Romolo Tavani / shutterstock

Kita mungkin tidak akan tahu bagaimana kehidupan di Bumi bermula. Mungkin di kolam renang yang diterangi matahari yang cetek. Atau di kedalaman lautan yang menghancurkan batu di bawah permukaan berhampiran keretakan di kerak Bumi yang memuntahkan sup kaya mineral panas. Walaupun terdapat bukti yang baik untuk kehidupan sekurang-kurangnya 3.7 bilion tahun lalu, kita tidak tahu dengan tepat apabila ia bermula.

Tetapi ini melewati beberapa tahun telah menghasilkan sesuatu yang mungkin lebih hebat lagi: kehidupan telah berterusan. Walaupun kesan asteroid besar-besaran, aktiviti gunung berapi cataclysmic dan perubahan iklim yang melampau, kehidupan telah berjaya tidak hanya berpaut kepada dunia berbatu tetapi berkembang maju.

Bagaimana ini berlaku? Penyelidikan kami baru-baru ini diterbitkan dengan rakan sekerja di Malaysia Trend dalam Ekologi dan Evolusi menawarkan bahagian penting jawapannya, memberikan penjelasan baru untuk hipotesis Gaia.

Dibangunkan oleh saintis dan pencipta James Lovelock, dan ahli mikrobiologi Lynn Margulis, yang Gaia hipotesis pada asalnya mencadangkan bahawa kehidupan, melalui interaksi dengan kerak, lautan, dan atmosfer bumi, menghasilkan kesan penstabilan terhadap keadaan di permukaan bumi - khususnya komposisi atmosfera dan iklim. Dengan proses pengendalian diri sedemikian, kehidupan dapat bertahan di bawah keadaan yang akan menghilangkannya pada planet yang tidak mengawal selia.

Lovelock menggubal hipotesis Gaia sambil bekerja untuk NASA di 1960s. Dia mengakui bahawa kehidupan bukan penumpang pasif di Bumi. Sebaliknya ia telah diubahsuai dengan mendalam, menjadikan batu baru seperti batu kapur, mempengaruhi suasana dengan menghasilkan oksigen, dan memandu kitaran unsur-unsur seperti nitrogen, fosforus dan karbon. Perubahan iklim yang dihasilkan oleh manusia, yang sebahagian besarnya adalah akibat daripada kita membakar bahan api fosil dan melepaskan karbon dioksida, hanya cara hidup terkini mempengaruhi sistem Bumi.

Walaupun kini diterima bahawa hidup adalah kuasa yang kuat di planet ini, hipotesis Gaia tetap kontroversial. Walaupun bukti bahawa suhu permukaan mempunyai beberapa pengecualian yang ketara, kekal dalam julat yang diperlukan untuk air cecair yang meluas, ramai saintis menilai ini semata-mata untuk nasib baik. Sekiranya Bumi turun sepenuhnya ke sebuah rumah ais atau rumah panas (berfikir Mars atau Venus) maka kehidupan akan pupus dan kita tidak akan berada di sini untuk bertanya-tanya bagaimana ia telah bertahan lama. Ini adalah satu bentuk hujah pemilihan antropik yang mengatakan tiada apa yang perlu dijelaskan.

Jelas sekali, kehidupan di Bumi telah bertuah. Dalam contoh pertama, Bumi berada dalam zon yang boleh dihuni - ia mengorbit matahari pada jarak yang menghasilkan suhu permukaan yang diperlukan untuk air cair. Terdapat alternatif dan mungkin bentuk kehidupan yang lebih eksotik di alam semesta, tetapi kehidupan seperti yang kita tahu memerlukan air. Hidup juga bernasib baik untuk mengelakkan kesan asteroid yang sangat besar. Gumpalan batu jauh lebih besar daripada yang menyebabkan kematian dinosaur beberapa tahun lalu 66m boleh sepenuhnya disterilkan Bumi.

Tetapi bagaimana jika kehidupan telah dapat menurunkan satu sisi skala nasib? Bagaimana jika kehidupan dalam keadaan tertentu membuat nasib sendiri dengan mengurangkan kesan gangguan skala planet-planet? Ini membawa kepada isu utama yang luar biasa dalam hipotesis Gaia: bagaimanakah peraturan kendiri planet dimaksudkan untuk berfungsi?

Walaupun pemilihan semulajadi adalah mekanisme penerangan yang kuat yang dapat menyumbang banyak perubahan yang kita perhatikan dalam spesies dari masa ke masa, kita tidak mempunyai teori yang dapat menjelaskan bagaimana unsur-unsur hidup dan tidak hidup dari planet menghasilkan peraturan diri. Akibatnya hipotesis Gaia biasanya dianggap sebagai menarik tetapi spekulatif - dan tidak didasarkan pada teori yang dapat diuji.

Memilih untuk kestabilan

Kami fikir kami akhirnya mempunyai penjelasan untuk hipotesis Gaia. Mekanisme ini adalah "pilihan berturut-turut". Pada dasarnya ia sangat mudah. Apabila kehidupan muncul di planet ini, ia akan memberi kesan kepada keadaan alam sekitar, dan ini dapat diatur ke dalam keadaan stabil yang bertindak seperti termostat dan cenderung untuk terus bertahan, atau mengganggu keadaan pelarian seperti peristiwa bola salji Bumi yang hampir memadamkan permulaan kehidupan kompleks lebih daripada 600m tahun yang lalu.

Jika ia stabil maka adegan ditetapkan untuk evolusi biologi selanjutnya yang pada masa ini akan menyusun semula set interaksi antara kehidupan dan planet. Contoh yang terkenal ialah berasal dari fotosintesis yang menghasilkan oksigen sekitar 3 bilion tahun lalu, di dunia yang sebelumnya tidak mempunyai oksigen. Sekiranya interaksi baru ini stabil, maka planet-sistem terus mengawal diri. Tetapi interaksi baru juga boleh menghasilkan gangguan dan umpan balik. Dalam kes fotosintesis ia membawa kepada kenaikan mendadak dalam paras oksigen atmosfera dalam "Acara Pengoksidaan yang Hebat"Sekitar 2.3 bilion tahun lalu. Ini adalah salah satu tempoh yang jarang berlaku dalam sejarah Bumi di mana perubahannya begitu jelas ia mungkin menghapuskan banyak biosfera yang ada, dengan berkesan mengembalikan semula sistem.

{youtube}3rtNO8O2TKA{/youtube} Mekanisme pemilihan.

Peluang hidup dan persekitaran secara spontan menguruskan diri menjadi negara yang lebih tinggi daripada yang anda harapkan. Jika fakta, diberi biodiversiti yang mencukupi, ia mungkin sangat mungkin. Tetapi terdapat had untuk kestabilan ini. Tolak sistem terlalu jauh dan mungkin melampaui titik tip dan cepat runtuh ke keadaan yang baru dan berpotensi sangat berbeza.

Ini bukan latihan teoritis semata-mata, seperti yang kita fikir kita boleh menguji teori itu dalam beberapa cara yang berbeza. Pada skala terkecil yang akan melibatkan eksperimen dengan koloni bakterya yang pelbagai. Pada skala yang lebih besar, ia akan melibatkan mencari biospheres lain di sekitar bintang-bintang lain yang dapat kita gunakan untuk menganggarkan jumlah biosfer di alam semesta - dan bukan hanya bagaimana kemungkinannya untuk hidup muncul, tetapi juga untuk bertahan.

Kaitan penemuan kami terhadap kebimbangan semasa terhadap perubahan iklim tidak melarikan diri. Mana-mana manusia melakukan kehidupan akan dilakukan dalam satu cara atau yang lain. Tetapi jika kita terus memancarkan gas rumah hijau dan mengubah suasana, maka kita berisiko menghasilkan perubahan iklim yang berbahaya dan berpotensi berlalu. Ini akhirnya dapat menghentikan tamadun manusia yang mempengaruhi suasana, jika hanya kerana tidak ada tamadun manusia yang tersisa.

Peraturan diri Gaian mungkin sangat berkesan. Tetapi tidak ada bukti bahawa ia lebih suka satu bentuk kehidupan ke atas yang lain. Spesies yang tak terhitung banyaknya telah muncul dan kemudian hilang dari Bumi sepanjang tahun bilion 3.7 yang lalu. Kami tidak mempunyai sebab untuk berfikir Homo sapiens adalah apa-apa yang berbeza dalam hal itu.

Tentang Pengarang

James Dyke, Profesor Madya Sains Kelestarian, Universiti Southampton dan Tim Lenton, Pengarah, Institut Sistem Global, University of Exeter

Artikel ini pada asalnya diterbitkan pada Perbualan. Membaca artikel asal.

Buku-buku yang berkaitan

at InnerSelf Market dan Amazon