Od mořských vývěrů k jaderným elektrárnám. Představuje evoluce energetický fenomén?

Autor: Jan Toman

Vylíčit pozemskou evoluci jako smysluplný celek se pokoušel bezpočet badatelů. Nejnovější přírůstek na tomto poli si připsala k dobru britská evoluční bioložka a spisovatelka Olivia Judson – každá evoluce podle ní prochází několika navazujícími „energetickými epochami“, mezi kterými dochází ke skokovému nárůstu využitelné energie.

Vývoji organismů ve velkých časových a prostorových škálách se věnuje obor makroevoluce, v jehož rámci se setkáme s takovými jevy, jako jsou evoluční trendy, hromadná vymírání či přelomové evoluční vynálezy. Pokud ale chceme načrtnout celistvý obraz evoluce pozemských organismů a ekosystémů sahající od prvních mikroorganismů na svazích podmořských vývěrů až k tropickým pralesům a korálovým útesům dnešní doby, nezbývá než se uchýlit k příběhům. Některé z nich, třeba „velké vyprávění“ o postupném zdokonalování živých bytostí, badatelé už dávno zavrhli. Další, například pojetí biosféry jakožto systému stále efektivněji kanalizujícího energii a rozptylujícího ji do okolí, jsou tu stále s námi.

Právě do blízkosti posledního jmenovaného příběhu bychom mohli zařadit i rozvrh britské badatelky. Evoluce podle ní prošla pěti navazujícími „energetickými epochami“, při kterých dominantní zdroj energie postupně představovaly geochemické procesy, sluneční záření, kyslík, těla ostatních tvorů a oheň. Podobně jako se v době bronzové nepřestal používat kámen, ani v žádné z navazujících epoch nezanevřely organismy na starší způsoby získávání obživy. Vždy je ale zastínil nějaký nový způsob získávání energie s řádově vyššími výnosy.

Výsledkem byla spektakulární změna pozemských ekosystémů, jejich rozrůznění a nárůst druhové bohatosti, stejně jako související změna planetárních geochemických cyklů. Ne všechny planety přitom mají stejné štěstí. Pokud místním organismům brání v postupu na „vyšší energetickou úroveň“ nějaká nepřekonatelná překážka, může se v dané epoše vývoj „zaseknout“. Nelze ale vyloučit ani možnost, že jsou na tom některé planety ještě lépe než Země.

Energetické epochy. (i) Počátek života; epocha geochemie. (ii) Anoxygenní fotosyntéza: počátek druhé epochy, doby slunečního světla. (iii) Vznik sinic. (iv) Velké okysličení ekosystému; počátek třetí epochy, doby kyslíku. (v) První pravděpodobně eukaryotické fosilie. (vi) Fosilie ruduch. (vii) Počátek čtvrté energetické epochy; doby heterotrofie. (viii) Cévnaté rostliny kolonizují souš; první požáry. Hoření dřeva indikuje počátek páté energetické epochy, doby ohně. Datování (i)–(iii) je velmi nejisté. Datování (i) vychází z nejranějších dokladů života na Zemi. Datování (ii) vychází z nejranějších dokladů fotosyntézy. Datování (iii) vychází ze v současnosti přijímaných fosilií sinic. Jednotlivé zářezy na ose představují 25 milionů let. Podle Judson, 2017.

Využitelná energie je základním předpokladem života a svým způsobem představuje nejmenší společný jmenovatel všech organických procesů. Když si přiznáme redukcionistický charakter podobného snažení, rozhodně tedy dává smysl přezkoumat evoluci právě z energetického hlediska.

Před nějakými čtyřmi a půl miliardami let, krátce po zformování naší planety, měly vznikající organismy k dispozici dvě formy energie – geochemickou a sluneční. Geochemické procesy se patrně naučily využívat jako první, neboť mnoho důkazů nasvědčuje vzniku života na rozhraní hornin a vody. Produktivita výsledných mikrobiálních nárostů byla ovšem v porovnání s dneškem velmi nízká a jejich rozšíření ostrůvkovité.

Prvním velkým přelomem bylo, když se mikroorganismy naučily využívat slunečního záření jakožto zdroje energie v rámci fotosyntézy. Produktivita ekosystémů vzrostla možná až tisíckrát, život se rozšířil na celou planetu a vyvinulo se mnoho nových specializovaných evolučních linií. Druhý velký milník představovala schopnost využívat kyslík – ať už k „pohonu“ mnohem efektivnější oxygenní fotosyntézy, nebo výlučně při dýchání. Svět se opět zásadně proměnil. Vznikla ozonová vrstva, mikroorganismy intenzivněji pronikly na souš a objevily se první komplexnější, eukaryotické, buňky, z nichž sestávají i naše těla.

Jejich schopnost pohlcovat ostatní buňky jakožto zdroj potravy předznamenala další epochu. Ta začala před necelými šesti sty miliony let. Tehdy se, patrně v souvislosti s „vynálezem“ aktivního lovu a požírání ostatních organismů, vyvinula první makroskopická mnohobuněčná zvířata. Začala éra zjevného života, ustavily se první ekosystémy makroskopických tvorů a zrychlilo i tempo evoluce.

Za poslední velký skok v evoluční energetice můžeme označit zkrocení ohně lidskými předky. Ti se s jeho pomocí naučili bránit predátorům a tepelně zpracovávat svou potravu. Později jeho využití umožnilo desítky technologických vylepšení od klasického zemědělství a zpracování kovů až po parní stroj, jehož prvky nalezneme i v tak pokročilých výtvorech, jako jsou jaderné elektrárny. Pokud předchozí „energetické epochy“ zvýšily množství organismům dostupné energie desetkrát až tisíckrát, člověku se otevřely energetické obzory ještě o mnoho řádů vyšší.

Ne všechny možnosti přitom musí být otevřené na všech planetách. Patrně by nás nemělo překvapovat, pokud narazíme na planety oplývající životem, který se ale dlouhodobě drží na nižší energetické hladině. Na druhou stranu mohou teoreticky existovat i světy, na kterých se organismům naskytly ještě různorodější a vydatnější energetické zdroje než na Zemi. Jak by ovšem vypadali jejich obyvatelé, to je ve hvězdách.

Zdroj: Judson OP (2017): The energy expansions of evolution. Nature Ecology & Evolution, 1.

Facebook Comments