Nouvelle vision de l'écologie. Hypothèses Thème
1987/06/01 Sagan, Dorion | Margulis, Lynn Iturria: Elhuyar aldizkaria
Introduction
L'hypothèse Gaia, qui suscite dernièrement un grand intérêt parmi des chercheurs de domaines très différents, est susceptible de se détacher dans sa ligne les racines d'une nouvelle écologie. Quelle est la base scientifique de cette hypothèse et quelles sont ses conclusions les plus discutées?
La première formulation moderne de cette hypothèse a été faite par James Lovelock. Son ami William Goldin, auteur du livre "Eulien Jauna", lui donna son nom.
L'hypothèse Thème, tout d'abord, dit que la proportion et la température de tous les gaz réactifs de l'atmosphère ont été maintenues constantes pendant un temps très long, faisant face à toutes les perturbations extérieures.
Il est particulièrement remarquable que, même si les gaz dans l'atmosphère sont loin de leurs équilibres chimiques, leur proportion est restée constante. Par conséquent, cette théorie suggère que la vie crée son propre environnement. La vie réagit dynamiquement aux crises cosmiques et générales, comme le rayonnement solaire croissant ou l'apparition d'oxygène dans l'atmosphère. Cette confrontation peut être comprise de deux manières: les jugements classiques, c'est-à-dire, comme le dit le darwinien, en les adaptant pour pouvoir surmonter la crise ou contraerasot à travers sa propre activité biologique. L'hypothèse thématique offre donc un support théorique pour une nouvelle vision de la vie sur Terre, tant du point de vue scientifique que philosophique.
En ce qui concerne le point de température, la plupart des astronomes disent que le soleil a augmenté sa luminosité au cours des quatre milliards d'années, il serait donc logique de penser que la température de surface a également augmenté. Mais comme on a pu le déduire des fossiles, la température est restée pratiquement constante. Selon l'hypothèse Gaia, cette stabilité de la température est due à la vie en surface. Lovelock, à travers un modèle simple qui part de concepts cybernétiques basés sur la croissance, le comportement et la diversité des êtres vivants, a expliqué que les caractéristiques propres à la vie provoquent une régulation active de la température superficielle. Lovelock a créé et analysé un monde de bijoux pour démontrer que des facteurs aussi importants que la luminosité du soleil peuvent théoriquement contrôler les biotes. Dans ses modèles, il n'y a pas de forces cachées, il ne serait la conséquence des caractéristiques connues de la régulation intense de la température.
Régulation de la chimie atmosphérique
La régulation atmosphérique peut être attribuée aux activités de croissance et de métabolisme des organismes, en particulier aux gaz atmosphériques contenant du soufre et du carbone et aux micro-organismes ayant une capacité de transformation d'azote. Avant que Lovelock ait dévoilé son modèle de Monde des Bijoux, certains avaient à l'esprit qu'il existait un certain contrôle sur la concentration atmosphérique de méthane, la même chose pouvait se produire avec la température.
En outre, J. Shukla et Y. Les mots ont montré que l'évaporation/transpiration des forêts contrôlait la concentration de vapeur d'eau dans l'atmosphère et donc certaines caractéristiques du temps qui concernaient cette concentration. Même si le travail de ces chercheurs n'est pas réalisé du point de vue Gaia, sans le savoir, ils ont donné un exemple en faveur de cette hypothèse. En effet, certains travaux qui analysent l'influence de la biote dans le maintien du milieu peuvent maintenant être examinés à la lumière de l'hypothèse de Gaia.
Mais comment est-il possible que les organismes régulent activement la composition et la température de l'atmosphère ? Pour certains, il est difficile de croire que la surface peut être réglée pendant des millions d'années sans aucune prévision ni planification.
Pour faire face à ces critiques, et comme mentionné ci-dessus, Lovelock a formulé le modèle appelé «monde des bijoux» pour expliquer comment la biote régule la température. Ce modèle analyse la température afin de clarifier comment la contrôler par les comportements des organismes. Le modèle est basé sur une analogie des caractéristiques de croissance des organismes et des systèmes cybernétiques.
En supposant à l'avance qu'il s'agit d'un modèle simplifié, nous verrons alors qu'il est capable d'expliquer comment il peut être la conséquence de caractéristiques très connues de la haute température. Ces caractéristiques connues sont le potentiel de croissance exponentielle et les rythmes de croissance variables avec la température. Autrement dit, le rythme de croissance le plus rapide se produira à une température optimale pour chaque population et diminue à mesure qu'il s'éloigne de la température optimale, avec des températures élevées et basses extrêmes.
Toute théorie qui tente d'expliquer la régularisation de la température doit tenir compte de plusieurs observations: Les anciennes roches non métamorphisées qui ont été trouvées en Afrique australe et en Australie montrent l'existence de la vie à cette époque. Ces deux sédiments ont plus de 3 millions d'années. Depuis, on a pu recueillir des indications que la vie sur Terre a été constante, ce qui montre que la température moyenne de la surface terrestre n'a pas dépassé la température d'ébullition de l'eau, ni a subi des températures inférieures à celle de congélation.
Supposant que dans les latitudes moyennes la température de la surface terrestre n'a pas diminué à moins de 10°C et que les périodes de glaciation ont été courtes, la température de la surface terrestre a probablement été maintenue entre 5 et 15°C au cours des trois derniers millions d'années. Cependant, pour de nombreux astronomes, la luminosité du soleil a augmenté de 10% au cours des quatre derniers millions d'années. Par conséquent, la vie (question selon l'hypothèse, bien sûr) a agi comme un thermostat. Bien que nos valeurs de luminosité du soleil ne soient pas très précises, cela ne dérange pas la validité des résultats du "Monde des Bijoux", puisque ce modèle admet des changements de la valeur 0,6 de la luminosité à la valeur 2,2 (la luminosité actuelle étant 1,0).
Les systèmes cybernétiques maintiennent des variables constantes, bien que les conditions perturbatrices agissent sur elles. Ces systèmes sont appelés homéostatiques*, leurs variables (température, direction, pression, intensité de la lumière, etc.) si elles sont déterminées sur la base des points de départ fixes. Des points de départ fixes de ce type peuvent être 22°C d'un thermostat ou l'humidité de 40% d'un humidificateur. Si le point de départ n'est pas constant (variable dans le temps), il est appelé point opérationnel. Les systèmes utilisant des points d'exploitation sont appelés homéorrétiques** et sont opposés aux homéostatiques. Le sujet peut être considéré comme plus homéorrétique qu'un système de régulation homéostatique.
Tous les systèmes cybernétiques définissent au moins les aspects suivants : capteur, entrée, gain (peut être positif ou négatif) et sortie. Dans ces systèmes, la stabilité est assurée par sa capacité de correction des erreurs. Pour effectuer cette correction d'erreur, il est nécessaire que la valeur de sortie retourne en quelque sorte au capteur pour qu'une nouvelle entrée compense la différence générée dans la sortie. Cette analyse cybernétique a été voulu appliquer à l'hypothèse Gaia, donnant lieu au modèle mathématique du monde des bijoux de Lovelock et Andrew Watson.
Modèle du monde de la boîte à bijoux
Comme mentionné ci-dessus, le modèle du monde du bijoutier se pose pour expliquer comment on peut contrôler la température de la surface terrestre. Il fait des hypothèses très simples: il n'y a qu'une population polymorphe de marguerites claires et sombres. La reproduction de ces marguerites est efficace et asexuée indépendamment de la valeur*** de votre albédo. Les marguerites complètement noires, c'est-à-dire celles de flanc 0, absorbent toute la lumière et celles entièrement blanches, c'est-à-dire celles d'albédo 1, reflètent toute la lumière. Si l'albédo est de 0,4, cela signifie qu'il reflète 40% de la lumière et absorbe 60%.
Maintenant, supposons que la luminosité du soleil part d'une valeur 0,6 et est doublé environ. Une autre hypothèse est que la température optimale est égale pour les marguerites claires et sombres. Son impact est impossible en dessous de 5°C et augmente à mesure que la température augmente jusqu'à 20°C. De là, la croissance redescend avec l'augmentation de la température jusqu'à atteindre 40ºC, où il n'y a pas de croissance.
Les marguerites les plus sombres sont censées absorber plus de chaleur à basse température et donc croître plus vite que les lumières. À des températures élevées, cependant, les marguerites claires reflètent et perdent plus de chaleur et augmentent donc plus vite que les ténèbres. Voyons maintenant quelques graphiques.
Dans tous les graphiques, on suppose que la surface destinée à la croissance est constante. On suppose arbitrairement que l'albédo du Soleil est 0,5 et reste constant.
Les marguerites foncées couvriront la surface maximale à basse température et produiront une température supérieure à la moyenne de la surface terrestre. Les marguerites claires produisent des températures inférieures à la moyenne, ce qui facilite leur reproduction à des températures élevées et couvrira la surface maximale.
Nous allons maintenant analyser quatre graphiques. La seule chose qui change d'un graphique à l'autre est l'albédo de marguerites claires et sombres. Sur le premier graphique, l'albédo des marguerites claires et sombres est le même que celui du soleil. Dans ce cas, l'albédo de la planète reste constant à une valeur de 0,5 et la température moyenne de la Terre augmente avec la luminosité du Soleil. Il est connu que la croissance de nombreux organismes eucharistiques (et même avec les marguerites de notre exemple) est une fonction directe de la température. En dessous de 5°C et au-dessus de 40°C il n'y a pas de grêle et le rythme de croissance le plus rapide se produit entre 20 et 30°C.
Le deuxième graphique suppose que l'albédo des marguerites claires est de 0,6 et le plus sombre de 0,4. Dans ces conditions, c'est à dire, lorsque les albedros des deux sont différents et en plus diffèrent de ceux du Soleil, il tend à l'homéostasie. La courbe des marguerites foncées indique que leur croissance est supérieure à des températures inférieures. En revanche, les marguerites claires perdent de la chaleur et couvrent de grandes surfaces à des températures supérieures (courbe de lumière). En comparant la courbe de température avec celle du graphique ci-dessus, on observe que dans ce cas la température n'est pas une fonction directe de la luminosité, mais qu'elle se stabilise à un intervalle étroit (entre 0,8 et 0,1 de luminosité).
Dans le troisième graphique, on suppose que l'albédo des marguerites est de 0,7 à 0,3 et dans le quatrième de 0,8 pour les lumières et 0,2 pour les ténèbres. Notez qu'à mesure que nous avançons dans les graphiques, le contrôle de la température se produit à un intervalle de luminosité croissant. Nous expliquons la température du monde sans vie par une ligne discontinue. En faible luminosité solaire, voir les graphiques, ceux qui se développent sont des marguerites sombres, mais tous meurent lorsque les lumières ont pris force.
La limite de vie des marguerites claires est à des températures plus élevées, mais en atteignant ces limites, la température du monde du bijoutier est la même que celle du monde sans vie. Lorsque l'albédo des marguerites claires est de 0,9 et le plus foncé de 0,1, la régularisation de la température s'étend à tout l'intervalle dans lequel la luminosité solaire est 2,2 fois plus grande. Plus grande est la séparation de l'albédo entre les deux populations en général, plus grande est la tendance à l'homéostasie.
Nous avons longtemps parlé du Monde Bijoutier, mais la raison en est que, à notre avis, il est très important de voir que les caractéristiques de la croissance exponentielle sous différentes températures sont suffisantes pour expliquer le début d'un mécanisme global d'homeorresis de température. En général, l'abondance de diversité (différence croissante entre deux types de bijoux et albédo) permet une plus grande capacité de régularisation et de croissance de la taille de la population.
Le Monde Bijoutier n'est pas un modèle. Cependant, et malgré la simplification qui s'y fait, il est évident que l'homéorrhée thermale de la biosphère n'est pas une sorcellerie et un mécanisme. En généralisant les conclusions obtenues dans ce modèle, on a considéré que pendant longtemps la salinité dans les eaux marines est restée constante et que la coexistence de gaz réactifs dans l'atmosphère peut être due à l'influence des êtres vivants. La contribution la plus importante du modèle de Monde Bijoutier est que l'homéorèse globale est possible sans nier un seul dogme utilisé jusqu'ici en biologie.
La terre est toujours entourée de gaz réactif
Selon l'hypothèse Gaia, la Terre dans son ensemble se comporte comme une cybermachine géante ou un organisme intelligent. Cette hypothèse est conforme aux anciennes croyances de nombreux pays, mais c'est une raison plus solide pour l'attrait que génère cette hypothèse: l'information de différents domaines de la science est recueillie et basée sur une information moderne et cohérente. Ses preuves les plus claires ne sont peut-être pas celles du Monde Bijoutier, mais proviennent de la spécialité de Lovelock : la chimie atmosphérique.
Dans le domaine de la chimie, l'atmosphère terrestre n'est pas "normale". I. En analysant le tableau, nous voyons: Dans une atmosphère avec 20% d'oxygène, les gaz sont loin des proportions qui pourraient correspondre à d'autres gaz. Beaucoup de gaz réduits dans l'atmosphère oxydante. C'est notre situation atmosphérique. La preuve en a convaincu Martitz que le vaisseau spatial Lovelock Viking était totalement inutile pour savoir s'il était vivant ou non : Sur Mars, l'atmosphère respecte les lois sur l'équilibre chimique, il estime donc qu'il ne peut pas survivre. L'atmosphère terrestre n'est en aucun cas l'atmosphère intermédiaire entre les atmosphères d'Artizar et de Martitz. Le principal composant des deux est l'oxyde de carbone (IV) et il n'y a guère d'oxygène libre. Dans l'atmosphère terrestre, au contraire, le composant principal est l'azote et l'oxygène est seulement le cinquième de l'air.
II. Le tableau montre, entre autres, la comparaison entre l'atmosphère inerte de la Terre et l'atmosphère actuelle. Sur Terre sans vie, la chaleur, entouré de dioxyde de carbone et sans oxygène. La terre aurait plus de similitude avec ses voisins. Dans un système chimiquement stable, l'oxygène et l'azote réagiraient et une grande quantité d'oxyde d'azote toxique se produirait.
Par conséquent, la présence de ces gaz instables face à d'autres gaz en grande quantité dans notre atmosphère devrait être suffisante pour que tous les penseurs rationnels commencent à examiner ce qui est dit actuellement dans les manuels (c'est-à-dire que notre atmosphère est depuis longtemps constante et inerte). Les gaz qui ont tendance à réagir violemment à la réalité restent dans l'atmosphère dans des proportions appropriées pour la vie.
Quant à l'atmosphère, selon la théorie Gaia, la vie synthétise et élimine continuellement les gaz nécessaires à sa survie. La vie contrôle la proportion de gaz réactifs dans l'atmosphère. Mars, Vénus et les terres hypothétiques sans vie auraient des atmosphères chimiquement stables et 95% de leur composition serait du dioxyde de carbone. Mais cette planète sur laquelle nous vivons n'a que 0,03% de dioxyde de carbone dans son atmosphère. Cette curiosité est la conséquence du processus de photosynthèse.
La photosynthèse des bactéries, des algues et des plantes nécessite continuellement du dioxyde de carbone et après l'avoir pris de l'air sera fixée dans des structures solides. Les plantes et les microbes photosynthétiques, d'une part, et tous les êtres vivants qui les nourrissent en général, d'autre part, quand ils meurent, restent dans le sol sous forme de carbone organique ou réduit. Après la photosynthèse à travers l'énergie solaire et sa mort ultérieure, les plantes, les algues et les bactéries ont capturé et enterré le dioxyde de carbone de l'atmosphère. C'est pourquoi, au début le gaz était abondant dans l'atmosphère de la terre, en raison de la vie il y a moins de jours.
D'autre part, pensons que la proportion d'oxygène dans l'atmosphère est restée constante sur une longue période. Si la proportion d'oxygène dans l'atmosphère diminuait très peu, beaucoup des êtres vivants dont nous avons besoin pour la respiration seraient détruits. Au contraire, si la proportion d'oxygène était supérieure à celle que nous connaissons aujourd'hui, quelque chose, comme les forêts, s'enflammerait rapidement. Par conséquent, il semble que la biote contrôle la concentration d'oxygène et d'autres gaz dans l'atmosphère.
Cependant, cette hypothèse a un déni. Ces scientifiques considèrent difficile que tous les organismes de la Terre "connaissent" comment contrôler les conditions de vie. L'attitude de Lovelock face aux critiques a été de travailler le modèle mathématique du monde des bijoux que nous avons vu un peu plus tôt. Au moins maintenant, on ne peut pas dire que c'est une hypothèse contaminée par le mysticisme, car il a mis toute l'artillerie mathématique travaillant pour sa théorie.
Mais dans la vie réelle, en dehors des marguerites, les microbes ont le rôle le plus important, car ils sont ceux qui produisent et contrôlent des composés rares et réactifs. Ils sont sûrement la base de l'ancien thermostat terrestre, à travers la production de gaz qui stockent la chaleur. Du point de vue évolutif, les avant pour l'implantation de Gaia dans le système sont les microbes. En ce sens, puisque les formes des niveaux supérieurs de la vie sont des ensembles microbiens qui interagissent, le phénomène Gaia pourrait être considéré comme un phénomène microbien. Nous, les microbes, faisons partie de Gaia.
Du point de vue écologique, Gaia laisse un espace pour l'étude de la vie humaine. Il y a peu de temps que nous créons, assez nouveaux et probablement pas très mûrs du point de vue de Gaia. D'autre part, les potentiels que nous avons pour détourner les astéroïdes dans l'espace ou coloniser la vie sur d'autres planètes, les possibilités de Gaïa se multiplient
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Cela signifie que nous travaillons sur .
Connaissant bien tous les mécanismes du sujet, nous serions capables de savoir comment la biote a contrôlé son environnement pendant au moins 3 millions d'années. Outre la valeur philosophique de l'hypothèse Gaia, il existe une autre vision tout à fait intéressante. Peut-être que si tous les mécanismes de ce contrôle étaient connus, nous pourrions les réutiliser dans d'autres habitats autonomes de l'espace. Pendant la conception de la station spatiale, la technologie naturelle de Gaia pourrait être applicable pour obtenir l'approvisionnement propre de cette station. Et en faisant encore plus le pas plus loin, transformer une planète comme Martitz en habitable serait un projet énorme qui ne peut s'imaginer du point de vue de Gaia.
* homéostasie: est le maintien de l'équilibre intérieur pour revenir à la situation précédente en donnant une réponse contrôlée aux changements produits par le milieu dans un système biologique.
** homeorresis: C'est la régulation du développement biologique vers une forme future, comme la forme adulte.
*** albédo: proportion qui reflète un corps à partir du rayonnement solaire incident en elle.
Gai honi buruzko eduki gehiago
Elhuyarrek garatutako teknologia
