Живая планета Земля

Мы принимаем как нечто само собой разумеющееся насыщенную кислородом атмосферу Земли, постоянный климат и обилие растений и животных на ней. Нашу планету отличают от ее соседей идеальные условия для жизни, но почему?

С момента появления жизни порядка 4 млрд лет назад, Солнце стало на 30 % жарче, но при этом условия на Земле остались неизменными. Подобно Венере и Марсу атмосфера Голубой планеты когда-то на 95 % состояла из двуокиси углерода (СО2), сейчас его лишь 0,03 %, а кислорода – 21 %. На Земле ежегодно огромное количество каменной соли смывается в море и при этом наши океаны не становятся более солеными. Складывается впечатление, как будто условия Земли регулируются. Если это так, то кто или что это делает?

ПРАВИЛА ЖИЗНИ

Изобретатель и независимый ученый Джеймс Лавлок утверждает, что контролируется сама жизнь. Растения, животные, микробы, суша, море и воздух работают в качестве объединенной системы, которую Лавлок называет Гея в честь греческой богини Земли.

Впервые ученый задумался о том, как живые организмы трансформируют планету, когда консультировал НАСА в отношении способов обнаружения жизни на Марсе. Он понял, что жизнь оставляет в атмосфере химическую сигнатуру. На пример, солнечный свет превращает кислород и метан в СО2 и воду.

В марсианской атмосфере мало кислорода или метана, в основном там присутствует смесь газов, являющихся результатом неживых процессов.

Лавлок рассказал НАСА, что это доказательство того, что Марс – мертвая планета, однако ученых интересовало иное. С тех пор были обнаружены шлейфы метана, просачивающиеся из марсианской почвы, однако в ничтожном количестве, чтобы служить доказательством жизни.

Лавлок задал себе вопрос: каким образом регулируются условия на Земле? Его ответом была обратная связь. В природе распространены системы отрицательной обратной связи. Пример этого – баланс между количеством белых медведей и их добычи (морских котиков). С ростом популяции белых медведей уменьшается количество морских котиков. Когда пищи становится мало, медведи погибают. После этого восстанавливается число котиков, а через некоторое время воспроизводится популяция медведей. Год за годом количество колеблется, однако в перспективе численность обеих популяций остается стабильной.

ДОКАЗАТЕЛЬСТВО ЖИВОЙ ПЛАНЕТЫ

Лавлок верит, что подобные механизмы обратной связи действуют в глобальном масштабе для регулирования климата, атмосферы, уровня содержания минеральных элементов и многого другого на Земле.

Ученые-экологи быстро восприняли идею живой Земли, однако другие ученые, включая биолога-эволюциониста Ричарда Докинза и биохимика Форда Дулиттла, выступили против.

Они считали, что для работы Гея нуждается в какой-либо форме глобального разума. Чтобы ответить своим критикам, Лавлок разработал простую компьютерную модель – «Мир ромашек», показывающую, как два выдуманных вида растений, черные и белые ромашки, могут регулировать климат с помощью обратного эффекта на альбедо (белизне) планеты. Черные цветы утепляют планету, поглощая солнечный свет, а белые ее охлаждают, отражая солнечный свет. «Мир ромашек» показал, что живые организмы могут автоматически регулировать глобальные условия, не нуждаясь в глобальном разуме или прогнозировании.

ЗНАКОМСТВО С ЭМИЛИ

Лавлок привел пример из реальной жизни, обратившись к планктону, производящему серу, – Emiliania huxleyi (или Эмили). Сера в небольшом количестве является крайне необходимой для жизни. Примечательно, что уровень этого элемента в почве остается неизменным, хотя он постоянно вымывается в море.

Лавлок отплыл из Уэльса в Антарктику, анализируя по пути атмосферу, и обнаружил, что количество серы, которое попадает в воздух, уравновешивало число серы, потерянной в почве. Но как она попадает назад?

Работая с учеными Робертом Чарлсоном, Майнратом Андреа и Стивеном Уорреном, Лавлок обнаружил, что капли воды конденсируются вокруг частиц серы в воздухе и формируют облака. Когда на землю из облаков идет дождь, он возвращает серу в почву. Более того, Эмили регулирует климат Земли, контролируя количество серы, попадающей в воздух, и, соответственно, уровень облаков и солнечного света.

Существуют и другие примеры. Деревья и планктон работают вместе над регулированием климата, контролируя уровень СО2 – парникового газа, чрезмерное количество которого повышает температуру нашей атмосферы.

ОТ УГЛЕРОДА ДО ИЗВЕСТНЯКА

Деревья поглощают СО2 из воздуха, задерживая углерод и высвобождая кислород. Когда деревья умирают и разлагаются, углерод уходит в почву, где объединяется в камнях с минералами. Они вымываются в океан, в котором фитопланктон Эмили использует их для строительства своей защитной оболочки. Когда планктон умирает, он опускается на морское дно, постепенно превращаясь в известняк.

Избыточный СО2 увеличивает рост деревьев и (со временем) блокируется в виде известняка. Таким образом, деревья и планктон уменьшают уровень СО2 и помогают бороться с глобальным потеплением. Однако в настоящее время искусственные выбросы СО2 уничтожают этот хрупкий баланс.

Жизнь – в определенной форме – пережила влияние астероидов, ледниковые периоды и вулканические извержения. Отдельные виды могут вымереть, однако жизнь будет продолжаться, поддерживая необходимые для себя условия существования. Восстановление планеты не будет быстрым, и только время покажет, выживет ли человечество, когда Гея прекратит свою работу.