Живая планета

Гипотеза Геи – между современной наукой и мистикой «нью-эйджа».
Земля и вся жизнь на ней – лишь части единой системы, такой же живой, как и мы с вами. Гипотеза Геи, предложенная около полувека назад, до сих пор остается спорной, но так же жива, питая мистические течения и научные дискуссии.
Представления о живой «матери-земле» далеко не новы. Но на современном этапе они воплотились в необычной и спорной научной гипотезе. Согласно ей, биосфера, атмосфера, гидросфера и педосфера (верхний слой литосферы, прежде всего – почва) нашей планеты образуют единую саморегулирующуюся систему – Гею. Сложные сети внутренних взаимосвязей заставляют ее медленно эволюционировать в направлении условий, способных поддерживать все более богатую и разнообразную жизнь. Жизнь обеспечивает Гее стабильность, возможность восстановиться после глобальных катастроф – например, падения крупных метеоритов, – и вернуться к развитию.

Вряд ли удивительно, что идея, озвученная Джеймсом Лавлоком (James Lovelock) в начале 1970-х, была встречена резко как антинаучная. Однако свои сторонники у нее нашлись сразу. А за прошедшее с тех пор время многие ученые стали смотреть на нее куда благосклоннее. Гипотезу считать нельзя доказанной или хотя бы надежно обоснованной, но в некоторых вузах Гею все-таки проходят на курсах биогеохимии и глобальной экологии. Ей вдохновляются сценаристы, философы и отважные защитники окружающей среды.

Глобальные примеры

Начнем хотя бы с солености морской воды. На протяжении уже очень долгого времени она колеблется на уровне около 3,4 процентов, комфортном для большинства живых организмов (более 5 процентов выдерживают лишь некоторые особо приспособленные экстремофилы). Между тем, расчеты показывают, что количества минералов, которые реки приносят в океан за миллионы и миллиарды лет, должны были бы сделать его раствор куда более концентрированным. Предполагается, что «лишние» соли удаляются из воды ордами микроорганизмов, которые образуют залежи нерастворимых минералов.
Еще более яркий пример – земная атмосфера. Если не считать азота и слабых концентраций благородных газов, все остальные ее компоненты – это продукт деятельности биосферы. Их содержание совсем не похоже на то, что можно было бы увидеть на Земле, лишенной жизни: в воздухе не было бы ни кислорода, ни появлялся бы метан, иным было бы количество углекислого газа.

Он выводится из атмосферы и воды за счет образования осадочных пород, таких как карбонат кальция (мел, известняк). А участие биосферы в формировании меловых залежей трудно переоценить: известняковые скелеты водорослей-кокколитофорид откладываются на дне мириадами, миллиарды лет. Если содержание углекислого газа в воздухе увеличивается, они растут интенсивнее и образуют больше карбоната, активнее выводя углерод из атмосферы и стабилизируя ее состав.

Тихий океан (вид из космоса), wikipedia.org

Клешни и маргаритки

Не так уж переменчива и температура на нашей планете. Несмотря на то, что за миллиарды лет существования жизни Солнце эволюционировало и сегодня светит на 25-30 процентов ярче, чем в момент появления первых организмов, на поверхности Земли тогда было даже немного теплее, чем сегодня. С тех пор температура колебалась в сравнительно приемлемых пределах. Планета переживала и почти тотальные обледенения, и глобальные потепления, но никогда не доходила ни до крайнего холода, как на Марсе, ни до смертельной неконтролируемой жары, как на Венере.

Согласно гипотезе CLAW, сформулированной Лавлоком и его коллегами, температурный баланс может поддерживаться благодаря микробам планктона, которые способны синтезировать диметилсульфид (название CLAW, которое можно перевести как «клешня», является аббревиатурой из первых букв фамилий авторов идеи). Попадая в воздух, диметилсульфид превращается в оксид серы, частицы которого могут служить «зародышами» для формирования облачности. В результате рост температуры благоприятствует размножению планктона и приводит к увеличению альбедо планеты. Облака отражают больше солнечных лучей, и температура снижается.

Чтобы продемонстрировать работоспособность такого подхода, Лавлок и Эндрю Уотсон (Andrew Watson) разработали компьютерную модель, получившую название Daisyworld – «Маргаритковый мир». Модель описывает «энергетический бюджет» планеты-аналога Земли, населенной всего двумя видами живых организмов: черными и белыми «маргаритками», оптимально растущими при 20 °С. Распространение белых увеличивает альбедо планеты и ведет к снижению температуры, черных – наоборот. И действительно, расчеты показали, что даже если активность материнской звезды растет, маргаритки способны регулировать температуру на планете, удерживая ее около оптимального для себя уровня.

Гипотеза становится теорией

Сам Лавлок говорил лишь о гипотезе Геи. Однако начиная с 1970-х удалось подтвердить многие ее положения и предсказания, поэтому сегодня многие адепты считают идею полноценной теорией. Например, гипотеза предсказывает, что жизни на Марсе нет, поскольку атмосфера соседней планеты находится в геохимическом балансе с поверхностью, ее состав и другие характеристики объясняются геологическими процессами. Пока что это предсказание сбывается. Подтвердилось и влияние производящего сульфат планктона на облачность, а кокколитофорид – на выведение избытка углекислого газа из атмосферы.

Марс 

В 2001 г. по итогам прошедшей в Амстердаме конференции около тысячи участвовавших в ней ученых подписали декларацию, которая начиналась со слов, буквально воспроизводящих идеи Лавлока: «Земля ведет себя, как целостная саморегулирующаяся система, включающая физические, химические, биологические и человеческие компоненты».

Пришло признание и к самому Лавлоку: за развитие оригинальной идеи он был награжден Медалью Волластона, вручаемой Геологическим обществом Лондона (кстати, ученый живет и здравствует до сих пор, отметив уже 101-летие!). Начиная с середины 1980-х обсуждению гипотезы Геи было посвящено несколько специальных конференций, последняя из которых прошла в 2006 г. в американском Университете Джорджа Мейсона. И все же, гипотеза – или теория – Геи продолжает привлекать массу критики.

Докинз против

Проблема в том, что гипотеза Геи уж очень напоминает «холистические» и, по большей части, ненаучные взгляды сторонников философии «нью-эйдж». Лавлок и сам впоследствии раскаивался в том, что выбрал название, которое лишь усиливало такое впечатление. Ученый не раз подчеркивал, что нигде и никогда не предполагал, будто жизнь и саморегуляция Геи – процесс хоть сколько-нибудь разумный, сознательный или целенаправленный. В его представлении, планетарная система живет и развивается в том же смысле, в каком и сама жизнь – без единого плана, без задачи и замысла, за счет собственных эволюционных законов.

И тем не менее, Лавлок не раз называл Гею «живой», поясняя, что «мы до сих пор не можем строго сформулировать, что такое жизнь». Такой подход вызвал яростную критику такого знаменитого эволюциониста, как Ричард Докинз, который заметил, что по крайней мере одной характеристики жизни Гея точно лишена: она не родилась от предыдущих поколений обитаемых планет и неспособна сама дать потомство.

Однако Лавлок, в свою очередь, парировал, предлагая определить жизнь, как существование самоподдерживающихся систем, самоподобных на разных уровнях – от клетки до органа, от организма до биосферы. Если мы говорим, что митохондрия живет в клетке, а водоросль – в океане, то почему бы биосфере не жить в Гее? И – с этой точки зрения – почему бы не быть живой и самой Гее?

Одна из ярких сторонниц такого взгляда, давняя соратница Лавлока микробиолог Линн Маргулис (Lynn Margulis) так сформулировала этот подход: «Дарвиновский взгляд не неверен, он лишь неполон. Подчеркивая роль прямой конкуренции между особями за ресурсы, в качестве ключевого механизма селекции, Дарвин и его последователи создали впечатление об окружающей среде, как о неподвижном и неизменном фоне этих процессов».

Слабая, средняя, сильная

Даже если называть гипотезу Геи теорией, стройного и целостного вида у нее нет. Еще в 1875 г., на первой конференции, посвященной идее Лавлока, Джеймс Кирхнер (James Kirchner) заметил, что существующие взгляды можно распределить на спектре от «слабой» до «сильной» Геи. «Слабая» Гея – это не вызывающие сегодня сомнений представления о том, что живые существа способны менять состав и свойства Земли, ее атмосферы и гидросферы. Эти изменения, в свою очередь, влияют на биосферу, приводя к «совместной» эволюции организмов и окружающей среды. Такие утверждения вряд ли будет оспаривать любой самый строгий ученый.

Такая система действительно может динамично меняться, и живые существа, способствующие развитию среды в благоприятном для себя направлении, должны получать преимущество перед теми, которые меняют среду неблагоприятным образом. Однако такие взгляды еще не означают, что существует единая скоординированная система, которая охватывает всю планету, что она самоподдерживается и развивается, переходя от одного состояния «гомеостаза» к другому.

Эти представления появляются в гипотезах «сильной» Геи – вплоть до совсем уж фантастических идей о том, что она обладает чем-то вроде собственного сознания, являясь суперорганизмом «биокосмоса». Такую гипотезу высказывал американец Джеймс Гарднер (James Gardner), считая, что подобные «существа» должны развивать биосферу и эволюционировать вместе с ней, а затем «вывести» разумных существ, чтобы те, распространяя жизнь на другие планеты, позволяли суперорганизмам «размножаться».

Вряд ли Ричард Докинз поддержал бы такие взгляды. Однако их разделяют тысячи простых активистов. В этой крайней форме «геянизм» стал частью многих современных культов и философских течений, действительно влившись в традицию «нью-эйджа».