Život v baňce

Jednoho dne na konci šedesátých let se mikrobiolog Clair Folsome, profesor Havajské univerzity v Honolulu, vypravil na pláž, aby do velké skleněné nádoby nabral vzorek mořské vody a sedimentu z Tichého oceánu. Pevně lahvici uzavřel, postavil ji na parapet a pustil z hlavy; po pár týdnech si ovšem všiml, že směs organismů v prostředí slané vody, vzduchu a minerálů nejenže neuhynula, ale naopak vůčihledně prospívá. Folsome usoudil, že řasy a mikrobi si v nádobě vyměňují živiny, kyslík a oxid uhličitý v dokonale vyváženém a zřejmě i nekonečném cyklu. Životní prostředí v baňce fungovalo coby malý stroj na udržování života, poháněný jen slunečním svitem. Řetěz látkových výměn nepotřeboval nic dalšího a zároveň neprodukoval odpad. Organismy se zkrátka živily jeden ze druhého; konzumovaly, metabolizovaly a reprodukovaly vše, co toto naprosto soběstačné prostředí jako celek může potřebovat k přežití. Folsome ve své hlavní práci The Origin of Life: A Warm Little Pond (Původ života – vyhřátý rybníček, 1979) odkazuje k modelu uzavřené vodní nádrže podobné té, kterou vystavil slunečním paprskům na svém parapetu. Tento soběstačný a stabilní mikrokosmos dlící v láhvi na stole nazval „ekosférou“.

Mikrokosmos a makrokosmos

Miniaturní prostředí – drobné, a přece dostačující jako ekosféra – bylo ve Folsomových dobách dobře známo. Vědci jej studovali nejen v podobě rybníků, což byla metafora pro minimální obyvatelné prostředí společná sociálnímu i ekologickému myšlení. Rybníky či nádrže byly přirozeným středem venkovských komunit a od konce 19. století také reprezentují symbiotické společenstvo (biocenosis) ve formujícím se ekologickém myšlení. Podobné biotopy v podobě akvárií, vivárií a terárií se objevují v zoologických zahradách a také v soukromých sídlech na přelomu 20. století. Pozoruhodná je na těchto miniaturních životních prostředích právě „technologie“ skla. Sklo se stalo při utváření pojmu „životní prostředí“ kritickým pojmem, jelikož vymezovalo část přírody z původního prostoru. Průhledný skleněný kontejner umožňuje člověku jednak odstup od předmětu studia, jednak pozorování změn a kontinuit ve studovaném prostředí zblízka v reálném čase.

Folsomova ekosféra možná nebyla sama o sobě velkým vynálezem, vezmeme­-li v úvahu obyčejné akvárium, ale rozhodně znamenala velmi perspektivní objekt studia. Ekosféra mnohem striktněji vymezovala vnitřní životní podmínky. Skleněná nádoba byla kromě příjmu energie ze Slunce zcela izolována od vnějšího prostředí, a přesto se její obsah rozvíjel a prospíval. Ekosféra se rovněž ukázala být velmi silným epistemologickým nástrojem. Přestože (či protože) byl uzavřený systém tak malý, mohl se stát modelem objasňujícím základní principy života, a to jak na úrovni mikrokomunit, tak makrokomunit. Ekosféra je totalitou v miniaturní podobě – a toto přepínání měřítka otevřelo vědě cestu k novým náhledům a pojetím.

Ekosféra ozřejmovala základní principy života, obnažené na nejzákladnější prvky a s minimální diverzitou. S tímto minimalismem se těsně pojí soběstačnost; ve směsi vzduchu a vody byly bakterie a řasy odkázány pouze samy na sebe a Slunce, aby „si dělaly ty své ‚mikrobiální věci‘“, jak to později v knize Biosphere 2: The Human Experiment (Biosféra 2. Lidský experiment, 1991) nazval americký ekolog systémů John Allen. Skleněná baňka představovala ideální nádobu k pozorování a popisu těchto procesů. Kulovitá forma vyjadřuje dokonalou symetrii, a poskytuje tak ideální prostor nerušené cirkulaci látek a energie. Tato ekologická konceptualizace dokonalosti také vyjadřuje vyváženost a harmonii pozemského života, jak plyne čas.

Úvahy o ekosféře podnítily chápání života jako nekonečné síly a procesu. Život – pojímaný nikoli jako individuální, ale jako kolektivní či ekologický statek – je utvářen nekonečnou smyčkou téměř identické sebereprodukce a sám ji vytváří. Ekosféra podpořila představu života jako samohybné síly, která je antientropická – je protichůdná stále narůstající entropii, k níž směřuje každá energetická výměna. Úvahy o ekosféře doprovázely nové biologicko­-geochemické konceptualizace života typické pro šedesátá léta. Podle soudobé vědy je život samočinný a řízený, ačkoli zároveň zcela nahodilý, a díky své sebeorganizující schopnosti dokonce dokáže překročit druhý termodynamický zákon. V planetárním měřítku vedla ekosféra k vytvoření modelu Země coby kulovitého, zcela soběstačného a udržitelného, trvalého a v podstatě dokonalého životního prostředí.

Množina sfér

Představa sféry či koule se však zapsala do historie biologických a geologických věd dávno před Folsomovými experimenty. Sféry se ve vědách o Zemi objevily již v 19. století, kdy sehrály roli konceptuálního nástroje pro popis a uspořádání pozemských organických a anorganických říší v ideální prostorové formě. Britský geograf a přírodní filosof John Murray rozvinul koncept „geosfér“, který zahrnoval i troposféru a stratosféru, v roce 1910, a položil tak základy současných geochemických a geofyzikálních paradigmat. Pod atmosféru – tedy sféru obsahující tenkou slupku vzduchu obklopující povrch Země – byly vloženy hydrosféra, zahrnující oceány a vodstva planety, a litosféra, říše půdy a minerálů utvářejících zemskou kůru.

„Biosféra“ pak všemi těmito ­soustřednými „obaly Země“ prolínala. Rakouský geolog ­Eduard Sueß poprvé definoval biosféru v knize Die Entstehung der Alpen (Vznik Alp, 1875) jako sféru, která zahrnuje všechen život na Zemi. Sueß uvažoval o pozemské „zóně utvářené sférami“, jimiž je organický život podmíněn. „Na povrchu světadílů je možné vyčlenit samostatnou biosféru,“ prohlásil. V roce 1926 ruský mineralog a biogeolog Vladimir Ivanovič Vernadskij publikoval svou hlavní práci Biosféra. Jeho koncepce „fyziky živé hmoty“ postavila studium cyklů energie a hmoty v rámci zemského životního prostředí na pevný základ. Vernadskij formuloval sjednocenou teorii biosféry a interpretoval Sueßovu „soběstačnou“ biosféru jako „samoudržitelnou“.

Americký ekolog LaMont C. Cole v titulu své studie z roku 1958 nazval souhrn všech vzájemně provázaných ekosystémů Země (atmosféry, hydrosféry, biosféry a povrchové vrstvy litosféry) „ekosférou“. Coleova ekosféra pojala planetu Zemi v jejím úhrnu jako materiálně uzavřený živoucí ekologický systém poháněný Sluncem. Tato všeobsažná planetární ekosféra vytyčila cestu k Folsomovým ekosférám v láhvi, které začaly představovat jak modelový systém, tak laboratoř pro zkoumání a experimenty s komplexitou a funkcionalitou ekosféry Země v jejím celku.

Howard T. Odum, americký ekolog a zakladatel ekologie ekosystémů, který byl jedním z několika vědců experimentujících s ekosférami jako analogiemi Země na počátku sedmdesátých let, používal striktně ekosystémové nástroje a perspektivu. Pomocí výpočtů, které založil na studiu malých společenství, stanovil Odum denní spotřebu energie pro jejich „dlouhodobé přežití“ a načrtl produkční a spotřební procesy na planetární úrovni.

Novinkou, kterou Odumův a další ekologické přístupy té doby přinesly, bylo, že životní procesy v ekosféře Země se již nejevily – oproti ekosférám v láhvích – jako trvale vyrovnané. Podle Oduma byly regenerativní procesy Země ohroženy „měnící se metabolickou rolí člověka“. Jeho slovy: „Biosféra, do níž najednou vmísíte industriální společnost, je asi jako akvárium, do nějž byste vhodili kosatku.“ Podobný obraz Země jako velké ekosféry vymknuté z rovnováhy předestřel americký ekolog G. Evelyn Hutchinson. Ten chápal zemskou biosféru jako uzavřený oběhový systém, křehký a nedokonalý, jehož hranice limitují „množství života“ na planetě. V oceňované knize The Biosphere (Biosféra, 1970) Hutchinson zakládá „působení“ a „každodenní fungování“ pozemské biosféry na systémové ideji zvládání „celkově reverzibilního cyklu“. Podobně jako u Oduma také Hutchinsonův biosférický systém pojímá lidstvo jako stále vlivnější biologicko­-geologickou entitu a moc, která je schopna fungování biosféry nejen porozumět, ale také ji nevratně ovlivnit. To vedlo Hutchinsona k závěru dotýkajícímu se očekávané životnosti Země: „Není nepravděpodobné, že se blížíme krizi.“

Endosféra

Folsome, Cole, Odum i Hutchinson se vyváženě pohybují mezi mikro­- a makroúrovní. Operacionalizují jak princip totality v minia­turní formě, tak i mikrokosmy plně zahrnuté v planetárním celku. Tato nepřetržitá hra škál a měřítek byla jak podmínkou, tak důsledkem pochopení života coby strukturovaného procesu a komplexity funkčních, informačních a energetických výměn, metabolických procesů a nekonečné reprodukce. Začátek sedmdesátých let potvrdil konceptuální posun od fenomenologického a prostorového popisu zemských „obalů“, jimiž je život omezen, k biochemickému a geochemickému přístupu k živé hmotě a prostředí jako seberegulujícím a vyvíjejícím se systémům. V době, kdy environmentální dopady poválečného boomu začaly být v západním světě bolestivě viditelné, drželi se systémoví ekologové naděje, že ekosférické modely života umožní přesnější pozorování, a snad i řízení životního prostředí planety. Sféry – malé i velké – tvořily základ, o nějž systémová ekologie opírala své úsilí organizovat a modelovat cykly životní energie a látkových výměn v idealizovaných uzavřených systémech.

Německý filosof Peter Sloterdijk tyto uzavřené vnitřní prostory nazýval „endosféry“. Jeho „ontologie uzavřeného prostoru“ navrhuje v publikaci Globen – Makrosphärologie (Glóby – makrosférologie, 1999) chápat endosféru jako uměle vymezenou oblast, poskytující útočiště vybrané populaci, která čelí ze strany okolí nebezpečí či zhoršení podmínek. Tyto endosféry představují naprosto uzavřené prostory, připomíná Sloterdijk, typu biblické Archy a podobných izolovaných plavidel. Dosud diskutované ekosféry, ať už o rozměru Folsomových nádob či Coleo­­vých planet, mohou být chápány jako sloterdijkovské endosféry. Ekosféry umožňují soběstačnost i samoudržitelnost. A ekosféra Země vskutku poskytuje jediný možný či známý habitat pro lidský život. Sloterdijkova ontologie uzavřených prostor skýtá další zajímavý aspekt: obsahuje radikální ideu úplného vyjmutí endosféry z říše přírody. Projekt Biosphere 2, spuštěný v Arizonské poušti na konci osmdesátých let, byl zhmotněním umělého kousku přírody izolované od vnějšího světa. Smyslem Biosphere 2 bylo provést studii ekologických systémů Biosféry 1, tedy Země, ve středním měřítku. Cílem bylo vyvinout soběstačný a zejména udržitelný „živý“ systém zajišťující „biosférickou reprodukci“ a rozšířit život mimo planetu Zemi. Biosphere 2 ilustruje, jak biosféry a ekosféry modelují život napříč měřítky podobně. S principy samoregulace života lze zacházet ve zmenšené verzi a ověřovat je. Na tříakrovém prostoru vytvořili autoři projektu sedm ohraničených ekosystémů či biomů Země, které následně hermeticky uzavřeli skleněnou klenbou. „Živá laboratoř“ byla osídlena čtyřmi tisíci živočišných a rostlinných druhů a osmi lidskými biosféřany.

Aby vědci podpořili životní procesy ve středním měřítku, vypomohli přírodě v rámci Biosphere 2 skrytou technickou infrastrukturou. Experiment si vyžádal rozvoj nové disciplíny zvané „ekotechnika“, která měla sladit biosféru s lidmi produkovanou „technosférou“ v harmonické synergii. Vedle množství renomovaných systémových ekologů vedoucí projektu angažovali také Claira Folsoma, který byl v té době profesně spojen s vědeckým programem NASA, zabývajícím se uzavřenými podpůrnými systémy, a byl také ředitelem laboratoře exobiologie na Havajské univerzitě. Kruh se uzavřel. Folsomova ekosféra stála na počátku i na konci experimentů s uzavřenými systémy a představovala jak ochranu životního prostředí na Zemi, tak environmentální expanzi do vnějšího vesmíru.

EcoSphere®

V článku z roku 1988 nazvaném Ecosystems in Glass (Ekosystémy ve sklenici) propojil americký ekolog a agronom Nicholas P. Yensen všechny prvky, o nichž jsme zatím hovořili – ekosféru v láhvi, život pod skleněným poklopem i ekosystém Biosféry 2 – a ­přenesl je na Mars coby základ pro výstavbu udržitelného lidského osídlení. „Naše budoucnost spočívá v těchto primitivně a podomácku vytvořených světech,“ tvrdí Yensen, „díky nimž se možná vydáme ke hvězdám.“

Do hry vstoupil i další prvek – ­masová produkce a marketing. Yensen pracoval v ­Ecosphere Associates, firmě z arizonského Tucsonu, která uzavřené ekosystémy nejen zkoumala, ale také je komercializovala. Od raných osmdesátých let až do současnosti prodává pod značkou EcoSphere® speciální směsi mikroorganismů, malých garnátů, řas, bakterií a filtrované mořské vody a inzeruje je sloganem: „První zcela uzavřený ekosystém na světě. Úplný, soběstačný a udržitelný miniaturní svět ve sklenici.“ Nejmenší EcoSphere® o průměru deseti centimetrů stojí kolem osmdesáti amerických dolarů. Ekosféry jsou prodávány spolu s manuálem k údržbě, včetně nabádání zákazníků, aby respektovali „obyvatele systému jako živé bytosti“.

Masová produkce ekosfér pro širokou veřejnost může přispět k rozšíření etiky péče a zviditelnit křehkost uzavřených systémů, nejen malých, ale i těch velkých. „Náš velký svět je docela jako tento malý, a my sami jsme velmi podobní garnátu,“ píše renomovaný americký astrovědec Carl Sagan ve své recenzi stolní ekosféry „World#4210“ z roku 1986. Komercializace ekosfér rovněž vytvořila další nové cykly a řetězce technologické reprodukce, když „využila přírodní zákony k vybudování udržitelných zisků“, jak tvrdí Gregory Unruh ve své knize Earth, Inc. (Země, a. s., 2010).

Technosféra

Jak etické, tak komerční aspekty stojí za úvahu – nicméně aspekt třetí, vyjádřený Kevinem Kellym, editorem časopisů Whole Earth Review a Wired, zasluhuje větší pozornost. Kelly v roce 1994 glosoval experiment Biosphere 2 slovy: „Život je technologie. Život je vrchol technologie.“

Nejlepším argumentem na podporu Kellyho komentáře je možná americký patent č. 5 865 141 z roku 1999 – patent ekosférického systému. Dva ze tří držitelů patentu, Jane Poynter a Taber MacCallum, patřili k osmi biosféřanům účastnícím se projektu Biosphere 2 během první ukončené mise mezi lety 1991 a 1993. Jejich patentované „stabilní a reprodukovatelné uzavřené komplexní ekosystémy“ jsou zmenšenými verzemi Biosphere 2. Jsou to neprodyšně uzavřené, stabilní, reprodukující se a především prodejné technosféry, navržené a patentované jako živé systémy. Z hlediska investorů tyto ekosystémy dalece překonávají Folsomův ekosystém v baňce, protože obsahují a udržují vyšší formy života (garnáty). „Současný objev umožňuje mnohem větší druhovou pestrost a diverzitu a umožňuje všem životním říším existovat v rámci jediného, relativně malého systému.“

Pokud máme v daném okamžiku činit nějaké závěry, pak snad ten, že ekosféry nezmizely, naopak vzkvétají, a že ekosférický cyklus pokračuje. Vedle životního cyklu jako takového je tu prosperující cyklus technoscientizace života a rozvoje vědeckých konceptů a technologií těžících z regenerativních mechanismů života. Přežití lidstva i jeho místo v hermeticky uzavřeném prostoru ekosystémů a ekosfér však zůstává otázkou. Jak poznamenal Yensen v roce 1988, „ke skutečnému umístění lidí v doopravdy uzavřených systémech, které by přetrvalo významný časový úsek, bude muset teprve dojít – a to kdekoli na Zemi, ovšem s výjimkou Země samotné.“

Autorka přednáší na KTH Royal Institute of Technology ve Stockholmu.

Z anglického originálu Ecospheres: Model and Laboratory for Earth’s Environment, publikovaného na webu Technosphere Magazine, přeložil Michal Jurza.