaleko biziaren eraginez gertatu da. Lovelock-ek, bizidunen hazkunde, portaera eta aniztasunean oinarritutako kontzeptu zibernetikoetatik abiatzen den eredu sinple baten bidez azaldu du biziaren berezko ezaugarriek lurrazaleko tenperaturaren erregulazio aktiboa eragiten dutela. Lovelock-ek bitxilorez bakarrik osatutako mundu bat sortu eta aztertu du, Eguzkiaren argitasuna bezalako faktore garrantzitsuak biotak teorikoki kontrola ditzakeela frogatzeko. Bere eredutan ez dago ezkutuko indarrik; tenperaturaren erregulazio biziaren ezaugarri ezagunen ondorio besterik ez litzateke.

Kimika atmosferikoaren erregulazioa

Erregulazio atmosferikoa organismoen hazkunde- eta metabolismo-iharduerei lepora dakieke; sufre eta karbonoa duten gas atmosferikoak eta nitrogenoa transformatzeko gaitasuna duten mikroorganismoei bereziki. Lovelock-ek bere Bitxilore-Mundua izeneko eredua plazaratu aurretik, batzuek zera zerabilkiten buruan: metanoaren kontzentrazio atmosferikoaren gaineko nolabaiteko kontrola bazegoen, gauza bera gerta zitekeela tenperaturarekin ere.

Latitude ertainetan lurrazaleko tenperatura 5 eta 15ºC-ko tartean mantendu da ia denbora osoz azken hiru milioi urtetan.

Horretaz gainera, J. Shukla eta Y. Mintz-ek zera demostratua zuten: oihanen ebaporazio/ /transpirazioak kontrolatzen zuela atmosferako ur-lurrinaren kontzentrazioa, eta ondorioz, kontzentrazio honekin zerikusirik zuten eguraldiaren zenbait ezaugarri ere bai. Nahiz eta ikerlari hauen lana Gaia ikuspegitik egina ez egon, beraiek jakin gabe hipotesi horren aldeko adibide bat eman zuten. Halaxe da; biotak ingurunearen mantenuan duen eragina aztertzen duen zenbait lan, orain Gaia hipotesiaren argitan berrikus daiteke.

Baina, nola gerta daiteke organismoek atmosferako konposizioa eta tenperatura aktiboki erregulatzea? Batzuentzat zaila da milioika urtetan zehar inolako aurrikuspenik eta planifikaziorik gabe lurrazala biotak erregulatu ahal izana sinestea.

Kritika hauei aurre egiteko, eta gorago esan dugunez, Lovelock-ek "Bitxilore-Mundua" izeneko eredua formulatu zuen biotak tenperatura nola erregulatzen duen azaltzeko. Eredu honek tenperatura aztertzen du, berau organismoen portaeren bidez nola kontrola daitekeen argitzeko asmoz. Eredua, organismoen hazkunde-ezaugarrien eta sistema zibernetikoen analogia batean oinarritzen da.

Astronomo askoren ustez, Eguzkiaren argitasuna %10 handitu da azken lau milioi urtetan, baina lurrazaleko tenperatur aldaketa ez da hain handia izan.

Eredu sinplifikatu bat dela aurretik onartuz, jarraian zera ikusiko dugu: tenperatura biziaren oso ezaugarri ezagunen ondorio nola izan daitekeen azaltzeko gai dela. Ezaugarri ezagun horiek ondorengoak dira: hazkunde esponentzialerako potentziala eta tenperaturarekiko aldakorrak diren hazkunde-erritmoak. Hau da, hazkunde-erritmo azkarrena biztanleria bakoitzarentzat optimoa den tenperaturan gertatuko da eta jaitsi egiten da tenperatura optimotik aldendu ahala, muturreko goi- eta behe-tenperatura dituelarik.

Tenperaturaren erregularizazioa azaltzen saiatuko den edozein teoriak, zenbait behaketa izan behar du kontutan: Bai Afrikako hegoaldean, eta bai Australian topatu diren aintzinako haitz ez-metamorfizatuek, garai haietan bizia existitzen zenik ea agertzen duten. Bi sedimentu horiek 3 milioi urte baino gehiago dituzte. Geroztik hona, Lurrean bizia etengabe egon dela adierazten duten aztarnak jaso ahal izan dira eta honek argi adierazten du lurrazaleko batezbesteko tenperaturak uraren irakite-tenperatura ez duela gainditu; ezta izozte-tenperatura baino tenperatura baxuagorik jasan duenik ere.

Latitude ertainetan lurrazaleko tenperatura 10°C baino beherago ez dela jaitsi onartzen bada, eta glaziazio-tarteak laburrak izan direla kontuan izanik, lurrazaleko tenperatura seguruenik 5 eta 15°C-ko tartean mantendu da azken hiru milioi urtetan. Aldiz, astronomo askoren ustez, Eguzkiaren argitasuna %10 handitu da azken lau milioi urtetan. Ondorioz, biziak (gaia hipotesiaren arabera, noski) termostato batek bezala jokatu du. Nahiz eta Eguzkiaren argitasunaz ditugun balioak oso zehatzak izan ez, honek ez du "Bitxilore-Munduaren" emaitzen baliozkotasuna zapuzten; eredu honek, argitasunaren 0,6 baliotik, 2,2 baliorainoko (egungo argitasuna 1,0 izanik) aldaketak onartzen bait ditu.

Sistema zibernetikoek zenbait aldagai konstante mantentzen dituzte, nahiz eta baldintza perturbatzaileak beregan eragin. Sistema hauek homeostatikoak* direla esaten da, bere aldagaiak (tenperatura, norantza, presioa, argiaren intentsitatea, etab.) abiapuntu finkoen arabera zehazten badira. Horrelako abiapuntu finkoen abiabide izan daitezke termostato bateko 22°Cak edo hezegailu bateko %40ko hezetasuna. Abiapuntua konstantea ez bada (aldakorra denboran zehar baizik) puntu operatibo esaten zaio. Puntu operatiboak erabiltzen dituzten sistemei, homeorretiko** esaten zaie, eta homeostatikoekiko kontrajarriak dira. Gaia erregulazio-sistema homeostatikotzat baino gehiago homeorretikotzat jo daiteke.

Bitxiloreen mundua.

Sistema zibernetiko guztietan, gutxienez ondorengo alderdiak definitu behar dira: sentsorea, sarrera, irabazpena (positiboa ala negatiboa izan daiteke) eta irteera. Sistema hauetan egonkortasuna segurtatua dago, erroreak zuzentzeko gaitasuna dutelako. Errore-zuzenketa hori egin ahal izateko, irteerako balioak nolabait sentsorera itzuli behar du, sarrera berri batek irteeran sortu den diferentzia konpentsa dezan. Analisi zibernetiko hau Gaia hipotesiari aplikatu nahi izan zitzaion, eta horrela sortu zen Lovelock-en eta Andrew Watson-en Bitxilore-Munduaren eredu matematikoa.

Bitxilore-munduaren eredua

Gorago esan dugunez, bitxilore-munduaren eredua lurrazaleko tenperatura nola kontrola daitekeen azaltzeko sortu zen. Oso suposaketa sinpleak egiten ditu: bitxilore argi eta ilunen populazio polimorfo bat besterik ez dago. Bitxilore hauen ugalketa, efektibo eta asexuala da bere albedoaren*** balioa edozein delarik ere. Bitxilore guztiz beltzek, hau da, 0 albedokoek, argi guztia xurgatzen dute eta guztiz txuriek, hau da, 1 albedoa dutenek, argi guztia isladatzen dute. Albedoa 0,4ekoa bada, honek zera esan nahi du: argiaren %40 isladatu egiten duela eta %60 xurgatzen duela gorputz horrek.

Orain zera suposatuko dugu: eguzkiaren argitasuna 0,6 baliotik abiatu eta gutxi gorabehera bikoiztu egiten dela. Beste suposizio bat zera da: tenperatura optimoa berdina dela bitxilore argi eta ilunentzat. Beren hakzundea ezinezkoa da 5°C-ko tenperaturaz azpitik eta handiagotu egiten da tenperatura igo ahala 20°C-ra heldu arte. Hortik aurrera hazkundea berriro beherantz doa tenperaturaren igoerarekin batera 40°C-ra heldu arte, non hazkunderik ez bait dago.

Bizidunen populazioaren hazkunde-erritmo maximoa tenperatura optimoan gertatzen da.

Tenperatura txikitan bitxilore ilunenek bero gehiago xurgatzen dutela suposatzen da eta horregatik argiak baino azkarrago hazten direla ere bai. Tenperatura altutan, aldiz, bitxilore argiek bero gehiago isladatu eta galtzen dute eta horregatik ilunak baino azkarrago hazten dira. Orain ikus dezagun zenbait grafiko.

Grafiko guztietan hazkunderako dagoen azalera konstantea dela suposatzen da. Eguzkiaren albedoa 0,5 dela eta konstante mantentzen dela suposatzen da arbitrarioki.

Bitxilore ilunek tenperatura baxutan estaliko dute azalera maximoa, eta sortuko duten tenperatura lurrazaleko batezbestekoa baino altuagoa izango da. Bitxilore argiek batezbestekoa baino tenperatura baxuagoak sortzen dituzte, eta horregatik tenperatura altutan errazago ugaltzen dira eta orduan estaliko dute azalera maximoa.

Lau grafiko aztertuko ditugu orain. Grafiko batetik bestera aldatzen den gauza bakarra, bitxilore argi eta ilunen albedoa da. Lehenengo grafikoan bitxilore argi eta ilunen albedoa berdina da eta gainera eguzkiarenaren berdina. Kasu honetan planetaren albedoa konstante mantentzen da 0,5 balioan, eta Lurreko batezbesteko tenperatura igo egiten da Eguzkiaren argitasuna handiagotu ahala. Ezaguna da organismo eukarotiko askoren hazkundea (eta gure adibideko bitxiloreekin ere gauza bera gertatzen da) tenperaturaren funtzio zuzena dela. 5°C-az azpitik eta 40°C-az gainetik ez dago kazkunderik eta hazkunde-erritmorik azkarrena 20 eta 30°C bitartean gertatzen da.

Bigarren grafikoan, bitxilore argien albedoa 0,6koa eta ilunena 0,4koa dela suposatzen da. Baldintza hauetan, hau da, bien albedoak desberdinak direnean eta gainera Eguzkiarenarekiko ere desberdina, homeostasirako joera agertzen da. Bitxilore ilunen kurbak adierazten duenez, beren hazkundea handiagoa da tenperatura baxuagotan. Aldiz, bitxilore argiek beroa galtzen dutenez, azalera handiagoak estaltzen dituzte tenperatura altuagotan (argien kurba). Tenperaturaren kurba aurreko grafikokoarekin konparatuz, zera ikusiko dugu: kasu honetan tenperatura ez dela argitasunarekiko funtzio zuzena, baizik eta tarte estu batean (0,8 eta 0,1 bitarteko argitasun-tartean) egonkortu egiten dela.

Hirugarren grafikoan bitxiloreen albedoak 0,7 eta 0,3 direla suposatzen da eta laugarrenean 0,8 argientzat eta 0,2 ilunentzat. Ikus ezazue, grafikoetan aurrera joan ahala tenperaturaren kontrola gero eta argitasun-tarte handiagoan gertatzen dela. Bizidunik gabe munduak izango lukeen tenperatura lerro etenaren bidez azaltzen dugu. Eguzki-argitasun baxutan, ikus grafikoak, bitxilore ilunak dira hedatzen direnak, baina guztiak hil egiten dira argiek indar hartu dutenean.

Bitxilore argien bizi-muga tenperatura altuagotan dago, baina muga horietara heltzean, bitxilore-munduko tenperatura eta bizidunik gabeko mundukoa berdina da. Bitxilore argien albedoa 0,9 eta ilunena 0,1 direnean, tenperaturaren erregularizazioa eguzki-argitasuna 2,2 aldiz handiagoa egiten den tarte osora hedatzen da. Jeneralean bi populazioen albedoen arteko tartea zenbat eta handiagoa izan, are eta joera handiago izaten da homeostasirako.

Itsasoko gazitasuna ere konstante mantendu da.

I. Elosegi

Luze aritu gara Bitxilore-Munduari buruz hitz egiten, baina arrazoia hauxe da: gure ustez oso garrantzitsua da tenperaturaren homeorresi-mekanismo orokor baten hastapena azaltzeko tenperatura desberdinen menpeko hazkunde esponentzialaren ezaugarriak aski direla argi ikustea. Jeneralean, dibertsitatearen ugaritasunak (bi motatako bitxiloreak eta albedoen arteko gero eta diferentzia handiagoa) erregularizaziorako eta populazioaren tamainaren hazkunderako gaitasun handiagoa ematen du.

Bitxilore-Mundua ez da eredu bat baizik. Hala ere, eta bertan egiten den sinplifikazioa handia izanagatik, garbi erakusten du biosferaren homeorresi termala ez dela sorginkeria eta mekanismo bat baduela. Eredu honetan lortutako ondorioak jeneralizatuz, denbora luzez itsasoko uretako gazitasuna konstante mantendu izana, eta atmosferan gas erreaktiboak koexistitzea, bizidunen eraginagatik izan daitekeela pentsatu da. Bitxilore-Munduaren ereduaren ekarpenik nagusiena zera da: homeorresi orokorra posible dela biologian orain arte erabiltzen den dogma bakar bat ukatu gabe.

Lurra gas erreaktiboz inguratua dago oraindik ere

Gaia hipotesiaren arabera, Lurrak, bere osotasunean, makina zibernetiko erraldoi edo organismo zentzudun batek bezala jokatzen du. Herrialde askotako sinismen zaharrekin bat dator hipotesi hau, baina hori baino arrazoi sendoagoa bada hipotesi horrek sortzen duen erakargarritasunerako: zientziaren arlo desberdin askotako informazioa era moderno eta sendoan bildu eta horietan oinarritzen da. Litekeena da, bere ebidentziarik argiena Bitxilore-Munduarena ez izatea, baizik eta Lovelock-en espezialitatetik etortzea: kimika atmosferikotik.

II. taula. Planeta desberdinetako atmosferaren konposizioa.

Kimikaren arloan, Lurraren atmosfera ez da "normala". I. Taula aztertuz, zera ikusten dugu: %20 oxigeno duen atmosfera batean beste gasei legozkiekeen proportzioetatik oso urrun daudela gasak atmosferan. Gas erreduzitu asko atmosfera oxidatzailean. Horixe da gure atmosferako egoera. Horren ebidentziak konbentzitu zuen Lovelock Viking untzi espaziala Martitz-era bidaltzea (bertan bizirik ote zegoen ala ez ezagutzeko) guztiz alferrikakoa zenaz: Martitzen atmosferak oreka kimikoaren legeak betetzen ditu, eta beraz bere ustez han ez daiteke bizirik izan. Lurraren atmosfera ez da inolaz ere Artizar eta Martitzeko atmosferen bitartekoa. Bi hauen osagai nagusia, karbono(IV) oxidoa da eta ia oxigeno askerik ez dago. Lurraren atmosferan aldiz, osagai nagusia nitrogenoa da eta oxigenoa airearen bostena besterik ez da.

II. Taulan, beste zenbaiten artean, bizirik gabeko Lurraren atmosferaren eta egungo atmosferaren alderaketa azaltzen da. Bizirik gabeko Lurrean, beroa, karbono(IV) oxidoz inguratua eta oxigenorik gabea izango litzateke. Lurrak bere auzokideekin antzekotasun handiagoa izango luke. Sistema kimikoki egonkorrean, oxigenoak eta nitrogenoak erreakzionatu egingo lukete eta nitrogeno-oxido pozointsuzko kantitate handia sortuko litzateke.

Beraz, beste gas batzuen aurrean ez-egonkorrak diren gas hauek kantitate handitan gure atmosferan existitzeak, nahikoa izan beharko luke pentsalari razional guztiak gaur egun testuliburuetan esaten dena, (hau da, gure atmosfera aspaldidanik konstantea eta inertea dela) berrikusten hasteko. Errealitatean bortizki erreakzionatzeko joera duten gasak, atmosferan mantendu egiten dira eta gainera bizitzarako egokiak diren proportziotan.

Lurraren atmosferako gasen proportzioak ez dira espero zitezkeenak.

Atmosferari dagokionez Gaia teoriaren arabera, bizitzak bere iraupenerako beharrezkoak dituen gasak etengabe sintetizatu eta eliminatzen ditu. Biziak kontrolatzen du atmosferako gas erreaktiboen proportzioa. Martitzek, Artizarrak eta bizirik gabeko Lur hipotetikoek atmosfera kimikoki egonkorrak izango lituzkete eta beren konposizioaren %95 karbono(IV) oxidoa izango litzateke. Baina, bizi gareneko planeta honek, bere atmosferan ez du %0,03 karbono(IV) oxido besterik. Bitxikeria hau, fotosintesi-prozesuaren ondorio besterik ez da.

Bakterio, alga eta landareen fotosintesiak etengabe behar du karbono(IV) oxidoa eta airetik hartu ondoren egitura solidoetan finkaturik geratuko da. Landareak eta mikrobio fotosintetikoak batetik eta orokorrean hauetaz elikatzen diren beste bizidun guztiak bestetik, hiltzen direnean lurrean geratzen dira karbono organiko edo erreduzitu moduan. Eguzkiko energiaren bidez fotosintesia burutuz, eta ondoren beren heriotzaren bidez, landare, alga eta bakterioek atmosferako karbono(IV) oxidoa harrapatu eta lurperatu egin dute. Horregatik, hasieran lurraren atmosferan ugari zen gasa, bizia dela eta, egun gutxiago dago.

Bestalde pentsa dezagun atmosferako oxigeno-proportzioa konstante mantendu dela denbora luzean zehar. Atmosferako oxigeno-proportzioa oso neurri txikian besterik ez bada ere jaitsiko balitz, arnasketarako beharrezko dugun bizidun asko eta asko suntsitu egingo ginateke. Aldiz, oxigeno-proportzioa gaur ezagutzen duguna baino zertxobait altuagoa izango balitz, edozer gauzak (oihanek adibidez) berehala su hartuko lukete. Beraz, badirudi biotak atmosferako oxigenoaren eta beste gasen kontzentrazioa kontrolatzen duela.

!. Taula.

Hala ere, hipotesi honek badu ukatzailerik. Zientzilari horien ustez zaila da Lurreko organismo guztiek bizirako baldintzak nola kontrolatu "ezagutzea". Lovelock-ek kritiken aurrean hartu duen jarrera lehentxeago ikusi dugun Bitxilore-Munduaren eredu matematikoa lantzea izan da. Orain behintzat mistizismoz kutsaturiko hipotesia denik ez dago esaterik; matematikazko artileria guztia jarri bait du bere teoriaren alde lanean.

Baina bizitza errealean, bitxiloreak alde batera utzirik, mikrobioek dute paperik garrantzitsuena; beraiek bait dira konposatu arraro eta erreaktiboak produzitu eta kontrolatzen dituztenak. Seguruenik beraiek dira Lurraren antzinako termostaxiaren oinarri ere; beroa gordetzen duten gasen produkzioaren bidez, hain zuzen. Eboluzioaren ikuspegitik, mikrobioak dira Gaia sisteman ezartzeko aurrelariak. Zentzu honetan, biziaren goragoko mailen formak elkarreragiten duten mikrobio-multzoak direnez, Gaia fenomenoa fenomeno mikrobiotartzat har liteke. Gu, mikrobioz osatuak garenok, Gaia ren parte gara.

Ekologiari begiratuz, Gaia hipotesiak tokitxo bat uzten du gizakion bizitzaren azterketarako. Orain denbora gutxi sortuak gara, eta nahikoa berriak eta seguruenik ez oso helduak Gaia ren ikuspegitik. Bestalde, asteroideak espaziora desbideratu edo beste planetatako bizia kolonizatzeko dugun potentzialak, Gaia ren posibilitateak ugaltz

e

Martitz.

Gaia ren mekanismo guztiak ondo ezagutuz, gai izango ginateke biotak bere ingurunea gutxienez azken 3 milioi urtetan nola kontrolatu duen ezagutzeko. Gaia hipotesiaren balio filosofikoa alde batera utzita, bada guztiz interesgarria den beste ikuspegi bat ere. Agian kontrol horretako mekanismo guztiak ezagunak izango balira, espazioko beste habitat autonomotan berrerabiltzeko gai izango ginateke. Estazio espaziala diseinatzen ari diren garaian, Gaia ren teknologia naturala aplikagarria izan liteke estazio horretako hornidura propioa lortzeko. Eta oraindik pausoa urrutirago emanez, Martitz bezalako planeta bizigarri bihurtzea Gaia ren ikuspegitik bakarrik imagina daitekeen proiektu erraldoia litzateke.

* homeostasia: sistema biologiko batean inguruneak sortutako aldaketei erantzun kontrolatua emanez aurreko egoerara itzultzeko barruko oreka mantentzea da.

** homeorresia: Etorkizuneko forma baterantz, adibidez forma adultorantz, egindako garapen biologikoaren erregulazioa da.

*** albedoa: gorputz batek beregan intziditzen duen eguzki-erradiaziotik isladatzen duen proportzioa.