Широкомащабните сътресения на живите организми в крайна сметка могат да увеличат екологичната сложност в геоложки мащаб, въпреки че рискът от пълно изчезване винаги съществува.
Малко концепции в областта на науките за Земята са толкова противоречиви и примамливи, колкото хипотезата "Гея" - идеята, представена за първи път от химика Джеймс Лавлок и микробиолога Лин Маргулис през 70-те години на ХХ век, че самата Земя се държи като самоподдържащ се организъм, като живите организми взаимодействат с неживата Земя, за да поддържат и дори да подобряват условията за живот.
Други специалисти отбелязват, че мащабни планетарни смущения като климатични промени и прекомерно използване на ресурсите могат да унищожат целия свят, което би могло да подскаже, че животът сам влошава условията за себе си или дори е изначално саморазрушителен, противопоставяйки се на модела "Гея" (наречен на гръцката богиня на земята Гея).
Сега ново изследване, публикувано в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, експериментира с ппомощта на компютърни модели, за да докаже друг аргумент: че широкомащабните катаклизми всъщност са механизъм, чрез който системата "Гея" увеличава своята сложност (броя на връзките, съществуващи в мрежата от видове). Според авторите откритията биха могли да помогнат на планетарните учени да стеснят търсенето на живот извън Земята.
"Наистина се радвам, че хората се опитват експериментално да проверят някои от най-дълбоките въпроси за самия живот", казва Питър Уорд (Peter Ward), палеонтолог от Вашингтонския университет, който не е участвал в изследването, но е категоричен противник ба хипотезата "Гея".
П
През 1983 г. Лавлок и британският морски и атмосферен учен Андрю Уотсън (Andrew Watson), аспирант на Лавлок, създават компютърен модел, наречен “Маргаритков свят” (Daisyworld), Моделът се състои от въображаема планета, обикаляща около звезда, чиято лъчиста енергия бавно се увеличава или намалява. Планетата има проста биосфера, състояща се от два вида маргаритки с различни цветове (черни и бели), заради което те поглъщат различни количества слънчева радиация. Черните или белите маргаритки се увеличават в зависимост от това колко слънчева енергия получава планетата, а промените в относителните им популации стабилизират климата на планетата с течение на времето въпреки колебанията в енергията от звездата.
Моделиране на "Гея"
Земята в миналото се е държала като системата "Гея," отбелязва Арвен Никълсън (Arwen Nicholson), астрофизик от Университета в Ексетър и съавтор на новото изследване.
"Наблюдава се тази тенденция на увеличаване на разнообразието и биомасата с течение на времето, а животът става все по-сложен". Част от тази сложност изглежда е възникнала в резултат на мащабни сътресения на Земята, подчертава Никълсън: Например, Голямото окислително събитие, период преди около 2,5 милиарда години, когато нивата на кислород в земната атмосфера рязко се повишават, убива повечето анаеробни форми на живот, но създава възможност за развитие на животни.
За да провери дали това може да е вярно и на други светове, изследователският екип използва компютърен модел, наречен Tangled Nature Model, предназначен да симулира как еволюират групи от видове. В модела на вплетената природа съдбата на всеки вид е свързана със съдбата на другите - точно както на Земята.
Изследователите симулират катаклизми в тези моделни светове чрез временно намаляване на капацитета на планетата за поддържане на живот.
Въздушен изглед на капсула на времето. Тази лагуна не просто изглежда извънземна, тя може да бъде най-близкият оцелял пример за екосистема като тази преди 3,5 милиарда г. Кредит Brian Hynek
Те провеждат експерименти с нарушения с различна продължителност, различен брой смущения и различен брой убежища, където животът може да се запази по време на катаклизъма. След хиляди симулации екипът установява, че въпреки че е по-вероятно една система, подложена на сътресения, да унищожи напълно целия живот, системите със сътресения, в които животът оцелява, имат по-голямо разнообразие и изобилие на живот, който се запазва в продължение на десетки хиляди поколения.
"Когато има срив, той дава възможност за възникване на нещо ново", отбелязва Никълсън.
"Системите, които са оцелели след тези събития, са се възстановили по-здрави", обяснява Нейтън Мейн (Nathan Mayne), астрофизик от Университета в Ексетър и съавтор на новото изследване.
Това е възможно, тъй като животът обикновено не е напълно унищожен, отбелязва Никълсън; все още съществуват острови на живот в убежищата. Например по време на Голямото окислително събитие анаеробният живот се е запазил в дълбоки води с ниско съдържание на кислород.
Колкото по-сложна е една жива система на планетата, толкова по-сложни са взаимодействията на видовете помежду им, поради което е по-вероятно следващата итерация на екосистемата, която запълва изпразнената ниша, да бъде изградена от по-сложни, а не по-прости връзки, пояснява Никълсън.
Мейн подчертава, че моделът е абстрактен, не включва всички детайли на биологичните форми на живот и вместо това има за цел да разкрие общите принципи, които могат да се проявят на различни планети.
"Биологията неизбежно е по-сложна и по-изтънчена от моделите", пише Чарлз Линуивър (Charles Lineweaver), астробиолог от Австралийския национален университет, който не е участвал в новото изследване. "Биологията винаги е пълна с изненади и непредвидени последствия."
Саморазрушителни тенденции. Хипотеза "Медея"
Палеонтологът професор Питър Уорд е един от първите учени, които твърдят, че животът на Земята може да е изначално саморазрушителен, наричайки своята хипотеза "Медея". Уорд заявява, че не е убеден от новото изследване, защото в историята на Земята "животът е основната причина" за масова смърт. Например самият живот може да доведе до обратни връзки, противодействащи на хомеостаза на Гея, като например Голямото окислително събитие, причинено от еволюцията на нова форма едноклетъчни организми, които могат да фотосинтезират, посочва Уорд.
"Най-накрая се появява живот на планетата и какво се случва след това? Той еволюира, за да произвежда кислород, и убива почти всичко."
"Тези огромни сътресения водят до ретроградно развитие на живота - те влошават условията", обяснява професорът. Той добавя, че екосистемите на Земята показват, че "разнообразието се появява, когато има дълги периоди на стабилност". Например кораловите рифове обикновено са по-разнообразни, ако са имали дълъг период на стабилност, през който да еволюират.
Никълсън е на друго мнение:
"Отключването на кислорода е позволило на живота да стане по-сложен... затова сме тук", изтъква изследователката. "За микроб [по време на Голямото окислително събитие]... това е много лошо. Но за да може един биом да се усложни, това ще трябва да е свързано с някакъв катаклизъм за живота."
Идеята, че животът в крайна сметка се самоунищожава, предизвиквайки сам измирането си, противоречи на резултатите от експериментите на авторите на модела, които показват стабилно развитие на живите системи с течение на времето дори при мащабни сътресения, отбелязва астрофизикът Нейтън Мейн.
"Нашето проучване наистина противоречи на хипотезата на Медея", допълва Мейн. "Нашето моделиране показва, че статистически биосферите изграждат сложност и не се саморазрушават".
Къде има Геи отвъд Земята
Според авторите резултатите могат да помогнат на учените да стеснят търсенето на извънземен живот. Търсенето на живот извън Земята изисква много ресурси, така че е полезно да се знае кои планети във Вселената имат най-голям шанс да възникне живот.
Резултатите предлагат допълнителен параметър за това търсене, заявява Мейн. Учените обикновено търсят извънземен живот в обитаемата зона около звездите - това е диапазонът от разстояния на планетите до звездата, който позволява съществуването на течна вода.
Сега новото проучване добавя още една улика - планетите, които се намират близо до краищата на обитаемата зона, е по-вероятно да са преживели катаклизми в климата си, които биха могли да стимулират по-сложен живот. Смяната на орбитата и ударите на астероиди биха могли да предизвикат подобни смущения на планетата.
Идеята, че новият документ е "разумна стъпка към това астрономите да могат да подбират планетите, подобни на Земята, по отношение на техния потенциал да приютят живот", е "пресилена", тъй като нито един от параметрите, използвани в документа, не може да се наблюдава при екзопланетите, пише Линуивър.
Мейн е съгласен, че са необходими много повече изследвания, за да се идентифицират планети, на които тези механизми е по-вероятно да се проявят.
Справка: R Arthur, A E Nicholson, N J Mayne, What does not kill Gaia makes her stronger: impacts of external perturbations on biosphere evolution, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 533, Issue 2, September 2024, Pages 2379–2390, https://doi.org/10.1093/mnras/stae2003
The Medea Hypothesis; Is Life on Earth Ultimately Self-Destructive? Peter Ward; Volume 23 in the series Science Essentials
https://doi.org/10.1515/9781400829880
Източник: Planetary Perturbations May Strengthen Gaia
Още по темата
Животът
Фотосинтезата се е развила още преди 1,75 милиарда години според открити наскоро микрофосили
Земята
Океанска вода на 600 милиона години е открита в Хималаите
Животът
Ниското ниво на кислород е спъвало живота на Земята с 2 милиарда години
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари