gaia-hypothese

Wat als wij mensen als ongewenste gasten van de aarde worden verwijderd?

Wat als de aarde genoeg van ons krijgt?

4 reacties / Filosofie, Maatschappij, Wereld, Wetenschap / Door / 11 juni 2011

Volgens de Gaia theorie van James Lovelock is de aarde een levend organisme. Erg respectvol gedragen we ons niet. Wat als Gaia besluit dat ze genoeg heeft van deze irritante tweebenige parasieten?

De Gaia hypothese
De aarde houdt zichzelf in leven houdt door allerlei ecologische terugkoppelingsmechanisme, stel de Gaia theorie. Als de temperatuur te hoog of te laag wordt, het gehalte aan gassen als kooldioxide of zuurstof te hoog of juist te laag wordt, treden er grote veranderingen in het ecosysteem op waardoor het evenwicht wordt hersteld. Bij meer kooldioxide gaan planten sneller groeien, waarbij ze kooldioxide opnemen. Bij een te hoog zuurstofgehalte ontstaan massale branden. Alhoewel deze theorie niet onomstreden is, zie bijvoorbeeld de Medea hypothese – is het zonder meer een feit dat er veel feedbackcycli bestaan die de aarde in evenwicht houden. Hierbij spelen de aardse ecosystemen de hoofdrol.

Mens is funest

Wat als wij mensen als ongewenste gasten van de aarde worden verwijderd?
Wat als wij mensen als ongewenste gasten van de aarde worden verwijderd?

Wij mensen laten alleen weinig heel van die natuurlijke ecosystemen. We branden oerwouden plat, we vissen de zee leeg en dumpen als dank ons plasticafval, we vervuilen rivieren en pompen de lucht vol gif. Er zijn nauwelijks meer gebieden op aarde waar de mens niet op de een of andere manier een enorme invloed op heeft. Zelfs de ijskappen worden nu geteisterd door menselijke activiteit.
Om wat voorbeelden te noemen: zeewier aan de kust is zeer belangrijk voor de jodiumkringloop[1]: zeewier ademt gasvormige verbindingen met jodium erin uit. Deze regenen neer op het jodiumarme land. De kusten, waar dit zeewier groeit, worden nu steeds meer gebruikt om garnalenfarms te vestigen. De mangrovebossen, die de kust beschermen tegen tsunami’s worden om dezelfde reden ook in een hoog tempo gekapt. Kortom: er zijn de nodige redenen waarom de aarde – als het een levend wezen zou zijn – ons liever kwijt dan rijk is. Hoe zou de aarde kunnen afrekenen met de menselijke vlooienplaag?

Biowapens
Biologische bestrijding is een geliefde strategie voor tuinders en andere kwekers. De dicht opeengepakte, voortdurend met elkaar in contact staande massa mensenvlees is een ideale voedingsbodem voor bacteriën en virussen. In het verleden – denk aan de Zwarte Dood en de pokken in Europa – maakten vernietigende epidemieën korte metten met een bevolkingsoverschot. Naar schatting stierf toen bijna de helft van alle mensen. Er wonen nu in Europa veel meer mensen dan ooit. Ook reizen mensen nu veel meer, waardoor een epidemie snel om zich heen kan grijpen.  En onderschat het inventieve vermogen van eencelligen niet. Vijftig jaar geleden waren antibiotica verbluffend effectief. Nu zijn er vrijwel geheel onbehandelbare bacteriestammen als de MRSA-bacterie. Voortdurend wisselen bacteriën onderling de nuttigste genen uit. Het enorme aantal eencelligen vormt in feite een gigantische DNA-computer die oplossingen voor het probleem-mens doorrekent. Het is als je het zo bekijkt geen kwestie of, maar wanneer het mis gaat. Snel, ecologisch verantwoord en effectief.

Klimaat
Een andere doeltreffende manier om van veel mensen af te komen is een zware storm of tsunami. De meeste mensen wonen aan of vlakbij de kust. Het aantal zware stormen neemt de laatste jaren sterk toe. Er komen nu zelfs orkanen voor in gebieden waar ze hiervoor niet voorkwamen. De klimaatextremen worden groter. Omdat we bossen kappen, verstoren we klimaatpatronen.

Dodelijke schimmel slaat toe
Een aantal overlevenden van de extreem zware tornado in Joplin, Montana in juni 2011, ontwikkelden een hardnekkige schimmelinfectie. De agressieve schimmel kwam binnen door beschadigingen in de huid. De schimmel is haast niet te behandelen en kleurt het vlees zwart, waardoor andere schimmels hun kans grijpen voor een secundaire infectie. De schimmel groeit in de bloedvaten naar het aangetaste weefsel en laat het zo afsterven. Tot voor kort was deze ziekte, zygomycose, zeer zeldzaam [2]. Toeval en geheel met standaard wetenschappelijke theorieën te verklaren. Toch?

Bronnen
1. Iodine Biochemistry, University of East Anglia
2. Survivors of Joplin tornado develop rare infection, Physorg

Welkom op de lieflijke Madeliefjeswereld, waar het evenwicht tussen witte en zwarte madeliefjes de temperatuur binnen de perken houdt.

Gaia of Medea?

3 reacties / Filosofie, Wereld, Wetenschap / Door / 30 december 2010

Volgens de Gaia-hypothese van James Lovelock vormt de aardse biosfeer een superorganisme, Gaia, dat de leefomstandigheden op aarde optimaal probeert te houden. Niet iedereen is het eens met dit weldadige beeld. Volgens paleontoloog Peter Ward is Moeder Natuur een suïcidale sadiste die om de honderd miljoen jaar een poging doet om alles wat uit meer dan één cel bestaat te vergiftigen: de Medea-hypothese, genoemd naar de mythologische Griekse tovenares Medea die haar eigen kinderen vermoordde. Wie heeft er gelijk? Of is er een betere hypothese?

De Gaia-hypothese in het kort
Volgens de theorie van atmosferisch chemicus en uitvinder James Lovelock (de ontdekker van de verwoesting van de ozonlaag door CFK’s) is ons ecosysteem een stabiel systeem dat, net als een levend organisme, er altijd naar streeft een optimale evenwichtstoestand te bereiken. Stijgt bijvoorbeeld het kooldioxidegehalte in de lucht teveel, dan zullen planten en algen harder groeien en hierdoor de kooldioxide opnemen.

Welkom op de lieflijke planeet Madeliefjeswereld, waar het evenwicht tussen witte en zwarte madeliefjes de temperatuur binnen de perken houdt.
Welkom op de lieflijke planeet Madeliefjeswereld, waar het evenwicht tussen witte en zwarte madeliefjes de temperatuur binnen de perken houdt.

Hij bedacht een simpel model, Madeliefjeswereld (Daisy World), waarmee hij aantoonde dat op zich volkomen normale ecologische processen toch een inwendige thermostaat in een ecosysteem konden inbouwen.
Op Madeliefjeswereld komen maar twee soorten planten voor: witte en zwarte madeliefjes. Zwarte madeliefjes maken efficiënt gebruik van zonlicht en doen het daarom goed bij lage temperaturen. Witte madeliefjes beschermen zichzelf tegen teveel zonlicht door dit te reflecteren en doen het daarom goed bij hoge temperaturen.

Als de zon van Madeliefjeswereld heter wordt, krijgen witte madeliefjes een ecologisch voordeel. Er komen daarom dan veel meer witte madeliefjes, waardoor Madeliefjeswereld meer licht gaat weerkaatsen en de temperatuur weer daalt. Andersom: daalt de hoeveelheid zonneschijn, dan krijgen de zwarte madeliefjes de overhand – en wordt meer licht geabsorbeerd, wat Madeliefjeswereld warmer maakt.

Kortom: de concurrentie tussen witte en zwarte madeliefjes houdt Madeliefjeswereld leefbaar. Uiteraard kent ook dit systeem zijn grenzen: is de hele planeet bedekt met witte of zwarte madeliefjes, dan zal een verdere stijging of daling van de temperatuur leiden tot het uitsterven van alle madeliefjes. Lovelock waarschuwt hier ook voor.

Op aarde komen er volgens Lovelock vergelijkbare processen voor. De oceaanstromen en waterhuishouding vormen volgens Lovelock de bloedsomloop van de aarde. De organismen van de aarde houden de planeet in evenwicht en als mensen een andere planeet terraformeren, is dat slechts een methode van Gaia om zichzelf te vermenigvuldigen.

Volgens Lovelock en andere aanhangers van de Gaia-hypothese is het leven de reden dat hier op aarde nog vloeibaar water voorkomt en leefbare omstandigheden heersen, terwijl onze zusterplaneet Venus een kokende hel is en Mars een bevroren woestijn. Hij denkt dat als wij mensen doorgaan met het verwoesten van de biosfeer, Gaia terug zal slaan en vernietigende ziekten of natuurrampen op ons af zal sturen om af te rekenen met deze gevaarlijke plaag.

De Medeahypothese: Moeder Aarde als gestoorde kindermoordenaar
Niet iedereen is het eens met Lovelocks spirituele visie op de aardse biosfeer. Volgens paleontoloog Peter Ward zijn er in de lange geschiedenis van de aarde meerdere catastrofes aan te wijzen die direct werden veroorzaakt door het leven zelf: de Medea Hypothese.

Medea vermoordde haar twee zoontjes om wraak te nemen op haar overspelige echtgenoot Iason.
Medea vermoordde haar twee zoontjes om wraak te nemen op haar overspelige echtgenoot Iason.

In het Precambrium, het tijdvak vanaf het ontstaan van de aarde (4600 miljoen jaar geleden) tot zeshonderd miljoen jaar geleden, bestond de atmosfeer van de aarde voornamelijk uit het broeikasgas kooldioxide. Dit hield de planeet warm in de tijd dat de zon nog niet zoveel kracht had. Na het ontstaan van leven dat leefde van kooldioxide en zonlicht daalde het CO2 gehalte drastisch. Het resultaat: een vernietigende ijstijd waarin de hele planeet werd bedekt met honderden meters dik ijs. Dit gebeurde minstens twee keer: tijdens het Huronian, 2,7 miljard jaar geleden en later, tijdens het Cryogeen (790–630 miljoen jaar geleden). 

Ook enkele latere uitsterfgolven waren volgens Ward het resultaat van biologische processen. Zo waren er vijf gevallen waarin het leven vergiftigd werd door zwavelwaterstof (o.a. de grootste uitsterfgolf ooit van 251 miljoen jaar geleden).

Gevecht tussen Gaia en Medusa
Misschien is een iets ingewikkelder model beter. Er bestaan op aarde eigenlijk twee ecosystemen: een anaeroob, zuurstofarm milieu zoals op de vroegste aarde waarin het leven is ontstaan en ons huidige, zuurstofrijke milieu dat het grootste deel van de aarde, enkele zuurstofloze poelen en spleten uitgezonderd, beheerst.

We zouden onze zuurstofwereld Gaia kunnen noemen en de voor ons onleefbare wereld van methaan, zwavelsulfide en kooldioxide Medusa. Waarschijnlijk denkt een anaerobe levensvorm heel anders over die naamgeving en de grote uitsterfgolf die de overgang naar een zuurstofwereld inluidde, maar had hij dan zelf maar moeten evolueren tot intelligent wezen.
Ook zou hij Medusa, een slangachtig monster, waarschijnlijk aardiger hebben gevonden dan de mensachtige godheid Gaia: de meeste meercellige anaerobe dieren zien er uit als wormen of kwalletjes.

Gewoonlijk wint Gaia, het jongere zusje van Medusa. Fotosynthese produceert grote hoeveelheden voedsel en energie voor het ecosysteem. Medusa moet het doen met vulkanisme, chemosynthese en spontaan ontstane voor bacteriën eetbare moleculen. Deze energiebronnen leveren maar een miezerig bestaan op: 98% van alle energie op aarde wordt geleverd door de zon. Geen wonder dat Medusa zich moet verstoppen in de diepzee en diepe, onherbergzame spleten, waar het ecosysteem het overigens goed doet. In feite zit er onder de aarde waarschijnlijk zelfs meer biomassa dan daarboven: rotsbewonende, anaerobe eencelligen zoals archaeae en andere extremofielen.

Medusa, een monster met een slangenhoofd, geschilderd door Carvaggio.
Medusa, een monster met een slangenhoofd, geschilderd door Carvaggio.

Het succes van Gaia betekent ook haar ondergang. Wordt Medusa gevoerd met grote hoeveelheden voedsel (dode planten en dieren), dan schuift de grens tussen Medusa en Gaia naar boven tot bij de zeeoppervlakte. Er komen bij de anaerobe afbraak in de diepzee grote hoeveelheden kooldioxide, methaan en  giftige zwavelwaterstof vrij. Dat laatste gas verstikt het grootste deel van het Gaiaanse leven in zee en op het land, wat ook weer anaeroob wordt afgebroken en zo Medusa verder laten groeien.

Echter: Gaia slaat terug. Groene planten hebben geen zuurstof nodig maar zijn dol op kooldioxide. Ze stoten grote hoeveelheden zuurstof uit die korte metten maken met de giftige gassen in het zeewater (er zit zoveel zuurstof in de lucht dat zelfs de afbraak van alle biomassa die nog niet kan vernietigen). Medusa trekt zich weer mokkend terug diep onder de zeespiegel. De weinige overlevenden van Gaia koloniseren het opengevallen land.

Elke grote uitsterfgolf betekent gewoonlijk weer een spurt voor de evolutie. Zo was de voorouder van de dinosauriërs één van de weinige overlevenden van de Grote Uitsterfgolf. Pas toen de dino’s het loodje legden kregen zoogdieren en vogels de kans zich te ontwikkelen tot een groot aantal soorten.