Маргаритковый Мир

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Графики стандартного двухцветного Маргариткового Мира

Маргаритковый Мир (англ. Daisyworld) — компьютерная модель условного мира, предназначеная для имитации важных процессов в биосфере Земли под влиянием Солнца. Введена Джеймсом Лавлоком и Эндрю Уотсоном в работе, опубликованной в 1983 году[1], для того, чтобы показать правдоподобность гипотезы Геи.

Моделирование[править | править вики-текст]

Цель модели состоит в том, чтобы продемонстрировать теорию о том, что механизмы обратной связи могут развиться не благодаря классическим механизмам группового выбора, а из-за личных предпочтений организмов[2].

В модели предлагается наличие планеты, которая во многом подобна Земле, и где преобладает орошаемая суша, заселённая маргаритками всего двух расцветок (чёрной и белой). Планета вращается вокруг звезды того же спектрального класса что и Солнце, лучистая энергия которой медленно возрастает. Маргаритки же способны существовать лишь в температурном диапазоне от 5 до 40оС. Оптимальная же температура для жизнедеятельности цветов — 20оС.

Согласно современной астрофизической гипотезе, по мере старения звезды близкой по параметрам Солнцу, её лучистая энергия начинает линейно возрастать. По мере прогревания планеты, на экваторе достигается минимальное значение температуры (5оС), при которой возможно произрастание маргариток. Там, где первоначально окажется немного больше тёмных маргариток, отражательная способность (альбедо) отдельных районов планетной поверхности снизится, а значит грунт лучше прогреется, дав селективное преимущество тёмным маргариткам, которые, способствуя прогреванию и заселению новых очагов почвы дальше от экватора, будут продолжать снижать альбедо, а следовательно всё больше расширять ареал своего обитания, по сравнению с белыми маргаритками. Наконец вся планета окажется захвачена маргаритками тёмных расцветок.

Но затем, по мере дальнейшего повышения энергии, приходящей от звезды, температура на экваторе превысит оптимальную для цветов — 20оС. С этого момента преимущество переходит на сторону маргариток со светлой окраской цветков, которые повышают альбедо, охлаждая территорию, и тем самым создавая для себя комфортные условия сначала на экваторе, а затем — всё дальше к полюсам. Тёмные маргаритки селективно проигрывают.

Наконец, наступает переломный момент, когда температура на экваторе переваливает отметку в 40оС, за которой невозможна жизнь маргариток. И вот, начиная от экватора жаркая зона охватывает всю планету, превращая её в безжизненную пустыню.

Математический расчёт, проведённый Лавлоком, выявил закономерность: средняя температура на планете, заселённой маргаритками, несмотря на возрастание активности звезды, практически всё время останется постоянной, составляя оптимальные для маргариток 20оС. Таким образом, даже примитивная биосфера способна оказывать глобальное влияние с отрицательной обратной связью, при том что каждый компонент системы работает с положительной.

Эта ситуация очень отличается от существующей в безжизненном мире, где температура не регулируется и возрастает линейно с ростом лучистой энергии звезды. В более поздних версиях «Маргариткового Мира» была введёна популяция серых маргариток, а планета населена травоядными и хищниками. Оказалось, что это способствовало даже увеличению гомеостаза (стабильности системы). В новейших исследовиях моделировались реальные биохимические циклы Земли, и, с помощью различных «гильдий» жизни (например, фотосинтезаторы, редуценты, травоядные животные, первичные и вторичные хищники), также были показаны эффект регулирования и стабильность, подобные первоначальному Маргаритковому Миру. Эти модели помогает объяснить единство и разнообразие форм жизни на нашей планете.

Так, путём естественного отбора, возникает переработка питательных веществ в биосфере, когда вредные отходы одного существа становятся основой для извлечения энергии для другого. Исследование о соотношении азота и фосфора показывает, что локальные биотические процессы могут регулировать глобальные системы[3].

Актуальность гипотезы для Земли[править | править вики-текст]

Видео о модели Маргариткового Мира

Поскольку модель Маргариткового Мира весьма проста, её не следует прямо сопоставлять с Землёй. Об этом чётко заявили его авторы. Тем не менее, она обеспечивает ряд полезных предсказаний о том, каков, например может быть ответ земной биосферы на вмешательство человека. Позже, добавление к Маргаритковому Миру множества дополнительных уровней сложности не вызвало противоречий, но показало те же основные тенденции, как и в исходной модели. Одним из результатов моделирования является прогноз о том, что биосфера Земли способна регулировать климатические условия для поддержания жизни в широком диапазоне солнечной светимости. Многие примеры таких систем саморегулирования, были найдены в природе.

Модификация оригинального моделирования[править | править вики-текст]

Расширение модели Маргариткового Мира, которое включило кроликов, лисиц и другие виды, привело к неожиданному открытию: чем больше разнообразие видов, тем сильнее влияние биосферы на всю планету (например, улучшается температурное регулирование). Моделирование также показало, что система была надежной и устойчивой даже при потрясениях. Напротив, при медленных изменениях в окружающей среде постепенно богатство видов утрачивается. А возмущения в системе приводят к всплеску видового разнообразия. Эти данные оказали поддержку мнению о ценности биологической вариативности[4].

Концепция Маргариткового Мира была разработана, чтобы опровергнуть критику о «мистической» подоплёке гипотезы Геи органического единства биосферы. Значительный объём критики поступил со стороны таких ученых, как Ричард Докинз[5], которые утверждали что терморегуляция планетарного уровня невозможна без глобального естественного отбора. Доктор У. Форд Дулиттл[6] отверг понятие планетарного регулирования, потому что, как ему казалось, это требует «тайного согласия» между организмами для следовании какой-то необъяснимой цели планетарного масштаба. Оба неодарвиниста указывали на отсутствие движущего механизма. Модель Лавлока была успешно противопоставлена этой критике, показав, что регулирование естественно возникает в пределах некоего диапазона температур. Для терморегуляции Маргаритковому Миру не нужна ни сознательная цель, ни групповой естественный отбор[7].

Позже критики Маргариткового Мира сосредоточили внимание на факте, что искусственное моделирование упускает многие важные детали истинной системы «Земля-Солнце». Например, реальная система требует для поддержания гомеостаза, определённого уровня смертности и должна учитывать различия между видами. Критики моделирования считают, что включение этих деталей будет приводить к неустойчивости системы, и, следовательно, ложно. Многие из этих вопросов рассматриваются в более поздней работе Тимоти Лентона и Джеймса Лавлока 2001 года[8]. В работе показано, что включение этих факторов на самом деле улучшает способность Маргариткового Мира в регулировании климата.

Маргаритковый Мир в популярной культуре[править | править вики-текст]

  • Версия Маргариткового Мира с несколькими видами маргариток серых оттенков, была включена в видеоигру SimEarth компании Maxis.
  • В романе Xenocide Орсона Скотта Карда на Маргаритковый Мир приведены несколько ссылок.
  • Маргаритковый Мир упоминается в британском сериале, «Возмездие» (Edge of Darkness).

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Watson, A.J.; J.E. Lovelock (1983). «Biological homeostasis of the global environment: the parable of Daisyworld». Tellus B (International Meteorological Institute) 35 (4): 286–9. DOI:10.1111/j.1600-0889.1983.tb00031.x. Bibcode:1983TellB..35..284W.
  2. (1983) «Biological homeostasis of the global environment: the parable of Daisyworld». Tellus 35B: 286–9. DOI:10.1111/j.1600-0889.1983.tb00031.x. Bibcode:1983TellB..35..284W.
  3. Keith Downing & Peter Zvirinsky, The Simulated Evolution of Biochemical Guilds: Reconciling Gaia Theory with Natural Selection.
  4. James Lovelock The ages of Gaia: a biography of our living Earth. — Oxford University Press. — P. 213–216. — ISBN 9780192862174
  5. The extended phenotype: the long reach of the gene. — Oxford University Press, 1982. — ISBN 0-19-286088-7
  6. Doolittle, W.F. «Is nature really motherly?» The Coevolution Quarterly, Spring:58-63, 1981.
  7. Sagan, D. and Whiteside, J. «Gradient-reduction theory: thermodynamics and the purpose of life» in Scientists Debate Gaia: The Next Century, MIT Press, Stephen H. Schneider, James R. Miller, Eileen Crist, and Penelope J. Boston, eds, pp. 173—186, 2004.
  8. Lenton, T.M.; J.E. Lovelock (2001). «Daisyworld revisited: quantifying biological effects on planetary self-regulation». Tellus Series B - Chemical and Physical Meterology 53 (3): 288–305. DOI:10.1034/j.1600-0889.2001.01191.x.

Литература и полезные ссылки[править | править вики-текст]

Ссылки[править | править вики-текст]

  • Кирилл Юрьевич Еськов «Удивительная палеонтология: история Земли и жизни на ней», — М: ЭНАС, 2012, С. 61-63. ISBN 978-5-93196-711-0