Nov 26 2009

Die Gaia-Illusion

Schaut man sich die Geschichte der Erde an, so drängt sich die Gaia-Hypothese schon beinahe auf: es scheint so, dass das Leben auf der Erde darauf hinarbeitet, die Lebensbedingungen auf der Erde lebensfreundlich zu halten. Wie ich in diesem Artikel zeigen werde, ist das eine Illusion.

Der Baum des Lebens

Der Baum des Lebens

Vor 4.5 Milliarden Jahren, kurz nach ihrer Entstehung, war die Erde ein absolut fremdartiger Ort: Eine dichte Atmosphäre aus Kohlendioxid (CO2), Stickstoff, Methan und Wasserdampf umhüllte einen heissen, planetenweiten Ozean. Am Himmel stand ein riesiger (weil sehr viel näherer) Mond, noch immer glutflüssig von der Energie der Planetenkollision, die zu seiner Entstehung geführt hatte. Die Sonne strahlte nur knapp drei Viertel so stark wie heute, nur der Treibhauseffekt einer dichten Atmosphäre bewahrte die Erde vor einer planetenweiten, kilometertiefen Eiskruste. Der Meeresboden brodelte an den unzähligen Rissen in der jungen, dünnen Erdkruste darunter – und irgendwo dazwischen entstand vermutlich das erste Leben. Ein Teil des CO2 löste sich schliesslich – in den folgenden Jahrmilliarden – im Ozean, und photosynthetische, sauerstoffbildende Bakterien lösten die früheren Methanbildner ab – gerade rechtzeitig, um die Häufigkeit des Treibhausgases Methan in der Atmosphäre absinken zu lassen und die Temperaturen, die wegen der langsam zunehmenden Sonnenstrahlung bereits im Steigen begriffen waren, auf einem für Lebewesen angenehmen Niveau zu stabilisieren. Im Verlauf der Zeit fiel die Konzentration des Treibhausgases CO2 stets gerade so stark ab, dass die durchschnittlichen Oberflächentemperaturen der Erde trotz stetig steigender Sonneneinstrahlung im lebensfreundlichen Bereich von 0 – 40 Grad blieben. Kurz, obwohl die Sonne in den letzten 4.5 Milliarden Jahren fast 30% an Leuchtkraft zugelegt hat, ist die Oberflächtemperatur der Erde bemerkenswert stabil geblieben.

Ohne Leben wäre die Erde heute nicht lebensfreundlich. So spielt etwa das Leben eine wichtige Rolle bei der Verwitterung der Gesteine. Da Verwitterung eine CO2-Senke ist, hilft das Leben also mit, die atmosphärische Konzentration von CO2 und damit die Temperatur auf der Erdoberfläche tief zu halten. Weiter hat das Leben auf der Erde einen grossen Teil des von irdischen Vulkanen ausgestossenen CO2s aufgenommen: In der heutigen und ehemaligen (man denke an Kohle- und Öllagerstätten) Landbiosphäre ist eine grosse Menge Kohlenstoff gespeichert. Mikroorganismen im Meer bilden zudem ständig winzige Kalkschalen, die nach ihrem Ableben auf den Grund des Ozeans sinken, Kalkstein bilden und somit ebenfalls CO2 aus der Atmosphäre entfernen: über die Geschichte der Erde wurden so rund 50 bar CO2 im Gestein gebunden (Kalkausfällung funktioniert auch ohne lebende Organismen – bloss ist sie bei weitem nicht so effizient). Auf der Venus, wo kein solcher Prozess am Werk ist, befindet sich all das CO2 in der Atmosphäre, mit der Folge, dass die Venus aufgrund des “durchgedrehten” Treibhauseffekts eine Oberflächentemperatur von rund 480 Grad aufweist (eine erdähnliche Venus ohne Treibhauseffekt hätte aufgrund des geringeren Sonnenabstands eine Temperatur von ~40-60 Grad). Es scheint also, dass das Leben auf die Stabilisation der Oberflächentemperaturen der Erde hinwirkt – und damit auch sein eigenes Fortbestehen sicherstellt. Ähnliches gilt für den Sauerstoffgehalt der Luft: er wird allein von lebendigen Organismen (über die Photosynthese) aufrecht erhalten, und trotzdem ist er im Verlauf der Erdgeschichte relativ konstant geblieben. Zudem sorgt der viele Sauerstoff in der Atmosphäre für die Bildung einer Ozonschicht, welche die UV-Strahlung der Sonne grösstenteils blockiert.

James Lovelock war der erste, der auf die stabilisierende Wirkung des Lebens hinwies. In seiner “Gaia-Hypothese”, die er erstmals in den 60er Jahren des 20. Jahrhunderts formulierte, heisst es: “Gaia ist ein komplexes System, das die irdische Biosphäre, Atmosphäre, die Ozeane und den Boden einbezieht, und insgesamt über Feedbackschlaufen die optimale phsikalische und chemische Umgebung für Leben auf diesem Planeten sucht.” Eine Feedbackschlaufe ist ein Prozess, der sich selber bremst, wenn er von einem bestimmten Gleichgewicht wegbewegt wird. So sorgt etwa eine erhöhte Sonnenstrahlung dafür, dass mehr Wasser verdampft, worauf sich mehr Wolken bilden, die einen grösseren Anteil der Sonnenstrahlung ins All zurückreflektieren, womit die Temperatur auf der Erde wieder sinkt. Das System der Erde besteht aus unzähligen, ineinander verzahnten Feedbackschlaufen, und in vielen von ihnen spielen lebende Organismen eine wichtige oder sogar führende Rolle.

Die Frage ist nicht, ob die “Gaia-Hypothese” im Moment auf der Erde zutrifft: es ist erwiesenermassen so, dass das Leben auf der Erde ein unverzichtbarer Teil des ganzen Erdsystems ist und dieses massgeblich beeinflusst und stabilisiert. Die Frage ist vielmehr, ob es so sein MUSS: ob die Entstehung von Leben auf einem Planeten immer zu einer “Gaia” führt. Ist es ein allgemeines, dem Phänomen Leben innewohnendes Prinzip, dass es sich selber die lebensfreundlichen Bedingungen schafft, um weiterbestehen zu können? Oder anders gesagt: Kann man erwarten, auch auf anderen, einigermassen erdähnlichen Planeten “Gaias” zu finden? Erhöht dies unsere Chance, belebte Planeten mit komplexem Leben zu finden?

Die einfachste Antwort ist natürlich, dass wir es nicht wissen, nicht wissen können, weil wir bloss einen einzigen erdähnlichen Planeten kennen. Doch ganz so einfach ist es nicht. Schauen wir uns nochmals die Venus an: durch ihre helle, reflektierende Wolkendecke hat sie an der Obergrenze der Atmosphäre tatsächlich eine reale Temperatur von -40 Grad. Wie oben erwähnt, hätte eine Venus mit einer erdähnlichen Albedo (Rückstrahlungsvermögen oder “Weissheit”) eine Temperatur von ca. 50 Grad. Das heisst, mit der richtigen Kombination von Treibhausgasen und Wolkenbedeckung könnten auch auf der Venus lebensfreundliche Temperaturen herrschen. Zudem hatte die Venus in der Frühzeit des Sonnensystems einen klaren Vorteil gegenüber der Erde: als die Sonne noch deutlich kühler war, sorgte sie auch ganz ohne Treibhausgase für angenehme, lebensfreundliche Temperaturen auf der Venus. In ihrer Frühzeit rotierte die Venus auch noch deutlich schneller als heute, vermutlich sogar prograd (dh, vorwärts, wie alle anderen Planeten) um ihre eigene Achse. Ist die Venus vielleicht ein ehemals lebensfreundlicher Planet, auf dem sich ganz einfach keine stabilisierende Gaia entwickelt hat? Oder ist die Intensität der Sonnenstrahlung bereits zu hoch (ca. 2 x jene auf der Erde), als dass die Venus-Gaia noch mithalten konnte?

Wir wissen von der Erde, dass die Entwicklung von komplexem Leben oder zivilisationsfähigen Spezies mindestens Milliarden von Jahren (vielleicht aber auch deutlich mehr) braucht. Dies liegt daran, dass sich komplexe Organismen nicht einfach durch Zellteilung fortpflanzen können wie Bakterien, sondern “Nachwuchs” zeugen und aufziehen müssen. Dies verlängert natürlich die Reproduktionszyklen. Das wiederum stellt strenge Anforderungen an die Stabilität des Klimasystems, denn die Variationen zwischen den Generationen dürfen nicht allzu gross sein, sonst hat die Spezies gar keine Zeit, sich evolutionär an die neuen Bedingungen anzupassen. Gleichzeitig sind komplexe Lebensformen, was die Umgebungsbedingungen angeht, evolutionär schon sehr viel stärker “festgefahren” als Bakterien. Alle heute lebenden komplexen Lebensformen wie Tiere und Pflanzen brauchen einen ganz bestimmten Temperaturbereich, einen bestimmten Sauerstoffpartialdruck, ein bestimmtes Nahrungsangebot und so weiter, um zu überleben. Kein Wunder also, ist die Geschichte des komplexen Lebens auf der Erde von Massenaussterben geprägt: wann immer sich die Bedingungen des Erdklimasystems geringfügig änderten, starben die komplexen Lebensformen mit hohen Ansprüchen an die Stabilität ihrer Umwelt aus. Je höher diese Ansprüche, desto stärker ist eine Spezies (man vergleiche mal den Panda, der nur ganz spezielle Bambussorten frisst, mit einer Ratte) vom Aussterben bedroht.

Vulkanausbruch

Vulkanausbruch

So gesehen leuchtet es absolut ein, dass wir Menschen, das Produkt einer jahrmilliardenlangen Evolution, nur auf einem Planeten entstanden sein können, dessen Klima durch ein komplexes Feedbackschlaufen-System “gepuffert” ist: nur so lässt sich die Stabilität des Erdklimas über Jahrmilliarden gewährleisten. Das Leben auf der Erde ist im Verlaufe der Jahrmilliarden ein wichtiger Faktor des Feedbackschlaufen-Systems geworden – angesichts seiner Verbreitung ist das kein grosses Wunder. Das ist die Welt, die wir sehen. Was wir aber (noch?) nicht sehen, sind all die gescheiterten Welten: Welten, deren “Gaia” nur für einige Milliarden Jahre lang funktionierte, bevor ein Faktor des komplexen Feedbackschlaufen-Systems aus dem Ruder lief – und alle komplexen Lebensformen ausstarben. Welten, auf denen sich entwickelnde Bakterien ein bestehendes Feedbackschlaufen-System so störten, dass die Lebensfreundlichkeit des Planeten komplett zerstört wurde. Welten, deren anfängliche Lebensfreundlichkeit schon nach wenigen Millionen Jahren verloren ging, lange bevor sich eine Gaia entwickeln konnte. Jede dieser Welten ist problemlos denkbar, und keine davon kann unserer eigenen entsprechen. “Gaia” ist kein universelles Prinzip, keine dem Leben innewohnende Eigenschaft, sich selbst die lebensfreundlichen Bedingungen zu schaffen, sondern schlicht und einfach eine zwingende Eigenschaft unseres eigenen Planeten. Wäre das Erdsystem nicht durch komplexe Feedbackschlaufen gepuffert, wären wir nicht hier, um es zu beobachten und um uns darüber zu wundern.

Es mag wohl so sein, dass es da draussen im Univerum irgendwo auch andere Planeten gibt, auf denen die Bedingungen so zusammenspielen, dass ein anderes, vielleicht ähnliches Feedbackschlaufen-System das Klima auf dem Planeten so stabilisiert, dass es während Jahrmilliarden stabil bleibt und so die Entwicklung von komplexem, vielleicht sogar intelligentem Leben ermöglicht. Doch wenn man sieht, wie stark dieses Feedbackschlaufen-System auf der Erde von den exakten Anfangsbedingungen abhängt (richtige Planetengrösse, richtige Atmosphärendichte und -zusammensetzung, richtige Wassermenge, richtige Entfernung zum Stern, Mond vorhanden, etc), dann ist die Feststellung, dass es ein solch komplexes Feedbackschlaufen-System braucht, um komplexes Leben hervorzubringen, eher entmutigend: allzuviele Planeten werden diese strengen Bedingungen nicht erfüllen (das gilt ganz allgemein: natürlich kann es sein, dass das Feedbackschlaufen-System anderer Planeten von jenem der Erde abweicht, also andere Anfangsbedingungen braucht, die dann irgendwo auch alle erfüllt sind – es ist jedoch nicht davon auszugehen, dass diese anders gearteten Feedbackschlaufen-Systeme generell weniger hohe Anforderungen an ihre Anfangsbedingungen haben als die Erde, also weniger “wählerisch” sind).

Es mag sein, dass das Leben in Einzelfällen einen Weg findet, sich an total veränderte Bedingungen anzupassen: Aber das kann nicht immer gut gehen. Die Evolution von Lebewesen basiert auf Mutation und Selektion: während die Selektion die eigentliche Entwicklung vorantreibt und von Umweltbedingungen abhängt, ist die Mutation rein zufällig: wenn die für das Überleben der Spezies dringend benötigte Mutation nicht kommt, dann kommt sie eben nicht und die Spezies stirbt aus. “Das Leben findet immer einen Weg” ist eine berühmte, aber grundfalsche Dokumentarfilm-Floskel: es kann sein, dass Leben mit einer Situation, die sich ihm stellt, total überfordert ist und restlos eingeht. Das gilt für einzelne Spezies genauso wie für grosse, komplexe Feedbackschlaufen-Systeme, in denen Lebewesen eine kritische Komponente bilden. Bloss ist das auf der Erde bisher nicht geschehen, sonst wären wir nicht hier. Wir sehen und kennen nur ein einziges Beispiel, eine einzige, (zwingend) erfolgreiche Entwicklungsgeschichte eines Planeten, der komplexes Leben beherbergt. Daraus zu schliessen, dass alle Entwicklungsgeschichten erfolgreich sein müssen (wie das die Gaia-Hypothese letztlich vorschlägt), ist naiv und kurzsichtig. Wenn ein Mensch über ein Minenfeld läuft und überlebt, ist er kein intuitiv hochbegabter Minenausweicher, sondern hatte einfach Glück. Es heisst auch nicht, dass andere Menschen, die über das gleiche Minenfeld laufen, genauso viel Glück haben werden.

Damit hat uns die genauere Betrachtung der Gaia-Hypothese gerade zum gegenteiligen Schluss geführt, den einige vielleicht erwartet hatten: Die Beobachtung, dass sich die Menschheit auf der Erde nur entwickeln konnte, WEIL das Erdklima von einem komplexen Feedbackschlaufen-System (“Gaia”) mit hohen Anforderungen an die Anfangsbedingungen stabiliert wird, zeigt uns, dass komplexes Leben im Universum äusserst selten sein dürfte.

39 Kommentare

  • By Aqua, 26. November 2009 @ 19:27

    Nun, dann gibt es anscheinend genügend Antworten darauf, warum wir (gesamte Menschheit) keine Ausserirdischen gefunden haben.

  • By Anac, 26. November 2009 @ 22:04

    ganz abgesehen, dass jedes ausseridisches Leben erstmal den (zufälligen?) Sprung zu mehrzelligen Formen schaffen muss, bevor ein echtes Gaia-System entstehen kann.
    Ich wette da draußen gibt es unzählige Planeten, auf denen bakterienartiges Leben existiert, solange der entsprechende Planet die nötigen Bedingungen aufweist. Aber der Anteil an komplexerem Leben dürfte äußerst gering sein.

  • By Bynaus, 26. November 2009 @ 23:43

    Ich bin mir nicht so sicher, ob es für eine Gaia auch komplexe Lebewesen braucht. Bei uns ist das so, ja (z.B. Pflanzen -> Verwitterung, und teilweise Mehrzellige Meerestiere -> Kalkbildung), aber das muss ja nicht zwingend der Fall sein. Die atmosphärische Sauerstoffkonzentration wurde zum Beispiel hauptsächlich von Blaugrün-Algen (Einzellern) hochgefahren.

    Ansonsten kann ich dir – aufgrund unseres heutigen Wissens – zustimmen: Bakterien werden wohl einigermassen häufig sein (evtl sogar im Sonnensystem, auf Venus, Mars, Europa, Enceladus, Titan? Triton, Ceres?). Mehrzeller nicht.

  • By Unbekannter Gast, 27. November 2009 @ 00:34

    Hi,

    hätte mal ein kurze Frage: Woher stammt das Gewitterbild. Schaut ja extrem krass aus, was da abgeht. Oder ist das nur ein Fake?

  • By Bynaus, 27. November 2009 @ 01:00

    Das ist kein Gewitter – es ist ein Vulkanausbruch des chilenischen Vulkans Chaitén (kannst ja mal die Google-Bildersuche zum Thema anwerfen). Und ja – es ist absolut verstörendes Bild… :)

  • By Seth Steiner, 27. November 2009 @ 01:18

    Also Leben an und für sich, auch komplexeres zumindest auf der Höhe verschiedener Meereslebewesen könnte ich mir schon vorstellen. Das Leben hat hier auf der Erde doch eigentlich viele dieser Schwankungen ziemlich unbeschadet überstanden. Klar hier starben mal ein paar Millionen aus oder da aber das war ja alles nicht alltäglich sondern immer auch in einem ziemlich weiten Abstand und einige, sogar größere Lebewesen wie Krokodile haben das alles \”flockig\” überstanden. Ich glaube nicht, das es eine so habitable Zone braucht wie die Erde. Ich denke eine Venus die nicht gerade mit tödlichen Gas vollgestopft ist oder ein etwas atmosphäre stärkerer Mars könnten auch drei Erden in einem Sonnensystem bieten. Es müssten denke ich nur eben die Minimalvoraussetzungen erfüllt sein. Dazu gehören natürlich auch Rückzugsgebiete und seltener Auftretende, globale und extreme Veränderungen. Die Erde wurde in ihrer ganzen Zeit ja eigentlich ganz schön häufig verwüstet, ständig gab es irgendwelche Eiszeiten, überflutungen oder Meteoriteneinstürze und heftigere Klimaveränderungen geschehen doch eigentlich wirklich häufig, es bricht doch eigentlich alle Nase lang ein Supervulkan aus.

    Also komplexes Leben auf höhe von Meeresgetier einiger zentimeter bis meter länge halte ich schon für sehr hoch, die von größeren Landtieren dagegen schon für geringer, für Dinos oder Tiger für noch weniger gering und die für Menschen für sehr, sehr gering. Bei der Masse an Sternen allein in dieser einen Galaxie dagegen und der scheinbaren Häufigkeiten von Planeten macht das doch aber eigentlich recht wenig.

  • By Bynaus, 27. November 2009 @ 01:30

    @Seth Steiner: Das ist ja aber genau der Punkt: Du sagst, das Leben hier hätte doch all diese Schwankungen gut überstanden, als ob das ein Argument für die Stabilität von Biosphären an sich wäre – in Wirklichkeit ist es gar nicht anders zu erwarten! Denn wenn das Leben auf der Erde auch nur eine dieser Schwankungen NICHT überstanden hätte – wir wären nicht da, um das zu konstatieren. Wir sind zwingend auf exakt jenem Planeten, auf dem das Leben durch glückliche Fügung so lange überdauert hat, dass es eine zivilisationsbildende Spezies hervorgebracht hat (selbst wenn es im ganzen Universum nur einen einzigen Planeten gäbe, auf dem dies geschehen ist – es müsste unserer sein). DAS ist die Gaia-Illusion.

    Siehe auch das Beispiel mit dem Minenfeld.

  • By Robert Michel, 28. November 2009 @ 02:10

    Merkst du eigentlich, dass du genau entgegengesetzt zu den Begründungen deiner bisherigen Artikel argumentierst? In den sonstigen Beiträgen gehst du davon aus, dass wir kein Extremfall sind, heute davon, dass wir einer sind.
    Ich schließe mich Seth an, das Leben hat recht heftige Störungen überstanden, die alle 100 Millionen Jahre kommen. Zufall können wir ausschließen, weil bei der Frage ob eine verbreitete Spezies überlebt bereits das Gesetz der großen Zahl gilt. Man kann also davon ausgehen, dass auch beim Ausbruch des nächsten Supervulkans ein Teil der Menschheit überlebt. Das Leben auf der Venus und dem Mars sind nicht wegen irgendwelchen Schwankungen untergegangen, sonder weil Grundsätzliche Parameter nicht gestimmt haben, Planetenmasse und chemische Zusammensetzung.

  • By Bynaus, 28. November 2009 @ 11:02

    Es kommt immer darauf an, welche Referenzklasse man nimmt, um zu bestimmen, ob man ein \”Extremfall\” ist oder nicht. Unter all den unzähligen intelligenten Zivilisationen, die im Universum existieren, sind wir mit grosser Wahrscheinlichkeit kein Extremfall. Unter all den Planeten, die theoretisch Leben, intelligentes Leben, Zivilisationen tragen könnten, sind wir aber schon ein Extremfall. Verschiedene Beobachtungen der Erde und ihrer Geschichte legen den Schluss nahe, dass die Entstehung von Intelligenz bzw Zivilisation nicht typisch, alltäglich ist, sondern ein sehr seltenes Ereignis (siehe viele vorangehende Artikel zum Thema). Gleiches gilt – siehe diesen Artikel – offenbar sogar für das Feedbackschlaufen-System, das unser Klima stabilisert und die Entwicklung höherer Lebewesen überhaupt erst ermöglich hat.

    Wie ich Seth schon gesagt habe: Es muss so sein, dass wir beobachten, dass das Leben viele Schwankungen überstanden hat: hätte es das nicht, wären wir heute nicht hier. Das komplexe Leben auf der Erde ist mindestens einmal (Perm/Trias-Massenaussterben) fast vollständig verschwunden – es fehlte damals wirklich nicht viel: 95% aller Tierarten starben aus. Dass das komplexe Leben dies überstanden hat, ist kein Beweis für seine Robustheit, sondern im Gegenteil einfach eine notwendige Vorbedingung für unsere eigene Existenz. Auf einem Planeten, auf dem das komplexe Leben ausstirbt, entwickeln sich danach keine Zivilisationen mehr, die dies feststellen könnten.

    Das Gesetz der Grossen Zahl sagt lediglich, dass sich der realisierte Wert eines Experimentes immer mehr dem wahrscheinlichkeitstheoretischen Erwartungswert annähert, je häufiger man das Experiment widerholt. Es sagt nicht, dass Tierarten nicht aussterben: weit über 99.9% aller Arten, die je auf der Erde gelebt haben, sind ausgestorben, trotz weiter Verbreitung.

  • By Robert Michel, 28. November 2009 @ 15:22

    Wenn es für intelligente Zivilisationen typisch ist ein Extremfall zu sein, würde das nicht die Aussagekraft statistischer Argumente schwächen? Man müsste sie immer darauf prüfen, ob der Zufall den es ihr erlaubt zu existieren Einfluss auf die jeweilige Fragestellung hat.

    Der Artikel zeigt nur das man für die Gaiahpypothese nicht die empirischen Bestätigungen hat, die man gerne hätte. Er zeigt nicht, dass die Gaiahypothese falsch ist. Meines Erachtens spricht schon sehr vieles aus der Evolutionstheorie für Gaia.

    Das Gesetz der großen Zahl ist auch für den Anteil der Arten relevant, die bei einem Massenaussterben verschwinden. Wenn es nur dem Zufall zu verdanken gewesen wäre, dass das höhere Leben überlebt, wäre zu erwarten gewesen, dass jeweils nur ein sehr kleiner Anteil der Arten übersehen, vielleicht 0,1% oder noch weniger. Tatsächlich haben jeweils etwa 20 – 50 % der Arten ein typisches meisten Massenaussterben überstanden; das ist deutlich mehr als wenn das Überleben der höheren Arten jeweils nur ein statistischer Ausreißer gewesen wäre. Was das Perm/Trias-Massenaussterben angeht: 5% aller Tierarten sind immer noch eine gewaltige Diversität und weit von einen vollständigen Verschwinden des komplexen Lebens entfernt. Solche Dinge zu übersehen ist eigentlich typisch für Konservative.

  • By Bynaus, 28. November 2009 @ 16:15

    Ein lebensfreundlicher, erdähnlicher Planet ist (vermute ich) deshalb extrem innerhalb seiner Klasse, weil die Entstehung von zivilisationsbildenden Spezies (vermutlich) sehr selten ist. Das heisst nicht zwingend, dass die zivilisationsbildenden Spezies, die sich dann tatsächlich bilden, nicht auch Gemeinsamkeiten haben können (z.B. CHON-basierte Chemie, o.ä).

    Du hast recht, dass der Artikel nicht zeigen kann, dass die Gaiahypothese nicht auf andere Welten anwendbar ist. Er bietet bloss eine sehr viel einfachere Erklärung für das beobachtete Feedbackschlaufen-System: es ist eine notwendige Vorbedingung, um das Klima zu stabilisieren, damit sich überhaupt erst komplexe Lebensformen entwickeln können. Das Leben muss nicht generell und auf mysteriös-unerklärliche Weise auf die Erhaltung von lebensfreundlichen Bedingungen hinarbeiten: Feedbackschlaufen-Systeme müssen nicht überall dort auftreten, wo Leben auftritt. Das Leben kann auch scheitern, wie jeder andere Prozess im Universum. Bloss sehen wir das nicht, weil wir zwingend auf einem Planeten sein müssen, auf dem dies (bisher) nicht geschehen ist.

    Wieviele Arten überleben, hängt von den genauen Umständen des Massenaussterbens ab. Wenn du die Intensität des Massenaussterbens als Zufallsvariable annimmst (wobei das Perm/Trias-Aussterben z.B. die willkürlich gewählte lineare Intensität 100 gehabt hätte), dann kannst man sich problemlos vorstellen, dass auch die Intensitäten 200, 500, 1000 vorkommen (gleiche Grössenordnung). Natürlich werden wir ein Ereignis mit Intensität 200 oder mehr nicht beobachten, weil danach das komplexe Leben vollständig verschwunden wäre und wir nicht da wären, um das festzustellen. Oder anders gesagt: Dass wir Massenaussterben beobachten die das komplexe Leben FAST von der Erdoberfläche gefegt hätten, zeigt uns, dass es problemlos möglich ist, das komplexe Leben GANZ auszulöschen. Ein Zeichen für Robustheit der Biosphäre wäre hingegen, wenn es stets nur Massenaussterben im Bereich 0.01%-0.1% gegeben hätte.

  • By Robert Michel, 28. November 2009 @ 17:14

    Dass das Leben auf die Erhaltung von lebensfreundlichen Bedingungen „hinarbeitet“ ist überhaupt nicht mysteriös, sonder einfach eine Konsequenz der Selektion. Arten die Bedingungen schaffen, unter denen sie kaum mehr existieren können, haben gegenüber Arten, die für sich geeignete Bedingungen schaffen, einen Selektionsnachteil. Hinzu kommt dass das was als lebensfreundlich gilt, sich erst im Nachhinein erweist und die Bedingung darstellt an die sich das Leben angepasst hat. Das frühe Leben hätte eine sauerstoffreiche Atmosphäre wohl kaum als lebensfreundlich bezeichnet.

    Die Gaiahypothese ist also eine ziemlich direkte Folge der Evolutionstheorie. Deine Einwände gegen sie sind den Einwenden derer recht ähnlich, die sich nicht vorstellen können, dass das Auge ein Ergebnis sukzessiver Anpassungen ist und die Wahrscheinlichkeit seines Entstehens mit der gleichsetzten, das ein Tornado über einem Schrottplatz ein Flugzeug zusammensetzt. Nichts anderes machst du mit der Wahrscheinlichkeit, dass sich Feedback-Prozesse bilden. Würdest du mit dem Anthropologischen Prinzip auch gegen die Fähigkeit zu sehen argumentieren? Schließlich wären wir ohne sie jetzt nicht fähig uns über das Anthropologischen Prinzip auszutauschen.

    Eine lineare Skala halte ich für eher ungeeignet, eine (negativ-)logarithmische, Skala wie sie bei allen Naturereignissen eingesetzt wird, dürfte passender sein. Die Frage ist natürlich welche Statistik vorliegt. Ich halte es für plausibler, dass Ereignisse, die nur 1% aller Arten am Leben lassen viel seltener sind als Ereinisse, die das 10% der Arten zulässt, als das Ereignisse die 70% der Arten ausrotten fast genauso wahrscheinlich sind wie solche, die 140% der Arten ausrotten. Wir haben z.B. viermal so viele Ereignisse die 20-50% der Arten am Leben lässt (nämlich 4) wie Ereignisse, das nur 5% der Arten überleben (eines).

  • By Der Sachse, 28. November 2009 @ 17:36

    Das heißt \”anthropisches Prinzip\”, nich \”anthropOLOGisches Prinzip\”

  • By Bynaus, 29. November 2009 @ 17:05

    Zunächst einmal, Robert Michel, vielen Dank für die interessante Diskussion und das anhaltende Interesse. Ich schätze es sehr, wenn mir jemand fundiert Paroli bietet – deshalb stelle ich diese Artikel ja überhaupt zur Diskussion.

    Das Leben als ganzes kann nicht auf die Erhaltung von lebensfreundlichen Bedingungen hinarbeiten, dafür kann es nämlich gar keine Selektion geben: Eine Art (Gattung, Familie, etc.), die auf globaler Ebene Bedingungen herbeiführt, unter der Leben nicht mehr existieren kann, wird durch die Evolution nicht unbedingt benachteiligt: wenn die Erde in Folge des Wirkens dieser Art ihre Lebensfreundlichkeit verliert, dann trifft das nicht selektiv die verursachende Art, sondern alle Arten gleichsam (ist es Zufall, dass mir jetzt gerade die Menschheit in den Sinn kommt?). Die Sauerstoffanreicherung der Atmosphäre ist da ein gutes Beispiel. Es ist Zufall, dass sich \”rechtzeitig\” Sauerstoffatmer entwickelt haben – genausogut hätte es sein können, dass das frühe anerobe Leben an seinen eigenen Abfallprodukten eingegangen wäre.

    Der Unterschied zur Entwicklung des Auges und Ähnlichem (Tornado-Vergleich etc.) liegt eben darin, dass das Leben auf der Erde nicht (allzu stark) scheitern darf bei der Weiterentwicklung. Die Entstehung des Auges war deshalb möglich, weil unzählige \”Entwürfe\”, die durch Mutation entstanden und durch Selektion, nun – selektioniert – wurden, scheitern durften (Sackgasssen der Evolution bildeten), ohne dass die Entwicklungslinie hin zum Auge an sich unterbrochen worden wäre. Die Lebensfreundlichkeit der Erde, die durch das Feedbackschlaufen-System gewährleistet wird, ist jedoch eine einmalige Sache: läuft ein Prozess aus dem Ruder, oder entsteht eine kritische Mutation nicht dann, wenn sie gebraucht wird, scheitert das System insgesamt (natürlich muss es nicht immer so scheitern, dass alles Leben restlos ausstirbt: Bakterien etwa sind sehr divers, anpassungsfähig und häufig. Ich spreche hier aber vor allem vom komplexen Leben, das sehr viel höhere Ansprüche an seine Umgebung hat). Mutation innerhalb des Feedbackschlaufen-Systems findet auf jedem erdähnlichen Planeten statt, aber die Selektion trifft nur jeweils einzelne Planeten – dafür insgesamt. Und wegen des anthropischen Prinzips leben wir auf einem Planeten, der damit Jahrmilliarden lang Glück gehabt hat.

    Deine logarithmische Skala bezieht sich auf die Häufigkeit – meine bezieht sich allein auf die Intensität. Es ist richtig, dass intensivere Massenaussterben seltener sind als weniger intensive. Aber das heisst noch lange nicht, dass sie nicht so intensiv sein können, dass alles (komplexe) Leben ausstirbt. Wenn ein Bach bei Starkniederschlägen viermal 20-50% und einmal 95% der Hochwassermarke erreicht, heisst das nicht, dass es unwahrscheinlich ist, dass er jemals über die Ufer treten wird. Sicher wäre ein solches Ereignis deutlich seltener als ein 20-50%-Ereignis und auch ein bisschen seltener als ein 95%-Ereignis – aber DASS es stattfinden kann/irgendwann stattfinden wird, daran besteht eigentlich kein Zweifel.

  • By Der Beobachter, 1. Dezember 2009 @ 17:03

    Der Artikel ist wohl am kürzlich im Spektrum erschienen Artikel \”Gaias böse Schwester\” angelehnt und sicher korrekt.

    Dass der Mensch die todbringende Gattung sein könnte erscheint dabei als durchaus wahrscheinlich, schließlich hat noch kein Organismus vorher so allumfassend und vor allem so schnell in die Kreisläufe des Planeten eingegriffen. Es hat auch bereits ein Artensterben eingesetzt das in seine Rate dem der großen Katastrophen entspricht, wenn es sie nicht sogar übertrifft.

    Aber generell bin ich kein Freund apokalytipscher Thesen, und wie die Sache ausgeht werden wir wohl ohnehin nichtmehr erleben. ;-)

  • By Bynaus, 1. Dezember 2009 @ 18:21

    \”Gaias böse Schwester\” habe ich nicht gelesen, suche aber gerade danach.

    Die Motivation für den Artikel war eher das unkritische Aufgreifen der \”Gaia\”-Hypothese: es scheint ja mittlerweile unter Leuten, die sich für solche Themen interessieren, beinahe zum courant normal zu gehören, dass Leben sich seine lebensfreundlichen Bedingungen angeblich selber schafft. Insofern ist es natürlich auch keine apokalyptische Theorie, die hier verbreitet werden soll. Es geht einfach darum, dass jede Zivilisation im Universum der \”Gaia-Illusion\” aufsitzen muss: hätte ihr Planet, im Gegensatz zu vielen anderen, nicht genau die richtigen stabilisierenden Feedbackschlaufen entwickelt, wären sie nicht da, um dies festzustellen.

  • By D., 1. Dezember 2009 @ 23:48

    In wie fern ist es erwiesen, dass das Leben die Erde stabilisiert?
    \”Stabilisiert\” wohl nicht im Sinne von einer Umlaufbahn oder ähnliches. Vielleicht nimmt das Leben einfluß auf die atmosphärische Zusammensetzung, ist aber dabei stark von der Sonne und anderen (physikalischen) Gegebenheiten abhängig.
    Die interessantere Frage ist doch, ob eine Spezies automatisch in eine Art \”evolutionäres Gleichgewicht\” mit seiner Umwelt (und das heißt hier vor allem: Ökosystem) eintritt, oder ob auch die Situation eintretten kann, dass eine \”neue Spezies\” (Mutation!) das empfindliche Gleichgewicht seines momentanen Ökosystems zerstört.
    Es gab erdgeschichtelich durchaus einige sog. Massensterben (aussterben vieler Rassen in extrem kurzer Zeit), für die soetwas in Frage kommen könnte…

  • By D., 2. Dezember 2009 @ 00:08

    @Robert Michel: Stimmt, aber diese Anwendung (Beispiel Venus sowie beispiel ferne Planeten (spekulativ, sollen noch kommen)) scheint mir emprisch Fundierter zu sein als das DA. Aber das Thema ist schon relativ leidig und mein eher skeptischer Standpunkt ist bekannt.

    @Gaiga: Hängt davon ab, wie die Hypothese formuliert wurde, kann sie trotzdem stimmen. Die lebensfördernden Schleifen wurden einfach schon früher in der Erdgeschichte installiert (als Einzeller noch die Standardlebensformen waren) und alles andere wurde unter diesem Schild statt.

  • By Bynaus, 2. Dezember 2009 @ 01:12

    Das \”Gleichgewicht\” ist ohnehin ein Ökomythos. Die Natur ist nie im \”Gleichgewicht\”, sondern wandelt sich permanent. Es setzt sich durch, was funktioniert.

    Die Feedbackschlaufen, die das Erdsystem stabilisieren, sind ein ganz anderes Thema. Es geht mir in dem Artikel lediglich darum, dass man nicht erwarten darf, dass sich solche Feedbackschlaufen auch auf anderen Planeten einigermassen \”automatisch\” etablieren, sobald Leben hineinspielt (genau das ist es, was die Gaia-Hypothese postuliert). Dass es auf der Erde so ist – keine Frage. Die Gaia-Illusion liegt in der Vermutung, bloss weil es hier so sei, müsse es überall auch so sein.

  • By Robert Michel, 2. Dezember 2009 @ 02:36

    Das wird wahrscheinlich mein letzter Kommentar zum Thema, den Rest der Woche bin ich weg.

    Wenn sich Leben an äußere Umstände anpassen kann, wird es sich auch an die Umstände anpassen, die es selbst hervorruft. Feedbackschlaufen sind also auch auf Planeten zu erwarten. Aber eben nicht in dem Sinn, dass Feedbackschlaufen entstehen, die für das bestehende Leben förderlich sind. Ist das eine Gaiavariante der du zustimmen kannst?

  • By Bynaus, 2. Dezember 2009 @ 13:46

    Ja, okay, da kann ich dir ein Stück weit zustimmen, allerdings sind den Bedingungen, an die sich das Leben anpassen kann, relativ enge Grenzen gesetzt. Der Sauerstoffgehalt der Luft z.B. darf nicht unter 17% fallen (würde das Aus für die meisten komplexen Lebensformen bedeuten) und nicht über 35% (spontane Selbstentzündung von organischem Material bei Raumtemperatur) steigen. Ähnliches gilt für die mittlere Oberflächentemperatur. Wenn nun das Leben Bedingungen hervorruft, die ausserhalb dieser Bereiche liegen, wird es aussterben. Dass dies bisher nicht passiert ist, ist reines Glück (und nur teilweise abhängig von den günstigen Anfangsbedingungen, die die Erde als Planet gestellt hat).

  • By D., 2. Dezember 2009 @ 16:26

    @Bynaus: Das mit den Gleichgewicht bezog sich darauf, dass eine Lebensform durch Mutation hervorgekommen sein könnte, die das eigene Ökosystem zerstört hat.
    Falls sowas existiert hat, denn zeigt das, dass das Leben selbst auch das Leben gefährden kann…

  • By Kili, 9. April 2010 @ 16:32

    Was haltet ihr denn davon:
    Ich kann mir gut vorstellen, das die Menge und Diversität an Leben auf unseren Planeten einfach so groß ist, dass eine vollständige Auslöschung äusserst unwarscheinlich ist, vorrausgesetzt die verantwortliche Katastrophe lässt der Evolution genaug Zeitraum um reagieren zu können.

    Beispiel zur Verdeutlichung:
    Würde der Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre unter einen kritischen Wert fallen (warum auch immer) so stirbt ein Großteil aller Lebewesen aus. Es gibt vielleicht 2 Gruppen von Lebewesen, die überleben.

    Gaias Unterstützer, genauer die meisten Pflanzen, sie kommen mit den neuen bedingungen zwar klar stellen aber trotzdem die alten Verhältnisse wieder her, so das sich das gleichgewicht wie zuvor einstellt.

    Die Extremophilen, genauer gesagt die anaeroben, dass sind eine Mnege einzeller und einige wenige mehrzellige Organismen. Diese kommen sowieso mit solchen Bedingungen klar. Ihre Nachkommen füllen die auftretenden ökologischen Nischen mit völlig neuen Leben, dass auf anderen Konzepten aufbaut als Bisheriges.

    Ich sage, dass beide Gruppen für unsere heutige Welt mit verantwortlich sind. Das ist die Natur, sie bleibt stabil oder passt sich an. Sie hat sozusagen immer noch ein As in der Hinterhand.

    Freilich hast du Recht, sowas ist die Ausnahme unter allen Planeten.
    Es müssen viele Faktoren zusammen kommen damit Leben entsteht und selbst dann kann immernoch ein großer Asteroid auf den Planeten krachen und wirklich alles auslöschen aber das kann nicht so oft passieren. Wie groß müsste der denn sein?
    Es gibt Leben bis in den tiefsten Winkeln des Ozeans. Manche Bakterien halten spielend über 100°c aus.
    Auch im kältesten natürlichen Eis halten sich Sporen und warten nur auf Tauwetter.
    Es müsste schon der ganze Planet kochen und selbst dann könnten sich theoretisch Kolonien von Einzellern in der Atmosphäre halten.
    Statistisch haben wir nur unseren Planeten als Reverenz alles weitere ist Spekulation. Fakt ist aber, unsere Gaia hat um die 4 Mrd Jahre eine Katastrophe nach der anderen überlebt. Das macht die Gaiatheorie für mich ziemlich GLAUBwürdig. Somit sind sind theoretisch lebensfähige aber sterile Planeten (Wie die Venus?) für mich unwarscheinlicher als so blühende Welten wie unsere.

    Wir reden hier von Glauben weil wir sie mit unserer heutigen Technologie noch gar nicht falsifizieren können. Wir brauchen einfach mehr wissenschaftliche Daten sonst ist das doch nur Spekulation und Religionsersatz. Da hilft halt nur forschen forschen forschen…

    mfg

  • By Bynaus, 9. April 2010 @ 18:42

    Die Gaia-Illusion besteht ja gerade darin, der Natur eine natürliche Tendenz zur Selbststabilisierung zu unterstellen. Diese gibt es nicht. Da unsere eigene Entwicklung viele Milliarden Jahre \”Vorlauf\” unter einem einigermassen stabilen, lebensfreundlichen Klima benötigt, befinden wir uns ZWINGEND auf einem Planeten, auf dem eine Menge Klima- und Lebensfreundlichkeit-stabilisierender Kreisläufe existieren. All die Planeten, auf denen sich diese Kreisläufe wegen geringfügig abweichender Anfangsparameter des Planeten gar nicht erst entwickeln konnten (oder wo sie aus dem Ruder gelaufen sind), sehen wir jedoch nicht. Unser Planet MUSS alle bisherigen Katastrophen überlebt haben – hätte er es nicht, wären wir nicht da, um dies festzustellen. Dass die Biosphäre immer und immer wieder den Kopf aus der Schlinge ziehen konnte, hat nichts mit einer ihr innewohnenden \”Robustheit\” zu tun, sondern mit Glück und der anthropischen Selektion. Natürlich ist es schwierig, alle Bakterien weltweit zu zerstören – vermutlich wird dies erst geschehen, wenn die Erde in etwa einer Milliarde Jahre zu einer zweiten Venus wird.

    Die Hypothese der Gaia-Illusion ist problemlos überprüfbar. So liesse sich etwa ableiten, dass alle erdähnlichen Planeten, die wir in den nächsten Jahrzehnten mit Teleskopen wie Kepler, CoRoT und ihren Nachfolgern entdecken werden wüste, venus- oder marsähnliche Einöden sein werden. Sicher werden auch einige Zwischenformen darunter sein, für die wir im Sonnensystem kein Beispiel haben, z.B. \”Schneeball Erden\”, reine Ozeanplaneten, etc. Es wird demnach noch Jahrhunderte dauern, bis wir einen anderen bewohnbaren (z.B. Biosignaturen wie freier Sauerstoff in der Atmosphäre), \”Feedbackschlaufen-stabilisierten\” Planeten entdecken.

  • By Elementarus, 28. April 2010 @ 07:08

    Die Gaia-Hypothese läßt sich offenbar verschieden interpretieren.
    In einem engeren Sinne: es entstehen schlaufenartige selbststabilisierende Kreisläufe, und dadurch werden komplexe Lebensformen ermöglichen.
    Oder in einem weiteren Sinne: die Variabilität des Lebens ist verhältnismäßig groß und dadurch ist das Leben recht zäh, weil es auch bei großen Veränderungen immer irgendwelche Nischen-Existenzen gibt, die wieder in die Bresche springen können und den Lebensprozeß aufrecht erhalten können.

    Auffällig ist doch tatsächlich, wie schnell sich Varianten von Lebensformen bilden. Wir sehen viele solcher Entwicklungen bereits im Hier und Jetzt, obwohl wir in einer Generation nur einen winzigsten Teil der Gesamtspanne des Lebens betrachten können. Trotzdem gibt es auch in den letzten Jahren immer wieder Überraschungen, wie schnell sich neue Virenstämme bilden oder wie oft Mutationssprünge vorkommen, wie schnell Tiere neue Mimikry-Formen erwerben, wie schnell neu entstehende Lebensräume besiedelt werden können usw. Das ist schon ein rasanter Prozeß und scheint grundsätzlich auch einen sehr breiten \”range\” abzudecken, also eine außerordentlich weit gespannte Variationsbreite (sofern das jetzt nicht zu tautologisch formuliert ist).

    Oder anders gesagt: seit ich in einem Zeitungsartikel las, daß man Lebensformen auch in Haarspray-Dosen entdeckt hat…
    da wundert es einen auch nicht mehr, wenn es auch Bakterien oder andere Kleinzeller gibt, die Erdöl abbauen, mit Radioaktivität fertig werden, kochendes Wasser aushalten, unter extremem Druck existieren können oder sogar bei Weltraumfahrten ungeschützt dem All ausgesetzt sind und auf der Erde wieder zum Leben erwachen.

    Man kann daraus zumindest schon mal schließen, Leben an sich ist nicht dermaßen zerbrechlich, daß es überhaupt keine Anpassung an extreme Veränderungen des Systems findet.
    Daß es auch Totalkatastrophen gibt, wird man zwar einbeziehen müssen, aber eben auch viele Halb-Katastrophen, Dreiviertel-Katastrophen usw., bei denen der Staffelstab des Lebens doch noch weiter gereicht wird.

    Du schriebst: \”Ein Zeichen für Robustheit der Biosphäre wäre hingegen, wenn es stets nur Massenaussterben im Bereich 0.01%-0.1% gegeben hätte.\”

    Das läßt sich m.E. auch andersrum werten – gerade weil die Biosphäre auch Massenaussterben im Bereich bis zu 95% oder mehr überstanden hat, ist die Robustheit dieses Systems als recht groß einzuschätzen. Dieses System scheint auch sehr gravierende Störungen zu vertragen, ohne daß die Lebenskette ganz abbricht.

    Und für komplexe Lebensformen entsteht dadurch auch mehr Variationsbreite, mehr Chancenreichtum, weil durch jede Katastrophe sozusagen wieder neu gewürfelt wird: den Menschen gibt es doch auch deshalb, weil die ganze Dinosaurier-Dynastie wieder runtergekegelt wurde, stattdessen dann u.a. ein mausartiges Säugetier überlebte und daraus ein riesengroß verzweigter Arten-Stammbaum entstand.

    Man müßte dann eigentlich sagen: die Stärke des Lebens im System besteht nicht in einer konservierenden Endlosschleife mit Selbstfeedback, sondern auch in einer Bereitschaft, neue Nischenfolger bei extremen Veränderungen in Startposition zu bringen. Wäre das Selbstfeedback nämlich ZU STARK, könnte sich auch nicht so viel Neues entwickeln.

    Es muß sogesehen also einen Ausgleich geben zwischen Selbstfeedback-Schleifen der Erhaltung einerseits und Anstößen zur Veränderung durch Kollaps eines etablierten Systems anderseits.

    Du schriebst: \”Wenn ein Bach bei Starkniederschlägen viermal 20-50% und einmal 95% der Hochwassermarke erreicht, heisst das nicht, dass es unwahrscheinlich ist, dass er jemals über die Ufer treten wird.\”

    Aber ist das denn ganz sauber statistisch ausgewertet? Aus den oder fünf EReignissen sich doch vor allem entnehmen: sogar eine 95%-ige Auslöschung des Lebens wird vom System ausgehalten und in der Zeitachse mit der Entwicklung einer neuen Lebensform-Fülle beantwortet. Katastrophen, die 20% oder 40% der Lebewesen auslöschen, scheint es sogar noch häufiger zu geben, und sie garantieren offenbar auch eine gewisse Offenheit des Systems hin zu Neuem (das System würde sonst viel zu statisch verharren).

    Daß auch eine Totalzerstörung in Frage kommt, wird man damit nicht bestreiten, die Aussage der \”Lebenszähigkeit\” ist aber m.E. eine anders akzentuierte Aussage.
    Du schriebst auch:

    \”Das \”Gleichgewicht\” ist ohnehin ein Ökomythos. Die Natur ist nie im \”Gleichgewicht\”, sondern wandelt sich permanent. Es setzt sich durch, was funktioniert.\”

    Das läßt sich dann ebenfalls wieder differenzieren. \”Gleichgewicht\” würde dann nicht nur \”Stabilität\” bedeuten, sondern \”Stabilität plus heftige Veränderungs-Impulse = evolutionärer Formenreichtum und Weiterentwicklung\”.

    Um noch ein letztes Zitat von Dir anzusprechen, Du schriebst:
    \”Die Gaia-Illusion besteht ja gerade darin, der Natur eine natürliche Tendenz zur Selbststabilisierung zu unterstellen. Diese gibt es nicht.\”

    Hier könnte man wiederum einwenden, daß eine allzu verharrende Selbststabilisierung gar nicht günstig wäre für die Weiterentwicklung des Lebens. Die Gaia-Hypothese würde dann nur Sinn ergeben, wenn man nicht zu statisch denkt!

  • By Bynaus, 28. April 2010 @ 12:45

    Wow, danke für diesen langen Beitrag. Du sprichst einige wichtige Punkte an.

    Zunächst einmal, ja das Leben bringt eine enorme Vielfalt hervor. Aber es fällt auf: die grösste Vielfalt weisen die einfachsten Lebensformen auf. All die Extreme, die du genannt hast, werden ausschliesslich durch extremophile Bakterien überlebt. Ich bezweifle keineswegs, dass Bakterien sehr robust sind – bakterienähnliche Lebewesen dürften im Universum, und vielleicht, wenn man mutig ist, sogar im Sonnensystem weit verbreitet sein. Bakterien werden die Erde noch bewohnen, wenn alles andere Leben verschwunden ist. Mir geht es, wenn ich vom \”Leben\” spreche, aber weniger um die Bakterien, sondern mehr um die makroskopischen Lebensformen, die Mehrzeller, die Tiere, Pilze ;) und Pflanzen. Diese Lebensformen brauchen ganz bestimmte Umweltbedingungen, um zu überleben – so kommt es auch regelmässig zu (grossen und kleinen, globalen und lokalen) Aussterbensereignissen, wenn sich an diesen Umweltbedingungen, manchmal auch nur subtil, etwas ändert. Die stabilisierenden Feedbackmechanismen haben der Erde in den letzten 4.5 Milliarden Jahren ein alles in allem bemerkenswert stabiles Klima beschert (trotz gleichzeitigem Anstieg der Sonnenstrahlung und langsamen Auskühlen des Planeten), in dem so etwas wie eine Evolution der Einzeller hin zum Mehrzeller und schliesslich der Mehrzeller hin zu immer komplexeren Organismen stattfinden konnte. Das ist keinesfalls eine Selbstverständlichkeit, obwohl wir sie als solche hinnehmen und im Fall der ursprünglichen Gaia-Hypothese sogar zum Regelfall, zum Naturgesetz erheben.

    Dass die Biosphäre sich immer wieder von schweren Schlägen erholt hat, ist eben kein Zeichen für Robustheit. Denn wie würde, im Gegenteil, ein Zeichen für Nicht-Robustheit der Biosphäre aussehen? Anders formuliert: eine durch uns, im Rückblick der Erdgeschichte, beobachtbare Biosphäre könnte (theoretisch) auch deutlich robuster sein (mit Aussterbensereignissen im Bereich der beispielhaft genannten 0.01-0.1%) – aber kaum weniger robust, sonst gäbe es uns nämlich nicht. Von allen beobachtbaren \”Robustheiten\” ist die Robustheit unserer Biosphäre offensichtlich im niedrigsten noch möglichen Bereich angesiedelt. Oder nochmals anders gesagt: auf der einzigen Biosphärenwelt, die wir kennen, ist die (makroskopische) Biosphäre offenbar gerade knapp robust genug, um über 600 Mio Jahre überlebt zu haben. Das ist nicht besonders vertrauenserweckend: man würde nämlich erwarten, dass auf vielen anderen Welten (oder nur schwach variierten Versionen unserer eigenen Geschichte) die Biosphären nicht so viel Glück hatten.

    Sicher schaffen Massenaussterben letztlich evolutionäre Diversität und Innovation – keine Frage. Es ist auch denkbar, dass Biosphären mit weniger \”Stress\” innerhalb der zur Verfügung stehenden Zeit nie eine intelligente Spezies hervorbringen, weil sie weniger \”experimentieren\”. Die Entstehung von intelligentem Leben wäre dann eine Gratwanderung zwischen etwas zu heftigen Massenaussterben und zu \”stabilen\” Biosphären. Da die Natur aber \”blind\” ist, deuten Gratwanderungen immer darauf hin, dass ein solcher Prozess nur selten glücklich endet. Wenn am Schluss nämlich ein intelligenter Beobachter entsteht, der staunend auf die Gratwanderung zurück blickt, hat er nur zwei Erklärungsmodelle: \”Fügung\” (= Gaia-Hypothese) oder \”unglaubliches Glück\”. Ich würde zu letzterem tendieren.

  • By Elementarus, 29. April 2010 @ 05:48

    \”Wow, danke für diesen langen Beitrag. Du sprichst einige wichtige Punkte an.\”

    – Ebenfalls wow!, die Themen und Beiträge hier beeindrucken mich übrigens in ihrer Mischung aus Unkonventionalität und unaufgeregter Bemühung um Genauigkeit. Auf Deine Antwort gehe ich mal direkt ein, damit mir nicht so viel Argumente durch die Maschen fallen. ;-)

    \”Zunächst einmal, ja das Leben bringt eine enorme Vielfalt hervor. Aber es fällt auf: die grösste Vielfalt weisen die einfachsten Lebensformen auf. All die Extreme, die du genannt hast, werden ausschliesslich durch extremophile Bakterien überlebt. Ich bezweifle keineswegs, dass Bakterien sehr robust sind – bakterienähnliche Lebewesen dürften im Universum, und vielleicht, wenn man mutig ist, sogar im Sonnensystem weit verbreitet sein. Bakterien werden die Erde noch bewohnen, wenn alles andere Leben verschwunden ist.\”

    – Da würde ich zustimmen, wobei man dabei weiter differenzieren könnte. Man könnte doch sagen, auf der Ebene einfacher Lebensformen wie Bakterien scheint das Leben recht zäh und vielfältig – UND bietet so einen guten Grundstock für die Entwicklung höherer Lebensformen, SOFERN eine weitere Bedingung gewährleistet ist, nämlich genügend lange Phasen ohne Extremveränderungen.

    \”Mir geht es, wenn ich vom \”Leben\” spreche, aber weniger um die Bakterien, sondern mehr um die makroskopischen Lebensformen, die Mehrzeller, die Tiere, Pilze ;) und Pflanzen. Diese Lebensformen brauchen ganz bestimmte Umweltbedingungen, um zu überleben – so kommt es auch regelmässig zu (grossen und kleinen, globalen und lokalen) Aussterbensereignissen, wenn sich an diesen Umweltbedingungen, manchmal auch nur subtil, etwas ändert.\”

    – Agree – die \”Gleichung\” wäre dann halt etwas komplexer, im Sinne von: grundlegende Lebensformen, die sehr anpassungsfähig und zäh sind, als Grundstock, + länger andauernde stabile Phasen zur Weiterentwicklung, + Katastrophen, bei denen wieder viel Platz auf der Bühne frei wird, als Impuls zur Weiterentwicklung und Neuformierung.

    \”Die stabilisierenden Feedbackmechanismen haben der Erde in den letzten 4.5 Milliarden Jahren ein alles in allem bemerkenswert stabiles Klima beschert (trotz gleichzeitigem Anstieg der Sonnenstrahlung und langsamen Auskühlen des Planeten), in dem so etwas wie eine Evolution der Einzeller hin zum Mehrzeller und schliesslich der Mehrzeller hin zu immer komplexeren Organismen stattfinden konnte. Das ist keinesfalls eine Selbstverständlichkeit, obwohl wir sie als solche hinnehmen und im Fall der ursprünglichen Gaia-Hypothese sogar zum Regelfall, zum Naturgesetz erheben.\”

    – Sogesehen scheint das Gaia-Prinzip tatsächlich recht stark an die irdische Entwicklung angelehnt zu sein. Wie stark man diese irdische Entwicklung verallgemeinern sollte, weiß ich auch nicht recht. Das halte ich für einen sehr bedenkenswerten Faktor bei sämtlichen Überlegungen zum Thema außerirdisches Leben. Mich beschleicht hier immer wieder die Vermutung, daß daß wir generell als Menschen zu sehr auf die irdische Lebensentwicklung bezogen bleiben und uns viele andere Lebensformen gar nicht recht vorstellen können bzw. mögen. Möglicherweise gibt es Anpassung des Lebens ja auch in instabileren Systemen. Dort würde dann ein Lebewesen vielleicht argumentieren: >ohne diese ständigen Veränderungen wäre doch unser Leben hier gar nicht möglich!<
    Das bleiben freilich Spekulationen. Aber es gibt auch auf der Erde komplexere Lebensformen, die sich auf die \”turbulenten\” und \”hochveränderlichen\” Nischen spezialisiert haben (z.B. sich ansaugende Fische, die nur innerhalb ständiger, durchrüttelnder Wellenstöße leben können).

    \”Dass die Biosphäre sich immer wieder von schweren Schlägen erholt hat, ist eben kein Zeichen für Robustheit.\”

    – Wobei ich dann die Bedeutung von \”Robustheit\” nicht mehr ganz verstehe. \”Robust\” ist doch gerade so definiert, daß von einem Lebewesen oder System auch einige schwerere Schläge ausgehalten werden können.

    \”Denn wie würde, im Gegenteil, ein Zeichen für Nicht-Robustheit der Biosphäre aussehen?\”

    – Ein nichtrobustes System würde keine gravierenden Störungen vertragen – z.B. bei einem 95%igen Artensterben könnte es sich nicht mehr erholen.

    \”Anders formuliert: eine durch uns, im Rückblick der Erdgeschichte, beobachtbare Biosphäre könnte (theoretisch) auch deutlich robuster sein (mit Aussterbensereignissen im Bereich der beispielhaft genannten 0.01-0.1%) – aber kaum weniger robust, sonst gäbe es uns nämlich nicht.\”

    – Wenn man unter \”Robustheit\” die Fähigkeit zur Regenerierung von wenigstens einigen Lebensformen nach Katastrophen im System versteht, müßte man natürlich doppelt argumentieren: Bei einem 95%igen Artensterben sind halt wirklich 95% der Arten weg, ausgestorben. Das läßt sich ja auch belegen. Man könnte also berechtigterweise sagen, diese 95% der Arten waren nicht robust genug, um so gravierende Einbrüche im System durchzustehen.
    5% der Arten jedoch waren robust und anpasungsfähig genug und konnten den Lebensraum erneut besiedeln, sich dabei in neuem Formenreichtum entfalten.
    Die einzelnen Arten sind also überwiegend (nach irdischen Erfahrungen bis 95%) nicht robust genug, um große Katastrophen zu überleben, aber das System (welches auch die anpassungsfähigen 5% enthält), ist robust in dem Sinne, daß es Kräfte der Revialisierung und Regenerierung in sich trägt, die auch nicht zu übersehen sind.
    Man stelle sich konkret z.B. bei einer jahrelangen Dunkelheit nach großflächigem Meteor-Einschlag überlebende Tiere wie Ratten, Krokodile, Ameisen usw. vor, die auch unter diesen Bedingungen in Nischen weiter existieren und sich später erneut ausbreiten können.

    \”Von allen beobachtbaren \”Robustheiten\” ist die Robustheit unserer Biosphäre offensichtlich im niedrigsten noch möglichen Bereich angesiedelt.

    – Hier kann ich nicht ganz folgen – ist nicht gerade dieser \”niedrigste noch mögliche\” Bereich ein Synonym FÜR die Robustheit des Systems?

    Oder nochmals anders gesagt: auf der einzigen Biosphärenwelt, die wir kennen, ist die (makroskopische) Biosphäre offenbar gerade knapp robust genug, um über 600 Mio Jahre überlebt zu haben.\”

    – Ich beziehe mich dabei mehr auf die Erholungsmöglichkeiten nach Katstrophen. Diese scheinen mir doch insgesamt recht beeindruckend.

    \”Das ist nicht besonders vertrauenserweckend: man würde nämlich erwarten, dass auf vielen anderen Welten (oder nur schwach variierten Versionen unserer eigenen Geschichte) die Biosphären nicht so viel Glück hatten.
    Sicher schaffen Massenaussterben letztlich evolutionäre Diversität und Innovation – keine Frage. Es ist auch denkbar, dass Biosphären mit weniger \”Stress\” innerhalb der zur Verfügung stehenden Zeit nie eine intelligente Spezies hervorbringen, weil sie weniger \”experimentieren\”.\”

    – Das sehe ich auch so. Wobei ich auch zustimme, daß es häufiger vorkommen wird, daß Lebenssysteme gänzlich ausgelöscht werden. Und die \”kosmischen Zeitfenster\” für höheres Leben sind vielleicht schmaler bemessen, als wir es uns vorstellen können. Hier scheint auch immer noch vieles unerforscht, insbesondere warum nun auf der Erde gerade in den letzten 10.000 oder 6.000 Jahren eine solche Zündung hin zu höherem Kulturniveau stattgefunden hat.
    Wie zerbrechlich dann solche Kulturhöhe ist, wird vom Gaia-Prinzip auch nicht wirklich bestimmt. Auf die Hochkomplexität intelligenten Lebens bezogen müssen wir wohl davon ausgehen, daß besonders günstige Umstände zusammen treffen müssen, damit überhaupt ein kurzer solcher Aufschwung möglich ist.

    \”Die Entstehung von intelligentem Leben wäre dann eine Gratwanderung zwischen etwas zu heftigen Massenaussterben und zu \”stabilen\” Biosphären.\”

    – Da würde ich hundert Prozent zustimmen! Wobei ich wie oben angedeutet das Gefühl habe, die Gaia-Hypothese sagt über die Feedbackschlaufen hochintelligenten Lebens nur wenig aus. Ob hochintelligentes Leben selbsterhaltende Handlungsmechanismen überhaupt per Ratio in den Griff bekommt, ist eine Frage für ein eigenes Thema…

    \”Da die Natur aber \”blind\” ist, deuten Gratwanderungen immer darauf hin, dass ein solcher Prozess nur selten glücklich endet. Wenn am Schluss nämlich ein intelligenter Beobachter entsteht, der staunend auf die Gratwanderung zurück blickt, hat er nur zwei Erklärungsmodelle: \”Fügung\” (= Gaia-Hypothese) oder \”unglaubliches Glück\”. Ich würde zu letzterem tendieren.\”

    – Ich würde zu einer Zwischenposition tendieren, also einerseits sollte mehr als nur \”unglaubliches Glück\” vorliegen, andererseits erscheinen viele Zufallsfaktoren zu unbestimmbar für eine komplette \”Fügung\”.
    Wenn Leben aber die Fähigkeit zur Selbstorganisation und Höherentwicklung hat, sollte man erwarten, daß dieses Leben Zufälle auch \”nutzen\” kann, wenn es sich trotzdem um \”Zufälle\” handelt.

  • By Elementarus, 29. April 2010 @ 06:21

    Zusätzlich würde ich noch annehmen, daß es im Gesamtkosmos mit zu den innewohnenden Regeln gehört, daß es fast unzählig viele \”Zeitfenster\” für Entwicklungen gibt. Das hieße, das Gaia-Prinzip wird vielleicht eine Milliarde mal scheitern oder höchstens ein paar Mikroben hervorbringen, die später wieder verglühen. Aber es bleiben viele weitere Milliarden \”kosmische Zeitfenster\” für einen erneuten Versuch unter anderen Umständen.

    Das Problem sind dabei doch nicht die Wahrscheinlichkeiten, denn die scheinen wirklich nahe unendlich zu gehen, egal ob das Universum nun flach oder gekrümmt ist. Das Problem liegt doch offenbar eher in den zeitlichen und räumlichen Entfernungen, falls das Gaia-Prinzip an verschiedenen Orten im All zu verschiedenen Zeiten geglückt ist oder glückt, aber ein Austausch dieser Lebensformen dann nicht möglich ist.

    Man rechne z.B. 300 Milliarden Sterne in unserer Milchstraße, dazu Milliarden Lebensjahre, die pro Stern als Entwicklungszeit zur Verfügung stehen, wenn auch natürlich bezüglich verschiedener Sterne sehr ungleichzeitig. Dann viele Milliarden weiterer Galaxien, wiederum mit Milliarden Sternen und mit Milliarden Jahren als Entwicklungszeitraum pro Stern.

    Wäre es dann so schlimm, wenn das Gaia-Prinzip etliche Milliarden mal wegen Nichtrobustheit des Systems scheitern würde?

    Wenn man die Wahrscheinlichkeiten durchrechnet, wäre das ständige Funktionieren der Gaia-Hypothese doch gar nicht gefordert. Man könnte ruhig davon ausgehen, daß ein Gaia-Zustand die totale Ausnahme ist.

    Wenn man es mit einem Lottospiel vergleicht, würden aber trotzdem dermaßen viel Lose verteilt und in Umlauf gebracht, daß noch genug \”Gewinner-Lose\” vorhanden sein müßten (so daß die Gaia-Hypothese sich schon aus rein statistischen Gründen mindestens in jeder Zehnmilliardsten Galaxie o.ä. bewahrheiten müßte.

    Robustheit müßte man dann auch mit Chancenreichtum vergleichen: wenn es z.B. unzählige verschiedene Bakterienarten gibt, werden sich schon welche finden, die bei einer Katastrophe mit den Veränderungen klar kommen.

    Und wenn es nur genügend kosmische Zeitfenster zur Entwicklung von Leben gibt, wird sich dieses Leben schon an genügend vielen Orten durchsetzen (wenn die Lebensformen dann auch innerhalb von Raum und Zeit wohl nichts voneinander wissen können).

    Man stelle sich aber vergleichend auch mal einen nichtlokalen und nichtzeitlichen Zustand vor: aus diesem heraus würde es eigentlich keine Rolle spielen, wie weit entfernt oder wie zeitlich auseinanderliegend solche Gaia-Ereignisse wären: man könnte sie dann trotzdem alle geradezu harmonisch beobachten, klassifizieren und bewerten.

  • By Bynaus, 29. April 2010 @ 11:48

    Danke für deine ausführlichen Antworten, und auch für dein Lob, freut mich, dass dir die Seite gefällt.

    Vielleicht, vorab, sollten ich noch einmal klarstellen, was ich unter den relevanten Begriffen verstehe:
    – Das \”Gaia-Prinzip\” lässt sich etwa so umschreiben: Wo es Leben gibt, arbeitet es darauf hin, sich lebensfreundliche und selbststabilisierende Umweltbedingungen zu schaffen. Ich halte das für eine Illusion: Es sind ganz besondere, selbststabilisierende Umweltbedingungen nötig, damit sich überhaupt erst (komplexes) Leben entwickeln kann – diese mögen dann durchaus auch das Leben selbst einbeziehen.

    Während die erste Lesart nahelegt, dass es sehr viele \”Gaias\”, erdähnliche Biosphären im Universum geben muss (eine solche Biosphäre die logische Konsequenz der Entstehung von Leben ist), geht man bei der zweiten eher davon aus, dass \”Gaias\” eher selten sind.
    – Robustheit: Eine Biosphäre als ganzes ist robust, wenn es sehr schwierig ist, sie durch äussere Einwirkung zu zerstören.

    Nun zu kleineren Dingen – du kannst davon ausgehen, dass ich dir überall dort zustimme (oder mir zumindest gut vorstellen kann, dass dem so ist), wo ich jetzt nicht antworte (sonst wird der Beitrag schnell sehr lang).

    \”an könnte doch sagen, auf der Ebene einfacher Lebensformen wie Bakterien scheint das Leben recht zäh und vielfältig – UND bietet so einen guten Grundstock für die Entwicklung höherer Lebensformen, SOFERN eine weitere Bedingung gewährleistet ist, nämlich genügend lange Phasen ohne Extremveränderungen.\”

    Ich wäre hier vorsichtig mit Zwangsläufigkeiten. Es ist nicht gesagt, dass sich komplexe Lebensformen zwangsläufig bilden, wenn die Bedingungen stimmen. Die Erde war vor 2.5 Milliarden Jahren bereit für komplexe Lebensformen: es gab Kontinente, Flachwasser, Sauerstoff in der Atmosphäre – und doch haben sie sich nicht sofort gebildet: erst vor 600 Mio Jahren entstanden die ersten Mehrzeller. Das deutet darauf hin, dass hier keine Zwangsläufigkeit besteht. Wenn das komplexe Leben erst einmal verschwunden ist, kann es auch sein, dass aus dem \”Grundstock\” niemals mehr etwas hervorgeht.

    \”Aber es gibt auch auf der Erde komplexere Lebensformen, die sich auf die \”turbulenten\” und \”hochveränderlichen\” Nischen spezialisiert haben (z.B. sich ansaugende Fische, die nur innerhalb ständiger, durchrüttelnder Wellenstöße leben können).\”

    Ich würde jetzt sagen, das ist zwar ein turbulenter Lebensraum, aber er verändert sich nicht gross: man hat halt ständig einen turbulenten Wasserstrom. Die Abhängigkeit von einem ganz bestimmten Lebensraum zeigt sich dann eben darin, dass die Fische in einem plötzlich ruhigen Wasser nicht mehr überleben können.

    \”Ein nichtrobustes System würde keine gravierenden Störungen vertragen – z.B. bei einem 95%igen Artensterben könnte es sich nicht mehr erholen.\”

    Aber so etwas könnten intelligente Beobachter ja gar nie sehen… (wenn die Biosphäre vorher ausgestorben ist, wären sie ja nicht da, um dies zu beobachten) Das heisst, sie könnten, würden sie deine vorgeschlagene Kategorisierung (robust / nicht robust) übernehmen, gar nie zu einem anderen Schluss kommen als: \”robust\”, womit sich die Frage nach dem Sinn einer derartigen Kategorisierung stellt. Wenn wir an Biosphären interessiert sind, die intelligente Beobachter zulässt, wäre es sinnvoller, die Robustheit anhand der möglichen beobachtbaren Variation zu definieren, und da ist die Biosphäre der Erde mit bis zu 95% Aussterbensraten eben nicht besonders robust.

    \”Das hieße, das Gaia-Prinzip wird vielleicht eine Milliarde mal scheitern oder höchstens ein paar Mikroben hervorbringen, die später wieder verglühen. Aber es bleiben viele weitere Milliarden \”kosmische Zeitfenster\” für einen erneuten Versuch unter anderen Umständen.\”

    Ja, sicher. Dann kann man sich, finde ich, das \”Gaia-Prinzip\” aber auch einfach sparen. Entweder Leben trifft die richtigen Bedingungen an, und bringt vielleicht auch ähnliche Entwicklungen wie auf der Erde hervor – oder eben nicht. Dass wir uns auf einem Planeten befinden, auf dem sich besonders klimastabilisierende Faktoren mit vorhandenem Leben zusammengefunden haben, so dass komplexes Leben entstehen konnte, ist angesichts dessen, dass komplexes Leben eine Vorbedingung für unsere eigene Existenz ist, nicht besonders erstaunlich.

    Aber natürlich ist das Universum gross genug, um in den Tiefen von Raum und Zeit fast beliebig viele \”Gaias\” zu beherbergen. Bloss sind diese vermutlich nicht so häufig, wie viele vermuten würden.

  • By Elementarus, 30. April 2010 @ 02:37

    In genauerer Formulierung wäre das Gaia-Prinzip also:

    >>Wo es Leben gibt, arbeitet es darauf hin, sich lebensfreundliche und selbststabilisierende Umweltbedingungen zu schaffen.< <

    Wenn ich diesen Satz so lese, muß ich noch mal drüber nachdenken... Es klingt einerseits wie ein Übertreibung, andererseits gibt es in der Erdgeschichte viele Kreisläufe und Rückkopplungen, die man schon als selbstabilisierend einschätzen könnte, einfach weil sich Regelkreisläufe bilden.

    Du schriebst zur obig präzisierten Formulierung des Gaia-Systems:
    \"Ich halte das für eine Illusion: Es sind ganz besondere, selbststabilisierende Umweltbedingungen nötig, damit sich überhaupt erst (komplexes) Leben entwickeln kann - diese mögen dann durchaus auch das Leben selbst einbeziehen.\"

    Interessant ist dann, daß Du das Gaia-Prinzip praktisch etwas vorverlagerst - also Stabilisierungspotentiale, bevor das Leben sich überhaupt bildet. Oder würde Dir das auch zu weit gehen? Das Gaia-Prinzip könnte dann modifiziert werden:

    >>Wo es nichtorganische Formierungsprozesse im Weltall gibt, arbeiten diese Prozesse darauf hin, lebensfreundliche und selbststabilisierende Strukturen zu schaffen.<<

  • By Elementarus, 30. April 2010 @ 03:29

    E: – Zum Verständnis gehe ich Deinen Text noch einmal weiter durch:

    B: \”Während die erste Lesart nahelegt, dass es sehr viele \”Gaias\”, erdähnliche Biosphären im Universum geben muss (eine solche Biosphäre die logische Konsequenz der Entstehung von Leben ist), geht man bei der zweiten eher davon aus, dass \”Gaias\” eher selten sind.\”

    E: – nachvollziehbar, wobei ich immer den Eindruck habe, das Gaia-Prinzip ist etwas zu \”schmal\” formuliert und müßte z.B. dringend auch die Fähigkeit zur Selbstorgansisation von Materie mit beinhalten:
    also im Sinne von Aussagen, wie sie seit den 80er Jahren in der Chaostheorie entwickelt wurden – Autopoiese oder wie das hieß, Selbstreferentialität usw., habe jetzt nicht danach gegoogelt (die wirklich sehr interessante Seite hier hatte ich übrigens vor ein paar Tagen gefunden, als ich bei google Suchwörter wie \”Galaxis, Suche nach außerirdischem Leben\” eingegeben hatte).

    B: \”- Robustheit: Eine Biosphäre als ganzes ist robust, wenn es sehr schwierig ist, sie durch äussere Einwirkung zu zerstören.\”

    E: – Hierbei reizt es mich, das auch statistisch zu betrachten, und dabei scheint mir z.B. ein Katastrophenereignis mit 95% Artensterben und anschließender Regenerierung der Ökosphäre für ein höheres Maß an Robustheit zu sprechen, als wenn z.B. 4o% der Arten durch ein Störereignis aussterben und sich die Ökosphäre danach wieder erholt.
    Ich komme darauf auch deshalb, weil man bei der Regenerierung nach 95% Artensterben eine besonders hohe Streubreite der vorhandenen Lebensformen annehmen könnte, wenn danach trotzdem eine Regenerierung überhaupt noch möglich ist (entsprechend könnte man also eine flache Gauß-Kurve mit sehr weit gezogenen Rändern annehmen, was die verschiedenen Arten des Systems anbelangt).

    B: \”Nun zu kleineren Dingen – du kannst davon ausgehen, dass ich dir überall dort zustimme (oder mir zumindest gut vorstellen kann, dass dem so ist), wo ich jetzt nicht antworte (sonst wird der Beitrag schnell sehr lang).

    E: \”man könnte doch sagen, auf der Ebene einfacher Lebensformen wie Bakterien scheint das Leben recht zäh und vielfältig – UND bietet so einen guten Grundstock für die Entwicklung höherer Lebensformen, SOFERN eine weitere Bedingung gewährleistet ist, nämlich genügend lange Phasen ohne Extremveränderungen.\”

    B: \”Ich wäre hier vorsichtig mit Zwangsläufigkeiten. Es ist nicht gesagt, dass sich komplexe Lebensformen zwangsläufig bilden, wenn die Bedingungen stimmen. Die Erde war vor 2.5 Milliarden Jahren bereit für komplexe Lebensformen: es gab Kontinente, Flachwasser, Sauerstoff in der Atmosphäre – und doch haben sie sich nicht sofort gebildet: erst vor 600 Mio Jahren entstanden die ersten Mehrzeller. Das deutet darauf hin, dass hier keine Zwangsläufigkeit besteht. Wenn das komplexe Leben erst einmal verschwunden ist, kann es auch sein, dass aus dem \”Grundstock\” niemals mehr etwas hervorgeht.\”

    E: – Da kann man wohl nur zustimmen. Man müßte in die Gleichung also auch sowas wie einen möglichen Störfaktor aufnehmen, oder einen zusätzlichen Verzögerungsfaktor.

    E: \”Aber es gibt auch auf der Erde komplexere Lebensformen, die sich auf die \”turbulenten\” und \”hochveränderlichen\” Nischen spezialisiert haben (z.B. sich ansaugende Fische, die nur innerhalb ständiger, durchrüttelnder Wellenstöße leben können).\”

    B: \”Ich würde jetzt sagen, das ist zwar ein turbulenter Lebensraum, aber er verändert sich nicht gross: man hat halt ständig einen turbulenten Wasserstrom. Die Abhängigkeit von einem ganz bestimmten Lebensraum zeigt sich dann eben darin, dass die Fische in einem plötzlich ruhigen Wasser nicht mehr überleben können.\”

    E: – So wäre es in dem Fall sicher auch. Mir geht es dabei mehr um die Möglichkeit, Nischen zu besetzen, die auf deutsch gesagt sehr ungemütlich wirken, also Systeme wie Wüsten, starke Strömungsgebiete, sehr kalte, tiefe, heiße, unter Druck stehende Bereiche usw.
    Zumindest hat sich auf unserer Erde das Leben fast überall festsetzen können, sowohl in der Tiefsee, als auch in der Antarktis, als auch in Wüstengebieten oder anderen Regionen mit viel Schwankungen (wie Wattenmeer) usw.

    E: \”Ein nichtrobustes System würde keine gravierenden Störungen vertragen – z.B. bei einem 95%igen Artensterben könnte es sich nicht mehr erholen.\”

    B: \”Aber so etwas könnten intelligente Beobachter ja gar nie sehen… (wenn die Biosphäre vorher ausgestorben ist, wären sie ja nicht da, um dies zu beobachten) Das heisst, sie könnten, würden sie deine vorgeschlagene Kategorisierung (robust / nicht robust) übernehmen, gar nie zu einem anderen Schluss kommen als: \”robust\”, womit sich die Frage nach dem Sinn einer derartigen Kategorisierung stellt.

    E: – Das würde ich aus statistischen Gründen wie gesagt anders sehen: zunächst einmal hätten wir ein Ereignis, welches nur von einem kleinen Teil des Lebens überstanden wird. Also eine Reduzierung, bei der nur ein Zwanzigstel der Lebensformen überlebt.
    Dieses Zwanzigstel bringt nun sozusagen wieder eine volle Ökosphäre hervor, z.B. aus einem Mauswesen entsteht die große Vielfalt der Säugetiere.
    Hier kann man doch statistisch ansetzen und sagen, wenn 5% von 100% aller Arten so eine Neu-Entwicklung der Ökosphäre ermöglichen, MUß das System schon definitionsgemäß recht robust sein. Sonst könnte es einen solchen Aderlaß einfach nicht überstehen.

    B: \”Wenn wir an Biosphären interessiert sind, die intelligente Beobachter zulässt, wäre es sinnvoller, die Robustheit anhand der möglichen beobachtbaren Variation zu definieren, und da ist die Biosphäre der Erde mit bis zu 95% Aussterbensraten eben nicht besonders robust.\”

    E: – \”Mögliche beobachtbare Variation\” klingt aber auch etwas unscharf, wenn Du es mit der Aussterberate verknüpfst. Eigentlich sind das doch zwei verschiedene Faktoren, einmal die beobachtbare Variation, wo wir im jetzigen Stadium bereits von über 99% Artenschwund im Laufe der Geschichte ausgehen müssen, andererseits die Regnerationsfähigkeit nach Extremkatastrophen, wobei es auf die Aufrechterhaltung des Lebens und Wieder-Neuanreicherung ankäme.

    E: \”Das hieße, das Gaia-Prinzip wird vielleicht eine Milliarde mal scheitern oder höchstens ein paar Mikroben hervorbringen, die später wieder verglühen. Aber es bleiben viele weitere Milliarden \”kosmische Zeitfenster\” für einen erneuten Versuch unter anderen Umständen.\”

    B: \”Ja, sicher. Dann kann man sich, finde ich, das \”Gaia-Prinzip\” aber auch einfach sparen. Entweder Leben trifft die richtigen Bedingungen an, und bringt vielleicht auch ähnliche Entwicklungen wie auf der Erde hervor – oder eben nicht. Dass wir uns auf einem Planeten befinden, auf dem sich besonders klimastabilisierende Faktoren mit vorhandenem Leben zusammengefunden haben, so dass komplexes Leben entstehen konnte, ist angesichts dessen, dass komplexes Leben eine Vorbedingung für unsere eigene Existenz ist, nicht besonders erstaunlich.

    Aber natürlich ist das Universum gross genug, um in den Tiefen von Raum und Zeit fast beliebig viele \”Gaias\” zu beherbergen. Bloss sind diese vermutlich nicht so häufig, wie viele vermuten würden.\”

    E: – Letztlich fehlen uns einfach viele Daten, um das wirklich entscheiden zu können. Wenn das Gaia-System z.B. 500 Millionen mal im gesamten Universum während eines Zeitfensters von insgesamt 30 Milliarden Jahren glückt, würde man von der Erde aus wohl kaum etwas von anderen Welten mitbekommen (bei insgesamt 500 Millionen geglückten Gaia-Systemen wären ja sogar die weitaus meisten Galaxien ohne höherentwickeltes Leben).
    Die reine Zahl von 500 Millionen gelungenen Gaia-Systemen wäre trotzdem unglaublich groß.

  • By Bynaus, 30. April 2010 @ 16:03

    \”Wo es nichtorganische Formierungsprozesse im Weltall gibt, arbeiten diese Prozesse darauf hin, lebensfreundliche und selbststabilisierende Strukturen zu schaffen.\”

    ich glaube nicht, dass man das so sagen kann. Leben, wie wir es kennen, benötigt nun mal einen sehr engen Parameterbereich (Tempertur, Druck, Verfügbarkeit von Wasser, Energiequelle, etc.). Man kann nicht davon ausgehen, dass jede Umgebung, die durch Feedbackmechanismen stabilisiert ist, auch lebensfreundlich ist.

    James Lovelock (der Begründer der Gaia-Hypothse) sagt letztlich, wo immer Leben auftritt im Universum, schafft es sich – selbst auf an sich lebensfeindlichen Planeten – die Bedingungen, damit es sich weiter entfalten kann. Das ist eine sehr einseitig auf die Erde fokussierte Sicht. Gerade, wenn es auf Venus und Mars einst Leben gab oder gibt, hätten wir ein Beispiel dafür, dass die Hypothese so nicht stimmt. Aber auch so ist nicht klar und zweifelhaft, wie denn ein so chaotischer und ungerichteter Prozess wie Leben dies bewerkstelligen sollte. Kein Wunder, wird die Gaia-Hypothese esoterisch verklärt.

    \”Hierbei reizt es mich, das auch statistisch zu betrachten, und dabei scheint mir z.B. ein Katastrophenereignis mit 95% Artensterben und anschließender Regenerierung der Ökosphäre für ein höheres Maß an Robustheit zu sprechen, als wenn z.B. 4o% der Arten durch ein Störereignis aussterben und sich die Ökosphäre danach wieder erholt.\”

    Dazu müsste man verschiedene Biosphären miteinander vergleichen können, und sie den gleichen Störereignissen aussetzen. Dann könnte man eine Aussage über ihre relative Robustheit machen. Das ist jedoch nicht möglich. Ich glaube, worauf du hinaus willst, ist Robustheit im Sinne von \”Regnerationsfähigkeit\”. Ich meine damit aber eher sowas wie die \”Anfälligkeit\” gegenüber Störungen. Die Biosphäre der Erde hat viele Störungen gesehen – und zumindest ein solches Ereignis hat zu einer 95%igen (Zer)Störung geführt. Man könnte also sagen, dass die Biosphäre \”anfällig\” auf Störungen ist. Der Umstand, dass einmal 95% aller Arten als Reaktion auf eine Störung verschwanden, lässt einen vermuten, dass auch 100% durchaus drin liegen würden, wenn die Störung etwas stärker ausgefallen wäre – bloss könnten wir das dann nicht mehr beobachten.

    Ich habe ja auch schon die Sache mit der Hochwassermarke erwähnt. Stellen wir uns das so vor: eine Serie von Hochwassermarken entlang eines Flusses sind so ausgelegt, dass sie weggeschwemmt werden, wenn das Hochwasser an dieser Stelle eine bestimmte Höhe (sagen wir, 4 m) über dem normalen Flussbett erreicht, und sonst die Höhe des Hochwasser dokumentiert. Läuft man nun einen Fluss entlang, wird man nur Hochwassermarken finden, die bisher zu vielleicht 10%, 50%, 95%, ja vielleicht sogar 99% erreicht wurden – aber du wirst nie eine finden, die 100%, oder sogar 120% anzeigt – weil diese weggeschwemmt werden. Müsste man also aus der Beobachtung schliessen, dass die Hochwassermarke gar nie erreicht wird? Nein, natürlich nicht! Wäre es denn beruhigend, zu sehen, dass sie \”nur\” zu 95% erreicht wird? Nein, auch nicht, es wäre viel beruhigender, wenn sie stets nur zu 10% erreicht würde – so aber deutet es darauf hin, dass es problemlos auch höher geht.

    Ich hoffe, das präzisiert auch die \”mögliche beobachtbare Variation\”.

  • By Elementarus, 1. Mai 2010 @ 01:55

    @ Bynaus:

    es stimmt mich schon sehr nachdenklich, was Du schreibst. Ich habe in der Diskussion verschiedene Argumente quasi \”ausprobiert\”, bin mir bei vielem nicht sicher, zu welcher Sichtweise ich selber wirklich tendiere.

    Die meisten Thesen wie z.B. die Gaia-Annahme scheinen mir generell etwas zu \”schmal\” formuliert, so daß man dann fast zwangsläufig wieder andere Thesen dagegen stellen kann oder sogar müßte.

    Wollte man alle Faktoren mit einbringen, die mittlerweile zur Problematik der Lebensentstehung im All bekannt sind, wären das wohl mehrere hundert verschiedene Einflußfaktoren.

    Bei vielen Parametern (z.B. andere Organchemie in kalten Systemen?) wissen wir eigentlich so gut wie gar nichts.

    Wie sich ein \”wanderndes\” Wärmefenster einer Sonne auf die Entstehung von Leben bei umliegenden Planeten auswirkt, kann man auch nur vermuten – die jeweilige Entwicklungszeit erscheint eher etwas knapp, wenn ein sonnenähnlicher Stern sich später von der Wärmezone her ausbreitet. Ob zwei Milliarden Jahre reichen, um einen Gas- oder Sandplaneten zum Leben zu erwecken und höhere Existenzformen aufzubauen?

    Nicht einmal die minimalen oder maximalen Zeitfenster der Entwicklung von Leben sind einigermaßen bestimmbar.

    Und die Robustheitsfrage ist in Ermangelung von 100%-\”Ereignismarken\” nur sehr schwer zu beantworten, wobei mir Deine Argumentation schon einleuchtet.

    Mich führt das immer mehr zu der These, daß viele dieser Fragen aus dem Zeit-Raum-Kontinuum heraus nur schwer zu beantworten sein werden, auch in Zukunft. Ersichtlich sind die Raumdistanzen so verrückt weit, und die Zeitfenster so extrem auseinanderliegend, daß man schlicht von ganz gewaltigen Barrieren innerhalb des Raum-Zeit-Kontinuums ausgehen muß.

    Am ehesten überzeugt mich selber ein \”dualer\” Ansatz, bei dem man sich davon verabschiedet, daß Bewußtsein nur innerhalb von Zeit und Raum möglich ist. Sobald man sich wirklich auf den Gedanken eines nichtlokalen, nichtzeitlichen Bewußtseinszustandes einläßt, fällt doch fast überwältigend auf, wie einfach dann vieles zu bestimmen und zu beurteilen wäre.

    Das ist zwar ein metaphysisch angehauchter Gedanke, aber ich glaube mittlerweile, daß doch recht viel dafür spricht, daß menschliches Bewußtsein nicht nur auf der organisch-materiellen Basis des menschlichen Gehirns möglich ist.

    Ich glaube mittlerweile nicht einmal mehr, daß der durchschnittliche Erinnerungs- und Wissensinhalt eines einzelenen Menschen nur organisch-materiell im Gehirn selbst abgespeichert ist. Für sehr viel wahrscheinlicher halte ich, daß es einen zweiten \”Speicher\” gibt, auf anderer Trägerbasis, vielleicht elektromagnetisch basiert.

    Man müßte dann halt leider einräumen, daß viele kosmologisch aufgeworfene Fragen nur bruchstückhaft für uns in Zeit und Raum selber zu beantworten sind. So etwas wie die Gaia-Hypothese ließe sich am besten bewerten, wenn man den kompletten Überblick der gelungenen Systementwicklungen in der gesamten Weltall-Geschichte hätte.

    Aus einem nichtlokalen, nichtzeitlichen Bewußtseinszustand heaus wäre das jedenfalls deutlich leichter zu verstehen. ;-)

  • By Valary, 3. Juni 2010 @ 06:47

    Hab etwas überlegt ob ich auch ein kleinen Kommentar in die Runde schmeiß, da Biologie nicht ganz mein Ding ist.

    Zu der Sache, die Anpassung laufe nur durch zufällige Mutationen:
    Ich denke das eine gewisse Lebensform, auch im laufe seiner Existenz (über mehrere Generationen) sich an die Umwelt anpasst und zwar durch die einwirkenden Gegebenheiten dieser. Beispiel: Ein Mensch, der von Geburt an, mehr Körperliche Ertüchtigung gewöhnt ist als ein anderer, hat dementsprechend auch einen anderen Körperbau. Dieses wird dann in der DNS gespeichert und an die Nachkommen weiter gegeben, so das diese, im Laufe ihres Lebens, die Anpassung weiter führen.
    Natürlich muss sich das in gewissen Grenzen abspielen, ist die Veränderung zu schnell, oder zu intensiv, können nur wenige Lebensformen das überstehen, wenn nicht sogar keine. Aber auch zufällige Mutationen spielen eine rolle, erst die Mischung aus beiden, geben mir ein gutes Bild über die Evolution. Und wie gesagt, ich bin kein Biologe, oder Evolutionswissenschaftler, es ist hallt meine Ansicht über die Evolution.

    Gaia-Hypothese:
    Das Leben soll quasi die Umwelt so verändern, das sie lebenswert ist? Wie soll das denn gehen? Sagen die Tiere zu den Pflanzen, geht mal zuerst an Land, sorgt da für frische Luft und reichlich Nahrung, wir kommen ein par Millionen Jahre nach.?
    Das Leben schreitet in Bereichen, in dem es sich angepasst hat. Diese \”Belebung\” kann auch weitere Bereiche erschaffen, in dem sich wiederum Leben ausbreitet. Natürlich ist der Prozess auch umgekehrt möglich. Bereiche in denen sich das Leben nicht schnell genug angepasst hat, sterben aus. Aber das sich das System- Leben (auf der Erde) die Umgebung lebensfähig hält, kann ich mir nicht vorstellen.

    Feedbackschlaufen-Systems:
    Das die Erde immer noch und zwar seid Millionen von Jahren, lebensfreundlich ist, verdanken wir einen selbst regelndem System, was aus dem Verlauf der Entstehung unseres Sonnensystem entstanden ist. Viele Faktoren in einer zufälligen Rezeptuhr haben dazu geführt.

    Zu den ganzen Wahrscheinlichkeitsaussagen, speziell zu denen, die sich mit außerirdischen Leben befassen:
    Wenn man alle, uns bekannten, Faktoren, die zu unserer Existenz führen, mal auflistet und zusammen rechnet, dürften wir, laut Wahrscheinlichkeitsaussage, gar nicht existieren. Dann frag ich mich: Wer hat diesen Text geschrieben? Und: Wer fragt grade? Und so weiter …

  • By Alex, 21. Juli 2010 @ 13:51

    @Valary:
    Dein Text fußt auf eine Prämisse, die grundlegend falsch ist:
    Zitat: \”Dieses wird dann in der DNS gespeichert\” – Es gibt aber keinen Mechanismus, wie ein Lebewesen erworbene Fähigkeiten dort speichern kann. Auch das durchtrainierteste Lebewesen kann nur das weitergeben, was es selber von Geburt an hatte (plus/minus dem Spielraum aus Rekombination und spontaner Mutation).

    Es ist leider ein weitverbreiteter Irrglaube, daß Giraffen lange Hälse haben weil sie sich immer länger nach den Bäumen strecken mußten. Hier wird der Mechanismus der Evolution grundlegend mißverstanden; wahr ist, daß jene Giraffenvorfahren mit kürzeren Hälsen einen Nachteil in der Nahrungsbeschaffung hatten und daher mehr von ihnen starben und bevorzugt die mit jeweils etwas längeren Hälsen überlebten, was sich so lange fortsetzte bis sie bei der heutigen Länge ankamen. Okapis – also Kurzhalsgiraffen – wohnen wiederum woanders und dort gibt es keinen Selektionsdruck (so nennt man das) in Richtung längerer Hälse.

    Gruß Alex

  • By Adamon von Eden, 2. Oktober 2010 @ 00:02

    Ein grossartiger Bericht über die Wahrscheinlichkeit der Seltenheit von Leben,
    – aus der Sicht der Naturwissenschaft. –

    \”Gaia\” indes ist weniger auf eine Bewegungsschleife zu reduzieren,
    – als auf das Gewahrsein einer kommunizierenden Existenz, und somit
    eine Erfahrung, die Millionen Menschen seit Anbeginn unserer Existenz verbindet,
    – lange ehe es die Idee eines \”männlichen Gottes\” gab. –

    – Natürlich gibt es ein Wechselspiel zwischen diesem Planeten und dieser Existenz,
    – und insofern auch ein Wechselspiel zwischen obigen Erkenntnissen und Jener,
    – insofern kann man Gaia als ein \”komplexes Sytem\” bezeichnen,
    – aber Ich bitte Sie, nennen Sie diesen Artikel \”DER IRRTUM DER GAIA-THEORIE\”,
    – und nicht \”DIE GAIA-ILLUSION\”, – denn wenn sie die geeinte Erfahrung von
    Millionen als \”Illusion\” bezeichnen, – wird nicht mehr viel an \”Realität\”
    übrigbleiben, – und \”real\” ist letzlich \”was man wie erlebt\”, und weniger
    \”was einem wie erklärt wird\”. –

    – meint Adamon von Eden. -

  • By Alex, 30. November 2010 @ 16:18

    @Adamon: naja, also \”real\” ist das, was Fakt ist, was absolut existiert.
    Eine Erfahrung, Einbildung oder Halluzination basiert sicher auch auf faktischen chemischen Zuständen im Gehirn, als real und damit objektiv würde ich sie nicht bezeichnen, ob sie nun subjektiv zutreffen oder nicht.

  • By Final-Frontier-Fan, 16. Juli 2013 @ 20:37

    Alles in allem stimmt die Argumentation: Die Tatsache dass auf der Erde immer mehr oder weniger lebensfreundliche Umstände existiert haben ist tatsächlich weder ein Argument für noch gegen ein selbstregulierendes “Gaia”-System. Dies ist jedoch nicht das einzige Argument das Lovelock für sein Modell anbietet.
    Beispielsweise schuf er die Computersimulation Daisyworld ( http://de.wikipedia.org/wiki/Daisyworld# ), einen hypothetischen Planeten der ausschließlich zwei Pflanzenarten beherrbergt: weiße und schwarze Blumen. Dabei refektieren die weißen Blumen Sonnenlicht und kühlen den Planeten, die schwarzen absorbieren es und wärmen ihn auf.
    Die Strahlungsleistung des Sterns den Daisyworld umkreist schwankt jährlich und wird im Laufe der Jahrmilliarden tendenziell immer heißer. Das interessante ist nun dass die virtuelle Evolution, obwohl die Anforderungen der Blumenarten an die Umwelt gleich sind die weißen Blumen auf lange Sicht bevorzugt. Das System hat die Eigenschaft die Temperatur des Planeten so zu halten, dass auch weiterhin Blumen existieren können.
    Ich vermute das Problem das konservative Wissenschaftler mit der Gaiatheorie oft haben liegt in einem falschen Verständnis der Evolution. Sie strebt keineswegs nach immer perfekteren Organismen die miteinander in Konkurrenz stehen sondern schafft immer höhere Ebenen der Symbiose.
    Ein einfach fassbares Beispiel sind Raubtier und Beute. Im klassischen Bild würden beide ein evolutionäres Wettrüsten betreiben und sich gegenseitig unter evolutionären Druck stellen. Doch was passiert wenn der Räuber plötzlich durch die Killermutation zum perfekten Jäger wird? Er verfügt über ein überreiches Nahrungsangebot, vermehrt sich und sobald alle Beutetiere tot sind stirbt er aus – der perfekte Jäger ist ein evolutionärer Looser. Stattdessen bildet sich ein natürliches Gleichgewicht.
    Ist es abwegig anzunehmen das etwas ähnliches auch auf das Verhältnis von Biosphäre zum Weltklima zutreffen könnte? Vielleicht stellt sich bei weiterer Forschung heraus das die Verteidiger der Gaiahypothese tatsächlich falsch liegen. Aber das ganze Konzept von vorne herein in der Esoterikschublade abzulegen halte ich für falsch.

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  1. Landschaft & Oekologie — 12. Februar 2013 @ 18:41

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