Senda inn spurningu
Sólin Sólin Rís 05:43 • sest 21:13 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 13:37 • Sest 06:11 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 02:59 • Síðdegis: 15:47 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 09:39 • Síðdegis: 21:50 í Reykjavík
Visit the English version

Flokkun:

Þverfræðilegt efni Umhverfismál

Um hvað fjallar Gaiakenningin?

Þorsteinn G. Berghreinsson

James Lovelock

James Lovelock.

Gaiakenningin fjallar um Jörðina sem órofa, lifandi heild. Nánar tiltekið segir kenningin að lífið á Jörðinni sé ekki til komið af tilviljun einni (háðri heppilegri staðsetningu hnattarins í sólkerfinu) heldur stuðli lífmassinn allur að því, með virkum hætti, að hin heppilegu skilyrði til lífs á Jörðinni haldist sem lengst. Að vissu leyti má því líkja virkni hinna ýmsu hringrása og vistkerfa Jarðar við æðakerfi og líffæri sem saman stuðla að viðgangi heildarinnar. Áður en við förum í saumana á þessum samanburði er hins vegar rétt að víkja nokkrum orðum að upphafi hugmyndarinnar og sjá á hverju hún byggist.

Höfundur Gaiakenningarinnar heitir James Lovelock og starfaði sem sérfræðingur hjá NASA snemma á áttunda áratugnum. Þetta var á þeim árum er til stóð að senda könnunarfar til Mars, meðal annars í því skyni að kanna hvort líf væri þar að finna. Hlutverk Lovelocks var að hanna könnunarbúnaðinn fyrir þessa ævintýralegu ferð. Hönnunin var hins vegar síður en svo einföld því engan veginn lá í augum uppi hvernig þekkja mætti líf á öðrum hnöttum, ef það á annað borð fyndist. Einhverju sinni, er hann velti þessu fyrir sér, virti hann reikistjörnuna fyrirheitnu fyrir sér í stjörnusjónauka og varð fyrir eins konar uppljómun: Mars er ekki „lifandi“ með sama hætti og Jörðin. Þar gerist ekkert, samanborið við hinn síkvika og litskrúðuga lofthjúp Jarðar. Fremur en að byggja á tilfinningunni einni, ákvað Lovelock að bera lofthjúp reikistjarnanna tveggja saman tölfræðilega. Munurinn á reikistjörnunum lá þar jafn skýr fyrir:

Samanburður á lofthjúpi Mars og Jarðar:


LofttegundMarsJörðin
Súrefni (O2)0,13%21,00%
Koltvísýringur (CO2)95,00%0,03%
Nitur (N2)2,70%78,00%
Aðrar (námundun)> 2,00%< 1,00%

Efnasamsetningu lofthjúps Mars var auðvelt að útskýra. Hverfandi magn súrefnis á Mars stafar af því að það er afar hvarfgjarnt efni. Það hefur, með öðrum orðum, geysilega sterka tilhneigingu til að bindast öðrum efnum og finnst því ekki auðveldlega svífandi frjálst um. Jarðvegur Mars er rauður af þessum sökum. Hann er afar járnríkur og þegar járn binst súrefni verður það að ryði. Súrefnið er því kyrrt í jarðveginum sem ryð eða bundið kolefni í loftinu sem koltvísýringur. Þau efnahvörf sem líkleg eru til að eiga sér stað á Mars hafa því þegar gert það og fyrir vikið ríkir mjög svo kyrrt jafnvægi í lofthjúpnum.



Landmassar Jarðar og Mars eru svipaðir að flatarmáli. Höf og vötn þekja hinsvegar um 70% af yfirborði Jarðar meðan ekkert vatn hefur fundist á yfirborði Mars.

Þegar Lovelock beindi sjónum sínum frá Mars og að hinni systurreikistjörnu Jarðar, Venusi, reyndist lofthjúpur hennar því sem næst nákvæm eftirmynd af Mars. Koltvísýringur var ráðandi (98%) en súrefni fannst einungis sem snefilefni (í enn minna mæli en á Mars). Hvernig stóð þá á því að hið hvarfgjarna súrefni svífur í ríkulegu magni um lofthjúp Jarðar sem ein af ráðandi lofttegundunum? Á því er ekki til einföld efnafræðileg skýring. Það sem skýrir sérstöðu lofthjúps Jarðar, bendir Lovelock á, er lífið sjálft. Lífið er það ferli sem snýr efnafræðilegri tilhneigingu súrefnis við og varpar því til baka rétt eins og hlut sem áður var kyrrstæður, en er nú lyft af Jörðinni. Þetta ferli rýfur súrefni úr efnatengslum með svokallaðri ljóstillífun. Blaðgræna plantnanna tekur sér súrefni úr koltvísýringi loftsins og vatni jarðvegsins og varpar því út í andrúmsloftið, þvert gegn tilhneigingu efnisins. Við það myndast „stöðugt ójafnvægi“ (e. stable disequilibrium) því súrefnið leitast strax við að hvarfast. Súrefnisframleiðslan helst hins vegar í hendur við súrefnisbindinguna, þannig að hringrásin sjálf helst í jafnvægi. Þetta jafnvægi er aftur á móti ekki dautt eins og á Venusi og Mars, heldur síkvikt.

Magn súrefnis í andrúmslofti er í raun með mesta móti. Ef það væri nokkrum prósentum meira yrði ólíft með öllu á Jörðinni vegna stöðugs bruna (enda hvarfgjarnt efni með eindæmum). Þessar nákvæmu kjöraðstæður sem ríkja við súrefnisframleiðslu og -bindingu eiga einnig við um aðra umhverfisþætti eins og til dæmis saltmagn sjávar og hitastig lofthjúpsins. Frá því líf kviknaði hefur útgeislun sólar aukist um allt að 40% og salt stöðugt borist til sjávar með árframburði. Þrátt fyrir þetta hefur saltmagn sjávar og hitastig lofthjúpsins á sama tíma haldist stöðugt. Þá staðreynd, að þetta fínstillta jafnvægi helst betur en ætla mætti, útskýrir Lovelock sem afrakstur lífsins á Jörðinni sem með virkum hætti hefur í tímans rás mótað sér heppilegt umhverfi. Nákvæmari útlistun á þessu jafnvægisspili lífmassans er að finna í bók sem Lovelock gaf út árið 1979 undir nafninu Gaia: A New Look at Life on Earth.




Gaia er í raun annað nafn á Jörðinni vegna þess að Lovelock var farinn að sjá reikistjörnuna fyrir sér í nýju ljósi; sem heilsteypta veru sem jafnar út óæskilegar sveiflur og græðir eigin sár - rétt eins og lífvera sem viðheldur sjálfri sér sem lengst. Nafnið, sem vísar í grísku frjósemisgyðjuna, fékk hann frá nágranna sínum, Nóbelsverðlaunarithöfundinum William Golding.

Sú hugmynd Lovelocks að Jörðin sé lífvænleg fyrir tilstuðlan lífsins sjálfs mætti talsverðri mótspyrnu á þeim tíma þegar hún var fyrst reifuð seint á áttunda áratugnum. Ekki var nóg með að hún virkaði ævintýraleg og goðsagnakennd, heldur þótti hún óvísindaleg í meira lagi þar sem erfitt væri að sanna hana með tilraunum. Jafnframt var því haldið fram að fínstilling á lífvænleika Jarðar krefðist útsjónarsemi, fyrirhyggju og tilgangsmiðaðrar starfsemi sem lífmassi Jarðar hefði ekki til brunns að bera. Lovelock svaraði þeim mótbárum vísindamanna með stærðfræðilegu tölvulíkani sem sýndi fram á hvernig margbreytileiki lífhjúpsins gæti lagað sig að breyttum aðstæðum (hitasveiflum, breytingum á ljósmagni og fleiru) og stuðlað í leiðinni sjálfkrafa að mótvægi við óæskilegar sveiflur lofthjúpsins, án þess að til þyrfti að koma sérstök meðvitund um æðri tilgang. Tölvulíkanið kallaði Lovelock Daisyworld og útlistaði hann það í annarri bók sinni (Ages of Gaia: A Biography of our Living Earth, 1988) er kom út nokkru seinna. Með þeirri bók má segja að hugmyndin hafi þróast úr tilgátu í prófanlega kenningu.

Risafura

Risafura.

Þegar hér var komið sögu hafði Lovelock staðið á rökstólum um kenninguna árum saman og var kominn á þá skoðun að fyrri hugmynd sín hefði verið full varfærnisleg. Gaiahugtakið hafði takmarkast við lífhvolf Jarðar en nú vildi Lovelock víkka það út og meðtaka ólífrænan hluta Jarðar, jarðskorpuna, sem virkan hluta af hinni stóru lífsstarfsemi. Þetta réttlætti Lovelock með tilvísun í lífríki Jarðar, því á sama hátt og skelin tilheyrir sniglinum er jarðskorpan hluti af Gaia. Enn betra dæmi er risafuran, stærsta lífvera Jarðar, sem telst hiklaust vera lífvera þótt hún sé 99% dauður börkur.

Hvað sem þessari uppfærslu líður hefur Gaiakenningin óneitanlega valdið vissum straumhvörfum í hugarfari samfélagsins. Umhverfissinnar fundu með henni samlíkingu sem skírskotaði sterkar til samkenndar með Jörðinni en þurr fræði gátu. Hægt var með skýrara líkingamáli en áður að vinna að málstað umhverfisins. Vistkerfi Jarðar varð að sama skapi, með vísun í líkama lífvera, skiljanlegra fyrir almenning. Kenningin höfðar þar að auki auðveldlega til ímyndunaraflsins og hafa mjög skáldlegar hugmyndir hafið sig til flugs út frá henni. Ein er sú að mannkynið sé í raun hratt vaxandi taugakerfi reikistjörnunnar sem með tímanum sé að öðlast sjálfsvitund. Á sama tíma vilja jarðbundnari gagnrýnisraddir undirstrika að þrátt fyrir góðan vilja sé ekki hægt að heimfæra það upp á Jörðina að hún fjölgi sér eins og „aðrar“ lífverur. Þannig á kenningin eflaust eftir að togast lengi manna á milli.

Heimildir og myndir:

Höfundur

Þorsteinn G. Berghreinsson

B.A. í mannfræði

Útgáfudagur

20.11.2003

Spyrjandi

Hrefna Þórisdóttir

Efnisorð

Tilvísun

Þorsteinn G. Berghreinsson. „Um hvað fjallar Gaiakenningin?“ Vísindavefurinn, 20. nóvember 2003. Sótt 18. apríl 2024. http://visindavefur.is/svar.php?id=3877.

Þorsteinn G. Berghreinsson. (2003, 20. nóvember). Um hvað fjallar Gaiakenningin? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=3877

Þorsteinn G. Berghreinsson. „Um hvað fjallar Gaiakenningin?“ Vísindavefurinn. 20. nóv. 2003. Vefsíða. 18. apr. 2024. <http://visindavefur.is/svar.php?id=3877>.

Chicago | APA | MLA

Tengd svör

Þessi síða notar vafrakökur Nánari upplýsingar

Ég samþykki
Spyrja

Sendu inn spurningu LeiðbeiningarTil baka

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Senda grein til vinar

=

Um hvað fjallar Gaiakenningin?

James Lovelock

James Lovelock.

Gaiakenningin fjallar um Jörðina sem órofa, lifandi heild. Nánar tiltekið segir kenningin að lífið á Jörðinni sé ekki til komið af tilviljun einni (háðri heppilegri staðsetningu hnattarins í sólkerfinu) heldur stuðli lífmassinn allur að því, með virkum hætti, að hin heppilegu skilyrði til lífs á Jörðinni haldist sem lengst. Að vissu leyti má því líkja virkni hinna ýmsu hringrása og vistkerfa Jarðar við æðakerfi og líffæri sem saman stuðla að viðgangi heildarinnar. Áður en við förum í saumana á þessum samanburði er hins vegar rétt að víkja nokkrum orðum að upphafi hugmyndarinnar og sjá á hverju hún byggist.

Höfundur Gaiakenningarinnar heitir James Lovelock og starfaði sem sérfræðingur hjá NASA snemma á áttunda áratugnum. Þetta var á þeim árum er til stóð að senda könnunarfar til Mars, meðal annars í því skyni að kanna hvort líf væri þar að finna. Hlutverk Lovelocks var að hanna könnunarbúnaðinn fyrir þessa ævintýralegu ferð. Hönnunin var hins vegar síður en svo einföld því engan veginn lá í augum uppi hvernig þekkja mætti líf á öðrum hnöttum, ef það á annað borð fyndist. Einhverju sinni, er hann velti þessu fyrir sér, virti hann reikistjörnuna fyrirheitnu fyrir sér í stjörnusjónauka og varð fyrir eins konar uppljómun: Mars er ekki „lifandi“ með sama hætti og Jörðin. Þar gerist ekkert, samanborið við hinn síkvika og litskrúðuga lofthjúp Jarðar. Fremur en að byggja á tilfinningunni einni, ákvað Lovelock að bera lofthjúp reikistjarnanna tveggja saman tölfræðilega. Munurinn á reikistjörnunum lá þar jafn skýr fyrir:

Samanburður á lofthjúpi Mars og Jarðar:


LofttegundMarsJörðin
Súrefni (O2)0,13%21,00%
Koltvísýringur (CO2)95,00%0,03%
Nitur (N2)2,70%78,00%
Aðrar (námundun)> 2,00%< 1,00%

Efnasamsetningu lofthjúps Mars var auðvelt að útskýra. Hverfandi magn súrefnis á Mars stafar af því að það er afar hvarfgjarnt efni. Það hefur, með öðrum orðum, geysilega sterka tilhneigingu til að bindast öðrum efnum og finnst því ekki auðveldlega svífandi frjálst um. Jarðvegur Mars er rauður af þessum sökum. Hann er afar járnríkur og þegar járn binst súrefni verður það að ryði. Súrefnið er því kyrrt í jarðveginum sem ryð eða bundið kolefni í loftinu sem koltvísýringur. Þau efnahvörf sem líkleg eru til að eiga sér stað á Mars hafa því þegar gert það og fyrir vikið ríkir mjög svo kyrrt jafnvægi í lofthjúpnum.



Landmassar Jarðar og Mars eru svipaðir að flatarmáli. Höf og vötn þekja hinsvegar um 70% af yfirborði Jarðar meðan ekkert vatn hefur fundist á yfirborði Mars.

Þegar Lovelock beindi sjónum sínum frá Mars og að hinni systurreikistjörnu Jarðar, Venusi, reyndist lofthjúpur hennar því sem næst nákvæm eftirmynd af Mars. Koltvísýringur var ráðandi (98%) en súrefni fannst einungis sem snefilefni (í enn minna mæli en á Mars). Hvernig stóð þá á því að hið hvarfgjarna súrefni svífur í ríkulegu magni um lofthjúp Jarðar sem ein af ráðandi lofttegundunum? Á því er ekki til einföld efnafræðileg skýring. Það sem skýrir sérstöðu lofthjúps Jarðar, bendir Lovelock á, er lífið sjálft. Lífið er það ferli sem snýr efnafræðilegri tilhneigingu súrefnis við og varpar því til baka rétt eins og hlut sem áður var kyrrstæður, en er nú lyft af Jörðinni. Þetta ferli rýfur súrefni úr efnatengslum með svokallaðri ljóstillífun. Blaðgræna plantnanna tekur sér súrefni úr koltvísýringi loftsins og vatni jarðvegsins og varpar því út í andrúmsloftið, þvert gegn tilhneigingu efnisins. Við það myndast „stöðugt ójafnvægi“ (e. stable disequilibrium) því súrefnið leitast strax við að hvarfast. Súrefnisframleiðslan helst hins vegar í hendur við súrefnisbindinguna, þannig að hringrásin sjálf helst í jafnvægi. Þetta jafnvægi er aftur á móti ekki dautt eins og á Venusi og Mars, heldur síkvikt.

Magn súrefnis í andrúmslofti er í raun með mesta móti. Ef það væri nokkrum prósentum meira yrði ólíft með öllu á Jörðinni vegna stöðugs bruna (enda hvarfgjarnt efni með eindæmum). Þessar nákvæmu kjöraðstæður sem ríkja við súrefnisframleiðslu og -bindingu eiga einnig við um aðra umhverfisþætti eins og til dæmis saltmagn sjávar og hitastig lofthjúpsins. Frá því líf kviknaði hefur útgeislun sólar aukist um allt að 40% og salt stöðugt borist til sjávar með árframburði. Þrátt fyrir þetta hefur saltmagn sjávar og hitastig lofthjúpsins á sama tíma haldist stöðugt. Þá staðreynd, að þetta fínstillta jafnvægi helst betur en ætla mætti, útskýrir Lovelock sem afrakstur lífsins á Jörðinni sem með virkum hætti hefur í tímans rás mótað sér heppilegt umhverfi. Nákvæmari útlistun á þessu jafnvægisspili lífmassans er að finna í bók sem Lovelock gaf út árið 1979 undir nafninu Gaia: A New Look at Life on Earth.




Gaia er í raun annað nafn á Jörðinni vegna þess að Lovelock var farinn að sjá reikistjörnuna fyrir sér í nýju ljósi; sem heilsteypta veru sem jafnar út óæskilegar sveiflur og græðir eigin sár - rétt eins og lífvera sem viðheldur sjálfri sér sem lengst. Nafnið, sem vísar í grísku frjósemisgyðjuna, fékk hann frá nágranna sínum, Nóbelsverðlaunarithöfundinum William Golding.

Sú hugmynd Lovelocks að Jörðin sé lífvænleg fyrir tilstuðlan lífsins sjálfs mætti talsverðri mótspyrnu á þeim tíma þegar hún var fyrst reifuð seint á áttunda áratugnum. Ekki var nóg með að hún virkaði ævintýraleg og goðsagnakennd, heldur þótti hún óvísindaleg í meira lagi þar sem erfitt væri að sanna hana með tilraunum. Jafnframt var því haldið fram að fínstilling á lífvænleika Jarðar krefðist útsjónarsemi, fyrirhyggju og tilgangsmiðaðrar starfsemi sem lífmassi Jarðar hefði ekki til brunns að bera. Lovelock svaraði þeim mótbárum vísindamanna með stærðfræðilegu tölvulíkani sem sýndi fram á hvernig margbreytileiki lífhjúpsins gæti lagað sig að breyttum aðstæðum (hitasveiflum, breytingum á ljósmagni og fleiru) og stuðlað í leiðinni sjálfkrafa að mótvægi við óæskilegar sveiflur lofthjúpsins, án þess að til þyrfti að koma sérstök meðvitund um æðri tilgang. Tölvulíkanið kallaði Lovelock Daisyworld og útlistaði hann það í annarri bók sinni (Ages of Gaia: A Biography of our Living Earth, 1988) er kom út nokkru seinna. Með þeirri bók má segja að hugmyndin hafi þróast úr tilgátu í prófanlega kenningu.

Risafura

Risafura.

Þegar hér var komið sögu hafði Lovelock staðið á rökstólum um kenninguna árum saman og var kominn á þá skoðun að fyrri hugmynd sín hefði verið full varfærnisleg. Gaiahugtakið hafði takmarkast við lífhvolf Jarðar en nú vildi Lovelock víkka það út og meðtaka ólífrænan hluta Jarðar, jarðskorpuna, sem virkan hluta af hinni stóru lífsstarfsemi. Þetta réttlætti Lovelock með tilvísun í lífríki Jarðar, því á sama hátt og skelin tilheyrir sniglinum er jarðskorpan hluti af Gaia. Enn betra dæmi er risafuran, stærsta lífvera Jarðar, sem telst hiklaust vera lífvera þótt hún sé 99% dauður börkur.

Hvað sem þessari uppfærslu líður hefur Gaiakenningin óneitanlega valdið vissum straumhvörfum í hugarfari samfélagsins. Umhverfissinnar fundu með henni samlíkingu sem skírskotaði sterkar til samkenndar með Jörðinni en þurr fræði gátu. Hægt var með skýrara líkingamáli en áður að vinna að málstað umhverfisins. Vistkerfi Jarðar varð að sama skapi, með vísun í líkama lífvera, skiljanlegra fyrir almenning. Kenningin höfðar þar að auki auðveldlega til ímyndunaraflsins og hafa mjög skáldlegar hugmyndir hafið sig til flugs út frá henni. Ein er sú að mannkynið sé í raun hratt vaxandi taugakerfi reikistjörnunnar sem með tímanum sé að öðlast sjálfsvitund. Á sama tíma vilja jarðbundnari gagnrýnisraddir undirstrika að þrátt fyrir góðan vilja sé ekki hægt að heimfæra það upp á Jörðina að hún fjölgi sér eins og „aðrar“ lífverur. Þannig á kenningin eflaust eftir að togast lengi manna á milli.

Heimildir og myndir:...