什么是盖亚假说?


什么是盖亚假说?

国际空间站视角下的地球

在国际空间站上旅行,需要90分钟才能环游世界。在这短短的时间里,一切都在眼前掠过。每一位有过这种经历的宇航员都曾说过,俯视我们蓝色的地球,沙漠、山川、河流、湖泊、城市以及生态系统之间的界限,几乎消失了,我们都是彼此相连的,也是自然界的一部分。

1974年,英国生物学家詹姆斯·洛夫洛克和美国生物学家琳·马古利斯提出将生物圈视为一个单一的生命体。"盖亚假说"认为生物圈的行为就像一个超级有机体,在这里,所有的东西都是相通的,如果地球上的一个部分出现问题,就会对另一个部分进行补偿或调节,就像一个身体的不同器官同步工作。当时,许多科学家和其他严肃的思想家都认为两人已经走火入魔了。但他们的想法并不新鲜:许多民族的传统知识早已认为自然界是一个相互联系、相互依存的系统。这些相互联系从小到大,从局部到全球,无时无刻不在相互作用。


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原绿球藻

原绿球藻是一种只有百万分之一毫米大小的细菌。它如此之小,以至于我们直到1988年才发现它的存在,但它却是地球上最丰富的生物之一。一滴海水中就生活着大约2万个这样的细菌。原绿球藻利用浅海中的阳光将海水中的二氧化碳和营养物质转化为能量,并在此过程中释放出氧气,以此为生。这个过程与陆地上的植物所做的事情类似:光合作用。陆地植物,我们的森林和草原,只产生了我们呼吸的一半氧气。地球上另一半的氧气来自海洋,来自我们海岸上的海藻,海中的微型植物,以及原绿球藻这样的微生物。一种我们在30年前才知道的小细菌,以及其他大多数人类不知道的海洋生物,提供了我们每一次呼吸中的氧气。这些微生物可能是我们这个星球上最小的,但却是最重要的基础物种之一。我们所知的生命基础,虽然微小却很强大。

鲸鱼的减少不会造成磷虾和鱼的增加


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鲸鱼数量的减少,磷虾的数量也在减少

海洋中的须鲸,比如长须鲸和蓝鲸,吃生活在海洋浅滩的磷虾和小鱼等小动物。齿鲸,如抹香鲸,则吃海洋深处的巨型乌贼。一些渔民认为,鲸鱼吃了太多的磷虾和鱼,所以应该杀死鲸鱼,以确保我们人类能吃到更多的鱼。但事实证明,情况并非如此简单。鲸鱼的减少并不意味着磷虾和鱼类的增加。事实上,随着鲸鱼数量的减少,磷虾的数量也在减少。

为什么会这样?

鲸鱼吃大量的磷虾和小鱼,它们的组织中含有大量的铁。鲸鱼吸收了部分铁,但当它们来到水面呼吸时,又将大部分铁释放在它们的粪便中。海洋中的浮游植物需要铁来合成叶绿素。由于铁不容易溶解在海水中,许多海洋区域都是缺铁的。因此,鲸鱼通过释放含铁量高的粪便,给海洋的浅水区施肥,促进浮游植物的生长。磷虾以丰富的浮游植物为食,鱼儿吃了磷虾,它们的数量就会增加,如此循环往复,企鹅、海豹、鲸鱼、虎鲸。

不止于此。鲸鱼经常在深处进食。抹香鲸在水下一公里以下的地方捕食鱿鱼。鲸鱼的上下运动将表层和深层水域混合在一起,有助于将更多的营养物质从深层带到海洋的上游。事实上,一项研究估计,海洋动物造成的海洋混合相当于风和潮汐的总和。如果没有鲸鱼的捕食和混合,许多磷虾就会死亡并沉入海底,从而使较浅的水域无法获得养分而变得贫乏。

科学观察表明,鲸鱼并没有耗尽海洋中的猎物,它们的行为实际上有助于创造更多的浮游植物,更多的磷虾和更多的鱼类。事实上,如果没有鲸鱼,近海的浅水区可能会变成一片海洋沙漠。

陆地土壤是一个复杂的多层次的食物网

陆地土壤是自然界向我们揭示的另一个相互依存的例子。当我们在森林中行走时,我们看到了树木,但我们忽略了真正使树木和所有其他植物成为可能的东西,土壤。我们脚下的土地就像一个遥远的星球一样陌生,发生在地球表面最上面几厘米的地方是陆地上所有生命的基础。

健康的土壤中包含着复杂的多层次的食物网,其自组织就像地上的食物网一样错综复杂,具有非凡的多样性,对陆地上的所有生命都有影响。在一小撮健康的土壤中,有一万亿个细菌、一万个原生动物,比如变形虫等单细胞生物、一万个蛔虫和25公里长的极细的真菌丝,此外还有更大的生物,如蚯蚓和昆虫。这个地下生态群落中的相互依存和相互作用是惊人的。

在森林地面上,昆虫撕碎有机碎片,如枯叶、腐木、死鼠和鸟类的尸体,这一过程促进丰富的土壤细菌分解较小的碎片,并将它们的营养粪便加入其中。有益菌抢占空间,防止病原体占据土壤,在某种程度上为植物提供了预防性保健。蛔虫和原生动物吃掉细菌,把氮气拉回土壤中。蚯蚓创造了微隧道,让氧气渗入土壤,并把它们的粪便沉积下来,也有助于给土壤施肥。所有这些生物的行动,加上那些长达数英里的真菌丝,形成了一个复杂的网,给土壤提供了结构,帮助土壤保持水分,保护植物免受病原体的侵害。实验证明这种土壤生态系统对植物来说是多么的必要。种子在松树林的天然土壤中生长,富含真菌和微生物,就能茁壮成长;在经过消毒的土壤中,种子就无法存活。


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世界上大约80%的植物都依赖于菌根

地底世界的真菌是地球上一些最不被重视的生物,但土壤中的真菌却在执行一项更为重要的工作:为全球生态互联系统建立基础。植物根部和真菌参与了我们这个星球上最重要的共生关系之一:被称为 "菌根"。 大约仅有根的六十分之一大小,以蠕虫的方式进入更狭窄的空间,获取附近植物所需的营养,如磷和氮。通过菌根这种真菌和植物根部相互依存的网络,真菌通过交换养分来换取植物产生的糖分。

此外,真菌会产生一种叫做 "糯米素 "的粘性蛋白,它能将土壤粘在一起,使土壤呈现棕色。光是谷氨酰胺就储存了我们土壤中三分之一的碳。因此,这些被低估的真菌是将大气中的大部分碳污染封存在土壤中的关键。但不幸的是,我们把土壤当成了一次性使用的物品,没有认识到它是一个复杂的生物网。工业化农业用化肥和杀虫剂污染土壤,杀死使土壤自然生产的细菌、真菌和无脊椎动物。如果我们改变这些做法,可能会产生全球影响。最近的一项研究表明,全球转向再生农业将有能力封存大气中大部分多余的二氧化碳。

世界是一个生态意义上的俄罗斯套娃,我们更大的生态系统是一个全球自组织系统,有数以百万计的物种在各个层面相互联系和相互依存。从国际空间站上看,很容易把地球看成一个单一的系统,从这个角度看,地球上所有生命都相互依存。对于人类的未来而言,我们必须体验到这种超然的俯瞰效应,并把生物圈当作一个活的生命体来对待,而不是忽视或滥用。


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