Naujienos

Žemė kaip gyvas organizmas

2023 11 16

Atrodo, kad beveik visą laiką mūsų planetoje egzistavo gyvybė. Nepaisant daugybės išmirimų, ji išliko, nuolat kisdama. Kaip Žemė sukūrė mums ir įvairiausiems mūsų protėviams tokias palankias sąlygas? Kaip užtikrino gana stabilią temperatūrą, kuri būdinga ir daugeliui gyvūnų. Gal pati planeta ilgainiui tapo superorganizmu? Tačiau ar galima lyginti žmogaus organizmą su Žeme?

Akademikas, profesorius  Arūnas Bukantis teigia, kad galima. Tam tikra prasme tai tikrai artimi organizmai. Žemės energijos metinis balansas yra lygus nuliui. Tai reiškia, kad kiek sukaupiama energijos, ypač per vasaros sezoną, tiek jos atiduodama žiemą. Ir galiausiai tas energijos balansas tampa lygus nuliui. Žinoma, galimi trumpalaikiai pažeidimai, kai neatiduodama visa sukaupta energija. Tada kalbame apie klimato atšilimo periodus. O jeigu atiduodama daugiau, negu gaunama, įvyksta klimato atšalimas.

Gajos hipotezė teigia, kad daug procesų Žemės paviršiuje, būtinų gyvybei egzistuoti, priklauso nuo gyvų organizmų sąveikos su neorganiniais elementais. Taip gimė globali sistema, reguliuojanti Žemės paviršiaus temperatūrą, atmosferos sudėtį, vandenynų sūrumą. Pagal Gajos hipotezę, šis balansas palaikomas aktyviai, siekiant išlaikyti optimalias sąlygas gyvybei egzistuoti. Net tuomet, kai kokie nors globalūs įvykiai ar žmonių veikla mėgina sistemą išderinti.

Stabilizacinė sistema egzistuoja nuo seno. Dabar žmogaus veikla pažeidžia šį nulinį balansą. Kadangi Žemė nebegali išspinduliuoti savo energijos į kosminę erdvę infraraudonųjų spindulių pavidalu dėl atmosferoje besikaupiančio anglies dioksido, metano ir kitų šiltnamio efektą sukeliančių dujų koncentracijos didėjimo atmosferoje, planeta šyla. Procesas prasidėjo daugiau kaip prieš 100 metų. Tačiau ar buvo tokių periodų, kai Žemė visa buvo padengta ledu?

Klimatologas A. Bukantis sako: „Tokia hipotezė, žinoma, egzistuoja. Tačiau tai nėra mokslo įrodyta ir sunku būtų tą pagrįsti. Ji turėtų atsidurti gerokai toliau nuo Saulės. Tuomet jau tikėtina, kad galėtų prasidėti globalus apledėjimas. Dabartinėje orbitoje aplink Saulę, kurioje yra Žemė, tokių apokalipsių negali įvykti.“

Viena labiausiai stebinančių planetos ypatybių – gebėjimas milijonus ir net milijardus metų išlaikyti gana stabilią temperatūrą. Nors yra vietų, kur būna labai karšta arba šalta. Kalbant apie rekordus, Mirties slėnyje (JAV) buvo užfiksuotas 57 °C karštis, o Antarktidoje – 89 °C šaltis. Tačiau vidutinės temperatūros diapazonas Žemėje kur kas nuosaikesnis. Akademikas sako, kad šis diapazonas žinomas. Globali temperatūra svyruoja tarp 12 ir 24 °C. Tiesa, pasitaikydavo ir gan ryškių pokyčių. Kartais labai greitai, pavyzdžiui, per 100 mln. metų temperatūra pakisdavo keliais laipsniais. Tačiau kainozojaus eroje prasidėjo nuolatinis vėsimas. Pirmiausia ėmė kristi vandenynų temperatūra, tada atmosferos. Tai buvo susiję su tuo, kad į poliarines sritis atslinko žemynai ir prasidėjo jų apledėjimas.

Šių procesų mechanizmas klimatologams aiškus. Pavyzdžiui, Antarktidoje, paskui ir poliarinėse Šiaurės Amerikos bei Grenlandijos srityse, dėl to ėmė kauptis ledynų kepurės. Jos atspindėjo daug saulės spindulių, taigi ir energijos. Dėl to kainozojaus eroje prieš 66 mln. metų prasidėjo greitėjantis klimato atšalimas, kuris liūdnai baigėsi dinozaurams. Kita vertus, tai ne vienintelis savireguliacijos mechanizmas.

„Išaugęs anglies dioksido kiekis šiltaisiais laikotarpiais iš karto paskatindavo augalijos suklestėjimą. Tai sukeldavo grįžtamąjį efektą. Fotosintezės metu būdavo sunaudojama vis daugiau anglies dioksido. Jo koncentracijai mažėjant, klimatas imdavo vėsti“, – sako A. Bukantis. Šią savireguliaciją, klimato kaitos periodiškumą nuolat mini asmenys, neigiantys žmonijos veiklos įtaką klimatui. Atseit, mūsų planetoje periodiškai vyko ir vėl vyks atšilimai ar atšalimai. Nėra ko nerimauti. Tačiau jie nesuvokia, kad šie pokyčiai trunka milijonus metų.

„Kai kalbame apie žmonijos ir mūsų palikuonių išlikimą, tai nesuderinami laiko masteliai. Mes klimato pokyčius ar ūkinę veiklą prognozuojame 50-čiai, gal 100 metų į priekį. Bet ne 10 mln. metų. Tai esminis laiko mastelių nesutapimas, todėl šių dviejų procesų nereikia painioti“, – pabrėžia klimatologas.

Savireguliacijos arba grįžtamųjų ryšių mechanizmai būdingi ne tik Žemės klimato sistemai, bet ir visai biosferai – t. y. gyvajam pasauliui. Ne tik Gajos hipotezė, bet ir apskritai visa klimato sistemos egzistavimo, jos veikimo teorija pagrįsta grįžtamųjų ryšių efektų supratimu. Būtent tai padėjo atrasti, kad gyvi organizmai yra šios sistemos kūrimo ir palaikymo bendraautoriai.

Gajos hipotezės autorius Jamesas Lovelockas su kolega sukūrė matematinį modelį, pavadintą „Daisyworld“. Ir parodė, kaip organizmams sąveikaujant su aplinka gimsta temperatūros reguliavimo sistema. Tai rodo, kad grįžtamojo ryšio mechanizmai išsivysto dėl savanaudiškos organizmų veiklos. Papildžius modelį triušiais, lapėmis ir kitomis rūšimis, paaiškėjo – kuo didesnė jų įvairovė, tuo geriau reguliuojama temperatūra. Biologinė įvairovė labai svarbi klimato stabilumui išlaikyti. Tą patvirtino 11 metų trukęs tyrimas Minesotoje. Kuo augalų biologinė įvairovė kokioje nors teritorijoje didesnė, tuo jie atsparesni sausrai ir greičiau atsikuria. Kitas įdomus mechanizmas, iliustruojantis grįžtamųjų ryšių svarbą, yra ledynų atliekamas planetos temperatūros valdymas. 

Akad. A. Bukantis primena, kad egzistuoja Simpsono kvantinės evoliucijos teorija. Joje teigiama, kad vykstant atšilimui, ima šilti vandenynai. Jie garuoja, susidaro daugiau debesų, iškrenta daugiau kritulių, kurie maitina ledynus, esančius poliarinėse srityse. Taip kylant temperatūrai ima didėti ir ledynų plotai, jų storis. Kitaip tariant, prasideda ledo masyvų didėjimas. O ledas atspindi saulės spinduliuotę. Vadinasi, kai ledo plotai padidėja kritiškai, jie sustabdo atšilimą. Taigi, atšilimas pirmiausia sukelia ledynų augimą, o tada ledynai sustabdo atšilimą. Akivaizdu, kad vandenynų vaidmuo visuose klimato procesuose ir ypač grįžtamuosiuose ryšiuose yra esminis. Tai gal iš tiesų nereikia nieko daryti, tik truputį pakentėti? Juolab kad atmosferoje esantis anglies dioksidas tirpsta vandenynuose. Deja, čia slypi viena didelė problema. Šiltame vandenyje jo gali ištirpti mažiau negu šaltame. Ir jeigu kalbame ne tik apie atmosferos, bet ir vandenynų temperatūros kilimą, šis mechanizmas gali nesuveikti. Anglies dioksido tirpimas vandenyje ir jo virtimas kalcio karbonatu gali netgi sulėtėti. Todėl vandenynai nepajėgs kompensuoti papildomos, žmogaus generuojamos anglies dioksido emisijos. Kitaip sakant, aktyvi žmonijos ekonominė veikla pagaliau tapo ganėtinai reikšminga, kad galėtų išderinti nusistovėjusius grįžtamojo ryšio mechanizmus.

Akad. A. Bukantis daro prielaidą, kad ši sistema jau yra išderinta. Būtent dėl to, kad anglies dioksido ir kitų šiltnamio dujų koncentracija sparčiai išaugo, deginant iškastinius anglies išteklius, o ne natūraliuoju būdu (pavyzdžiui, dėl ugnikalnių veiklos). Todėl savireguliacijos procesas yra pažeistas. Dabar net ir Gajos hipotezė  dėl to gali nepasitvirtinti. Žmonės nuvertina savo indėlį, keičiant planetos atmosferos sudėtį. Užtenka pažiūrėti į anglies dioksido koncentracijos kaitą per pastaruosius  800 tūkst. metų. Tai tikslūs duomenys, nustatyti pagal ledynų kernų analizę.

Šiuo metu Žemės atmosferoje yra užfiksuota rekordiškai aukšta anglies dioksido koncentracija, ir ji toliau auga. Be to, šiltnamio efektą sustiprina apsauginį ozono sluoksnį ardančios fluorintos dujos, kurių dinozaurų laikais apskritai nebuvo atmosferoje. Klimatologai nuogąstauja, kad dėl šių priežasčių savireguliacija gali nebeveikti.

Skeptikai numoja ranka – kuo šilčiau, tuo geriau. Juk ledynmečio vis tiek kada nors neišvengsime. Ką jau čia žmonija prieš globalias kosmines jėgas, Žemės judėjimo kosminėje erdvėje efektą. Iš tiesų, labai įdomu, ar žinome, ar galime apskaičiuoti, kada bus kitas atšalimas pagal astronominį grafiką? Deja, A. Bukantis nepritaria tokiam optimizmui. Jeigu vertintume astronominių veiksnių poveikį, apskaičiavus šių orbitinių parametrų kaitą, galima numatyti, kad maždaug po 30–40 tūkst. metų galimas minimalus klimato atvėsimas. Tik labai abejotina, ar žmonijai pavyks sulaukti to meto. Tokie eksperimentai ir per dešimtmečius sukaupti duomenys, paleoklimato tyrimai Gajos hipotezę pavertė moksliškai pagrįsta teorija. Esminė išvada būtų tokia: Žemė veikia kaip labai išmani savireguliacinė sistema, kurioje stebėtinai puikiai sąveikauja ir dera fizikiniai, geocheminiai, biologiniai procesai. Tačiau žmogaus veikla šią sistemą baigia išderinti.

Kalbėjosi dr. Rolandas Maskoliūnas, vyriaus. specialistas ryšiams su visuomene