J. E. Lovelock:

GAIA


Szkennelte, javította és tördelte: a Webtigris..


2. FEJEZET


A kezdetek


A tudományos szóhasználatban az eon egymilliárd évet jelent.

A kőzetek adataiból és radioaktivitásuk méréséből megállapítható, hogy a Föld 4 és fél milliárd évvel, azaz 4 és fél eonnal ezelőtt kezdte meg égitestként önálló létét.

Az élet mindeddig legrégebbi nyomai olyan üledékes kőzetekben találhatók meg, melyek több, mint három és fél eonnal ezelőtt keletkeztek. Azonban - ahogyan H.G.Wells megállapította - a kőzetmaradványok csupán annyira tükrözik a múltbéli élet teljességét, amennyire egy bank könyvelése a környéken lakók életét.

Ősi élőlények milliós sokasága és azok számos összetettebb, de még mindig puhatestű leszármazottja élhetett, virágozhatott és tűnhetett el anélkül, hogy bármit is hátrahagytak volna a jövő számára, vagy - továbbfűzve a hasonlatot - bármilyen emléknyomot - csontvázról ne is szóljunk - megőriztek volna a geológiaszertár számára.

Így hát nem meglepő, hogy keveset tudunk arról, hogyan alakult ki az élet bolygónkon és még kevesebbet az evolúció korai irányáról.

De ha figyelembe vesszük, amit a Föld és a bölcsőjéül szolgáló Világegyetem születéséről tudunk, lehet egy-két viszonylag ésszerű elképzelésünk arról a környezetről, melyben az élet - és potenciálisan Gaia - létrejött és megtette a kezdeti lépéseket kölcsönös túlélésük érdekében.

Galaxisunk eseményeit megfigyelve tudjuk, hogy a Világegyetem összetétele hasonlít a lakosságéhoz, melyben a gyermektől a százévesig mindenféle korú egyed megtalálható.

Régi csillagok kihunynak, mint öreg harcosok, mások a dicsőség mutatós fellobbanásával látványosan múlnak ki, közben frissen izzó bolygók és rajzó holdak formálódnak.

Ha spektroszkóppal megvizsgáljuk a csillagközi port és gázködöt, melyből új napok és bolygók jönnek létre, azt találjuk, hogy valamennyien bőségben tartalmazzák az élet építőelemeit alkotó egyszerű és összetettebb molekulákat.

Úgy tűnik, hogy a Világegyetem valósággal telítve van az élet alapvető vegyületeivel.

Majd minden héten érkezik hír a csillagászat frontjáról, hogy valamilyen újabb összetett szerves anyagot fedeztek fel a távoli űrben. Kis túlzással azt mondhatjuk, hogy Galaxisunk az élethez szükséges alkotórészek óriási raktára volna.

Ha el tudunk képzelni egy olyan bolygót, ami nem áll semmi másból, mint órák alkotórészeiből, jogosan feltételezhetjük, hogy az idők folyamán - nagyjából egymilliárd év alatt - a gravitációs erők és a szél állandó mozgása képes lenne legalább egy működő órát összeállítani.

A földi élet valószínűleg hasonló módon keletkezett.

Az egyes molekuláris alkotórészek közötti véletlen találkozások óriási száma és változatossága végül minden bizonynyal a részek olyan szerencsés összekapcsolódását eredményezte, hogy a kapott együttes képes volt életszerű feladatot ellátni, például napfényt begyűjteni és energiáját más olyan műveletek végzésére felhasználni, melyeket egyébként a fizika törvényei megtiltanának és lehetetlenné tennének. (Prométheuszról és a tűz ellopásáról szóló görög mondák és az Ádámról, Éváról és a tiltott gyümölcsről példálódzó bibliai elbeszélés jóval mélyebben gyökeredzhet ősi történelmünkben, mint képzeljük.)

Később, ahogyan egyre több ilyen kezdetleges összekapcsolódott forma jelent meg, néhányuk sikeresen ismét egymásra talált.

Kapcsolatukból új tulajdonságokkal és lehetőségekkel rendelkező egységek kerültek ki. Ezek ismét egyesültek, miközben a gyümölcsöző összekapcsolódások eredménye az alkotórészek mindinkább teljesítőképesebb szövevénye lett, míg végül a létrejövő bonyolult egység már magának az életnek a tulajdonságaival rendelkezett.

Megjelent az első olyan mikroorganizmus, ami képes volt napfényt és környezetének molekuláit felhasználva saját másodpéldányát megteremteni.

Elhanyagolható volt annak az esélye, hogy ezek az egymást követő találkozások elvezetnek az első élőlényhez. Másrészt viszont a Föld ősi anyagát alkotó molekulák véletlen találkozásainak száma minden bizonnyal igen nagy volt.

Az élet létrejöttének valószínűsége ezek szerint majdnem nulla volt, viszont korlátlan számú lehetőség nyílt az ismétlésre.

És egyszercsak megtörtént...

Mindenesetre valószínűbb, hogy így történt, nem pedig titokzatos megtermékenyítés, kivülről érkező spórák vagy valamilyen más külső beavatkozás útján.

Minket elsősorban nem az élet eredete, hanem a létrejövő bioszféra és az ősi földi környezet kapcsolata érdekel.

Milyenek voltak a földi állapotok közvetlenül az élet kezdetét megelőzően, mintegy három és fél eonnal ezelőtt? Miért volt képes bolygónk az életet kihordani és táplálni, miközben legközelebbi testvérei, a Mars és a Vénusz, nyilvánvalóan kudarcot vallottak? Milyen veszélyekkel és majdnem-katasztrófákkal került szembe a cseperedő bioszféra és hogyan segítette elő Gaia jelenléte a fennmaradást?

Ahhoz, hogy megtalálhassuk a lehetséges válaszokat ezekre az érdekes kérdésekre, először vissza kell térnünk magának a Földnek mintegy négy és fél eonnal ezelőtti keletkezési körülményeihez.

Majdnem biztos, hogy Naprendszerünk létrejöttének tér- és időbeli szomszédságában szupernova keletkezett.

A szupernova egy nagyméretű csillag felrobbanása. A csillagászok feltételezése szerint egy csillag a következőképpen juthat erre a sorsra:

égése, vagyis hidrogén- majd héliumatomjainak fúziója során az égés hulladéka nehéz- elemek például vas és szilícium formájában középen összegyűlik.

Amikor a kiégett elemekből álló, hőt és gázokat többé már nem termelő magnak a tömege jóval meghaladja Napunkét, a csillagot saját súlyának ellenállhatatlan ereje másodpercek alatt néhány ezer köbkilométernyi térfogatú, de csillagnyi súlyú testté roppantja össze.

Ennek a különös égitestnek, a neutroncsillagnak létrejötte kozmikus katasztrófát jelent.

Noha az ilyen és hasonló Gfolyamatok részletei még mindig nem világosak, annyi nyilvánvaló, hogy a nagy csillag haláltusájakor egy hatalmas nukleáris robbanás minden kelléke rendelkezésre áll.

A szupernovarobbanás során keletkező írtózatos mennyiségű hő-, fény- és kemény radioaktív sugárzás csúcsértéke eléri a csillagrendszer valamennyi más csillagának együttes kisugárzását.

Egy robbanás hatásfoka ritkán százszázalékos.

Mikor a csillag szupernovaként végzi, a nukleáris robbanóanyag - ami urán és plutónium mellett nagymennyiségű vasat és egyéb kiégett elemet tartalmaz - eloszlik az űrben és éppen úgy szétszóródik, akár egy hidrogénbomba-kísérlet porfelhője.

Bolygónkat illetően az a legeslegfurcsább, hogy nagyrészt valamilyen csillagméretű hidrogénbomba hulladékának göröngyeiből áll.

Még ma, eonok elteltével is épp elég instabil robbanóanyag maradt a Föld kérgében ahhoz, hogy kicsinyített formában megismételhessük az eredeti eseményt.

A kettős- vagy ikercsillagok meglehetősen gyakori képződmények csillagrendszerünkben.

Meglehet, hogy valamikor Napunknak, ennek a csendes és jól viselkedő égitestnek is volt egy nagyméretű társa, amely azonban hamar felélte hidrogénkészletét és szupernovaként végezte.

Az is lehetséges, hogy valamilyen közeli szupernova- robbanás törmeléke összekeveredett a Nap és a bolygók alapanyagát képező csillagközi porral és gázokkal.

Bárhogyan is van, Naprendszerünk kialakulása szorosan kapcsolódik egy szupernovarobbanáshoz.
Nincs más elfogadható magyarázat a Földön található nagymennyiségű bomló atom jelenlétére.

A legegyszerűbb, idejétmúlt Geiger számláló is azt mutatja, hogy egy óriási nukleáris robbanás hulladékán állunk.

Testünkben nem kevesebb, mint hárommillió, az akkori események során instabillá vált atom bomlik el percenként, miközben felszabadítja az egykori hatalmas tűzből elraktározott energiának apró töredékét.

A Föld jelenlegi uránkészlete mindössze 0,72%-ban tartalmaz veszélyes Urán 235 izotópot. Ebből az adatból könnyen kiszámítható, hogy nagyjából négy eonnal ezelőtt a Föld kérgében lévő uránkészlet 15%-a volt urán 235.

Hiszik vagy sem, nukleáris erőművek léteztek jóval az ember előtt is.

Nemrég fedeztek fel egy fosszilis nukleáris reaktort az afrikai Gabonban.

Már két eon óta üzemel.

Akkoriban az Urán 235 aránya már csak néhány százalék volt.

Így azután meglehetősen biztosak lehetünk abban, hogy négy eonnal ezelőtt az urán geokémiai koncentrációja természetes nukleáris robbanások látványos bemutatójához vezetett.

A technika jelenleg divatos pocskondiázása mellett könnyen megfeledkezünk arról, hogy a maghasadás természetes folyamat.

Ha egy annyira bonyolult dolog, mint az élet, létrejöhet véletlenül, akkor nem kell csodálkoznunk azon, hogy egy viszonylag egyszerű szerkezet - a hasadóreaktor - ugyanígy tesz.

Ezek szerint az élet létrejöttekor jóval hevesebb radioaktív sugárzásnak volt kitéve annál, mint ami egyes mai környezetvédőknek gondot okoz.

Ráadásul a levegőben nem volt sem szabad oxigén sem ózon, így a Föld felszíne minden bizonnyal a Nap erőteljes, szűretlen ultraibolya sugárzásának volt kitéve.

A nukleáris és ultraibolya sugárzás veszélyei manapság jobban szem előtt vannak, és néhányan attól félnek, hogy ezek a sugárzások minden földi életet elpusztíthatnak.

Mégis, energiájuk heves árama magának az életnek a bölcsőjét árasztotta el.

A dologban nincs ellentmondás.

A jelenlegi veszélyek valóságosak, de hajlamosak vagyunk azokat eltúlozni.

A sugárzás része a természetes környezetnek és mindig is az volt.

Az élet első megjelenése idején a nukleáris sugárzás romboló, kötéseket szétválasztó hatása még jól is jöhetett, mivel a hibás kapcsolatok lebontásával és az eredeti alapvető kémiai alkotórészek visszanyerésével meggyorsíthatta a kísérletezés fontos folyamatát. Ami pedig a leglényegesebb, ösztönözhette új, véletlen Gkombinációk létrejöttét, amíg az optimális forma ki nem alakult.

Urey tanítása szerint a Föld ősi légköre a Nap megnyugvását követő korai időszakban valószínűleg megszökött.

Bolygónk egy darabig olyan lehetett, mint a Hold mostanság. Később a Föld saját súlyának nyomása és erősen radioaktív tartalmának felszabaduló energiája addig melegítette a belső részt, amíg gázok és vízgőz léptek ki, létrehozva ezzel a légkört és az óceánokat.
Nem tudjuk, hogy meddig tartott ennek a másodlagos atmoszférának a kialakulása, eredeti összetételéről sincs bizonyítékunk.
Feltételezzük azonban, hogy az élet megjelenése idején a belső részekből származó gázok hidrogénben gazdagabbak voltak azoknál, melyek jelenleg távoznak a tűzhányókból.

Az élő anyag alkotórészeit képező szerves vegyületek keletkezése és fennmaradása egyaránt feltételezi nagymennyiségű hidrogén jelenlétét a környezetben.

Amikor számba vesszük az élethez szükséges vegyületek alkotóelemeit, először rendszerint szénre, nitrogénre, oxigénre és foszforra gondolunk, majd pedig a nyomelemekre, többek között vasra, cinkre és kalciumra.
A hidrogént, ezt a mindenütt jelenlévő anyagot, amiből a Világegyetem nagyrésze felépül és ami jelen van minden élő szervezetben, magától értetődőnek vesszük.
Fontossága és változatos előfordulása azonban felülmúl mindent.
Lényeges alkotórészét képezi az élet más kulcselemeiből álló vegyületeknek.

A Nap üzemanyagaként elsőrendű forrása annak a bőségesen áramló ingyenes energiának, ami lehetővé teszi az életfolyamatok elindítását és fenntartását.

A víz, ez a másik létszükségleti anyag - ami olyannyira hétköznapi, hogy hajlamosak vagyunk megfeledkezni róla - atomi arányokban kétharmadában szintén hidrogénből áll.

Egy bolygón a szabad hidrogén mennyisége állítja be a redukciós-oxidációs, azaz a redoxipotenciált.
Ez a környezet redukáló illetve oxidálóképességét méri. (Oxidáló környezetben az elemek oxigént vesznek fel, a vas például rozsdásodik. Redukáló, hidrogénben gazdag atmoszférában az oxigénvegyületek le akarják adni oxigéntartalmukat, a rozsda ismét vassá alakul.)
A pozitív töltésű hidrogénatomok mennyisége szabja meg a sav-bázis viszonyt is, amit a vegyészek péhának hívnak.
A redoxipotenciál és a péhá érték az a két döntő környezeti tényező, amelyek meghatározzák valamelyik bolygó alkalmasságát vagy alkalmatlanságát az élet hordozására.

A Marson leszálló amerikai Viking űrszonda és a Vénuszra leereszkedő orosz Venyera egyaránt azt jelentette, hogy nem észlel életet.

A Vénusz mostanra már majdnem az összes hidrogénjét elveszítette, következésképpen reménytelenül kihalt.

A Marson még mindig van víz, vagyis vegyileg kötött hidrogén, de felszíne annyira oxidált, hogy meg van fosztva azoktól a szerves molekuláktól, melyekből az élet felépülhet.
Mindkét bolygó mostanra nemcsak, hogy halottá vált, de soha nem is hordozhat már életet.

Noha nagyon kevés közvetlen adatunk van a Föld kémiájáról az élet kialakulásának idejéből, annyit mindenképpen tudunk, hogy a jelenlegivel ellentétben nem volt oxidáló jellegű.
A szükséges vegyületek kialakulhattak és elegendő ideig fennmaradhattak ahhoz, hogy az élet létrejöhessen.

Valószínűnek tűnik, hogy eonokkal ezelőtt a Földön, a Vénuszon és a Marson hasonló viszonyok uralkodtak.
A felszín gazdag volt szén-dioxidban és vízben, ezenkívül nyomokban redukáló gázokat is tartalmazott: hidrogént, metánt és ammóniát.

Ahogy azonban a vas rozsdásodik vagy a gumi öregszik, úgy válik idővel még egy bolygó is hervadttá és kopárrá, ha az élethez nélkülözhetetlen hidrogén a Világűrbe szökik.

A fentiek alapján a Földnek az élet keletkezésekor valószínűleg enyhén redukáló légköre és erősen redukáló óceánja volt.

Az óceán a színvashoz vagy a szulfidion formájában jelenlévő kénhez hasonló redukáló anyagok óriási tárháza volt, több mint egy eonon át távoltartva az oxigént az atmoszférától.
Az ősi légkör életfontosságú gáza a szén-dioxid volt. A tudósok most úgy gondolják, hogy mint a légkör domináns gáza, egy, a bolygónkat melegen tartó takarót képezett abban az időben, amikor a Nap a jelenleginél gyengébben sugárzott.

A Föld éghajlatának története egyike a legmeggyőzőbb érveknek Gaia létezése mellett.
Az üledékes kőzetmaradványokból tudjuk, hogy az elmúlt három és fél eon során az éghajlat még egy rövid ideig sem volt teljesen alkalmatlan az élet számára.
Az élet vonalának töretlenségéből kiindulva azt is tudjuk, hogy az óceán se be nem fagyott, se fel nem forrt.
Valóban, az idők során a kőzetekben megkötött oxigénatomok különféle elrendeződésére vonatkozó adatok azt támasztják alá, hogy az éghajlat nagyjából mindig a jelenlegihez hasonló volt.
Kivételek ezalól az eljegesedések, valamint az élet kialakulásának időszaka, amikor viszont kissé melegebb volt.
A hideg, jegesedési szakaszok, a jégkorszakok - ahogy gyakran eltúlozva emlegetik őket - csak a 45 fokos északi és déli szélességeken túli területeket érintették.
Gyakran nem veszünk tudomást arról a tényről, hogy a Föld felszínének 70%-a ezen szélességek alatt terül el. s az úgynevezett jégkorszakok csak a fennmaradt 30%-ot benépesítő növény- és állatvilág életét befolyásolták, de ez a terület - mint ahogyan jelenleg is - az eljegesedések közötti időszakban is részben be volt fagyva.

Első pillantásra úgy tűnhet, nincs semmi különösen szokatlan abban, hogy az éghajlat az utóbbi három és fél eon során állandó volt.

A Föld már kétségkívül régóta beállt a nagy és állandó hősugárzó, a Nap körüli pályájára, úgyhogy miért is számítanánk másra?

A dolog azonban mégis szokatlan a következők miatt:
Napunk, mint tipikus csillag, ismert és elfogadott minta szerint alakult ki.
Ennek alapján a földi élet fennállásának három és fél eonja alatt a Nap energiakibocsátása minden valószínűség szerint legalább 30%-kal nőtt. A Napból származó hő harmincszázalékos csökkenése jóval fagypont alatti középhőmérsékletet eredményezne a Földön. Ha a Föld éghajlatát kizárólag a Nap kisugárzása határozná meg, bolygónk az élet létezésének első másfél eonja során fagyott állapotban lett volna.
A kőzetmaradványokból és magának az életnek fennmaradásából tudjuk, hogy nem uralkodtak ilyen szélsőséges körülmények.

Ha a Föld csupán szilárd, lakatlan objektum lenne, akkor felszíni hőmérséklete a napsugárzás változásait követné. Semmilyen szigetelőruha nem véd meg egy kőszobrot a végtelenségig a tél hidegétől vagy a nyári hőségtől három és fél eonon keresztül. A felszín hőmérséklete valami módon mégis állandó és az élet számára megfelelő volt, mint ahogyan testhőmérsékletünk is azonos értéken marad télen-nyáron, sarkvidéken vagy a trópusokon.

Azt gondolhatnánk, hogy a kezdeti időszak heves radioaktív sugárzása elég volt a bolygó melegen tartásához.

A radioaktív bomlás megjósolható természetén alapuló számítások azonban azt jelzik, hogy noha ezek az energiák a belső részt izzásban tartják, a felszín hőmérsékletére kevés hatással vannak.

A bolygókutatók rendelkeznek néhány magyarázattal az éghajlat állandóságát illetően.

Carl Sagan és munkatársa, Dr. Mullen például nemrég azt feltételezte, hogy az ősidőkben, amikor a Nap még halványabb volt, a légköri ammónia jelenléte segített megőrizni a Föld által felfogott hőt.
Egyes gázok, mint a szén-dioxid vagy az ammónia, elnyelik a Föld felszínéről kiinduló infravörös sugárzást és késleltetik annak kilépését a Világűrbe.

Ma az az általános vélemény, hogy ammónia nem lehetett jelen elegendő koncentrációban. Sokkal valószínűbb, hogy szén-dioxid szolgált a Földet melegen tartó üvegházi takaróként.
Ez a meleg ruha gáznemű megfelelője. A ruházattal szemben megvan az a további előnye, hogy átereszti a Nap beérkező látható és infravörös-közeli sugárzását, melyek a Föld által felvett hő majdnem teljes egészét szállítják.

Más tudósok, főleg Meadows professzor és Ann Henderson-Sellers a Leicester-i Egyetemről azt feltételezték, hogy az ősidőkben a Föld felszíne sötétebb volt és így a mainál nagyobb részt nyelt el a napsugárzásból.

Az űrbe visszasugárzott napfényhányad mérőszámát a bolygó albedójának vagy világosságának nevezik.
Ha a felszín tökéletesen fehér, akkor az összes napfényt visszasugározza az űrbe és erősen lehül. Ha egészen fekete, minden napfényt elnyel és felmelegszik.
Az albedo változása láthatólag kiegyenlíti a fakóbb Nap kisebb hősugárzását.

Jelenleg a Föld felszíne nagyjából közepes fehérségű, félig felhők takarják.
A felszín a bejövő napfény mintegy 45%-át veri vissza.

A felszín - dacára a Nap gyengébb sugárzásának - meleg és az embrionális élet számára kellemes volt.

A szokatlan téli melegre mindössze két magyarázat van forgalomban:

a szén-dioxid és ammónia "üvegház-gázok" jelenléte, valamint a földi szárazföldek eltérő eloszlásából adódó alacsonyabb albedo.

Mindkét magyarázat csak bizonyos fokig igaz.

Ahol érvényességüket vesztik, ott pillantjuk meg először Gaiát, legalábbis ott válik szükségessé létének feltételezése.

Az élet először valószínűleg a tengerben, a sekély vizekben, torkolatokban, folyózátonyoknál és nedves területeken alakult ki.

Ezekről a legrégebben lakható területekről terjedt szét, hogy ellepje a bolygót.
Miután létrejött az első bioszféra, elkerülhetetlenül megváltozott a földi környezet kémiája.

Az ősi élet alapjául szolgáló nagyszámú szerves vegyület olymódon látta el a cseperedő teremtményt a növekedéséhez szükséges élelemmel, ahogyan a tyúktojás tápanyagai teszik. Azonban a csibétől eltérően az élet számára a "tojáson" kívül csak korlátozott mennyiségben állt rendelkezésre táplálék. Ahogyan a létfontosságú kulcsvegyületek megritkultak, a csecsemő minden bizonnyal a következő válaszút elé került:
vagy éhenhal, vagy megtanulja a napsugárzás erejét felhasználva alkotórészeit a környezet alapanyagaiból felépíteni.

Hasonló választás kényszere gyakran felmerült és ez megnövelte a terjeszkedő bioszféra változatosságát, önállóságát és tartósságát. Valószínűleg ekkor jöttek először létre ragadozók és zsákmányállatok, ekkor alakult ki az első tápláléklánc.
Az élő szervezetek természetes pusztulása és bomlása minden bizonnyal bőségesen ellátta kulcsanyagokkal a közösséget, néhány faj azonban kényelmesebbnek találhatta, hogy az élők elfogyasztásával vegye magához a nélkülözhetetlen összetevőket.

A Gaia-elmélet eljutott arra a fokra, hogy numerikus modellek és számítógép segítségével kimutatható: a ragadozók és zsákmányállatok különféle láncai állandóbb és erősebb környezeti rendszert képeznek, mint valamilyen elkülönült, önmagában zárt faj, vagy fajok erősen korlátozott mértékben kevert kis csoportja.
Ha ez a megállapítás igaz, akkor valószínűnek tűnik, hogy a bioszféra változatossága létrejötte után gyorsan nőtt.

Ezen szüntelen élettevékenység lényeges következménye a légköri ammónia, szén-dioxid és metán keresztüláramoltatása volt a bioszférán.

Amikor az egyéb tápforrások kimerülőben voltak, ezek a gázok biztosították a nélkülözhetetlen szenet, nitrogént és hidrogént. Ennek eredményeképpen a légkörben csökkent a fenti gázok mennyisége: a szén és a nitrogén kötött formában, szerves törmelékként lerakódott a tengerfenékre, esetleg magnézium- és kalcium-karbonátként beépült az ősi élőlényekbe.

Az ammónia bomlása során felszabaduló hidrogén egy része más elemekhez kapcsolódott, elsősorban oxigénhez, ily módon vizet képezve. Másik része hidrogéngáz formájában kiszökött a Világűrbe. Az ammóniából származó nitrogén jelenlegi, majdnem semleges formájában molekuláris kötésű nitrogéngázként a légkörben maradt.

Ezek a folyamatok a mi időnkkel mérve lassúnak tűnhetnek, de néhány tizednyi eon elteltével - ahogyan a szén-dioxid fokozatosan fogyott - a légkör jelentősen átalakult.
Ha a bolygót a gyengébb napsugárzás ellenére ezen gázok védőhatása melegen tartotta, ezt minden bizonnyal a felszíni hőmérséklet csökkenésének kellett követnie.

Sagan és Mullen szerint az éghajlati status quot a bioszféra tartotta fenn, megtanulva az általa táplálékként elfogyasztott ammónia előállítását és újrafelhasználását.

Ha ez így van, akkor Gaiára itt volt szükség először.

Az éghajlat természeténél fogva ingadozó. Ma már - hála Mihalanovich jugoszláv meteorológusnak - meglehetősen biztosak vagyunk benne, hogy a múlt jegesedési időszakai a Föld Nap körüli pályájának egész csekély változásai következtében jöttek létre. Az egyik félgömb által felfogott hőmennyiség mindössze 2%-os csökkenése elegendő a jégkorszak létrejöttéhez.

Látjuk már tehát annak a félelmetes következményeit, hogy a felnövekvő bioszféra a légkört fogyasztotta, mivel abban a kritikus időszakban a Nap sugárzása nem csupán kettő, hanem harminc százalékkal volt a mainál kisebb.

Nézzük meg, mi történt volna akár csak egy kis zavar, például kétszázalékos további lehűlés esetén, ami ma jégkorszakot okozna.

A szén-dioxidtakaró táplálékként való felhasználása csökkentette volna a bolygó hőmérsékletét. A fagyponthoz közeledve a terjedő hó- és jégfelületek gyorsan növelték volna a Föld albedoját, vagyis az űrbe visszavert napsugárzás arányát. 25%-kal kisebb fényességű Nap esetén elkerülhetetlen lett volna bolygószerte a hőmérséklet gyors esése. A Föld fagyos, fehér, stabil és halott gömbbé vált volna.

Másrészről viszont, ha a felnövekvő Gaia a légköri takaró felélését más üvegház-gáz - pl. metán - termelésével túl gyorsan akarta volna kiegyenlíteni, akkor még gyengébb Nap mellett is gyors felmelegedés és ellenkező irányú ördögi kör jött volna létre.
Növekvő melegedés mellett egyre több üvegház-gáz keletkezett volna és egyre kevesebb hő jutott volna az űrbe. A további hőmérséklet- növekedés során vízgőz került volna a légkörbe, ami a leghatásosabb üvegház-gáz. A bolygó végső állapota a Vénusz mai helyzetéhez hasonlítana, noha kevésbé lenne forró.
A hőmérséklet megközelítené a 100 Celsius fokot, ami jóval az élet által elviselhető felett van. Megint csak stabil, de halott bolygót kapnánk.

Lehetséges, hogy a felhőképződés természetes negatív visszacsatolású folyamata vagy más, még ismeretlen jelenség fenn tudott volna tartani valamilyen, az élet számára legalább elviselhető állapotot, de ha ezek a biztonsági eszközök nem álltak rendelkezésre, akkor a bioszféra kénytelen volt kísérletezés útján megtanulni környezetének szabályozását.

Ezt először széles tartományban végezte, majd a szabályozás finomításával az élet számára nagyjából az optimális állapotot tartotta fenn.

Többről volt szó, mint csupán elegendő szén-dioxidot termelni az elfogyasztott helyett.
A termelés megfelelő szintentartása érdekében szükségessé vált a hőmérsékletet és a légköri szén-dioxidmennyiséget érzékelő eszközök kifejlesztése is.
A bioszféra megteremtette ezt az aktív - noha kezdetleges - szabályozórendszert és ez lehetett az első jele annak, hogy Gaia a részek összességéből létrejött.

Amennyiben készek vagyunk úgy tekinteni a bioszférára, mint ami - hasonlóan a legtöbb élőlényhez - képes környezetét szükségleteinek megfelelően átalakítani, akkor ezek a korai kritikus éghajlati problémák sokféle módon megoldódhattak.

A legtöbb élőlény képes színét álcázás, figyelmeztetés vagy figyelemfelkeltés céljából megváltoztatni.
Ahogyan fogyott a szén-dioxid és a kontinensek az albedot növelő kedvezőtlen helyzetbe sodródtak, a bioszféra magát és a Földet csupán elsötétüléssel is melegen tarthatta.

Awramik és Golubic, a Bostoni Egyetem munkatársai megfigyelték, hogy sós mocsarakban, ahol az albedo egyébként magas, világos színű mikroorganizmusok szőnyegei az évszakok fordultával sötétebbé váltak.
Lehetséges, hogy ezek a fekete rétegek - melyek valamilyen ősi életforma leszármazottai - egy régi melegtartalékolási módszer élő emlékei?

Másrészt viszont, ha a túlmelegedés okozott volna gondot, abban az esetben valamilyen tengeri bioszféra szabályozhatta volna a párolgást, szigetelő tulajdonságú monomolekuláris réteget képezve a vizek felszínén.

Amennyiben ily módon megakadályozható lett volna az óceánok melegebb területein a párolgás, akkor megelőzhető lett volna a légköri vízgőz túlzott felhalmozódása és az infravörös sugárzás elnyelődése következtében kialakuló hirtelen felmelegedés.

Az előzőekben olyan eszközöket ismertettünk, melyekkel a bioszféra aktív módon tarthatta fenn a számára kellemes környezetet.

Egyszerűbb rendszerek - például egy méhkas vagy az ember - vizsgálata kimutatta, hogy a hőmérsékletszabályozás minden bizonnyal több különféle módszer együttes alkalmazásával működik, nem pedig egyfélével.
A nagyon távoli időszakok történetét soha nem fogjuk megismerni. Valószínűségi alapon talán csupán, kiindulva abból a majdnem bizonyosra vehető tényből, hogy az élet folyamatosan fennmaradt és nagyjából állandó éghajlatnak volt kitéve.

A bioszféra első aktív környezetátalakító feladata valószínűleg az éghajlattal és a hidegebb Nappal állt kapcsolatban.
Vannak azonban más fontos környezeti sajátosságok is, amiket az élet fennmaradása érdekében finom egyensúlyban kellett tartani.

Egyes létfontosságú elemekre nagy mennyiségben, másokra nyomokban volt szükség, bizonyos időszakokban pedig valamennyiüket gyorsan át kellett csoportosítani.
Gondoskodni kellett a mérgező hulladékról és a szemétről, sőt, lehetséges újrafelhasználásáról is. A savasság értékére is figyelni kellett, mindenütt semleges vagy enyhén lúgos környezet fenntartására volt szükség. A tengereknek sósaknak kellett maradniuk, de nem túl sósaknak és még folytathatnánk a sort.

Ezek voltak a főbb szempontok, de vannak mások is.

Amint láttuk, az első élő rendszer már létrejöttekor képes volt abból előnyt meríteni, hogy közvetlen környezetében bőségesen álltak rendelkezésére a kulcsösszetevők.
Ezt követően pedig az izmosodó bioszféra megtanulta ezeket az összetevőket a levegő, a tenger és a földkéreg alapvető nyersanyagaiból előállítani.
Az élet elterjedésével és változatosságának növekedésével létfontosságú feladattá vált a különleges mechanizmusokhoz és működésekhez szükséges nyomelemek biztosítása is.

Minden sejtes felépítésű élőlény kémiai folyamatgyorsítók - katalizátorok- egész sorát alkalmazza. Ezeket enzimeknek nevezzük.
Sokuk bizonyos elemek egész kicsiny mennyiségét igényli a hatásos működéshez.
Az egyik enzim például - a karbonanhidráz - segíti elő a sejt és környezete közötti szén-dioxid forgalmat.
Ez az enzim kialakulásához azonban cinket igényel. Más enzimeknek magnéziumra, vasra vagy vanádiumra van szükségük. Sok egyéb nyomelem - kobalt, szelén, réz, jód, kálium - életfontosságú jelenlegi bioszféránk aktivitása szempontjából.

Nem kétséges, hogy a múltban is hasonló igényeket kellett kielégíteni.

Ezeket a nyomelemeket kezdetben a megszokott módon gyűjtötték össze, merítve a környező tartalékokból.
Később az élőlények elszaporodásával a ritkább elemekért folytatott versengés csökkentette a készleteket és korlátozta a további terjeszkedést.
Ha - amint az valószínű - a Föld sekély vizei álltak az ősi élettel kapcsolatban, akkor ezeknek a kulcselemeknek egyike-másika kikerült az aktív használatból, amikor a halott sejtek és vázak a tengerfenék iszapjába és sarába hullottak le. Lerakódásuk után más üledékek betakarták és elásták a törmeléket, így létfontosságú nyomelemek vesztek el a bioszféra számára mindaddig, amíg a földkéreg időről-időre ismétlődő megemelkedése fel nem szakította a temetkezési helyeket.

A geológiatörténet nagykiterjedésű üledékes kőzetágyai tanúsítják ennek az elhalási folyamatnak a méreteit.

Az élet kétségtelenül a maga módján - szakadatlan evolúciós kísérletezés során - birkózott meg a magateremtette problémával.

Olyan fajok jöttek létre, melyek hulladékeltakarítóként abból éltek, hogy az értékes kulcselemeket kivonták az elpusztult tetemekből, mielőtt azok elsüllyedtek volna.

Más rendszerek bonyolult kémiai és fizikai hálózatokat hoztak létre, melyekkel összegyűjtötték a tenger ritka anyagait. Ezek később a nagyobb termelékenység érdekében összefogtak és együttműködést alakítottak ki.
Az összetettebb, közös tevékenységre képes hálózat teljesítőképessége és ereje felülmúlta a résztulajdonságok összességét, ezért az bizonyos fokig Gaia egyik megjelenési formájaként is felfogható.

Az ipari forradalom óta társadalmunk a létszükségleti anyagok hiánya és a helyi környezetszennyezés miatt komoly vegyi eredetű gondokkal került szembe.

Az ősi bioszféra valószínűleg hasonló problémákkal küzdött.

Az első találékony sejtes rendszer, miután először a maga, később a közösség javára elsajátította a cink környezetből való kinyerésének módját, valószínűleg tudtán kívül begyűjtötte a hasonló, de mérgező higanyt is. Az ilyen természetű tévedések minden bizonnyal a világ első környezetszennyezési baleseteihez vezettek.

Ahogyan általában, úgy ez a sajátos gond is a természetes kiválasztódás útján oldódott meg.
Ma már ismerünk olyan mikroorganizmusrendszereket, melyek képesek a higanyt és más mérgező elemeket azok illékony metilszármazékaivá átalakítani.

Minden bizonnyal ezek a szervezetek a mérgező hulladékok feldolgozásának legősibb eljárását alkalmazzák.

A környezetszennyezés - ellentétben azzal, amit gyakran hangoztatnak - nem az erkölcsi romlottság eredménye, hanem az életműködések elkerülhetetlen következménye.

A termodinamika második főtétele világosan kimondja, hogy az élő szervezet alacsony entrópiájú, bonyolult dinamikus rendszere csak úgy működhet, ha a környezet felé alacsony szintű termékeket és energiát választ ki.
A bírálat csak akkor állja meg a helyét, ha képtelenek vagyunk a kérdés megválaszolására világos, kielégítő és előnyös megoldást találni.
A fű, a bogarak vagy akár a gazdálkodó számára a tehéntrágya nem szennyezés, hanem értékes ajándék.
Egy ésszerű világban sem szűnne meg az ipari hulladék, hanem újra felhasználnák.
A jogi tilalom negatív, korlátokat szabó válasza éppoly ostobaságnak tűnik, mint a tehenek trágyakibocsátása ellen jogszabályt alkotni.

Sokkal komolyabb fenyegetést jelenthettek az ősi bioszféra egészségére nézve a bolygókörnyezet növekvő zavarai.

A metán szén-dioxiddá és a szulfidok szulfátokká alakulása az egyensúlyt a nagyobb savasság felé tolhatta volna el.
Ezt az élet nem bírta volna ki.

Nem tudjuk, hogyan oldódott meg ez a kérdés, de az viszont biztos, hogy - már amennyire méréseinkkel vissza tudunk nyúlni a múltba - a Föld mindig is a jelenlegi, kémiailag semleges állapotának közelében volt.
A Mars és a Vénusz igen savas összetételű, túlságosan is savas az élet bolygónkon létrejött formája számára.

Jelenleg az egész világra kiterjedő bioszféra évente 1000 megatonna ammóniát termel. Ez nagyjából megegyezik azzal a mennyiséggel, amire a kén- és nitrogénvegyületek természetes oxidációjából keletkező kén- és nitrogéntartalmú savak semlegesítéséhez szükség van.
Lehet, hogy az egybeesés csak véletlen, de lehet újabb szem is a Gaia létezését alátámasztó közvetett bizonyítékok láncában.

Az óceán sótartalmának pontos szabályozása éppoly létfontosságú, mint a kémiai semlegesség követelménye.

Ez azonban - mint a 8. fejezetben látni fogjuk - még bonyolultabb és különösebb ügy.

A felnövekvő bioszféra valami módon mégis szakértőjévé vált ennek a kiélezett szabályozási helyzetnek, mint ahogyan sok másiknak is.

Arra kell következtetnünk, hogy ha Gaia létezik, akkor beavatkozásának szükségessége éppoly sürgető volt az élet kezdetén, mint később bármikor.

Elkoptatott közhely az élet ősi szakaszáról, hogy az evolúció a fellelhető energia alacsony szintje miatt korlátozott volt és csak az oxigén légköri megjelenése után gyorsult fel, majd nyert teret az élet ma is létező változatos bőségében.
Ezzel szemben közvetlen bizonyítékunk van arra, hogy létezett egy összetett és sokoldalú, az összes lényeges ökológiai ciklust tartalmazó életközösség, még mielőtt a vázas felépítésű állatok a paleozoikus kor első szakaszában, a Kambriumban megjelentek volna.
Az igaz, hogy a hozzánk hasonló nagytestű mozgó teremtmények és egyes más állatok számára a szerves anyag belső égése és az oxigén kényelmes erőforrást jelentenek.
Annak azonban nincs biokémiai alapja, hogy miért kellene energiában szűkölködni redukáló, hidrogénből és hidrogéntartalmú molekulákból álló környezetben.

Nézzük meg, hogyan mehetett végbe a fordított energiajátszma.

A legősibb élőlények közül néhányan kövületnyomokat hagytak hátra, az ún. stromatolitokat. Ezek a lemezes felépítésű bio-üledékes vázak gyakran toboz vagy karfiol alakúak. Anyaguk mészkő vagy kovaföld. Ma úgy tekintik őket, mint mikrobatevékenység eredményeit. Néhányukat ősi, három eonnál öregebb, kovaszerű kőzetekben találták meg.
Általános formájuk azt sejteti, hogy a napfényt a mai kék moszatokhoz hasonlóan kémiai energiává átalakító, fotoszintetizáló élőlények termékei lehettek.
Egészében véve meglehetősen biztosra vehetjük, hogy az ősi élet egyes válfajai fotoszintézist végeztek, elsőrendű energiaforrásként a Nap sugárzását felhasználva, mivel más, elegendően erős, állandó és nagymennyiségű energia nem állt rendelkezésre.
A korszak heves radioaktivitása biztosíthatta volna a kellő erősségű energiát, de mennyisége csupán alamizsna volt a napsugárzáshoz képest.

Mint láttuk, az első fotoszintetizálók környezete valószínűleg hidrogénben és hidrogéntartalmú molekulákban gazdag redukáló környezet volt.
Az ott élő teremtmények képesek voltak különféle szükségleteik érdekében ugyanakkora kémiai potenciálgradienst létrehozni, mint a mai zöld növények.
Az a különbség, hogy jelenleg az oxigén a sejten kívül van, a táplálék és a hidrogénben gazdag anyag pedig belül, miközben feltételezhető, hogy eonokkal ezelőtt az egész fordítva volt.

Az ősidők egyes fajainak tápanyagai oxidáló anyagok lehettek. Nem feltétlenül szabad oxigén - ahogyan a ma élő sejtek sem tiszta hidrogénnel táplálkoznak -, hanem olyan anyagok, mint például a poliacetilénes zsírsavak, melyek hidrogénnel reakcióra lépve nagymennyiségű energiát szabadítanak fel.
Egyes talajbéli mikroorganizmusok termelnek még ehhez hasonló különös vegyületeket, amelyek megfelelnek az emberi sejtekben energiát raktározó zsíroknak.

Lehet, hogy ennek a fejetetejére állított biokémiának nincs valós alapja.

A lényeg az, hogy a napfény energiáját raktározott kémiai energiává átalakítani képes szervezetek még redukáló légkörben is bőséges kapacitással és szabad energiával rendelkeztek a legtöbb biokémiai folyamat véghezviteléhez.

A földtörténeti adatok azt mutatják, hogy hatalmas mennyiségű vastartalmú kéregkőzet oxidálódott az élet ősi színterén.
Ez bizonyíték lehet arra, hogy az eredeti bioszféra hidrogént termelt és fenntartotta ennek a gáznak és vegyületeinek - ammónia - megfelelő légköri mennyiségét. Utóbbi végül a hidrogén Világűrbe szökéséhez vezetett.
Ycas helyesen jegyezte meg a Nature höz írott levelében, hogy a hidrogén fokozott távozását a Földről biológiai beavatkozás magyarázhatja.

Nagyjából két eonnal ezelőtt a kéreg összes redukáló anyaga gyorsabban oxidálódott, mint ahogyan geológiailag megnyugodott.

Az aerob fotoszintetizáló lények tevékenysége végül a légköri oxigén felhalmozódásához vezetett.

Valószínűleg ez volt a földi élet egész történetének legkockázatosabb időszaka.

Oxigéngáz az anaerob világ légkörében - ez lehetett a legnagyobb levegőszennyezés, amit a bolygó valaha is átélt.

Képzeljük csak el egy olyan tengeri moszat hatását jelenkori bioszféránkra, ami a tengert sikeresen benépesítve az óceán bőséges kloridion-tartalmából napfény segítségével klórt állítana elő.
A klórtartalmú légkör pusztító befolyása a mai életre aligha lehetne rosszabb, mint az oxigéné volt az anaerob életre mintegy két eonnal ezelőtt.

Ez a fontos korszak jelentette a redukáló gázok - metán, ammónia - üvegházhatásának végét.

A szabad oxigén gyorsan reakcióba lépett velük és korlátozta felhalmozódásukat.
A metán jelenlegi mennyisége kicsivel egymilliomod térfogatrész felett van, ez túl kevés a bolygó melegen tartásához.

Mikor az oxigén két eonnal ezelőtt a légkörbe jutott, a bioszféra egy sérült tengeralattjáró személyzetéhez hasonlított, ahol egyrészt minden kézre szükség van a sérült és megrongált rendszerek kijavításához, ugyanakkor a levegőben a mérgező gázok növekvő aránya fenyeget.
A találékonyság azonban diadalmaskodott, a veszélyt leküzdötték.

Nem az emberi módon, helyreállítva a régi rendet, hanem a rugalmas gaiai módszerrel, alkalmazkodás és változás útján segítő baráttá formálva a gyilkos betolakodót.

Az oxigén legelső légköri megjelenése majdnem végzetes katasztrófát jelentett az ősi élet számára.

Túl nagy kérés lett volna, hogy vak véletlen útján kerülhessük el a megfagyás, felforrás, éhezés, savasság, komoly anyagcserezavarok vagy mérgezés miatti pusztulást.
De ha az ősi bioszféra már több volt, mint a fajok egyszerű gyűjteménye, és el tudta sajátítani az egész bolygóra kiterjedő szabályozás képességét, akkor könnyebb megértenünk, hogyan éltük túl azokat a veszélyes időket.


Következő fejezet | Előző fejezet | Vissza a tartalomjegyzékhez