Biologia
  Wiw.pl   Na bieżąco:  Informacje   Co nowego   Matematyka i przyroda:  Astronomia   Biologia   Fizyka   Matematyka   Modelowanie rzeczywistości   Humanistyka:  Filozofia   Historia   Kultura antyczna   Literatura   Sztuka   Czytaj:  Biblioteka   Delta   Wielcy i więksi   Przydatne:  Słowniki   Co i gdzie studiować   Wszechświat w obrazkach    
 Jesteś tutaj:  Wirtualny Wszechświat > Biologia > Ekologia > Zbiór esejów 
  Indeks
Ekologia
Ekosystemy
Ekosystemy niezwykłe
Głębie oceaniczne
Ekosystemy trawiaste
Zmiany w środowisku
Efekt cieplarniany
Wstęp
Krótka historia klimatu
Rola Słońca
Niezwykłe położenie . .
Rola organizmów . . .
CO2
Zagrożenia
Katastrofy ekologiczne
Katastrofy a ewolucja
organizmów żywych

  Źródło
Wybrane fragmenty pochodzą z książki
Ziemia i życie autorstwa Marcina Ryszkiewicza


  Katastrofy a ewolucja organizmów żywych, cd.
 
Wszyscy jesteśmy katastrofistami
 
Teoria spadku planetoidy padła (sic!) na podatny grunt – w geologii i poza nią. Jej przesłanie współgrało z katastrofizmem we wszystkich właściwie naukach przyrodniczych i nie tylko. Ewolucyjny punktualizm, odwołujący się do prawie skokowego powstawania nowych gatunków oraz do wielkich i szybkich przekształceń biosfery, lub tzw. stratygrafia zdarzeniowa, sugerująca, że czas geologiczny i jego odbicie w zapisie kopalnym są przejawem nieciągłości dziejów oraz nieciągłości samego zapisu, to tylko przykłady tej tendencji. Tej samej, która odezwała się w naszych lękach o stan globalnego środowiska naturalnego, o wytrzymałość atmosfery i klimatu na antropogenne zakłócenia, o odporność całej biosfery.
       Nie są to zagrożenia wydumane. Tyle że do ich dostrzeżenia potrzebne było właśnie to nowe spojrzenie na świat – świat o kruchej stabilności, nietrwałej równowadze, świat zdarzeń i konwulsji raczej, niż powolnych przekształceń i spokojnych dziejów. Trzeba było odrzucić głęboko zakorzenione przekonanie, że „teraźniejszość jest kluczem do przeszłości”, że w przeszłości – by powtórzyć za Charlesem Lyellem – mogło zdarzać się tylko to i tylko w takim natężeniu, jak obecnie, że więc katastrofy o nie znanym nam zasięgu są wykluczone, bo „nieaktualistyczne”. Kiedy w roku 1923 amerykański geolog J. H. Bretz zinterpretował osobliwe formy geologiczne z północno-zachodnich Stanów Zjednoczonych jako osad katastrofalnej powodzi sprzed 20 tysięcy lat, wynikłej z przerwania naturalnej zapory na ogromnym jeziorze zablokowanym przez czapę lodową, nikt mu nie uwierzył, bo za bardzo pachniało to zdyskredytowanym dyluwializmem. Bretz utrzymywał, że potężna fala powodziowa wymyła cały materiał osadowy na obszarze ponad 40 tysięcy km2, odsłaniając surową, chaotyczną topografię znaną dziś pod nazwą Channelled Scobland. Rwące rzeki przez kilka dni miały płynąć z szybkością 70 km/h, prowadząc wody o masie dziesięciokrotnie przekraczającej zasoby wszystkich rzek świata. W 50 lat później, w zmieniającym się już klimacie intelektualnym, sędziwy Bretz doczekał się satysfakcji. Na sympozjum poświęconym interpretacji „jego” osadów przyjęto powszechnie tę wersję wydarzeń, a na zakończenie wysłano mu telegram ze słowami: „Dziś wszyscy już jesteśmy katastrofistami”.
       Nie ma powodu, by aktualizm przeciwstawiać katastrofizmowi – to raczej dwie strony jednego medalu. Bo geologia, w odróżnieniu od fizyki czy chemii, dysponuje czynnikiem, którego nie sposób odtworzyć w żadnym laboratorium – niewyobrażalnie długim czasem. W roku 1967 inny amerykański geolog, P. E. Gretener, zwrócił uwagę na pozornie nieistotne rozróżnienie między zjawiskami niemożliwymi a nieprawdopodobnymi. Te pierwsze, z założenia, nie mogą się zdarzyć, te drugie w czasie liczonym miliardami lat zdarzą się na pewno. Jeśli bowiem istnieje najmniejsze choćby prawdopodobieństwo wystąpienia jakiegoś zjawiska (takiego jak spadek planetoidy lub wybuch supernowej w sąsiedztwie Ziemi), to prawie 5 miliardów lat historii Ziemi zwykle wystarcza, by powtórzyło się ono jeszcze nie raz.
       Każde „nietypowe” zdarzenie w dziejach Ziemi, krótkie lub długotrwałe, wpływa na życie zamieszkujących naszą planetę organizmów. Każda odpowiednio duża zmiana środowiska pociąga za sobą wymieranie gatunków – to nieuniknione. Historia życia to nie tylko dzieje ekspansji na „puste” jeszcze obszary, to także historia opuszczania nisz, które były przedtem zajęte. Współczesne obliczenia skali wymierania mówią, że przełomu kredy i trzeciorzędu nie przeżyło 75% gatunków. Podobne wyliczenia dla przełomu permu i triasu sugerują śmiertelność sięgającą nawet 95% wszystkich gatunków! Przynajmniej raz w swej historii, przed 245 milionami lat, biosfera otarła się więc o widmo całkowitej zagłady.
       Nie oznacza to jednak, że trochę większy kataklizm zniszczyłby całe życie na Ziemi. Owe 5% ocalałych stanowiły zapewne gatunki najbardziej odporne, takie, które dawały sobie szczególnie dobrze radę w okresach kryzysów. Natura bowiem nieraz doświadczała swe dzieci. Dziś mówi się o pięciu „wielkich wymieraniach” podczas fanerozoiku (tzn. w ciągu ostatnich 600 milionów lat) i o kilkunastu mniejszych. Sugeruje się także, że kolejne katastrofy dzielą okresy trwające 32 lub 26 milionów lat. Jeśli nawet ta cykliczność nie była tak regularna i niektóre wymierania się „spóźniały” lub przychodziły „za wcześnie”, to i tak wszystkie musiały być swego rodzaju filtrem, przepuszczającym jedynie gatunki najodporniejsze. Wielkie regresje morskie, wzmożony wulkanizm, spadki meteorytów, nagłe zmiany klimatu, bliskie wybuchy supernowych, zmiany położenia biegunów... – wszystko to doświadczyło już ziemską biosferę, uodparniając ją na całe spektrum możliwych zagrożeń. Myśl, że dziś moglibyśmy bez trudu unicestwić wszystkie gatunki wydaje się więc zbyt zuchwała.
 
Życie i jego „nienaturalne” środowisko
 
Niezależnie od zagrożeń zewnętrznych kryzysy zostały niejako wbudowane w sam mechanizm funkcjonowania biosfery. Zasadą życia jest ekspansja – wynika to z charakteru darwinowskiej ewolucji. Drugie z założeń ewolucji mówi, że dobór naturalny jest ślepy i nie może przewidywać efektów swego działania. W rezultacie ekspansja życia musi prowadzić do wyczerpywania się nieodnawialnych zasobów i przekształceń „środowiska naturalnego” – z tragicznymi tego skutkami dla wszystkich gatunków nazbyt zaadaptowanych do zastanych warunków. Takie autodestrukcje biosfery – często na wielką skalę, ale nigdy totalne – były zapewne normalnym, choć rzadkim, zjawiskiem w dziejach życia.
       Już rozkwit najprostszych form życia w „pierwotnym bulionie” (zawiesinie spontanicznie powstałych w oceanie związków organicznych) szybko wyczerpał ogromne, ale przecież ograniczone i nieodnawialne zasoby pokarmowe. Nad biosferą zawisło widmo głodu. Wtedy zapewne, jako odpowiedź na to pierwsze wyzwanie „ekologiczne”, pojawiły się pierwsze autotrofy, czerpiące energię już nie ze związków organicznych, lecz wolnych jonów żelaza, siarki i wodoru. Nastała era chemoautotrofów. Ale i ten okres nie mógł trwać wiecznie. Ekspansja bakterii „chemicznych”, przy niezmiennej podaży ich metabolicznego „paliwa”, doprowadziła do załamania świata opartego na chemoautotrofii. Nastąpił nowy kryzys, a ci, którzy przeżyli, znaleźli schronienie w środowiskach zapewniających stałą i regularną podaż odpowiedniego „paliwa”: w gorących źródłach, bagniskach i oazach ryftowych oceanów.
       Pojawił się wówczas nowy wynalazek przyrody – bakterie zielone, dokonujące syntezy związków organicznych (cukrów) przy wykorzystaniu światła słonecznego, choć wciąż w atmosferze beztlenowej. W ten sposób źródło energii po raz pierwszy było praktycznie nie ograniczone, jednak coraz bardziej brakowało jonów wodoru potrzebnych jako dawców protonów. Dlatego bakterie te również dotknął kryzys (choć i one przetrwały do dziś w specyficznych i izolowanych środowiskach), a życie dokonało nowego odkrycia, zapewne największego i najbardziej brzemiennego w skutki. Pojawiły się sinice (cyjanobakterie), które nie tylko źródło energii, ale i protonów znalazły w nieograniczonych zasobach: cząsteczkach wody rozkładanych przy współudziale światła. Z kryzysów i zakrętów ewolucji wyłoniły się więc istoty w dużej mierze odporne na dalsze niespodzianki – ich „paliwem” stało się zewnętrzne wobec Ziemi Słońce, ich surowcem – praktycznie nieograniczona woda.
       Ale w powietrzu czaił się już kolejny kryzys biogenny, tym razem wywołany nie brakiem, lecz nadmiarem.
       Fotoliza wody oznacza bowiem odłączanie wolnego tlenu, a ten – jako trujący dla wszystkich form beztlenowych – usuwany był wprost do atmosfery (jak widać wyrzucanie odpadów do środowiska nie jest oryginalnym pomysłem człowieka). Z początku jego obecność nie była zbyt dokuczliwa, gdyż na świecie pełno było nieutlenionych związków (zwłaszcza jonów żelaza), z którymi tlen wchodził w reakcje – nie bez udziału bakterii – i odkładał się na dnie oceanów (kopalną pamiątką tych czasów są tzw. wstęgowe formacje żelaziste, zwane BIF – Banded Iron Formation, największe złoża żelaza na świecie). Ale mniej więcej miliard lat temu całe żelazo zostało utlenione i wówczas wolny tlen zaczął szybko gromadzić się w atmosferze. W krótkim czasie doprowadziło to do wielkiej przebudowy atmosfery, masowego wymierania organizmów beztlenowych, narodzin tlenowego metabolizmu, a wreszcie powstania warstwy ozonowej, dzięki której stała się możliwa kolonizacja lądów wystawionych dotąd na zabójcze promienie nadfioletowe.
       Gromadzeniu się tlenu towarzyszyło ubywanie dwutlenku węgla, do dziś jedynego i niezastąpionego źródła węgla służącego do produkcji związków organicznych. Wczesna atmosfera była bogata w dwutlenek węgla – stanowił on być może ponad 90% pierwotnego powietrza (do dziś taką „monokulturą” tego gazu są atmosfery pozbawionych życia planet ziemskich – Wenus i Marsa). Część wychwytywanego z atmosfery węgla więziona była w ciałach żywych organizmów, a po ich śmierci zagrzebywana w osadach na dnie oceanów, zrazu jako tzw. rozproszony węgiel organiczny, potem – w pancerzykach wapiennych organizmów planktonicznych i bentonicznych żyjących w górnej warstwie oceanu i na płytkim dnie. Ta grupa organizmów przez miliony lat przechwytywała węgiel z powietrza i odkładała go na dnie w potężniejących osadach węglanowych, z których z czasem utworzyły się warstwy skalne budujące dziś wierzchnią część ziemskiej litosfery. Ekspansja życia opartego na ogromnych, ale kurczących się zasobach węgla w atmosferze doprowadzić musiała do kolejnego załamania – węglowego tym razem. Jego zawartość ustaliła się wreszcie na niewiarygodnie niskim poziomie (dziś – 0,03% wszystkich gazów), a obieg węgla uległ zamknięciu. Odtąd tyle samo dwutlenku węgla wchodziło w skład żywych organizmów, co powracało do atmosfery za sprawą bakterii redukujących, grzybów i wulkanów, przywracających powietrzu tę część związków węglanowych, która zagrzebana została w głębszych warstwach litosfery. Efektem tych wszystkich kryzysów, wynalazków i przekształceń była gruntowna przebudowa atmosfery (wzbogacenie w tlen i azot, zubożenie w dwutlenek węgla), ustabilizowanie na odpowiednio niskim poziomie biomasy i wprzęgnięcie do globalnej ekologii wszystkich jej ogniw, niezależnie od czasu powstania i stopnia „zaawansowania”.
góra strony
poprzedni esej
  
[1]
  
[2]
  
[3]
  
                   
Wiw.pl  |  Na bieżąco  |  Informacje  |  Co nowego  |  Matematyka i przyroda  |  Astronomia  |  Biologia  |  Fizyka  |  Matematyka  |  Modelowanie rzeczywistości  |  Humanistyka  |  Filozofia  |  Historia  |  Kultura antyczna  |  Literatura  |  Sztuka  |  Czytaj  |  Biblioteka  |  Delta  |  Wielcy i więksi  |  Przydatne  |  Słowniki  |  Co i gdzie studiować  |  Wszechświat w obrazkach