Ekologie pro ekonomy

English version here

To je 2. část delší přednášky, "Je Bůh s námi? Ekonomie u hranic Přírody". 1. část je zde.

Ekologie pro ekonomy

Začněme s trochu ideolizovanou představou ekosystému prérie v severní Americe. Nejnápadnější životní druh tam je bizon, ale skutečně nejdůležitějším prvkem je tráva.


http://www.springcreekforest.org/images/Buffalo-prairie-web2.jpg

Můžeme názorně ukazovat tok energie z trávy (a dalších rostlin) do býložravců, a z nich do masožravců, a pak do organismů rozkladu a do půdy, kde prostě leží, nebo odkud jde zpátky do nových rostlin. A veškerá energie původně pochází ovšem od slunce.

T.j., veškerá sluneční energie nabývaná trávou buď je spotřebovana organismy v systému nebo je uložena do půdy nebo do mrtvé trávy. A veškerá energie spotřebovana nebo uložena pochází z energie nabývané trávou. Je to projev 1. zákona termodynamiky, jenž můžeme vyjádřit takhle: energii nelze stvořit nebo zničit, ale jen ztransformovat. Nebo hovorově, Žádný oběd zdarma! (There’s no free lunch!)

Taky vidíme, že největší množství biomasy je v trávě, je méně u hmyzu a hlodavců, a ještě méně u dravých ptáků. To všechno kvůli tomu, že na každé úrovni energie je spotřebovana na metabolismus, a proto méně zbývá na další úrovně. Slovy 2. zákona termodynamiky, každou transformací energie se značná část rozptýlí a stane se nepoužitelnou. Hovorově, Ani bodu zvratu nedosáhneš! (You can’t even break even!)

Můžeme schéma ekosystému zjednodušit a zobecnit takhle:

Není tam naznačeno, ale můžeme taky mluvit o funkcích různých prvků ekosystému, od nabývání sluneční energie po obohacení půdy. A vidíme, že hmota většinou obíhá, kdežto energie prochází systémem a žene ho.

Tolik základy fungování ekosystému. Ale co změna? Co leží za vznikem takových struktur?

Tady se dovolujeme trochu antropomorfizované podoby 2. zákona, podle knihy Into the cool, nebo Do chladu, od Erica Schneidera a Doriona Sagana.

V přírodě vidíme různé struktury, jež zmenšují termodynamické gradienty, např. proudění tepla v hrnci, což zmenšuje rozdíl mezi teplem hořáku a chladem vzduchu.

http://www.physics.arizona.edu/~thews/reu/the_science_behind_it_all.html

Nebo i hurikán, který zmenšuje gradient mezi teplem oceánu a chladem atmosféry.

http://weblogs.sun-sentinel.com/news/politics/dcblog/2011/06/floridians_push_hurricanerelat_1.html

Je to opravdu komplexní struktura, s různými typickými prvky.

http://geo-mexico.com/?p=3321

A hurikán ten gradient opravdu zmenšuje, jak je vidět ve stopě chladnější vody ve stopě hurikánu.


http://www.newmediastudio.org/DataDiscovery/Hurr_ED_Center/Hurr_Structure_Energetics/Hurr_Struct.html

Ty příklady ilustrují dva zásady. Zaprvé, takové struktury se poskytují pouze v přítomnosti dostatečně velkých gradientů. Bez velkých teplotních rozdílů mezi oceánem a atmosférou nemůže být hurikán. Zadruhé, obvykle se poskytují struktury, jež to zmenšení gradientů urychluje.

Přeneseně, je to jakoby ten 2. zákon “chce” struktury, které ty gradienty efektivně zmenšují. Méně přeneseně, 2. zákon “vybírá” struktry, jež gradienty zmenšují rychle a efektivně.

Ten výběr funguje tím, že struktura lépe využívající místní gradienty roste a nenechá místo na jiné struktury, a gradienty zmenšuje, tak že taky nenechá gradienty na ty jiné struktury.

Ale nejde jen o ty neživé struktury. Taky život žije používáním gradientů, t.j. jejich zmenšením. Jako když stravíš jídlo, abys měl energii na pohyb.

http://www.genesishealth.com/services/weight-management/digestive_diagram/

Na rozdíl od neživých struktur, život umí gradienty aktivně hledat a nabývat. Dokonce si můžeme každou živou bytost představit z hlediska jejích vztahů ke gradientům: Hledání; nabývání; používání.

Genetické mutace změní aspoň jednu z těch tří stránek vztahu ke gradientům. Úspěšná mutace je ta, která, v daném prostředí, zlepšuje výkon organismu ohledně aspoň jednoho z těch úkolů.

Na příklad,

• citlivost vůči světlu pomáhá rostlinám při růstu, červům při pohybu
• poznávací schopnosti, abys získal více informací z toho světla, vůči němuž jsi citlivý
• tendence růst směrem k světlu o nebo zpočátku směrem ke tměd (abys "našel" strom), a pak k světlu
• svaly, abys mohl hnout se směrem k tomu, co tvoje poznávací schopnost bere jako užitečný gradient
• teplá krev, strategie, jež ti umožňuje fungovat v mnohem rozsahlejší řadě prostředí—no ovšem za určitou cenu

Další druh inovace je ta, která udělá dostupnými nebo užitečnými gradienty, které dřív nebyly dannému organismu užitečné, například:

• detoxifikace
• Trávicí ústrojí krávy
• dříve, fotosyntéze

Geny můžou zakódovat nejen takové fyzické technologie biologických druhů, ale taky jejich chování. Nedávno byly zveřejněny v časopisu Nature nové výzkumné výsledky o genetických základech chování živočichů, třeba tvar nory hlodavců, nebo snášenlivost různých mravenců vůči přítomnosti více než jedné královny v kolonii. Ale i ta geneticky zakódovaná chování přežijí, protože dovolují organismu lépe hledat, nabývat, nebo spotřebovat okolní gradientů.

Ve všech těch příkladech je vidět obdobu selekčních zásad v tržní ekonomice. Tam jsem mluvil o rozmanitosti, rozdíly v ziskovosti, a schopnost se rozšířovat. V případě biologické evoluce máme rozmanitost; rozdíly v pravděpodobnosti přežiti; a dědičnost těch rozdílů. Součinností těch tří zásadů probíhá selekce úspěšných mutací.

Ale ten výběr úspěšnějších biologických druhů podléhá vlastně stejným zásadům jako výběr neživých stuktur jako hurikánů. Protože úspěšnější jedinec lépe nachází, nebo nabývá, nebo spotřebuje nějaký gradient z okolí, t.j., urychluje zmenšení okolních gradientů. Můžeme říct, že úspěšné mutace slouží touze 2. zákona na zmenšení gradientů.

A nejde to jen o jedince nebo o jednotlivý biologické druhy, protože je už souhlas (aspoň mezi některými vědci) o ponětí “group selection”, nebo skupinové selekci. Působivě o tom píše profesor David Sloane Wilson ve knize Evolution for Everyone, nebo Evoluce pro každého.

Bývaly námitky, že tato skupinová selekce je v rozporu se základním darwinistickým procesem přežití nejschopnějších, protože není to skupina jako celek, která se rozmnožuje, nýbrž jedinci v té skupině. Ale jedinec v dobře fungující skupině může mít výhodu nad tím nejschopnějším jedincem ve skupině s méně souláděnými součástemi. Tak že selekce nepůsobí na systém jako celek, ale působí na jedinci tak, aby byly vhodnými součástemi celého systému.

Tím vznikají například “superorganismy” typu termitů, kteří postaví hnízda s ohromně subtilním inženýřstvím. Není to výsledkem přímé selekce celé kolonie, v souladu s darwinistickými zásady jde o selekci schopných jedinců. Ale geny, jež dělají z jedince lepší součást celku tím zvyšují schopnost kolonie a současně i schopnost jedinců v ní.

http://inhabitat.com/building-modelled-on-termites-eastgate-centre-in-zimbabwe/

A vznikají ptačí hejna. Reprodukuje jednotliví ptáci (nebo spíš jednotlivé páry ptáků), nikoliv hejno jako celek. Ale hejno je výsledkem poměrně jednochých pravidel řídících chování jednotlivých ptáků, místo pravidel přímo na sestavení hejna. Tak že, pokud jedinec zdědí chování přispívající k vytváření hejna, je součástí “schopného” celku a pak má větší šanci na přežití. Evoluce vybírá hejno tím, že vybírá jedince fungující jako součástemi hejna.

http://www.telegraph.co.uk/news/picturegalleries/picturesoftheday/7187689/Pictures-of-the-day-8-February-2010.html?image=11

Podobně vidíme koevoluci, nebo společný rozvoj. Je to přirozeným výsledkem toho, že prostředí organismu tvoří nejen ty neživé prvky jako obvyklá teplota nebo roční množství déště, ale taky ostatních živých druhů. Když se jeden druh úspěšně rozvíjí, tím taky změní prostředí pro všechny další druhy, a když je řada na nich, aby se změníli pro lepší přizpůsobení svému změněnému prostředí, to samé prostředí zas změní. Tak se jednotlivé druhy evolvují společně.

http://tx.english-ch.com/teacher/julia/home/bees/

(Všimněte si, že žaludek krávy je produktem ko-evoluce krávy a mikroorganismů, které v ní žijí.)

Ta ko-evoluce se může týkat nejen fyzické podoby jedinců, ale taky vzájemně funkčních živočišních zvyků.

A ekosystémy jsou jen logické pokračování toho jevu.

Od neživých struktur efektivně zmenšující gradienty ve svém okolí postupujeme stále dál do počátečních forem života, do buněk, do mnohabuňkových rostlin a živočichů, do té nádhery všech druhů a ekosystémů, které vidíme všude kolem.

Ohromující pořádek a struktura seskupení živých bytostí se poskytuje automaticky, opakovaně, skoro nevyhnutelně.

A proč evoluce nedává přednost druhům, jež jsou tak schopní v nabývání gradientů, že ekosystémy zničují, místo toho, aby je vybudovali? Občas se to stává, ale nenadlouho, protože takový úspěch je sebezničující. Pravda, ekosystém sám je gradient, kterého se dá zmocnit, ale pokud se zmocnuješ příliš mnoho, podkopáváš ekosystémovu schopnost ti dodávat gradienty v budoucnosti; zeslabníš ekosystém do té miry, že už nepřežiješ, a pak ekosystém se dál zeslabňuje, nebo se uzdraví a se poskytne nějaký méně ničivý druh, který má šanci na přežití.

Je pro to neustálý tlak směrem k rozvinutějším ekosystémům, které sluneční energii pořád lépe ziskají a vtělesní do gradientů v podobě rostlin, a tyže gradienty co nejefektivněji používají, předávající je z jednoho organizmu do druhého a dál, až se ta poslední kapka rozptýlí do chladu vesmíru.

Z toho pohledu jsou ekosystémy předurčeny 2. zákonem, odvozeně můžeme říct, že jsou vyjádřeními boží vůle.

Příště: Ekonomie jako ekologie