Świat Daisy


Daisyworld ( Eng.  Daisyworld ) – komputerowy model uwarunkowanym świecie, przeznaczony do symulacji ważne procesy w biosferze Ziemi pod wpływem słońca. Wprowadzony przez James Lovelock i Endryu Uotsonom w artykule opublikowanym w 1983 roku [1] , w celu wykazania wiarygodności hipotezy Gai .

Modelowanie

Celem modelu jest wykazanie teorię, że mechanizmy sprzężenia zwrotnego może nie rozwijać z powodu klasycznych mechanizmów wyboru społecznego, ale z powodu osobistych preferencji organizmów [2] .

W modelu zaproponował istnienie planety , która pod wieloma względami jest podobna do Ziemi, a gdzie dominuje gruntów nawadnianych, zamieszkany przez stokrotki tylko dwa kolory (czarny i biały). Planeta obraca się wokół gwiazdy o tej samej klasie widmowej co Słońce , której energia promieniowania powoli wzrasta. Stokrotki mogą występować tylko w zakresie temperatur od 5 do 40 ° C. Optymalna temperatura życia kwiatów – 20 ° C.

Według aktualnego astrofizycznych hipotezy, wraz ze starzeniem się gwiazd w pobliżu Słońca w parametrach, jego energia promieniowania zaczyna wzrastać liniowo. Ponieważ ogrzewanie planeta równik osiąga minimalną wartość temperatury (5 ° C), w którym rośliny mogą stokrotki. Gdzie początkowo będzie trochę bardziej ciemne stokrotki, odbicia ( albedo ) poszczególnych obszarów planetarnej powierzchni ulegnie zmniejszeniu, co oznacza, że gleba jest lepiej ocieplony, dając przewagę selekcyjną ciemnych stokrotki przyczyniają się do ocieplenia i przenieść w nowe uszkodzenia gleby dalej od równika, będzie nadal zmniejszać albedo, a co za tym idzie coraz więcej, by rozszerzyć jego zasięgw porównaniu z białymi stokrotkami. W końcu cała planeta zostanie schwytana przez stokrotki ciemnych kolorów.

Ale potem, gdy energia, która pochodzi od gwiazdy, wzrasta dalej, temperatura na równiku przekroczy optymalną temperaturę dla kwiatów – 20 ° C. Od tego momentu przewaga idzie na bok stokrotki z jasnych kolorowych kwiatów, które zwiększają albedo w obszarze chłodzenia i stwarzając dla siebie komfortowe środowisko, najpierw na równiku, a następnie – na wszystkich biegunach . Ciemne stokrotki tracą selektywnie.

Wreszcie następuje punkt zwrotny, kiedy temperatura na równiku przekracza znak 40 ° C, poza którym życie stokrotek jest niemożliwe. A teraz, poczynając od równika, gorąca strefa pokrywa całą planetę, zamieniając ją w martwą pustynię.

Obliczenia matematyczne prowadzone przez Lovelock, ujawniła wzór: średnia temperatura na planecie zamieszkałej przez stokrotki, pomimo wzrostu aktywności gwiazdy, prawie cały czas pozostaje na stałym poziomie optimum dla stokrotka 20 ° C. Tak więc, nawet prymitywne biosfera jest w stanie zapewnić globalny wpływ z ujemnego sprzężenia zwrotnego, biorąc pod uwagę, że każdy element systemu pracy z pozytywną.

Ta sytuacja bardzo różni się od istniejącej w martwym świecie, gdzie temperatura nie jest regulowana i wzrasta liniowo wraz ze wzrostem energii promieniowania gwiazdy. W późniejszych wersjach “Świata Daisy” wprowadzono populację szarych stokrotek, a planeta zamieszkiwana jest przez roślinożerców i drapieżników . Okazało się, że przyczyniło się to nawet do wzrostu homeostazy (stabilność systemu). W najnowszych badaniach wymodelowano prawdziwe biochemiczne cykle Ziemi i za pomocą różnych “cech” życia (na przykład fotosyntezatory , dekompozyty, roślinożerne, pierwotne i wtórne drapieżniki), pokazano również efekt regulacyjny i stabilność podobną do pierwotnego świata Marguerite. Modele te pomagają wyjaśnić jedność i różnorodność form życia na naszej planecie.

Tak więc, poprzez dobór naturalny , następuje przetwarzanie substancji odżywczych w biosferze, gdy szkodliwe marnowanie jednej istoty staje się podstawą do pozyskiwania energii na inną. Badanie związku między azotem i fosforem pokazuje, że lokalne procesy biotyczne mogą regulować systemy globalne [3] .

Znaczenie hipotezy dla Ziemi

Wideo na temat modelu Daisy World

Ponieważ model świata Daisy jest bardzo prosty, nie powinien być bezpośrednio porównywany z Ziemią. Jest to wyraźnie stwierdzone przez autorów. Niemniej jednak dostarcza wielu użytecznych prognoz dotyczących tego, na przykład, jaka może być reakcja ziemskiej biosfery na ludzką interwencję. Później dodanie szeregu dodatkowych poziomów złożoności do Margaritic World nie spowodowało sprzeczności, ale pokazało te same podstawowe trendy, co w oryginalnym modelu. Jednym z wyników symulacji jest prognoza,że biosfera Ziemi jest w stanie regulować warunki klimatyczne, aby utrzymać życie w szerokim zakresie jasności słonecznej. W przyrodzie znaleziono wiele przykładów takich systemów samoregulacji.

Modyfikacja oryginalnego modelowania

Ekspansja modelu świata margaryn, obejmującego króliki , lisy i inne gatunki, doprowadziła do nieoczekiwanego odkrycia: im większa różnorodność gatunków, tym silniejszy wpływ biosfery na całą planetę (na przykład poprawia się regulacja temperatury). Symulacja wykazała również, że system był niezawodny i stabilny nawet w przypadku wstrząsu. Wręcz przeciwnie, przy powolnych zmianach w środowisku stopniowo traci się bogactwo gatunków. Zakłócenia w systemie prowadzą do gwałtownego wzrostu różnorodności gatunków. Dane te potwierdziły pogląd na temat wartości różnorodności biologicznej [4] .

Koncepcja “Świata Daisy” została zaprojektowana w celu obalenia krytyki “mistycznej” hipotezy Gai o hipotezie organicznej jedności biosfery. Znaczna część krytyki pochodzi od takich naukowców jak Richard Dawkins [5], którzy twierdzili, że termoregulacja poziomu planetarnego jest niemożliwa bez globalnej doboru naturalnego. Dr W. Ford Doolittle [6] odrzucił koncepcję regulacji planetarnej, ponieważ wydawało mu się, że wymaga to “tajnej zgody” pomiędzy organizmami, aby podążać za jakimś niewytłumaczalnym celem na skalę planetarną. Obaj neodariniściwskazał na brak ruchomego mechanizmu. Model Lovelocka został skutecznie skontrastowany z tą krytyką, pokazując, że regulacja naturalnie występuje w pewnym zakresie temperatur. W celu termoregulacji świat Marguerite nie potrzebuje świadomego celu, ani doboru naturalnego grupy [7] .

Późniejsi krytycy ze świata Daisy skupili się na tym, że sztuczne modelowanie pomija wiele ważnych szczegółów prawdziwego systemu “Ziemia-Słońce”. Na przykład, prawdziwy system wymaga utrzymania homeostazy, określonego poziomu śmiertelności i musi brać pod uwagę różnice między gatunkami. Krytycy modelowania uważają, że włączenie tych szczegółów doprowadzi do niestabilności systemu, aw konsekwencji do fałszywości. Wiele z tych kwestii poruszono w późniejszych pracach Timothy’ego Lentona i Jamesa Lovelocka z 2001 roku [8] . Praca pokazuje, że włączenie tych czynników w rzeczywistości poprawia zdolność Margaritic World w regulacji klimatu.

Świat Daisy w kulturze popularnej

  • Wersja Margaritkoviy świat z kilkoma rodzajami stokrotki szarości została włączona do gier wideo SimEarth firmę Maxis .
  • W powieści Xenocide Orson Scott Card na Daisy World znajduje się kilka odniesień.
  • Daisy World jest wymieniony w brytyjskim serialu ” Retribution ” (Edge of Darkness).

Notatki

  1. ↑ Watson, AJ; JE Lovelock (1983). “Biologiczna homeostaza środowiska globalnego: przypowieść o Daisyworld”. Tellus B ( Międzynarodowy Instytut Meteorologiczny ) 35 (4): 286-9. DOI : 10,1111 / j.1600-0889.1983.tb00031.x . Bibcode : 1983TellB..35..284W .
  2. ↑ (1983) “Biologiczna homeostaza środowiska globalnego: przypowieść o Daisyworld”. Tellus 35B : 286-9. DOI : 10,1111 / j.1600-0889.1983.tb00031.x . Bibcode : 1983TellB..35..284W .
  3. ↑ Keith Downing i Peter Zvirinsky, Symulowana ewolucja gildii biochemicznych: Pogodzenie teorii Gai z doborem naturalnym .
  4. ↑ James Lovelock. Wiek Gai: biografia naszej żywej Ziemi . – Oxford University Press. – P. 213-216. – ISBN 9780192862174 .
  5. ↑ Rozszerzony fenotyp: długi zasięg genu. – Oxford University Press, 1982. – ISBN 0-19-286088-7 .
  6.  Doolittle, WF “Czy natura jest naprawdę matczyna?” Coevolution Quarterly, Spring: 58-63, 1981.
  7.  Sagan, D. i Whiteside, J. «teoria Gradient-redukcja: termodynamika i celem życia» w Gaia Naukowców debaty: The Next Century, MIT Press, Stephen H. Schneider, James R. Miller, Eileen Crist i Penelope J. Boston, red., Pp. 173-186, 2004.
  8. ↑ Lenton, TM; JE Lovelock (2001). «Daisyworld revisited: ilościowe skutki biologiczne na planetarną samoregulacji». Tellus Seria B – chemiczny i fizyczny meteorologię 53 (3): 288-305. DOI : 10,1034 / j.1600-0889.2001.01191.x .

Start a Conversation

Your email address will not be published. Required fields are marked *