Теория Гайи. Планета- живой организм

Предположения о Зем--ле как о целостной живой системе начали возникать в научных кругах ещё в ХVIII-XIX веке. Но более-менее чёткие контуры эта концепция приобрела только в 70-е годы прошлого веках. Её разработчиком стал британский химик Джеймс Лавлок, а само учение обрело название теории Геи.

Дж. Лавлок не просто химик, но и инженер-практик, исследователь и изобретатель. Какое-то время он работал в США при космическом агентстве (НАСА). Он создал и запатентовал ряд приборов, главным образом по исследованию процессов в атмосфере. Ряд его теоретических предположений со временем подтверждались на практике. Например, одно время считалось, что смытая в океан сера возвращается из океана в атмосферу и на сушу в виде сероводорода. Дж. Лавлок предположил, что это не так, и в 1971 г. организовал исследования, в которых доказал, что возврат происходит благодаря другому соединению - диметилсульфиду. Одним словом, авторитет Дж. Лавлока как учёного мало кто ставит под сомнение.

Хорошее название для творческого изыскания - это уже половина успеха. Подобный подход, пожалуй, сыграл немалую роль в популяризации данной теории. Дж. Лавлок прислушался к совету писателя Л. Голдинга и наименовал своё учение в честь древнегреческой богини Земли - Геи. Хотя сам автор теории признаётся, что в эмоциональном, а то и религиозном контексте для него Гея скорее ассоциируется с образом Богородицы. Теория Геи - это в большей мере гипотеза, поскольку полностью доказать, равно как и опровергнуть её, невозможно в силу чрезвычайной сложности самого явления жизни на планете.

Исходя из теории Геи, планета Земля представляет собой целостный организм. Все живые существа на планете тесно связаны не только между собой, но и с объектами неживой природы, в результате чего образуется саморазвивающаяся, неразделимая и саморегулирующаяся система, которая по своим свойствам напоминает физиологическую систему живого организма. Различные экосистемы планеты как бы представляют собой органы этого огромного тела, а само строение имеет чёткую иерархию: клетки - органы - организмы - экосистемы - биосфера, которые одновременно проникают в воздух, воду, почву. Но поскольку основную массу этого тела всё-таки составляют неорганические вещества, то образ этого надорганизма сходен, по мнению Дж. Лавлока, со стволом дерева: жизнь на планете - это очень тонкий слой зелёного камбия под корой, а основная его масса - это неживая древесина, которая в значительной степени порождена этой тонкой плёнкой жизни. Развитие подобного подхода к взаимодействию живого и неживого вещества привело к появлению нового направления в науке - геофизиологии. Совокупность живых организмов, по словам российского исследователя А. Б. Казанского, как бы подстраивает глобальные показатели среды под себя. Сам Дж. Лавлок так описывает эту картину: «Благодаря непрекращающейся активности живых организмов, условия на планете поддерживаются в благоприятном для жизни состоянии на протяжении последних 3,6 миллиардов лет. Любые виды, которые неблагоприятным образом влияют на окружающую среду, делают ее менее пригодной для потомства, будут, в конце концов, изгнаны...»

Высокий уровень самоорганизации Геи обуславливает возможность поддержки ряда её параметров в относительно стабильном состоянии, т. е. саморегуляции, которая свойствена и отдельным живым существам. Например, теплокровные организмы, в том числе и человек, способны поддерживать постоянную температуру своего тела, если конечно внешние температуры не превышают критических величин. Но в случае каких-то внутренних изменений, тех же заболеваний, температура организма может изменяться и расти. Поэтому температура всей планеты относительно стабильна, несмотря на то, что солнечная активность может меняться. Однако внутренние процессы на Земле являются куда более весомыми факторами изменения той же температуры, если что-то начинает происходить не так в гигантском надорганизме.

Теория Геи имеет некоторое сходство с учением В. И. Вернадского о Биосфере. Однако у двух этих концепций есть принципиальные отличия. Гея Лавлока - это планета Земля в целом, а не только живое вещество, поэтому в данной теории вопрос о пространственных границах надорганизма не поднимается. Во-вторых, теория Лавлока категорически не приемлет мысли о контроле планеты со стороны человека, как это выражено в концепции В. И. Вернадского о ноосфере.

Теория Геи имеет немало критиков. Так, биолог П. Уорд отмечает, что многие массовые вымирания на планете происходили по внутренним причинам, из чего следует, что способность к разумной саморегуляции как минимум преувеличена. По мнению другого биолога Р. Добкинза, «эгоизм» теории Дарвина противоречит «альтруизму» саморегуляции Геи, в связи с чем эволюция была бы невозможной. Кроме того, он отмечает, что поскольку планета не способна воспроизводиться, то нет и естественного отбора среди планет. В общем, множество критиков подходят к данной теории со строгой прямолинейностью. С другой стороны, некоторые исследователи указывают на тот факт, что идеи, высказанные Дж. Лавлоком, в целом не выходят за рамки традиционной геофизики, важную роль живых организмов в которой мало кто ставит под сомнение. Поэтому ничего принципиально нового, по их мнению, в теории Геи нет.

Сам Дж. Лавлок и его коллега биолог Л. Маргулис в последнее время всё чаще настаивают на том, что теория Геи не носит сугубо научного характера. Гея как суперорганизм - это не прямой факт, а метафора. Да и устройство жизненных процессов на планете настолько сложное, что традиционный научный анализ вряд ли когда-нибудь сможет дать чёткий ответ на вопрос, что же такое Гея. К этому стоит добавить и тот факт, что философы-экзистенциалисты в ХХ веке неплохо поработали и теперь достоверность самого научного анализа во многом можно поставить под сомнение. Поэтому учение о Гее скорее философское, нежели строго научное. Дж. Лавлок продолжает называть своё учение гипотезой и «способом жизни агностиков», т.е. тех, кто не верит в возможность абсолютного познания мира. В то же время образ Геи, как богини Земли, придал этому учению эмоциональную, можно сказать эстетическую окраску, которую подхватили многие экологически неравнодушные люди. Но нельзя не упомянуть и того факта, что отдельные сомнительные личности нередко спекулируют на таких гипотезах, выдавая желаемое за действительное. Поэтому изначальную теорию Геи следует отличать от различного рода мистических, мифологических, эзотерических и прочих сомнительных наслоений.

Геофизиология предусматривает понятие планетарной медицины. Сам автор теории считает самыми опасными для здоровья Геи изобретениями человечества мотопилу, автомобиль и животноводство. Именно эти явления обуславливают «болезнь» Геи. Исходя из теории Геи, беспокойство только лишь о человеке, как об особом биологическом виде, при помощи технических достижений и с одновременным ухудшением среды обитания для других видов рано или поздно вернётся бумерангом и к человеку. Возомнив себя богом и обольщённый плодами научно-технического прогресса, человек начинает бороться с Геей, забывая, что он всего лишь один из её компонентов. Поэтому человека ждёт неминуемое поражение, поскольку это борьба против самого себя.

Гея – живая Земля

Наш планетарный дом, голубая планета Земля, плывущая в темном пространстве космоса, – живая она или нет? Возможные ответы: «Конечно, да!», «Конечно, нет!» и еще: «Частично живая, частично – нет». Все они имеют право на существование, но, прежде чем выбрать правильный ответ, давайте задумаемся: что мы знаем о нашей планете? Знаем ее внутреннее строение – ядро, мантию, кору и внешние оболочки (литосферу, гидросферу и атмосферу). Еще знаем, что у Земли есть один естественный спутник и что благодаря силам гравитации она обращается вокруг Солнца. Но главное, есть условия для существования жизни: вода и атмосфера с нужным содержанием кислорода и защитным озоновым слоем. И поэтому на Земле растут растения, ходят животные, летают птицы, плавают рыбы, и все вместе это пронизано мириадами вездесущих микроорганизмов и бактерий, обитающих практически повсеместно.

Разные науки помогают нам изучать нашу планету: гео логия, гео морфология, гео графия и многие другие гео- . В названиях их присутствует греческий корень. Древние греки почитали богиню Земли Гею (др.–греч. ????), мать всего, что живет и растет на ней.

Сегодня развивается новая наука геофизиология, теория о живой Земле, началом которой стала гипотеза Геи, предложенная в 1970-х годах английским ученым Джеймсом Лавлоком. Лавлок считает, что «эволюция всех биологических организмов настолько тесно связана с эволюцией их физического окружения в масштабе планеты, что вместе они составляют единую саморазвивающуюся систему, которая сама себя регулирует, напоминая физиологические свойства живого организма». Сам автор с сожалением пишет, что, когда рождалась гипотеза Геи, он еще не был знаком с трудами В. И. Вернадского о биосфере, а по сути Гея и биосфера очень близки.

Итак, биосфера – живая оболочка Земли, область распространения жизни, где живое и неживое сильно перемешаны. Можно ли представить себе птицу без воздуха, рыбу без воды, растение без почвы? Можно, конечно, с научной целью «вынуть» живое из неживого, например пчелу из улья. Если даже как следует кормить ее и предоставить все необходимые условия, то все-таки через несколько дней пчела погибнет. Улей – это не безликая «окружающая среда», а ее родной дом, жилище (греч. ?????, отсюда экология – наука о доме). А выживет ли без дома животное? А человек?

В биосфере все неразделимо и взаимосвязано, взаимодействует и дополняет существование друг друга. Представьте, например, спил живого дерева. На нем является живым только очень тонкий слой клеток – камбий, расположенных по периметру, как раз под корой. Все остальное – пробковый слой и кора (то есть более 97 % дерева) – отмершие клетки. Так же и живая оболочка Геи, биосфера, тонкой пленкой покрывает планету. Если представить Землю в виде баскетбольного мяча с нарисованными на нем океанами и странами, то толщина биосферы будет примерно равна толщине краски.

Согласно еще одной современной теории – теории автопоэза (самотворчества) чилийских нейробиологов У. Матураны и Фр. Варелы – Земля это живая самосохраняющаяся и самопорождающаяся система. Ведь она «обучается» жизни, реагирует на изменения, приспосабливаясь к ним и сохраняя себя. Но есть предел, который переступать нельзя. Такие глобальные процессы, как изменение климата, разрушение озонового слоя, таяние арктических льдов и деградация коралловых рифов, очевидно, говорят о том, что наша планета не здорова.

«Гея сделала меня планетарным врачом, и, поскольку я воспринимаю свою профессию всерьез, мне волей-неволей приходится сообщать дурные вести», – пишет Лавлок. Он считает, что человечество можно назвать «нервной системой» Земли, благодаря которой Гея осознает себя, познает свой облик и место во Вселенной. Но эта «нервная система» Геи приносит ей же самой неисчислимые бедствия. На одном из сайтов интернета можно найти такой анекдот. Встретились в космосе две подружки-планеты. Одна из них пожаловалась другой на то, что очень плохо себя чувствует, так как у нее завелись люди. Собеседница глубоко посочувствовала и вспомнила, что подобная же неприятная напасть приключалась и с нею. Но она тут же успокоила несчастную, зная по личному опыту, что болезнь не смертельна и заверила подругу, что та обязательно с ней справится.

«Весь облик Земли, климат, состав горных пород, воздуха и океанских вод являются не только результатом геологических процессов, но и следствием присутствия жизни. Благодаря непрекращающейся активности живых организмов условия на планете поддерживаются в благоприятном для жизни состоянии на протяжении последних 3,6 миллиардов лет. Любые виды, которые неблагоприятным образом влияют на окружающую среду, делают ее менее пригодной для потомства, будут в конце концов изгнаны так же, как более слабые, эволюционно неприспособленные виды…» (Дж. Лавлок).

Еще в 20-х годах прошлого века В. И. Вернадский предупреждал о возрастающем влиянии человека на эволюцию биосферы, «поскольку человек разумный – невиданная по своим масштабам геохимическая сила, которая увеличивает свое влияние по мере развития научной мысли». Предвидя тенденции воздействия человека на природу, ученый все-таки с оптимизмом мечтал о постепенном переходе биосферы в качественно новое состояние – ноосферу, сферу разума.

Все люди разные, и не все, подобно Джеймсу Лавлоку, станут планетарными терапевтами. В древности этим термином называли особых людей – врачевателей души человека, служащих его высшим добродетелям и достоинствам (др.–греч. ?????????? «прислужник»). Тем более это неимоверно трудно, когда речь идет о планете, космическом существе, пространственные и временные горизонты которого намного превышают человеческие. Но каждому из нас по силам, по крайней мере, не быть «диатезом» на теле Земли, Геи – своего единственного и родного дома.

Ольга Короткова

Земля представляет собой единый живой организм.

Гея — греческая богиня, которая вывела мир из хаоса. Гипотезу Геи выдвинул английский ученый Джеймс Лавлок, работавший в НАСА в начале 1960-х годов, в период, когда только начинались поиски жизни в Солнечной системе. Исходя из того факта, что земная атмосфера значительно отличается от атмосфер безжизненных планет, Лавлок утверждал, что наша планета и ее биосфера представляют собой некий живой организм. Он говорил: «Земля — больше, чем просто дом, это живой организм, и мы являемся его частью».

Как относиться к этой гипотезе, непонятно. Ведь в ней нет четко определенных выводов, которые можно было бы проверить экспериментально, а такая проверка требуется любой научной теории. Некоторые (в том числе и автор этих строк) считают, что эту гипотезу лучше рассматривать как литературную метафору — возможно, полезную при рассуждении о планетах, но недостаточно точную. Но у нее есть и свои приверженцы среди серьезных ученых (например, американский биолог Линн Маргулис).

Сторонники гипотезы отмечают, что она предполагает наличие механизма обратной связи со стороны живых организмов, благодаря чему планета остается пригодной для жизни. Приводится такой пример: повышение содержания углекислого газа в атмосфере приводит к усилению роста растений, что в свою очередь снижает уровень углекислого газа. Однако эти механизмы обратной связи хорошо известны, и для их объяснения не требуется гипотеза Геи.

Значение же гипотезы состоит в том, что она способствовала развитию системного подхода к изучению Земли, при котором планета рассматривается как единое целое, а не как набор отдельных частей. Действительно, развитие наук о Земле в последние десятилетия ХХ века стимулировалось пониманием того, что различные части планеты — например, горные породы или океаны — нельзя исследовать в отрыве друг от друга. Именно поэтому соответствующие факультеты в американских университетах стали чаще называться факультетами науки о земных системах, а не геологическими, как раньше. Во многом эта перемена была вызвана прогрессом в развитии вычислительной техники, но и гипотеза Геи также внесла свой вклад.

James Ephraim Lovelock, р. 1919

Английский ученый, родился в Лондоне. После окончания учебы работал в Национальном институте медицинских исследований. Затем, недолгое время проработав в НАСА, в 1964 году Лавлок объявил себя независимым ученым, свободным от любых ограничений, связанных с влиянием международных компаний на направление научных исследований. Два года спустя обнаружил присутствие в атмосфере хлорфторуглеродов (ХФУ) (см. Парниковый эффект). Лавлок стал широко известен благодаря гипотезе, впервые выдвинутой им в книге «Гея» (1979).

Земля больна лихорадкой, которая может привести к повышению температуры на 8 градусов по Цельсию, что сделает большую часть ее поверхности необитаемой и поставит под угрозу миллиарды человеческих жизней, заявил во вторник климатолог, известный своей спорной репутацией. Джеймс Лавлок, возмутивший ученых-климатологов своей теорией живой планеты - теорией Гайя - а затем вместе с экологами выступивший против ядерной энергии, заявил, что израненная Земля сможет выдержать менее десятой части нынешнего 6-миллиардного населения. Не все мы обречены. Ужасающее число людей погибнет, но вид не вымрет, - сообщил он на пресс-конференции.

- Однако раскаленная Земля сможет выдержать не более 500 млн человек. Почти все известные нам системы обладают положительной обратной связью, и вскоре последствия этого превзойдут любые эффекты, вызванные промышленными выбросами углекислого газа и другими подобными явлениями по всему миру.

По словам ученых, глобальное потепление, спровоцированное выбросами углекислоты в результате сжигания ископаемого топлива в энергетике и на транспорте, может привести к концу столетия к повышению температуры на 6 градусов по Цельсию. Это вызовет наводнения, голод и мощные ураганы. Однако специалисты также говорят: если предпринять строгие меры по ограничению выбросов углекислоты сейчас, это может остановить концентрацию CO2 в атмосфере, оставив показатель на уровне 450 долей на миллион. В таком случае температура повысится лишь на 2 градуса по сравнению с доиндустриальной эпохой и планета будет спасена. Лавлок заявил, что увеличение температуры на 8 градусов уже предрешено. Хотя попытки сдержать это явление достойны уважения с моральной точки зрения, в конечном счете они бесполезны. Это можно сравнить с ситуацией, когда у вас отказывают почки, и вы прибегаете к искусственной почке. Кто же откажется, если альтернатива - смерть.

О происходящем следует говорить именно в таком ключе, - считает ученый. Но необходимо помнить, что все, что делается, лишь дает нам отсрочку. Проблема остается, - добавляет он. В 1960-е годы Лавлок назвал именем древнегреческой богини Земли Геи (Гайя) революционную для своего времени теорию о том, что земля функционирует как единый самоподдерживающийся организм. Сегодня его “теория Гайя” широко распространена. На лекции по проблемам окружающей среды, прочитанной им в Лондоне в Институте химической инженерии, Лавлок рассказал, что планета не менее семи раз переживала мощные климатические изменения. В ходе изменений после последнего ледникового периода под водой скрылась поверхность земли, равная площади африканского континента, - заявил он. - В этом веке мы сталкиваемся с событиями не менее серьезными, или даже худшими. Убежища есть, и их много. 55 млн лет назад жизнь переместилась в Арктику, где оставалась длительное время, а когда положение стало исправляться, она вернулась обратно. Я боюсь, что именно это нам придется проделать, - добавил он.

Лавлок заявил, что Соединенные Штаты, отказавшиеся подписать Киотский протокол и сократить выбросы углекислоты, напрасно рассчитывают на техническое решение проблемы, тогда как переживающие экономический подъем Китай и Индия не поддаются контролю. В Китае каждую неделю строится новая угольная электростанция - это вызвано безудержно растущим спросом. То же самое происходит в Индии. Если эти страны решат затормозить развитие, приводящее к выбросам углекислого газа, но помогающее миллиардам людей выбраться из нищеты, произойдет революция. А если нынешнее положение сохранится, то рост выбросов CO2 и увеличение температуры приведут к гибели растений и вызовут голод, объясняет ученый. Если изменение климата продолжится, я склонен считать, что к середине столетия Китай не сможет производить достаточно пищи, чтобы прокормить свой народ. Китайцам придется куда-то переселяться, а Сибирь слабо заселена, и к указанному времени там станет теплее.

Гипотеза «Геи», выдвинутая английским ученым, инженером и мыслителем Джеймсом Лавлоком в семидесятых годах явилась импульсом для разработки современного варианта системной организмической науки о Земле — геофизиологии (теории Геи). Но значение гипотезы Геи не сводится лишь к формированию какой-то одной конкретной научной теории.

Ее метафоричность, множественность формулировок придают ей метафизический смысл. Сама метафора древнегреческой богини оказывает сильное влияние на глубинное сознание людей, вызывает широкие ассоциации, в том числе и религиозные, и тем самым способствует ее широкой популярности отнюдь не только среди ученых, экологов и «зеленых».

Работы Дж. Лавлока до сих пор не переводились на русский язык и почти не известны в России и на Украине. В настоящей статье предлагается краткое неформальное введение в круг основных идей концепции «Геи» главным образом, в трактовке Джеймса Лавлока.

Гипотеза Геи, концепция Геи и геофизиология.

О феномене Геи можно говорить как о целом широком научно-общественном движении. При этом сам автор гипотезы -Джеймс Лавлок является почетным, но весьма скромным участником главным образом, научной части спектра этого движения, не стремящийся в какой-то мере направлять его в определенное русло. Он — прогрессивный ученый, фактически участвующий в разработке новой, немеханистической науки и в то же время — инженер-практик, обладающий удивительно развитым чувством реальности с большой долей умеренного разумного скептицизма.

Для понимания феномена Геи целесообразно различать собственно гипотезу и следующую из нее гипотетическую целостную научную концепцию с ее научно — прикладными частями — геофизиологией и планетарной медициной.

Научно-теоретическая часть концепции Геи, т.е. геофизиология очень близка концепции «Биосферы» В. И. Вернадского. В семидесятых Дж. Лавлок еще не был знаком с трудами великого русского ученого и мыслителя, о чем он с сожалением пишет в своих работах. Он объясняет свое незнание с одной стороны, отсутствием до последнего времени удачных переводов «Биосферы» на английский язык, а с другой — общеизвестной «глухостью» англоязычных авторов к другим языкам (острое критическое замечание самого Дж. Лавлока). В последние годы положение начинает исправляться. После публикации на английском языке работ историков науки и совсем недавно — самого полного текста «Биосферы» с критическими комментариями известного американского специалиста Мак-Менамина, мировая научная общественность получила возможность осознать провидческий смысл целого ряда идей великого русского ученого.

Согласно концепции Геи, эволюция биоты, то есть совокупности всех биологических организмов настолько тесно связана с эволюцией их физического окружения в масштабе планеты, что вместе они составляют Нечто, единую саморазвивающуюся систему, которая обладает саморегуляторными свойствами, напоминающими физиологические свойства живого организма. Это нечто и названо Геей по имени греческой богини Земли (Gaia). Такое название, предложенное известным английским писателем, лауреатом Нобелевской премии по литературе Уильямом Голди-нгом выбрано отнюдь не случайно и имеет глубокий внутренний смысл, выходящий за рамки чистой науки.

Итак, Гея как своего рода самоорганизующая система, суперорганизм (биологическая метафора) обладает саморегуляторными «геофизиологическими» свойствами, т.е. поддерживает целый ряд параметров внутренней среды в относительно стабильном, благоприятном для живых организмов уровне (гомеостаз в любом временном срезе).

Собственно гипотеза Геи и состоит в утверждении, что в планетарном масштабе жизнь активно поддерживает относительно стабильные условия на Земле, комфортные для собственного существования. Иначе говоря, биота организует глобальные параметры среды, непрерывно подстраивая их «под себя», в процессе собственного эволюционного развития.

«…Весь облик Земли, климат, состав горных пород, воздуха и океанских вод есть не только результат геологических процессов, но и является следствием присутствия жизни. Благодаря непрекращающейся активности живых организмов, условия на планете поддерживаются в благоприятном для жизни состоянии на протяжении последних 3,6 миллиардов лет. Любые виды, которые неблагоприятным образом влияют на окружающую среду, делают ее менее пригодной для потомства будут, в конце концов, изгнаны так же, как более слабые, эволюционно неприспособленные виды…» (Lovelock, 1991, р.25).

С точки зрения геофизиологии (теории Геи) жизнь — это свойство целостной связанной системы, которая открыта для потоков энергии и вещества и которая обладает способностью поддерживать постоянным свое внутреннее состояние. Геофизиология, как синтетическая наука о Земле изучает свойства и развитие целостной системы, тесно связанными компонентами которой являются биота, атмосфера, океаны, земная кора.

Предполагается, что саморегуляция таких важных свойств, как климат и химический состав является свойством процесса развития Геи. Геофизиология ориентируется на поиск и изучение механизмов саморегуляции на планетарном уровне путем установления связей циклических самопродуцирующихся процессов на клеточ-но-молекулярном уровне с подобными процессами на других связанных уровнях, таких как организм, экосистемы и планета в целом (Lovelock, 1991).

При этом такие глобальные параметры Геи, как химический состав атмосферы, ионный состав морской воды, климат поддерживаются в далеком от термодинамического равновесия состоянии, благоприятном для существования самой жизни. В данной системе живое и неживое настолько неразделимы и нужны друг другу, участвуя в общем глобальном процессе путем круговорота и переноса веществ, обмена информацией, что традиционное представление о среде,как о совокупности внешних факторов, к которым организм вынужден приспосабливаться в процессе адаптации и эволюции выглядит односторонним и узким взглядом изнутри, с точки зрения популяции, вида да и то, в ограниченных временных рамках.

Лавлок уже не настаивает, как и его давняя соратница, биолог Линн Маргулис, что Гея именно суперорганизм. На докладе в Лондоне, посвященном основанию нового общества («Gaia: the Society for Research and Education in Earth System Science») он признал, что во многих отношениях, организм -это всего лишь полезная метафора.

По мнению Л. Маргулис основные качественные скачки в эволюции биоты происходят в результате серии последовательных симбиогенезов. Так, например, произошли эукариоты из прокариот. Велика роль экзо-симбиоза в появлении многоклеточное™. Дарвиновские механизмы непрерывно участвуют в процессе эволюции, но недостаточны для реализации качественных скачков в эволюции.

Огромную роль в эволюции биосферы от зарождения жизни до настоящего времени играет бактериальное сообщество. В исторически длительный период, когда бактерии были единственной формой жизни на Земле, происходил, как известно, непрерывный генетический обмен между ними с помощью вирусов и плазмид — кольцеобразных вирусоподобных структур (Margulis, 1987). Таким образом, древнее бактериальное сообщество в виде тонкой пленки живых матов покрывавшее поверхность Земли и царившее на протяжении трех миллиардов лет, представляло собой что-то вроде единой ткани. В начале Ордовика, около 500 млн. лет назад начался так называемый фанерозойский взрыв. Царство бактериальных сообществ в виде матов сменилось раскручивающейся спиралью развития бесконечного разнообразия сложных многоуровневых симбиотических организаций. При этом, процессы восстановления и окисления, соединения кислорода с углеродом и наоборот реализуются все теми же безъядерными одноклеточными, такими, как бактерии почвы, или их потомками в ядерных клетках -митохондриями (окислители) и, хлоропластами (восстановители). Последние же, в соответствии с эндосимбиотической теорией — бывшие прокариоты, вошедшие в состав эукариот в виде специализированных клеточных органелл. То есть саморегулирующая система Геи установилась и стабилизировалась еще 1.5 миллиарда лет назад, когда свободный кислород достиг нынешней концентрации.

Линн Маргулис и ее соратники продолжают активно развивать концепцию симбиотичес-кой организации и эволюции биосферы, Геи.

Истоки и предпосылки формирования гипотезы Геи.

Гипотеза Геи и геофизиология развивались, по словам самого Дж. Лавлока, как непредусмотренный побочный продукт космической программы NASA, где ученый работал в конце 60-х годов в специальной лаборатории по разработке экспериментов по обнаружению жизни на других планетах, особенно на Марсе накануне полета автоматических станций. Исходя из глобальности (ср. «всюдности» у В. И. Вернадского) жизни, Дж. Лав-лок пришел самостоятельно к идее, что ее присутствие можно обнаружить по составу атмосферы планеты, которая является наиболее лабильной средой обменных процессов в биосфере. При этом, по мнению ученого, атмосфера «живых» планет должна отличаться термодинамической неравновесностью, причем этот неравновесный состав поддерживается неизменным именно благодаря активности жизни. У «неживых» планет состав атмосферы находится в термодинамическом равновесии со средним химическим составом планеты.

По словам Дж. Лавлока, образ Геи возникает при мысленном взгляде на нашу планету из космоса, когда она рассматривается как многоуровневая, многослойная живая организация. Можно представить себе путешествие от макроуровня до микроуровня (биосфера в целом — биоценоз г организмы -органы — клетки). Для Дж. Лавлока русская матрешка является наглядным символическим образом Геи. Ему близок также образ Земли, Геи в виде поперечного сечения толстого дерева, где живая часть — лишь тонкий слой камбия под корой (биосфера), а основная по массе неживая древесина — продукт многолетней деятельности этого слоя. Касаясь личного эмоционального и даже религиозного отношения к Гее, Дж. Лав-лок замечает, что для него Гея ближе всего, ассоциируется с образом богородицы.

Как уже отмечалось, в своей научной части концепция Геи сходна с «Биосферой» В. И. Вернадского, особенно в современной ее трактовке. В какой-то мере справедливо утверждение, что Дж. Ла-влок через пол века переоткрыл «Биосферу». Но он не только переоткрыл,но и развил ее, довел до логического конца, в значительно более явной форме используя метафору организма. Несмотря на заметное общее сходство, между концепцией биосферы (судя по поздним опубликованным работам В. И. Вернадского) и Геей имеются различия в расстановке определенных акцентов, как в научном, так и в философском плане. Во-первых, Гея — это, вообще говоря, Земля в целом, а не биосфера. Поэтому Дж. Лавлок не касается вопроса о пространственных границах Геи, оставляя этот вопрос открытым. Во-вторых, концепция Геи выдвинута намного позднее концепции биосферы, в ином социально-историческом контексте, в период быстрого развития экологического кризиса, вызванного в немалой степени бурным научно-техническим прогрессом. Основательная критика индустриального общества со стороны современных философов и переориентация науки на познание сложных самоорганизующихся процессов усилила скепсис по отношению к возможностям контроля человеком окружающей среды, полного подчинения ее своим интересам. Не случайно, в Гее усиливается и доводится почти до организменного уровня свойство целостности, автономности.

Кроме описанных В. И. Вернадским свойств биосферы, Гея обладает важными конкретными саморегуляторными, «физиологическими» функциями. Дж. Лавлок сконцентрировал внимание на способности биоты регулировать климат на планете. У него постепенно складывается представление о регулирующей роли круговоротов веществ по аналогии с метаболитами в организме животного. Одним из своих предшественников он считает шотландского врача и ученого 18 века Дж. Хаттона (J. Hutton), любителя-геолога, предшественника основателя геологии Чарльза Лайеля. Следует отметить, что в русской литературе ученого традиционно именуют Геттон. Хаттон прямо сравнивал реки с кровеносными сосудами, а Землю считал организмом. Интересно в данном контексте отметить, что в 1933 г. В. И. Вернадский, будучи в командировке в Англии, специально посещает Библиотеку Британского музея, разыскивает и знакомится с трудами Дж. Хаттона.

Как независимый ученый, Лавлок зарабатывает средства.

на свои исследования сам, путем разработки и патентования приборов в области контроля состояния окружающей среды. Он совершил переворот в области измерения сверхмалых концентраций газов в атмосфере. В частности, газовый спектрофотометр, основанный на использовании эффекта электронного К-захвата, созданный им еще в военные студенческие годы позволил впервые обнаружить накопление в атмосфере хлорфторуглеродов, пагубно влияющих на озоновый слой Земли.

Но основной сферой интересов ученого является геофизиология. Он формулирует интересные геофизиологические гипотезы и организует их проверку путем экспериментов и измерений. Несколько важных геофизиологических гипотез уже получили научное подтверждение.

Геофизиологические гипотезы и их подтверждение.

В 1971 г. была высказана гипотеза, что живые организмы способны вырабатывать вещества, которые могут переносить существенные элементы с океанов на сушу (Lovelock, 1972,1989). Подтверждение последовало в 1973 г., когда была обнаружена эмиссия диметил-сульфида (ДМС) и метилйода из отмирающих планктонных организмов океана. Оказывается, это — единственный известный источник переноса серы и йода из океана на сушу. Кроме того, капельки ДМС служат ядрами конденсации водяных паров, способствуя образованию облаков. Облака локально влияют на микроклимат (ослабляют интенсивность ультрафиолета, пагубно влияющего на живые организмы, способствуют образованию ветра и как следствие -ветровому перемешиванию биогенов, что в свою очередь способствует увеличению продукции водорослей). Сернистые соединения, попадая на сушу, способствуют росту растений, которые ускоряют выщелачивание горных пород. Образующиеся в результате этого процесса биогены смываются в ручьи, реки и, в конце концов — в море, способствуя росту продукции водорослей. Выявление подобных, на первый взгляд неожиданных циклически замкнутых причинных цепочек является характерной чертой геофизиологии.

В 1981 г. было высказано предположение, что глобальный климат, возможно, стабилизируется путем саморегуляции цикла двуокиси углерода через биогенное усиление процесса выветривания горных пород (Lovelock, Watson, 1982). В терминах геофизиологии, двуокись углерода является ключевым метаболическим газом Геи, влияющим на климат, продукцию растений и производство свободного атмосферного кислорода. Источником двуокиси углерода в биосфере является вулканическая деятельность. Растворенный в дождевой воде, углекислый газ взаимодействует с вулканическими горными породами, богатыми карбонатами и силикатами (химическое выветривание).

Результаты исследований Т. Фолька и Д. В. Шварцмана, представленные в журнале Nature в 1989 г. подтвердили, что микроорганизмы вместе с растениями в тысячи раз ускоряют выветривание горных пород (В. И. Вернадский обращал внимание на роль биогенного выветривания еще в 30-х годах). Растения всасывают углекислый газ из воздуха в почву, повышая его локальную концентрацию в 10-40 раз. Кроме того, основная масса погибших растений подвергается бактериальному окислению и превращается в двуокись углерода в местах контакта с соединениями кальция, силикатами и водой. Продукты выветривания переносятся речным стоком в океан, где также подключаются живые организмы. Диатомовые водоросли используют кремниевую кислоту, а остальные — бикарбонат кальция для построения своих скелетов. Вдобавок, океанические водоросли всасывают углекислый газ прямо из воздуха. Отмирающие водоросли формируют меловые известняковые и кремниевые осадочные отложения. Атмосферный углекислый газ создает парниковый эффект. Биота, участвуя в регуляции его концентрации, тем самым регулирует среднюю температуру атмосферы. Очень важная гипотеза касается регуляции климата путем контроля величины облачного покрова за счет эмиссии водорослями сернистых соединений. Как уже отмечалось выше, выделяемые одноклеточными водорослями сернистые соединения служат ядрами конденсации водяного пара и способствуют образованию облаков. В 1990 г. показано, что облачность над океанами коррелирует с распределением планктона. Альбедо планеты, ее способность отражать солнечную радиацию существенно зависит от плотности и площади облачного покрова. По мнению Дж. Лавлока, в настоящую эпоху, в связи с перегревом атмосферы, вызываемым антропогенным парниковым эффектом, биогенный механизм регуляции облачного покрова приобретает особенно важное значение. В частности, в результате специального комплексного исследования показано, что основной планетарный эффект лесов Амазонии состоит отнюдь не в производстве кислорода (практически весь кислород поглощается местными животными и бактериями), а в охлаждении поверхности Земли за счет увеличения облачного покрова, вызванного испарениями воды.

Цикл другого метаболического газа — кислорода прямо связан с циклом углерода. Чем больше захоранивается углерода, тем больше освобождается атмосферного кислорода. По предположению Дж. Лавло-ка, один из важных механизмов поддержания концентрации кислорода в атмосфере на уровне 21% связан с тем фактом, что при концентрации кислорода ниже 15% воспламенение древесины невозможно, а при концентрации выше 25%, воспламенение происходит слишком легко, и лесные пожары просто уничтожат все леса. Хвойные породы и эвкалипты легко воспламеняются, поэтому пожары включаются в их эволюционную стратегию.

Другие виды деревьев и соответствующие типы лесов менее чувствительны к огню. Конкуренция за пространство между разными типами лесов может реализовать петлю глобальной обратной связи, регулирующей концентрацию кислорода в атмосфере.

В процессе проверки находится гипотеза о том, что процент кислорода в атмосфере Земли оставался на уровне 21±5% последние 200 миллионов лет, а также то, что в атмосфере Архейской эры преобладал метан, который временно заместил углекислый газ и поддержал парниковый эффект, необходимый для поддержания благоприятной температуры на поверхности Земли.

Дж. Лавлок не согласен с превалирующей в среде геофизиков идеей «коэволюции» био-ты и неживого вещества планеты. Коэволюция предполагает определенную автономию партнеров, а в рамках такой организмоподобной системы как Гея -живое и неживое — это лишь условно выделяемые локальным (внутренним) наблюдателем кратковременные переходящие друг в друга состояния единого циклического самопродуцирующегося процесса, напоминающего процессы внутри живой клетки. Поэтому Дж. Лавлок не раз отмечал, что Гея -это определенный взгляд на Землю из космоса как на самоподдерживающуюся живую организацию (аутопоэзис). При этом он, скорее всего, ошибается, когда в одной из работ относит к приверженцам идеи коэволюции и В. И. Вернадского, который недаром ввел понятие «живого вещества», придавая ему новый планетарный смысл, выходящий за традиционные биологические рамки.

Критика гипотезы Геи.

Многие участники Первой Чеп-меновской конференции Американского Геофизического Союза, посвященной гипотезе Геи и проводившейся в 1988 г. согласились с тем, что гипотеза Геи есть метафора. Впрочем, понятие «борьба за выживание» или даже более общее и многозначное понятие «борьба за существование», подсказанное (если не навязанное) Ч. Дарвину социальным дарвинистом Г.Спенсером, можно с тем же правом считать метафорой. Тем не менее, это не помешало построению удивительно популярной эволюционной теории. Позитивная роль метафоры состоит в ее способности стимулировать научную мысль. Неизбежная обратная сторона медали — порождение многочисленных заблуждений и мифов. И в том и в другом теория Дарвина, гипотеза Геи и другие популярные концепции вполне преуспели.

Научный эстеблишмент резко критикует гипотезу Геи с позиции довольно ортодоксального позитивизма за ее якобы «нефальсифицируемость» по К. Попперу (Kirchner, 1991). Т.е. критики слишком формально и прямолинейно подходят к анализу гипотезы, наивно считая ее строго научной. Имеется ввиду, например, ее первоначальная, интуитивная, нестрогая и тавтологичная по своей логической структуре формулировка, согласно которой биота поддерживает на Земле условия, благоприятные для собственного существования (Lovelock, 1988). Дело в том, что как уже отмечалось, вся биосфера подобна живой клетке и разделение ее на би-оту и неживую материю в этой динамической, циклически организованной и самопродуцирующейся системе весьма условно. Тем более, мало научного смысла в том, чтобы рисовать схему с обратными связями между этими компонентами, как делал Дж. Лавлок и его соратники для наглядности в некоторых популярных трудах. Позднее, Дж. Лавлок, на основании работ известных чилийских ученых У. Матураны, Ф. Варелы, (Maturana and Varela, 1987), особенно, под влиянием работы Э.Янча (Jantsch, 1980) стал с осторожностью трактовать Гею с научной точки зрения как многоуровневый аутопоэзис (Lovelock, 1991).

Кроме того, следует учесть, что с точки зрения традиционной науки Гея является очень сложной системой с многими неизученными контурами обратных связей, что делает традиционный анализ и даже имитационное моделирование пока что неэффективными инструментами. Все это и заставляет Дж. Лавлока продолжать называть Гею гипотезой и даже считать ее «образом жизни для агностиков» (Lovelock, 1999).

Критика гипотезы Геи со стороны биолога, известного эволюциониста и при этом довольно одиозного социобиолога Ричарда Докинза оказалась более существенной и стимулировала использование Дж. Лавлоком математического моделирования. В своей широко известной книге «Расширенный фенотип» (Dawkins, 1982) Ричард Докинз говорит о том, что эволюция по Дарвину с ее генетическим «эгоизмом» никогда не сможет привести к «альтруизму» планетарного масштаба, необходимого для саморегуляции процессов на планете. По его мнению, Гея невозможна, поскольку планета не способна воспроизводиться, а без воспроизводства не может быть естественного популяционного отбора наиболее приспособленной из планет.

Форд Дулиттл (Ford Doolittle) из Канады отвергает Гею на тех же основаниях. Он говорит, что планетарная саморегуляция возможна только при наличии у биоты способности предсказывать и планировать будущее и что не существует путей эволюции глобального альтруизма путем естественного отбора. Как уже отмечалось выше, американский биолог Линн Маргулис, являющаяся идейным союзником, соратницей и фактически соавтором концепции Геи придает большое значение таким недарвиновским механизмам макроэволюции, как симбиоге-нез (Margulis, 1987).

Дулиттл вполне признает существование симбиогенеза, но утверждает, что подобные процессы происходят только между тесно связанными субстанциями, а Гея потребовала бы существования комитета биологических видов, ежегодно собирающегося для того, чтобы договориться насчет климата и химического состава планеты на следующий год.

В ответ на данную критику, Дж. Лавлок вместе с коллегой А. Уотсоном создает компьютерную модель воображаемой искусственной планеты «Мир маргариток» («Daisyworld») (Watson A.J. and J.E.Lovelock,1983). Ha модели показано, что двухвидо-вое сообщество, состоящее из темных и светлых маргариток, которые всего лишь адаптируются к локальной среде может стабилизировать в определенных пределах температуру планеты путем биогенного изменения ее альбедо (коэффициента отражения), компенсируя известный эффект почти линейного увеличения яркости свечения солнца за период существования Земли.

Еще одним ответом Дж. Лавлока и его коллег на указанную критику была разработка отчасти эмпирической, но в большей степени — гипотетической модели Архея, когда Гея, родившаяся с появлением жизни на планете впервые «заявила о себе». Во-первых, она согрела Землю парниковым газом — метаном сразу после уменьшения, благодаря фотосинтезу концентрации углекислого газа в атмосфере.

Образование кислородной атмосферы стало причиной глобального кризиса, который также был успешно преодолен появлением форм жизни, активно потребляющих кислород.

Эволюция биосферы в рамках концепции Геи интерпретируется как ее индивидуальное развитие, эпигенез. Дж. Лавлок прослеживает, как в процессе исторического развития проявлялись и совершенствовались саморегуляторные свойства Геи. После очередных глобальных кризисов, вызванных внешними причинами или внутренней логикой развития, Гея успешно справлялась с восстановлением контроля над средой путем частичного адаптивного изменения своей структуры, но сохраняя при этом принципы самопродуцирующейся организации (аутопоэ-зиса), т.е. непрерывно поддерживая свою идентичность и самоконтроль.

Несмотря на почтенный возраст, ученый много работает. Он живет с семьей в Корнуолле, на собственном участке земли, площадью 30 акров, скорее напоминающем дикий средневековый лес,чем парк. Старинная мельница служит ему офисом, домом и инженерной лабораторией. Он публикует много научных и научно-популярных трудов, выступает с лекциями, ведет обширную переписку. Лавлок — сильный и острый полемист, резко критикует как»зеленых» экстремистов, так и бездумное современное индустриальное общество, неумолимо ведущее человечество (но не Гею!) к гибели. По его мнению, самые опасные плоды цивилизации в настоящее время условно выражаются тремя английскими «с»- chain saw, car and cattle (мотопила, автомобиль и скотоводство). Эти три достижения цивилизации способствуют обезлесиванию и усилению парникового эффекта, тем самым ослабляя саморегуляторные способности Геи. Зеленый покров — это что-то вроде кожи, а облака — пот планеты и ее защитный экран.

С точки зрения «слабой» и «традиционной» Геи современное человечество в целом — это болезнь биосферы. Пока что, это, увы, «медицинский факт». На одном из сайтов Интернета приводится следующий анекдот. «Встретились в космосе две подружки — планеты. Одна из них пожаловалась другой на то, что очень плохо себя чувствует, так как у нее завелись люди. ‘Собеседница глубоко ей посочувствовала и вспомнила, что подобная же неприятная напасть приключалась и с нею. Она тут же успокоила несчастную, зная по личному опыту, что болезнь не смертельна и заверила подругу, что та, безусловно, с ней справится».

Хотелось бы, чтобы человек поумнел и перестал быть планетарной болезнью. Есть надежда, что так и произойдет и он все же спасет себя и другие высшие формы жизни.