GEEN TOEVAL! GAIA REGELT HET ZÉLF!
Madeliefjeswereld is eigenlijk Gaia in een notendop.
Zonder enige planning scheppen de biota ofwel levensvormen en hun omgeving omstandigheden die overeenkomen met de maximale groeicapaciteit van het systeem, ondanks veranderende omstandigheden van buitenaf, zegt geofysioloog en hoogleraar Peter Westbroek. (Leiden Universiteit, Lid KNAW)
De enige voorwaarde is dat de biota die omstandigheden kunnen beïnvloeden en een groeioptimum hebben, net als de madeliefjes. Maar dan verloopt de regulering ook helemaal automatisch en is het systeem stabiel.
Biodiversiteit is in dit hele proces van groot belang. Door voldoende biodiversiteit ofwel verscheidenheid van plantaardig en dierlijk leven blijft het hele systeem in balans. Maar doordat tegenwoordig zoveel soorten door ons worden uitgeroeid ten gevolge van onze vervuiling van lucht, water en bodem, ondermijnen we de stabiliteit van ons eigen systeem aarde (denk aan de vele hittebranden, overstromingen, oververhitte oceanen, sterfte van zeedieren, uitdrogen van de bodem e.d.)
Lovelock concludeert dat de mens het natuurlijke systeem van Gaia, planeet Aarde, ernstig aan het verstoren is. Maar, zegt hij, voor dat het zover kan komen, is de mensheid daardoor al van de aarde verdwenen en gaat het systeem zonder ons wel verder.
MANIER VAN ONDERZOEK.
De beste manier om de dynamiek van onze planeet te bestuderen is de fysiologie, de studie naar het gedrag van levende organismen.
Lovelock heeft het over systeemdynamica. We moeten géén onderscheid meer maken tussen fysische, chemische, biologische en andere krachten. Al deze wetenschapsgebieden hebben te maken met de zelforganisatie van Gaia. Dus al die wetenschappen moeten gaan samenwerken om de dynamiek van het systeem Aarde te kunnen doorgronden.
Geoloog Garrels bijvoorbeeld vertrok vanuit de geochemie, de scheikunde van de planeet aarde en trok van daaruit zijn conclusies over de werking van Gaia. In zijn visie bleef de planeet Aarde een dood ding.
Geofysioloog Lovelock pakt het anders aan. Hij gaat uit van de mogelijkheid dat Gaia het hele systeem bestuurt.
Voor Garrels was de geologie de uiteindelijke basis en gids voor zijn onderzoek en conclusies.
Voor Lovelock is het uitgangspunt een idee, namelijk de idee van een levend systeem dat zichzelf in stand houdt en moeten meerdere wetenschapsgebieden samen gaan werken om de werking van de planeet te kunnen begrijpen.
WIE HEEFT ER GELIJK?
In hoeverre voldoen de visie van Garrels en van Lovelock aan de eisen die je aan wetenschappelijk onderzoek moet stellen?
Beide opvattingen zijn gebaseerd op een visie die ze langs intuïtieve weg hebben ontwikkeld. Bij Garrels is dat het beeld van de chemische fabriek. En bij Lovelock staat de homeostatische Gaia centraal.
Hun modellen zijn allebei subjectieve creaties. Maar ze moeten ook in de praktijk getoetst kunnen worden om geloofwaardig te zijn.
Er moet een nauwe band bestaan, zegt Westbroek, tussen theorie en praktijk. De visie moet ook gefalsificeerd kunnen worden, d.w.z. dat door middel van praktisch onderzoek aangetoond wordt dat de visie klopt.
De chemische fabriek van Garrels voorziet ons wel van toetsbare hypothesen. Bij Lovelock staat Madeliefjeswereld centraal en ontstaat uit de wisselwerking van het leven en zijn omgeving automatisch een sterke aantrekker en deze bepaalt de stabiliteit van het Gaia-systeem.
ANALYTISCHE BENADERING VERSUS SYNTHETISCHE BENADERING
Er is verschil tussen de analytische benadering en de synthetische benadering bij wetenschapsbeoefening.
In de analytische benadering ( Garrels) wordt aan de geochemie een mondiale dimensie gegeven en wordt vandaaruit verder geredeneerd. Garrels identificeerde de belangrijkste reservoirs en stromen die in de aarde werkzaam zijn en verbond ze in een gesloten netwerk van circulaire routes. Hoewel hij zich bewust was van de krachten van het leven, dwong zijn benadering hem om de grote, onbezielde raderen van het systeem te beschouwen als de drijvende krachten achter de mondiale dynamiek.
Lovelock begint aan het andere eind, legt Westbroek uit. Hij onderzoekt de mogelijkheid dat Gaia zélf het systeem bestuurt. Zijn alternatief is Madeliefjeswereld, een denkbeeldige maar opmerkelijk georganiseerde planeet, die ons bewust maakt van de enorme potentie van het leven om zichzelf in stand te houden. Madeliefjeswereld toont ons dat het principe van mondiale homeostase op de aarde van toepassing is.
Voor Garrels was de geologie de ultieme basis en gids voor de kennis over de aarde. Voor Lovelock was het uitgangspunt een idee.
TERRA EN GAIA
Moeten we, zoals Garrels, onze reconstructie van de aarde van onderop opbouwen en uitgaan van de overwegend fysische en chemische kennis die binnen de aardwetenschappen gangbaar was, zo vraagt Westbroek ons. Of kiezen we voor de radicale systeembenadering van Lovelock, waarbij aan het leven en zijn directe omgeving een centrale rol wordt toegekend?
Terra of Gaia? Welke strategie kan ons verder brengen?
UNIVERSALITEIT
Het kernprobleem van elk wetenschappelijk onderzoek is de eenvoud te ontdekken die schuilgaat in de veelvormigheid. Westbroek brengt ons met deze vraagstelling in de richting van het goede denkspoor.
Kunnen we steeds terugkerende universele, algemene wetmatigheden opsporen waaraan alle leven op aarde beantwoordt?
Ja, dat kan. Er blijkt namelijk een hoge mate van eenvormigheid te bestaan, die we ook al eerder lieten zien bij het functioneren van het menselijk lichaam als systeem dat zichzelf in stand houdt en reguleert ( zie nummer 15 van deze reeks).
-Zo is een genetische code, waarmee het DNA in eiwit wordt vertaald vrijwel identiek bij alle organismen.
-De biochemische organisatie van de cel beantwoordt aan een beperkt aantal basisprincipes die keer op keer door de organisatie worden geproduceerd.
-En steeds zijn het weer dezelfde enzymsystemen die de chemische reacties beïnvloeden.
-Tenslotte is er ook een grote eenvormigheid in de routes waarlangs voedingsstoffen uit het milieu worden opgenomen en hergebruikt en waarmee overbodige of giftige stoffen worden ‘uitgepoept’ en uit de ecosystemen worden verwijderd (zelfreiniging) , omdat ze voor andere organismen weer tot voedsel dienen.
Het gaat hier over het zelfreinigende vermogen van bacteriële gemeenschappen die worden aangewend voor de zuivering van bodems en oppervlaktewateren. Die bacteriële gemeenschappen passen hun organisatie voortdurend aan aan de steeds veranderende omstandigheden waardoor evenwicht weer wordt hersteld. ( emiliania).
Uit de honderden soorten waaruit die bacteriegemeenschappen zijn opgebouwd, zegt Westbroek, wordt automatisch een zeer beperkt maar dominerend team gerekruteerd , dat het zelfreinigende werk uitvoert. De andere bacteriën blijven in een sluimertoestand, maar als de omstandigheden veranderen, komt er automatisch een nieuwe selectie van bacteriën naar voren. Het oude team trekt zich dan terug. Voortdurend treden allerlei enzymcircuits in werking.
Alles wijst er op dat de enorme variëteit aan ecosystemen om ons heen in de loop van miljarden jaren uit zulke microbiële gemeenschappen is voortgekomen.
De verantwoordelijke organisatie van de metabole ofwel stofwisselingsroute wordt óók in de latere systemen steeds weer gereproduceerd, vertelt Westbroek. De latere evolutie vindt plaats in de meer perifere delen van de organisatie. Het is de fijnregeling waardoor de onderdelen van de systemen aan elkaar en aan de steeds veranderende omgeving wordt aangepast. Daardoor ontstaan er ook zoveel levensvormen in de natuur. De organisatie bijvoorbeeld van een tropisch regenwoud maakt een enorme versterking van fotosynthese en ademhaling van de bomen mogelijk. En in de samenwerking met allerlei planten wordt de efficiëntie waarmee de stikstof vasthoudende bacteriën hun werk uitvoeren nog eens extra versterkt.
Het ziet er naar uit dat de werking van ecosystemen bepaald wordt door een beperkt aantal zeer oude aantrekkers en dat je je de biologische gedifferentieerdheid kunt voorstellen als een vloeiend verlopend systeem.
TERRA ÉN GAIA.
Het concept Gaia is onmisbaar als leidraad voor een totstandkoming van het mondiale wetenschappelijke model van de planeet, concludeert Westbroek. De kern van Lovelock’s betoog is dat het geheel van levende systemen tezamen met hun onmiddellijke omgeving een stabiliserende functie heeft in ons klimaatsysteem en dat er een wisselwerking bestaat tussen de aantrekkers van het leven en die van het klimaat. Denk bijvoorbeeld aan de emiliania algjes, die grote massa’s kalk op de zeebodem kunnen deponeren en met hun emissies
(poepjes) van dimethylsulfide gas spierwitte wolken laten ontstaan die de zonnestralen weerkaatsen en de aarde daarmee weer afkoelen, onze mondiale airco’s.
Hans Pijnaker
(wordt vervolgd)