Εισαγωγή
H Γη είναι ένας ζωντανός οργανισμός με νοημοσύνη. Συναποτελείται από τη νοόσφαιρα, την ατμόσφαιρα, την υδρόσφαιρα, την λιθόσφαιρα, και την βιόσφαιρά της, που αποτελούν αλληλεπιδρώντα πεδία, συνεχώς μεταβαλλόμενων διαδικασιών και φαινομένων που τελικά παράγουν, καταναλώνουν ή μετατρέπουν ενέργεια. Η γήινη ατμόσφαιρα αποτελείται από 78.08% άζωτο, 20.95% οξυγόνο, 0.93% αργό, και από μόλις 0.04% CO2, καθώς και άλλα αέρια σε μορφή ιχνοστοιχείων. Στην ατμόσφαιρα υπάρχουν επίσης ποσότητες υδρατμών. Η λιθόσφαιρα περιλαμβάνει το έδαφος και το υπέδαφος. Το έδαφος αποτελεί ουσιαστικά την πλατφόρμα της ζωής καθώς παρέχει τροφή στους οργανισμούς, ενώ το υπέδαφος παρέχει τους ορυκτούς πόρους.
Ο συνολικός οργανισμός της Γης είναι ένα σώμα με πάμπολλες διασυνδεδεμένες και αλληλοεξαρτώμενες λειτουργίες, μέρος των οποίων ερμηνεύεται από την επιστήμη, αν και τις περισσότερες φορές τουλάχιστον, αρκετά προσεγγιστικά. Το θέμα της νοημοσύνης της Γης είναι επίσης τεράστιο, και εγείρει δικαιολογημένα απορίες και ενστάσεις τουλάχιστον στους θετικούς επιστήμονες. Μελετάται ήδη όμως, από μερικά βαριά επιστημονικά ονόματα σε αμιγώς επιστημονικό πλαίσιο και με επιστημονικούς όρους στο υποατομικό επίπεδο. Απόψεις αυτής της νοημοσύνης μπορούμε να έχουμε και στο μακροσκοπικό επίπεδο των φαινομένων έχοντας κατά νου τη ρήση του φιλοσόφου Αναξαγόρα “όψις αδήλων τα φαινόμενα”. Ορισμένα από αυτά τα φαινόμενα παρουσιάζονται στη συνέχεια στα πλαίσια του θέματος της κλιματικής αλλαγής. Επιφυλάσσομαι για μια πιο αναλυτική παρουσίαση του θέματος της νοημοσύνης της Γης σε επόμενα άρθρα.
Η γη είναι ένα μεγάλο σκηνικό όπου πρωταγωνιστές είναι η ενέργεια και η ύλη, καθώς και οι μεταβολές και μετατροπές τους. Για παράδειγμα, καθώς ο άνεμος φυσά πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας διεγείρει τα μόρια του νερού, προσδίδοντάς τους μέρος της κινητικής του ενέργειας. Έτσι δημιουργούνται τα κύματα. Τα κύματα τώρα, καθώς διαδίδονται στην επιφάνεια της θάλασσας, μεταφέρουν την ενέργεια αυτή σε άλλες περιοχές μέχρις ότου συναντήσουν κάποια ακτή, όπου η ενέργεια θα εκτονωθεί, θα απορροφηθεί από άλλα υλικά σώματα (π.χ., τα θαλάσσια ιζήματα) και με αυτόν τον τρόπο θα διαμορφώσει/τροποποιήσει το παράκτιο περιβάλλον και την παραλία. Στο ενδιάμεσο, θα μπορούσε κάποιος να εκμεταλλευτεί, μέσω κατάλληλων συσκευών, την ενέργεια των κυμάτων και να παράγει ηλεκτρικό ρεύμα (μια άλλη μορφή ενέργειας), το οποίο στη συνέχεια θα θέσει σε λειτουργία άλλες συσκευές, που μετασχηματίζοντας την ηλεκτρική ενέργεια, θα παράγουν άλλες μορφές ενέργειας, π.χ., θερμική, κ.ο.κ. Στην πραγματικότητα, όλες οι γνωστές μορφές ενέργειας (πλην της πυρηνικής, της παλιρροιακής και της γεωθερμικής) προέρχονται από – και οφείλονται τελικά στην ακτινοβολία του ήλιου.
Η ζωή στη Γη εξαρτάται άμεσα από την διαθέσιμη ενέργεια στο περιβάλλον και τις μεταβολές-τροποποιήσεις της στο πλαίσιο φυσικών νόμων με ή χωρίς την ανθρώπινη παρέμβαση. Η ενέργεια είναι βασικό προαπαιτούμενο της ζωής στο υλικό επίπεδο. Στη Γη υπάρχουν επίσης οι μεγάλοι μηχανισμοί των βιογεωχημικών κύκλων: ο κύκλος του άνθρακα, του αζώτου, του οξυγόνου, του φωσφόρου, του θείου και βέβαια του νερού. Οι μηχανισμοί αυτοί, καθώς παράγουν, καταναλώνουν και μετατρέπουν την ενέργεια σε άλλες μορφές, επιτελούν την ανακύκλωση των βασικών στοιχείων της γης δρώντας σαν ένα τεράστιο ανταλλακτήριο συναλλάγματος, όπου τα νομίσματα είναι τα βασικά στοιχεία. Το νερό π.χ., μέσω του κύκλου του, εξατμίζεται, συμπυκνώνεται και επανέρχεται στη γη με τη μορφή υετού (βροχή, χιόνι, χαλάζι, κ.λπ.). Υπάρχει μια θαυμαστή ισορροπία σε όλο αυτό το παιχνίδι των ενεργειών και αλληλεπιδράσεων, που έχει ως τελική συνισταμένη τη διαμόρφωση των ευνοϊκών συνθηκών στη γη που είναι κατάλληλες για την ανθρώπινη ζωή. Το πώς όμως είναι συζευγμένοι μεταξύ τους αυτοί οι μεγάλοι κύκλοι καθώς και άλλοι μικρότεροι δεν είναι πλήρως γνωστό.
Ο κύκλος του άνθρακα
Τα τελευταία χρόνια, γίνεται αρκετή συζήτηση σε σχέση με τον κύκλο του άνθρακα (βλ. σχήμα) και την αύξηση των επιπέδων του διοξειδίου του άνθρακα (CO2) στην ατμόσφαιρα. To CO2 και προφανώς ο ίδιος ο άνθρακας (C) αποτελούν τους σημαντικότερους παράγοντες του κύκλου. O άνθρακας αποτελεί βασικό συστατικό της ζωής λόγω των ιδιαίτερων χημικών του ιδιοτήτων, καθόσον μπορεί να σχηματίζει μια τεράστια ποικιλία (οργανικών) ενώσεων. Π.χ., οι γενετικές πληροφορίες των οργανισμών που χρησιμοποιούνται για την αναπαραγωγή τους, απαιτούν μοριακές αλυσίδες μεγάλου μήκους για την κωδικοποίησή τους, και ο άνθρακας είναι το μοναδικό στοιχείο που έχει την ικανότητα τέτοιων μεγάλων μοριακών σχηματισμών. Λέγεται ότι η χημεία της ζωής είναι η χημεία του άνθρακα. Ο άνθρακας ενυπάρχει σε όλους τους γνωστούς έμβιους οργανισμούς, ενώ το ανθρώπινο σώμα αποτελείται κατά 18,5% από άνθρακα, δεύτερο στη σειρά συστατικό στοιχείο μετά το οξυγόνο (αναφερόμαστε στα βασικά στοιχεία και όχι σε ενώσεις τους, όπως π.χ. το νερό). Στον φλοιό της γης, ο άνθρακας είναι το 15ο σε αφθονία στοιχείο.
Από την άλλη πλευρά, τα φυτά χρησιμοποιούν την ηλιακή ενέργεια για την παραγωγή υδατανθράκων από το CO2 και το νερό μέσω φωτοσύνθεσης, και σχεδόν όλοι οι άλλοι οργανισμοί εξαρτώνται ενεργειακά από υδατάνθρακες που προέρχονται από φωτοσύνθεση. Στην ατμόσφαιρα υπάρχουν 2.200 δισ. τόνοι CO2. Κάθε χρόνο περίπου 400 δισ. τόνοι αφαιρούνται από τα φυτά και τα δέντρα μέσω της φωτοσύνθεσης, και επιστρέφουν πίσω μέσω της διαπνοής. Στους ωκεανούς και τις θάλασσες της γης ανταλλάσσονται με την ατμόσφαιρα περίπου 330 δισ. τόνοι CO2 ετησίως.
Το CO2 αποτελεί το γνωστότερο από τα αέρια του θερμοκηπίου (greenhouse gases – GHG). Με τον όρο αέρια του θερμοκηπίου εννοούμε τα ατμοσφαιρικά αέρια που μπορούν να απορροφούν θερμότητα. Τα άτομα του CO2 και των υδρατμών έχουν αυτή την ικανότητα. Άλλα τέτοια GHG, σε πολύ μικρές όμως ποσότητες, είναι το οξείδιο του αζώτου, το μεθάνιο (CΗ4), το όζον, καθώς και μερικά ακόμα που παράγονται από βιομηχανικές διεργασίες ή κατασκευάζονται τεχνητά. Όπως θα δούμε στη συνέχεια, παρόλο που το ποσοστό του CO2 στην ατμόσφαιρα είναι πολύ μικρό, η σημασία του στη ρύθμιση της θερμοκρασίας, και κατά συνέπεια και του κλίματος στη γη, είναι πολύ μεγάλη.
Μετά τη βιομηχανική επανάσταση, προστέθηκε ένας σημαντικός αυξητικός παράγοντας των εκπομπών του CO2, (πέρα από τις φυσικές διεργασίες του κύκλου του άνθρακα) και αυτός είναι η καύση των ορυκτών καυσίμων (που περιέχουν άνθρακα). Άλλα αίτια της αύξησης αυτής είναι η αποδάσωση και οι εκπομπές του μεθανίου κυρίως από τα βοοειδή. Το 2019, οι συνολικές πρόσθετες εκπομπές του CO2 ήταν 42 δισ. τόνοι. Η αύξηση κυρίως των εκπομπών του CO2 (αλλά και των άλλων GHG) σε ανησυχητικά επίπεδα, προκαλεί τη συζήτηση που γίνεται σήμερα σχετικά με την κλιματική αλλαγή. Στο μεταξύ, οι θάλασσες και οι ωκεανοί της γης, που επίσης αποτελούν αποθήκες CO2 και εξισορροπούν κάθε υπέρβαση ή μείωση των ατμοσφαιρικού CO2, «προσπαθούν» με τη σειρά τους να αντισταθμίσουν την αύξηση αυτή, απορροφώντας κάποιο μέρος από το πλεονάζον CO2. Το γεγονός αυτό έχει ως αποτέλεσμα την λεγόμενη οξίνιση των ωκεανών, δηλαδή τη μείωση του pH τους, η οποία αν συνεχιστεί, θα έχει σημαντικές επιπτώσεις στη θαλάσσια τροφική αλυσίδα. Το πιο τρανταχτό αναμενόμενο αποτέλεσμα είναι η καταστροφή των μεγάλων κοραλλιογενών υφάλων, η οποία σε έναν βαθμό έχει ήδη ξεκινήσει.
Από τη πολύ μικρή και καθόλου πλήρη αυτή εισαγωγή, μπορεί κάποιος να κατανοήσει αρχικά το πόσο ακριβείς, συσχετισμένοι και απόλυτα ρυθμισμένοι είναι οι μηχανισμοί αυτοί που περιγράφηκαν. Είναι ένα πολύ μικρό μέρος μόνον των μεγάλων νόμων της υλικής δημιουργίας που ρυθμίζουν τις σχέσεις του ύδατος (στη μορφή των θαλασσών, υδρατμών, κ.λπ.), της γης (κυρίως στη μορφή του άνθρακα και των ενώσεών του), του αέρα (στην ατμοσφαιρική του κατάσταση) και του πυρός (στη μορφή θερμότητας και ακτινοβολίας). Τα τέσσερα αυτά στοιχεία μαζί με τον χώρο, συναποτελούν το υλικό επίπεδο της δημιουργίας στην οποία ζούμε.
