La natura té història: del fixisme al transformisme
El dogma creacionista i fixista d’una natura immutable que encara prevalia al començament del segle XVIII no podia resistir gaire més temps la prova dels fets. La idea d’una certa plasticitat de les espècies s’anà imposant a partir dels treballs de naturalistes com Charles Bonnet (1720-93), Jean Baptiste Robinet (1735-1820), Benoît de Maillet, Pierre Moreau de Maupertuis (1698-1759), Denis Diderot (1713-84), Georges-Louis Leclerc de Buffon i Erasmus Darwin (1731-1802), entre altres.
La descoberta de la historicitat de la natura
El recurs a criteris ‘naturals’ en la classificació de les espècies vegetals segons els sistemes de Michel Adanson (1727-1806), Bernard de Jussieu (1699-1777) i Augustin Pyrame de Candolle (1778-1841) contribuí igualment a suggerir, a partir de la idea de sèries morfològiques, la possibilitat de sèries evolutives. Seria Lamarck, tal com s’ha dit, el primer a proposar la teoria segons la qual les espècies es transformen, com es deia a l’època, per la influència de les circumstàncies.
El transformisme lamarckià se sustenta en tres principis: primer, en el seu nivell més elemental, la vida pot aparèixer per generació espontània; segon, els éssers vius posseeixen una tendència interna a la complexificació; i tercer, aquesta tendència es veu constantment sotmesa a pertorbacions causades per les condicions externes. Sense aquestes pertorbacions, l’evolució seria regular, i no pas sembrada d’interrupcions en les sèries, que és el que s’observa. Seria, a més, lineal i no pas ramificada. És remarcable que Lamarck no utilitza el mot evolució (del llatí evolutio, paraula que en aquella època es referia al desenvolupament dels éssers preformats), sinó transformació. Actualment, allò que més es recorda de Lamarck és la seva idea de l’adaptació directa, segons la qual seria per l’ús o el desús que els òrgans es desenvolupen o s’atrofien; en l’exemple, prou divulgat, de la girafa, l’esforç necessari per a accedir a les fulles més altes dels arbres de la sabana és la causa que se’ls hagi estirat el coll. Darwin introduiria en el transformisme la idea que les petites variacions que sobrevenen a cada individu, amb relació al tipus inicial de l’espècie, són seleccionades per les pressions de l’entorn. Si la variació és favorable (en el cas de la girafa, un coll més llarg des del naixement), l’individu trobarà condicions millors per a reproduir-se i transmetre aquesta característica; si la variació no afavoreix l’individu, aquest tindrà menys oportunitats de reproduir-se. Al final, les espècies es transformen; i és per això que les girafes tenen el coll i les potes del davant tan llargues.
Hom deu a Darwin i a Lamarck la introducció de la història dins la naturalesa. Aquesta revolució és fonamental i decisiva en l’evolució del pensament. Sense recórrer a més factors que els materials, els dos grans naturalistes destruïren els dogmes creacionistes i fixistes. Els historiadors, per mor d’un judici científic inevitablement recurrent, solen privilegiar el nom de Darwin, però convé, amb relació a aquest tema, associar-hi el de Lamarck. L’abast del transformisme va més enllà del capgirament que suposà en les ciències de la vida, ja que indueix, en harmonia amb les filosofies de Hegel i de Marx, a considerar que hi ha un procés allà on només es contemplen, tradicionalment, objectes immutables. La natura, a partir d’ells, és percebuda com una realitat hipercomplexa en permanent transformació. Com es veurà, aquest progrés del pensament ha tingut una importància molt gran per a les primeres aproximacions als fenòmens que avui anomenem ecològics, fins i tot a aquells que corresponen a l’ecologia global.
La laïcització dels equilibris naturals
Per a Linné, tal com s’ha vist, els equilibris naturals haurien estat concebuts pel “sobirà protector i genitor de tots els éssers”, però el saber del naturalista d’Uppsala és tan ric i, en el fons, tan complet, que la metafísica de la providència divina és quasi inútil per als mecanismes del seu sistema. L’any 1760 afirmà en la seva “Dissertatio academica de politia naturae” (‘Dissertació acadèmica sobre el bon govern de la natura’) que “si a les nostres terres morissin tots els pardals, les plantacions serien presa de grills i d’altres insectes” o que “si a Amèrica s’extingissin els porcs, el territori seria infestat de serps, de la mateixa manera que, al nostre país, si la família dels gats desaparegués tot d’una, les rates malmetrien cases i béns”, i amb aquestes consideracions anuncià els nombrosos aclariments i enunciats d’aquest tipus que es troben, posteriorment, a la literatura naturalista del segle XIX.
Al començament del XIX, Charles Lyell havia laïcitzat el pensament linneà, sobretot als “Principles of geology” (‘Principis de geologia’), publicats en tres volums entre el 1830 i el 1833), i Charles Darwin el popularitzà més tard, l’any 1859, en publicar “On the origin of species” (‘L’origen de les espècies’). Darwin hi descriu l’avui ja cèlebre cadena des del trèvol al gat: els gats domèstics són depredadors de les rates de camp, les rates de camp destrueixen els nius dels borinots i, finalment, els borinots pol·linitzen el trèvol de prat (Trifolium pratense). Els gats tenen, doncs, un paper important en la quantitat de trèvol que creix al camp anglès! Aquesta interdependència entre els éssers vius, i sobretot entre els regnes vegetal i animal, és l’origen d’un important corrent de recerca, el qual representa una etapa significativa en la història del pensament sobre les solidaritats biogeoquímiques.
La interdependència dels éssers vius
El zoòleg alemany Karl August Möbius (1825-1908) era fill d’un carreter. Estudià per ser mestre d’escola però arribà molt més lluny. Admirador d’Alexander von Humboldt, ingressà a la universitat de Berlín per seguir els cursos del zoòleg Johannes Peter Müller (1801-58), i es convertí ell mateix en professor de zoologia a la Universitat de Kiel, l’any 1868. El 1869, el govern de Prússia estava preocupat per l’exhauriment dels bancs d’ostres de Slesvig-Holstein, i encomanà a Karl August Möbius (1825-1908) l’estudi de les qüestions relacionades amb la mitilicultura i l’ostreïcultura. Viatjà a França i a Gran Bretanya per estudiar els bancs d’ostres, i l’experiència el conduí a considerar aquests bancs en el seu conjunt, atès que la qüestió de la nutrició per filtració de l’aigua és decisiva per al creixement i la reproducció dels bivalves. La seva investigació conclogué que el desenvolupament de la xarxa ferroviària, conseqüència de la revolució industrial, havia ampliat els mercats d’ostres, i conduït, per tant, a una sobreexplotació dels bancs, causa immediata del seu empobriment. Fou en el marc d’aquest estudi que aparegué, l’any 1877, el concepte de biocenosi (de les paraules gregues bíos, que significa ‘vida’, i koinós, que vol dir ‘comú’), el qual fa referència a l’objecte d’una disciplina que seria desenvolupada durant les primeres dècades del segle XX: la biocenologia o biocenòtica, que integra els animals i els vegetals d’un espai definit en una mateixa entitat, la biocenosi. Aquesta línia de recerca fou remarcablement il·lustrada pels treballs de Charles Elton (1900-93), zoòleg d’Oxford.
Poc després que aparegués el concepte de biocenosi, l’any 1887, el naturalista americà Stephen Alfred Forbes (1844-1930), basant-se en observacions de la vida lacustre, elaborà el concepte de microcosmos, emprant aquest mot en un sentit molt proper al de biocenosi. La complexitat de les cadenes tròfiques que explicà prefigurà les descripcions de les xarxes i cadenes tròfiques que, posteriorment, durant les primeres dècades del segle XX, apareixerien en nombrosos treballs d’ecologia. Tanmateix, l’aspecte més important dels treballs de Forbes d’aquella època rau en el fet que considerava entitats força aïllades, relativament autònomes. Així, en la seva publicació més cèlebre, “The lake as a microcosm” (‘El llac com a microcosmos’), descriu el llac com un “illot de vida”, idea que fou molt fecunda, i en certa manera preparà el terreny per a la constitució conceptual de la immensa illa que representa la biosfera terrestre en el cosmos.
El naixement i la consolidació de la ciencia ecològica
Al llarg de tot el segle XIX, els biogeògrafs han estudiat la distribució geogràfica dels tipus de vegetació sobre la base del programa elaborat per Humboldt en el seu “Assaig sobre la geografia de les plantes”. Els factors que regeixen aquesta repartició (climàtics i relatius a la naturalesa dels sòls) s’han tingut més i més en compte, i s’han relacionat amb les agrupacions vegetals que el botànic alemany August Heinrich Rudolf Grisebach (1813-79) havia anomenat ‘formacions vegetals’ el 1838. El 1840, el químic alemany Justus von Liebig (1803-73) descobrí l’anomenada llei del mínim, segons la qual el creixement d’una planta depèn, en primer lloc, de l’element nutritiu de què disposa en menor quantitat; una imatge metafòrica apropiada d’aquest principi seria la de la cadena, que no és mai més resistent que la baula més feble. Llei cabdal per a l’agroindústria del segle XX, tal com es veurà més endavant, representa també el trencacoll del problema plantejat pel cicle biogeoquímic del fòsfor a escala planetària.
Els estudis del botànic francès Gaston de Saporta (1823-95) i el suís Alphonse de Candolle (1806-93) sobre les flores terciàries i les condicions ambientals en què visqueren, així com el naixement d’una línia experimental en ecologia, sobretot a partir dels treballs del francès Gaston Bonnier (1853-1922), contribuïren a centrar de nou les recerques geobotàniques en les condicions de vida dels diferents tipus de vegetació, més que no pas en la seva distribució geogràfica respectiva. En aquell moment, amb els treballs del botànic danès Eugenius Warming (1841-1924), nasqué una ecologia científica conscient d’ella mateixa; els seus estudis estaven focalitzats, al final del segle, en les comunitats d’hidròfits, xeròfits, mesòfits i halòfits, termes que designen respectivament les vegetacions pròpies de medis humits, àrids, temperats i salins.
Mentre els europeus construïen una ecologia estadística que podia explicar les adaptacions actuals dels diferents tipus de vegetació als respectius entorns, els nord-americans posaven les bases d’una ecologia dinàmica, que més aviat prenia en consideració els processos mateixos d’adaptació. En comptes d’una ecologia que procedís per l’anàlisi d’instantànies, els americans practicaven una ecologia ‘cinematogràfica’. Es començava a considerar que la vegetació estava animada per lents però grans canvis en l’espai i en el temps. La vegetació ‘envaeix’ un espai donat o s’hi instal·la, o bé en ‘migra’, i així, al llarg del temps, un tipus de vegetació en succeeix un altre (concepte de successió ecològica) fins que la comunitat s’estabilitza en un estat d’equilibri dinàmic anomenat clímax (del mot grec klímax, que significa escala).
L’any 1968, l’ecòleg català Ramon Margalef (n. 1919) proposà, en el seu clàssic “Perspectives in ecological theory” (‘Perspectives en la teoria ecològica’), una hipòtesi molt seductora pel que fa a aquesta divergència dels estils de pensament dins l’ecologia: “Totes les escoles d’ecologia estan profundament influïdes per un genius loci que deriva del paisatge local [...]. La vegetació en mosaic dels països mediterranis i alpins, sotmesa a mil·lennis d’interferència humana, va contribuir al naixement de l’escola de sociologia vegetal de Zuric-Montpeller [...]. Escandinàvia, amb una flora pobra, produí ecòlegs que compten cada brot i cada borró [...]. I és ben natural que els grans espais i les suaus transicions de l’Amèrica del Nord i de Rússia hagin inspirat un enfocament dinàmic i la teoria de la clímax en ecologia”.
L’ecologia de les successions vegetals —i més tard de les biòtiques en general— es desenvolupà a partir del 1898, sobretot gràcies als treballs de Henry Chandler Cowles (1869-1939) i Frederic Edward Clements (1874-1945) primer, i del biocenòleg Victor Elmer Shelford (1877-1968) a continuació. Aquesta orientació fou molt fecunda perquè permeté explicar, per exemple, per què la vegetació nord-americana és molt més rica en espècies que l’europea: la primera pogué recular cap al S durant les successives glaciacions quaternàries, i recolonitzar, més tard, el terreny perdut durant els períodes interglacials, mentre que la segona, obstruïda pels Pirineus, la Mediterrània, els Alps i la resta de muntanyes del S d’Europa, s’empobrí per la desaparició de les espècies no resistents.
La matematització de les fluctuacions poblacionals
Plantejada sobretot per Malthus la qüestió del creixement de les poblacions preocupà seriosament nombrosos economistes del segle XIX. Aquest creixement només tendia a ser exponencial però no arribava a ser-ho; en la pràctica, sempre intervenien factors d’alentiment, ja que els recursos alimentaris i l’espai vital no podien créixer de manera indefinida. Aquesta demanda social fou, segurament, l’origen dels treballs d’alguns matemàtics que intentaren descriure amb precisió l’acció d’aquests factors d’alentiment. L’inventor de la cèlebre corba en S (l’anomenada funció logística), que descriu el creixement exponencial teòric d’una població —però gradualment alentit per la saturació de l’entorn— fou el matemàtic belga Pierre-François Verhulst (1804-49), col·laborador de l’astrònom i estadístic Adolphe Quetelet (1796-1874), també belga. Verhulst anticipà la xifra de 9 400 000 habitants com el límit superior potencial de la població de Bèlgica, xifra que fou sobrepassada, i de molt, al final de la dècada del 1960.
Les capacitats predictives de l’equació logística són limitades, doncs, pel que fa al creixement de les societats humanes; l’ecòleg nord-americà George Evelyn Hutchinson (1903-91) demostrà que aquesta funció perd fiabilitat quan el valor potencial de la població d’equilibri augmenta. Tanmateix, el 1920, la funció logística fou redescoberta pels demògrafs nord-americans Raymond Pearl (1879-1940) i Lowell J. Reed (1886-1966). Pearl, que reconegué el 1921 la prioritat de Verhulst en la descoberta d’aquesta funció, pensava que havia descobert una llei de creixement vàlida per a totes les poblacions, incloses les humanes. Les controvèrsies que promogué aquesta troballa van fer néixer l’ecologia de poblacions moderna, amb els treballs del físic i demògraf nord-americà Alfred James Lotka (1880-1949), que proposà un sistema d’equacions diferencials per a descriure les fluctuacions periòdiques de dues espècies amb una relació presa-depredador.
Aquestes recerques foren associades més tard a les del matemàtic italià Vito Volterra (1860-1940), que s’interessà per aquest tipus de qüestions a partir d’una petició de la seva filla Luisa. Luisa Volterra, especialista en biologia marina, s’havia casat amb el zoòleg Umberto d’Ancona (1896-1964), i la parella s’enfrontava a problemes estadístics amb relació a la pesca a la mar Adriàtica. Aquestes investigacions donaren a l’ecologia una dimensió matemàtica, inspiradora dels esforços modelitzadors que des de llavors l’han caracteritzat, molt particularment pel que fa a l’ecologia global. També contribuïren al naixement dels conceptes de biosfera i d’ecosistema.
La idea de biosfera i el concepte d’ecosistema
Durant les primeres dècades del segle XX, la raó per la qual, si no hi ha cap pertorbació exterior, les comunitats que atenyen la clímax romanen indefinidament estables, plantejava als ecòlegs problemes seriosos. L’any 1880, en la seva obra “Die natürlichen Existenzbedingungen der Thiere” (‘Les condicions naturals d’existència dels animals’), el zoòleg alemany Carl Gottfried Semper (1832-93) havia posat les bases de la teoria que justifica l’estructura piramidal de les comunitats: “[...] només 100 unitats [...] d’animals herbívors poden viure sobre 1 000 unitats d’aliment vegetal, i la quantitat d’aliment proporcionada per 100 animals herbívors només permetria la supervivència de 10 animals carnívors com a molt”. Aquesta quantificació era llavors imaginària. En el transcurs de la dècada del 1920, Charles Elton construí piràmides comparables, però amb xifres realistes; per això avui dia aquest tipus de representacions reben el nom de piràmides d’Elton. Els treballs de Semper descrivien les transferències de matèria en el si de les comunitats d’organismes vius, i aquestes transferències es realitzaven al llarg de les cadenes alimentàries. Ja se sabia de feia temps que els organismes fotosintetitzadors són a la base d’aquestes cadenes i ja s’havia descobert durant el segle XIX que una part de les matèries descompostes (excrecions i organismes morts) torna a entrar en el cicle vital de les comunitats considerades.
La importància de la ciència dels llacs
Però la difícil qüestió de la perdurabilitat d’aquestes comunitats continuava resultant confusa; caldrien alguns decennis per a respondre-la. Fou un naturalista suís, François-Alphonse Forel (1841-1912) qui, els darrers anys del segle XIX i els primers del XX, posà les bases de la problemàtica dels sistemes ecològics, anys abans que fos creat el terme ecosistema. Forel és un dels fundadors de la limnologia (del grec límnē, que significa ‘llac’ o ‘estany’, i lógos, que vol dir ‘discurs, ciència’), que ell mateix definí com “l’oceanografia dels llacs”. Els limnòlegs han tingut, efectivament, un paper singular al llarg de la història de la constitució del concepte d’ecosistema; els llacs són entitats ben definides i posseeixen una autonomia relativa que els converteix en objectes d’estudi privilegiats per als ecòlegs.
Forel havia estudiat zoologia, geofísica, fisiologia i arqueologia (de jove, s’havia interessat per les construccions del Neolític recent a les ribes del llac Léman). En posar-se a explorar quelcom nou, com ara un llac, es veié empès a inventar instruments nous: el xantòmetre de Forel per marcar les diferents coloracions de les aigües del llac; i el limnígraf, que permetia mesurar les oscil·lacions rítmiques de nivell (minves i plenes), encara que fossin de pocs mil·límetres. El naturalista valdès descobrí també la fauna del fons del llac. Convé remarcar que els seus múltiples interessos i la seva formació interdisciplinària el menaren a aportar un punt de vista profundament sintètic a les interaccions entre els factors físics que caracteritzen el llac i els éssers vius que l’habiten o que, simplement, el freqüenten (com els ocells).
Quan parla de la circulació de la matèria orgànica d’uns organismes a uns altres, certament, el que descriu són els elements i les funcions que defineixen allò que avui s’anomena ecosistema, des de la producció primària fins a la descomposició dels organismes morts, passant pels diferents nivells de consumidors herbívors i carnívors. Es reconeixen aquí les piràmides de Semper i d’Elton. Finalment, i aquest és un punt essencial, l’estructura complexa de la comunitat dels organismes del llac és, si més no en part, tancada en ella mateixa: “La circulació és completa, el cercle es tanca”. S’entreveia així, per primera vegada de manera tan precisa i completa, una possible explicació de la misteriosa perdurabilitat dels sistemes ecològics.
La ideologia organicista
La idea d’una analogia entre l’organització de l’individu, entès com un ésser en què les parts formen una unitat orgànica, i la d’una multiplicitat, en la qual els elements formen un tot, és molt antiga. Així, alguna vegada s’havia afirmat que un eixam o un formiguer no eren sinó un únic animal, i els individus que el formaven, abelles o formigues, n’eren els òrgans. Les metàfores organicistes s’han aplicat sovint, fins i tot en les societats humanes: no es parla de ‘cos social’? I no considera Hegel, en la seva “Propedèutica filosòfica”, que “la ciència de l’Estat és aquella que descriu l’organització d’un poble en la mesura que constitueix en ell mateix un tot orgànic viu”? El sociòleg i filòsof britànic Herbert Spencer (1820-1903), pare del darwinisme social, fou qui donà a aquest corrent de pensament la seva expressió més extrema, en considerar que hi ha una analogia real entre l’organisme individual i l’organisme social.
L’organicisme aparegué en ecologia a partir d’un discurs pronunciat el 1901 per l’ecòleg americà Frederic Edward Clements davant la Botanical Society of America. En la seva exposició declarà que considerava la vegetació “com una entitat en la qual les modificacions i les estructures són regides per certs principis bàsics, exactament de la mateixa manera que les funcions i les estructures de les plantes individuals responen a lleis definides”. La controvèrsia generada per aquestes afirmacions fou, com es veurà més endavant, un dels orígens de la formulació, el 1935, del concepte d’ecosistema.
Per molt discutible que sigui, la ideologia organicista era portadora, tanmateix, de la idea que es podien concebre les comunitats vegetals —després les animals i després les biòtiques— com a entitats discretes. L’acord implícit que s’estengué ben aviat entre els ecòlegs sobre una certa autonomia de les comunitats influí sens dubte en l’emergència d’una extensió d’aquesta idea al planeta sencer. El desenvolupament del concepte de biosfera com a entitat global formada per comunitats relativament autònomes, però solidaritzades pels grans cicles biogeoquímics, en seria testimoni.
L’esfera del vivent
El terme biosfera fou creat l’any 1875 pel geòleg austríac Eduard Suess (1831-1914). Apareix, per primera vegada, en una petita obra sobre l’origen dels Alps. Es tractava de distingir entre la litosfera, la capa externa del globus, constituïda per l’escorça terrestre i el mantell superior, i la fina pel·lícula esfèrica del planeta constituïda pels éssers vius. En un plantejament de sorprenent modernitat, Suess indicà que aquesta distinció només aplica la noció de biosfera a l’espai de la vida sobre la litosfera del nostre planeta, amb les condicions de temperatura, de constitució química, etc., que aquesta implica, i amb exclusió de tota especulació sobre els processos vitals que puguin assentar-se en altres cossos celestes. D’aquestes condicions resulta que la biosfera és un fenomen limitat no sols en l’espai, sinó també en el temps.
Però és al mineralogista rus Vladímir Ivànovitx Vernadski (1863-1945) a qui hom deu els primers treballs científics importants sobre la biosfera. Vernadski fou deixeble d’un altre mineralogista, Vassili Vassílievitx Dokutxàiev (1843-1903), fundador de la ciència dels sòls. Féu els estudis a la universitat de Sant Petersburg, en una època en què hi ensenyaven científics tan destacats com el químic Dimitri Ivànovitx Mendeléiev (1834-1907) i, a continuació, es convertí en professor de la universitat de Moscou. Després d’haver dimitit, el 1910, com a protesta per les mesures brutals emprades contra els estudiants, entrà a l’Acadèmia de Ciències de Sant Petersburg. En el període 1922-25 retornà a França, on ja havia fet un curs de química l’any 1890, i freqüentà el laboratori de Marie Curie (1867-1934).
L’any 1924 Vernadski publicà un treball titulat “La géochimie” (‘La geoquímica’) que compilava una sèrie de conferències pronunciades a la Sorbona entre el 1922 i el 1923. El filòsof i paleontòleg Pierre Teilhard de Chardin (1881-1955), el filòsof Henri Bergson (1859-1941) i el matemàtic i filòsof Eduard Le Roy (1870-1954) assistiren a aquestes conferències. Tots quatre pensadors s’influïren mútuament. Així, el concepte teilhardià de noosfera (l’“esfera de l’esperit humà”) és derivat del de biosfera; Vernadski, d’altra banda, l’adoptaria el 1945. Inversament, hom troba a “La geoquímica” raonaments que recorden Teilhard de Chardin, així com la utilització del concepte d’Homo faber que es troba igualment a l’obra de Bergson. “La geoquímica” fou la primera obra en què Vernadski utilitzà el mot biosfera. Mentre que la mineralogia estudia els elements terrestres en un moment determinat i en un mateix lloc, la geoquímica, aquesta nova ciència del segle XX, estudia la història dels elements químics del globus terrestre. Aquí es nota novament l’herència del transformisme, que introduí la idea d’historicitat de la natura. Aquesta problemàtica conduí Vernadski a interessar-se pels grans cicles biogeoquímics, en primer lloc pel cicle del carboni, i a estudiar l’“activitat geoquímica de la humanitat”.
“La biosfera” (publicada en rus el 1926, en francès el 1929 i en alemany el 1930) és l’obra més coneguda de Vernadski. S’hi defineix el concepte de biosfera des d’una perspectiva biogeoquímica i, com a “La geoquímica”, termodinàmica: l’autor mesura la importància del fet que la degradació de l’energia i la seva dissipació en forma de calor condueixin, al final, a una situació en què la calor es reparteix uniformement i, per tant, és inutilitzable per a produir treball (situació d’entropia màxima); això està d’acord amb el segon principi de la termodinàmica. Tanmateix, aquest moviment irreversible d’igualació de l’energia, que condueix ineluctablement a la mort de l’univers, es troba d’alguna manera retardat pel creixement dels vegetals verds o dels bacteris i protoctists autòtrofs. Com demostraria el físic Erwin Schrödinger (1887-1961) en un llibre del 1945 titulat “What is life?” (‘Què és la vida?’), els sistemes vius retardarien el seu moment d’entropia màxima, que és el de la mort, gràcies a l’activitat metabòlica. Així, tot allò que viu sembla generar entropia negativa.
El contingut que donà Vernadski al concepte de biosfera és d’una modernitat sorprenent: “Tota la vida, tota la matèria vivent, pot ésser considerada com un conjunt indivisible dins el mecanisme de la biosfera”. Per a Jacques Grinevald (n. 1946), historiador suís del concepte de biosfera, la idea central del llibre de Vernadski és que la vida sobre la Terra no és un fenomen accidental, sinó un fenomen geològic, que justifica una aproximació multidisciplinària i quantificada. Malgrat que aquestes concepcions ‘còsmiques’ passaren relativament desapercebudes en l’època en què foren formulades, els desenvolupaments recents de l’ecologia els donen una gran actualitat: més endavant es veurà en quina mesura el naixement i el desenvolupament de la teoria dels ecosistemes han fet possible aquest retorn dels temes vernadskians al primer pla del paisatge de l’ecologia contemporània.
La teoria dels ecosistemes
“Comparar els organismes amb els sistemes còsmics i els sistemes còsmics amb els organismes és un antic costum. Novament convé [...] comparar el bioma (formació biòtica) amb un organisme ameboide, una unitat formada per parts, que creix, que es desplaça i manifesta processos interns que es poden comparar amb el metabolisme, amb la locomoció, etc., d’un organisme”. Aquesta asseveració, que retrospectivament pot semblar estranya, fou publicada el 1931 per l’ecòleg nord-americà Victor E. Shelford en un article aparegut a la revista “Ecology”. Les seves paraules expressen força bé la situació de crisi en què es trobava la biocenologia durant la dècada del 1930.
La història de l’ecologia es caracteritza per la confluència de sabers i pràctiques de múltiples procedències, i no pas per la fragmentació i l’aprofundiment de determinades parts d’una disciplina preexistent. Aquest esquema cronològic, inspirat en el que proposà Ramon Margalef a la introducció històrica del seu llibre “Ecología” (1974), ajuda a situar alguns dels autors amb aportacions més significatives per a l’ecologia, independentment (sobretot pel que fa als més antics) que ells es consideressin ecòlegs o no, o que n’hagin estat considerats pels seus contemporanis o per la historiografia posterior, tant pel que fa al temps com a la tradició de la qual procedeixen.
IDEM, a partir de fonts diverses
L’any 1905, Frederic E. Clements havia publicat el primer manual universitari d’ecologia: “Research methods in ecology” (‘Mètodes de recerca en ecologia’), en el qual no dubtà a reafirmar-se en les tesis ja exposades el 1901, en el seu històric discurs davant de la Botanical Society of America. El botànic anglès Arthur George Tansley (1871-1955) reaccionà de seguida afirmant que, encara que pugui resultar còmode o fecund fer una analogia entre els organismes vius i les comunitats vegetals, això no converteix aquestes comunitats en organismes vius. En aquell moment, Tansley ensenyava botànica a la Universitat d’Oxford, però no limitava els seus interessos intel·lectuals a aquesta activitat. També s’interessava per la conservació de la natura, per la psicologia, la psicoanàlisi i la filosofia; això explica segurament el seu gust per la controvèrsia amb bases epistemològiques, és a dir, per la filosofia de les ciències.
La comparació dels grans biomes (com la taigà siberiana o la selva amazònica) amb les amebes era insostenible, però resultava interessant en tant que permetia pensar aquestes entitats gegantines com a posseïdores d’una autonomia relativa. Tansley proposà, doncs, l’any 1935, el terme ecosistema (dels termes grecs oĩkos, que significa ‘hàbitat’, i sýsthēma, que vol dir ‘conjunt’) per pensar la unitat de la biocenosi i el seu biòtop. Els éssers vius i el seu entorn formen un tot, un sistema, el funcionament del qual presenta algunes analogies amb el funcionament d’un organisme viu. Aquesta nova problemàtica suscità nombroses investigacions. Es tractava de comprendre, finalment, per què una formació biòtica que ha arribat a la clímax hi perdura indefinidament mantenint un equilibri dinàmic, sempre que les condicions no canviïn. El parentiu d’aquesta pregunta amb les preocupacions termodinàmiques de Vernadski és evident.
Els principals progressos que seguiren es degueren sobretot a especialistes nord-americans de la limnologia, disciplina de gran importància per al desenvolupament d’aquest concepte, com ja s’ha remarcat anteriorment. En aquest tema, els treballs de l’època tendeixen a l’anàlisi energètica: es tracta de mesurar les quantitats de calor rebudes pels llacs i l’equivalent energètic de les biomasses produïdes. Des de llavors, s’utilitza una única unitat física per a mesurar aquestes magnituds: la caloria.
El 1928, després de dos anys d’ensenyar a Johannesburg, a Sud-àfrica, arribà a Yale un ecòleg britànic format a Cambridge: George E. Hutchinson. El 1941, un alumne de Hutchinson, Raymond Laurel Lindeman (1916-42), proposà una descripció de la circulació de la matèria en l’interior d’un ecosistema lacustre. Encara que comparable a la de Forel, aquesta presentava dues diferències essencials: d’una banda, la circulació de matèria a través de les cadenes tròfiques era quantificada i descrita en termes energètics, i de l’altra, es considerava l’autotròfia dels organismes fotosintètics com l’origen fonamental del cicle tròfic.
L’any 1942, que fou malauradament el de la seva mort, als 27 anys, després d’una llarga malaltia, Lindeman generalitzà la seva teoria a tots els ecosistemes, fossin lacustres, terrestres o marins: havia nascut l’ecologia moderna. Cal remarcar que, també el 1942, quasi simultàniament a Lindeman (fet freqüent en història de les ciències), l’ecòleg rus Vladímir Nikolàievitx Sukatxev (1880-1967) elaborà un concepte molt proper al d’ecosistema: el de biogeocenosi, combinació, en una àrea específica, de fenòmens homogenis, amb un tipus específic d’interacció i un tipus definit d’intercanvis de matèria i energia. Avui sabem que l’article històric de Lindeman fou publicat gràcies a la tossuderia de Hutchinson, el seu professor. De fet, dos limnòlegs importants s’oposaren a la seva publicació perquè jutjaren el seu contingut de massa abstracte i d’indegudament generalitzador. Els dos científics, Chancey Juday (1871-1944) i Paul S. Welch (1882-1955), es basaven, desencertadament, en la tesi foreliana de l’individualisme dels llacs, tot i que el pensament de Lindeman no s’hi oposava pas.
La síntesi hutchinsoniana
No costa gaire de descobrir relacions nombroses entre el pensament planetari de Vernadski i la teoria dels ecosistemes com la que planteja Lindeman. Com es veurà més endavant, ambdós enfocaments es fusionen en els treballs actuals de modelització global, sobretot en el programa marc sobre el canvi global. L’arrencada d’aquest punt de vista es deu justament a George E. Hutchinson, un investigador que, d’ençà de la seva arribada a la Universitat de Yale, el 1928, dominà el panorama de l’ecologia al llarg de més de mig segle i fins a la seva mort.
A Yale, Hutchinson començà a interessar-se pels grans cicles biogeoquímics. Un dels seus col·legues era l’aracnòleg ucraïnès Aleksander Petrunkevitch (1875-1964), que havia estat alumne de Vernadski a la Universitat de Moscou. Hutchinson es familiaritzà per tant molt aviat amb el pensament de l’autor de “La biosfera”. A més, el mateix fill de Vernadski, Georges Vladímirovitx Vernadski (1887-1953), ensenyava història a la Universitat de Yale i havia traduït a l’anglès els treballs del seu pare. Hutchinson estudià en particular l’impacte de les activitats humanes sobre els cicles del carboni i el fòsfor. Tot i que, inicialment, aquests estudis foren la ‘baula perduda’ entre els treballs de Vernadski i la teoria ecològica occidental, posteriorment han esdevingut el denominador comú de les concepcions holístiques de Vernadski, de l’ecologia sistèmica i de l’ecologia del canvi global.
Hutchinson tingué deixebles prestigiosos, entre els quals el ja esmentat Raymond L. Lindeman i els germans Eugen P. (n. 1913) i Howard T. (n. 1924) Odum, autors del famós manual “Fundamentals of ecology” (‘Fonaments d’ecologia’), aparegut el 1953 i dues vegades reeditat (1959, 1971); s’ha traduït a moltes llengües i ha marcat l’ecologia contemporània en tant que ha universalitzat i desenvolupat el pensament de Lindeman.
Eugen P. Odum explicà que la decisió de publicar-lo fou fruit de la seva reacció davant de la incomprensió que trobava entre els seus col·legues biòlegs de la Universitat de Geòrgia i del seu afany per remarcar els principis singulars que emergien en estudiar els nivells d’organització superiors als de l’organisme individual. Això establia l’ecologia com una disciplina per a la qual el tot és més que la suma de les parts, a qualsevol escala, des de la biosfera sencera fins al més ínfim dels ecosistemes. Així i tot, els mateixos germans Odum presentaren, al costat d’aquest ‘emergentisme’, una concepció més simple d’ecosistema. Aquesta el faria assimilable amb una màquina tèrmica capaç de mantenir-se en estat d’equilibri, punt de vista ‘reduccionista’ que s’oposava al precedent. Així doncs, es pot dir que la tensió epistemològica ha marcat des dels seus orígens els conceptes bàsics de l’ecologia contemporània.
També foren alumnes seus Lawrence Basil Slobodkin (n. 1928), Robert H. MacArthur (1930-72), un dels pares fundadors de la biogeografia insular, i Rachel L. Carson (1907-64), autora de l’obra “Silent spring” (‘Primavera silenciosa’), publicada el 1962, que actuà de detonador de l’explosió dels moviments ecologistes americans sorgits durant la dècada del 1960.
El caràcter integrador del pensament de Hutchinson es fa més entenedor a través de la seva anàlisi de l’exhauriment del fòsfor a la superfície del planeta. El fòsfor mineral és un nutrient limitador en nombrosos ecosistemes: si no és present en quantitat suficient, la productivitat d’aquests disminueix. Aquest fòsfor inorgànic es troba a la litosfera i es difon en els ecosistemes per rentat i dissolució en les aigües continentals. Passa a les xarxes tròfiques després que els herbívors consumeixin els vegetals o gràcies al reciclatge dels vegetals morts per part dels microorganismes. És restituït al sòl per descomposició i reciclatge de les deixalles i excrecions animals, així com per descomposició dels organismes morts. Les aigües d’escorriment renten els sòls i introdueixen el fòsfor en els ecosistemes lacustres i fluvials. Això fertilitza les aigües continentals, que, al seu torn, fertilitzen els oceans. Se sap que la utilització de fosfats —i de nitrats— com a adobs pot conduir a l’eutrofització de les aigües lacustres i, de vegades, fluvials, per excés de concentració d’aquests elements: el fitoplàncton prolifera; les aigües esdevenen tèrboles i verdoses; a la superfície augmenta la concentració d’oxigen dissolt a causa de la intensificació dels processos fotosintetitzadors, però disminueix en profunditat per la descomposició de les restes vegetals que s’acumulen; el llac s’‘ofega’ sota la pressió de la seva pròpia producció primària i acaba reblint-se i esdevenint un potamoll.
Si el cicle del fòsfor estigués limitat a conques més o menys petites seria relativament equilibrat. Però s’ha calculat que la quantitat de fòsfor aportada pels rius a l’oceà mundial i que, per tant, els fertilitza, és de 20 milions de t anuals. Una petita part del fòsfor és restituïda pels afloraments, per la predació dels ocells marins, per la formació de guano i per la pesca industrial. Però la resta, uns 13 milions de t anuals, desapareixen en els fons oceànics, concentrades en esquelets i restes d’organismes morts. A molt llarg termini, els moviments orogènics restitueixen aquest fòsfor oceànic als ecosistemes terrestres. Però aquests fenòmens, que s’esdevenen en una escala de temps geològics, són massa lents perquè el cicle del fòsfor es pugui considerar equilibrat.
L’ecosistema planetari
Sobre la base del cicle del fòsfor, Hutchinson considerà, en un article del 1948, titulat “On living in the biosphere” (‘Sobre com viure a la biosfera’), que és absolutament segur que l’últim dels humans, si no vol morir de fam, haurà de ser capaç de tancar el cicle del fòsfor a una escala molt àmplia. El pensament biogeoquímic sintetitza així, de manera impressionant, les relacions entre la producció primària dels ecosistemes a escala local i els vectors al llarg dels quals circula el fòsfor fins a l’oceà mundial. Portada fins a l’extrem, aquesta anàlisi condueix a qüestionar el futur mateix de l’espècie humana i, en tot cas, representa la introducció del pensament ecològic en les modernes percepcions globalitzadores del rol dels humans a la biosfera.
L’ecologia global
Sobre la base d’aquest tipus d’investigacions i dels treballs pioners de Vernadski i de Hutchinson s’ha construït, d’ençà de l’acabament de la Segona Guerra Mundial, una ecologia anomenada ‘global’, que se centra en la qüestió dels fluxos de matèria i d’energia a escala planetària. Aquí, novament, el moviment resulta fonamental i els objectes naturals han de ser considerats en el marc de processos planetaris. Aquesta nova branca de l’ecologia posa particular atenció en els vectors privilegiats d’aquests processos —atmosfera, aigües corrents i oceans—, en el sentit que tenen un paper primordial en la solidarització dels sistemes locals i en l’estructuració mateixa de la biosfera.
Els temes principals de recerca d’aquest nou enfocament estan relacionats amb la radiació solar, el balanç energètic de la biosfera i els canvis climàtics, el cicle de l’aigua i els grans cicles biogeoquímics, el cicle de la matèria orgànica, és a dir, l’activitat dels organismes autòtrofs, i el cicle biològic considerat en la seva totalitat, fins a la descomposició de les excrecions dels organismes morts. Finalment, en el transcurs de les últimes dècades, l’estudi de la influència de les societats humanes en els processos globals ha pres molta importància. Les implicacions d’aquestes recerques són considerables, ja que, al llarg del segle XXI, podria ser necessari prendre decisions vitals per al futur de la nostra pròpia espècie.
La teoria Gaia
Gaia o Gea és el nom de la Terra-Mare dels antics grecs. És la divinitat original que engendrà els primers déus i moltes altres divinitats monstruoses: els Titans, fills i filles d’Urà (el déu del cel) i de Gaia. Entre els Titans, es troben Oceà, Hiperíon (pare d’Hèlios, el Sol, i de Selene, la Lluna) i Cronos, déu del temps. Gaia engendrà igualment els Gegants, també fills d’Urà, i els ciclops, que crearen el llamp en atenció a Zeus. Vuit segles abans de la nostra era, el poeta grec Hesíode (s. VIII aC) cantava ja Gaia, “la Terra d’ample si” que també engendrà l’espècie humana. Aquesta breu i incompleta genealogia mostra fins a quin punt resultava indicada la idea d’anomenar Gaia la controvertida hipòtesi segons la qual la Terra seria un ésser viu.
Durant els anys de la dècada del 1960, el químic i enginyer anglès James E. Lovelock treballà a la NASA (National Aeronautics and Space Administration) com a conseller científic. Ja havia millorat la tecnologia de l’anàlisi química per cromatografia de gasos i havia inventat un detector de captació electrònica extremament sensible. Aquest detector permeté, entre altres, detectar traces de verins químics en indrets inesperats, i tingué un paper important en l’elaboració de la cèlebre “Primavera silenciosa” (1962) de Rachel L. Carson. A la NASA, Lovelock contribuí al desenvolupament de mètodes per a detectar vida al planeta Mart. Les seves investigacions el conduïren a reflexionar sobre el fenomen de la vida. Pensà, en la línia de Vernadski i de Schrödinger, en la possibilitat d’interpretar una reducció o una inversió d’entropia en un planeta com a signe de vida. Així, a la Terra, es pot ‘deduir’ la presència de vida a partir de la composició química de l’atmosfera terrestre: el persistent estat de desequilibri entre els gasos atmosfèrics, senyal de producció d’entropia negativa, no és la prova de l’existència d’una activitat vital? La resposta fou afirmativa, i Lovelock avançà la hipòtesi segons la qual l’agent productor de l’atmosfera terrestre era la vida mateixa.
Lovelock, que sempre ha estat un científic de caire independent, estudià a continuació, per a la companyia Shell Research Ltd, els efectes potencials de la combustió dels carburants fòssils sobre l’atmosfera terrestre. El conjunt d’aquests treballs, la seva formació pluridisciplinària i la seva multiplicitat d’interessos el conduïren, l’any 1967, a considerar que l’atmosfera era una construcció biològica més que no pas una simple producció orgànica, no pròpiament viva, deia, però sí comparable a la pell d’un gat o a les plomes d’un ocell; una extensió del sistema viu concebuda per a preservar un entorn donat. Aconsellat per l’escriptor anglès William Golding (n. 1911), autor de la novel·la “Lord of the flies” (‘Senyor de les mosques’, 1954) i premi Nobel de literatura el 1983, Lovelock s’atreví finalment el 1969, en ocasió d’un col·loqui a Princeton, Nova Jersey, a batejar aquest sistema vivent amb el nom de Gaia. Ulteriorment, Gaia fou descrita com una entitat que englobava la vida terrestre, l’atmosfera, els oceans i la terra; aquest conjunt constituïa un sistema ‘que busca’ un entorn òptim per a l’expansió de la vida sobre el planeta. A partir del 1970, la biòloga nord-americana Lynn Margulis (n. 1938) ha donat suport decididament a la teoria Gaia, i n’ha desenvolupat els aspectes microbiològics, en particular el paper dels bacteris en les etapes inicials de l’evolució de la vida al planeta i en la regulació dels cicles biogeoquímics; d’aleshores ençà, els noms d’ambdós investigadors han anat associats a la teoria Gaia.
Aquesta idea segons la qual la Terra és un ésser vivent fou fortament criticada en els medis científics. En sentit estricte, el planeta Terra no presenta sinó analogies molt llunyanes amb un sistema viu. Per exemple, no es reprodueix, no és sotmès a les pressions selectives de l’entorn, i les seves funcions metabòliques (anabolisme, és a dir, les funcions d’assimilació; catabolisme, és a dir, funcions d’excreció) només són metafòriques. Si, segons l’estat actual de les concepcions sobre els éssers vius, la tesi de la identitat és definitivament indefensable, llavors, la tesi de l’analogia només es pot plantejar introduint-hi unes modificacions que poden invalidar la tesi inicial1. A Lovelock mateix, les qualitats científiques del qual són inqüestionables, el preocupa el caràcter relativament inconsistent d’aquesta teoria. Molts consideren, d’altra banda, que aquesta hipòtesi no hauria tingut mai l’acollida que tingué en un determinat moment si el seu autor no l’hagués batejat amb un nom propi.
Cal dir que alguns zeladors de la teoria Gaia no han estat gaire bons padrins. Per exemple, el 1990, en el seu llibre “Le contrat naturel” (‘El contracte natural’), el filòsof francès Michel Serres (n. 1930) s’entusiasmà fins a tal punt que evocà una ‘humanitat-astronauta’, flotant en l’espai “com un fetus dins el líquid amniòtic, unit a la placenta de la Mare-Terra a través de totes les vies nutrícies”. A la mateixa obra s’interrogava, des d’una perspectiva que recorda certa psicoanàlisi, sobre les relacions de la humanitat amb la Terra: “la reconeixeré com a mare, com a filla i com a amant a la vegada?”. El pensament de Lovelock, però, té el mateix mèrit que el de Vernadski: cridar l’atenció sobre la unitat fonamental del planeta blau i sobre la seva fragilitat —encara que hom hagi retret a Lovelock de sobreestimar les capacitats de resistència de Gaia—, i afavorir de manera molt important la presa de consciència del gran públic sobre les amenaces que pesen sobre el planeta.
Lovelock considera, i amb raó, que els viatges espacials de les missions Apollo no solament han modificat la nostra percepció del planeta (hom pot pensar, per exemple, en l’èxit extraordinari de les fotografies de la Terra vista des de la Lluna o des de l’espai), sinó que també han proporcionat informacions noves sobre la seva atmosfera i la seva superfície, i han renovat així la nostra comprensió de les interaccions entre les “parts vivents i les parts inorgàniques del nostre planeta”. Sembla difícil, fins i tot per als seus detractors més aferrissats, que es pugui pensar i actuar com si la teoria Gaia no hagués existit mai. Paradoxalment, els esforços per refutar una ideologia, per més criticable que sigui, li donen força.
Els grans programes internacionals
Els problemes relacionats amb el medi foren plantejats per primera vegada a l’ONU, en la seva forma moderna, en ocasió de la Conferència Intergovernamental d’Experts sobre les Bases Científiques de la Utilització Racional i de la Conservació dels Recursos de la Biosfera. Aquesta conferència, organitzada per la UNESCO (United Nations Educational Scientific and Cultural Organisation, Organització de les Nacions Unides per a l’Educació, la Ciència i la Cultura), conjuntament amb l’OMS (Organització Mundial de la Salut), la FAO (Food and Agriculture Organisation, Organització per a l’Agricultura i l’Alimentació), la IUCN (World Conservation Union, Unió Mundial per a la Conservació) i l’ICSU (International Council of Scientific Unions, Consell Internacional de les Unions Científiques), se celebrà a París l’any 1968. Les nocions de biosfera i d’ecosistema mundial hi aparegueren amb força, i l’expressió “nau espacial Terra”, després tan divulgada, fou utilitzada, sembla que per primera vegada, en documents oficials. Aquesta conferència també posà els fonaments d’un programa internacional per al desenvolupament d’una base racional per a la utilització i la salvaguarda dels recursos de la biosfera, en el marc de les ciències naturals i socials: el programa MAB (Man and Biosphere), que nasqué el 1970. És precisament sobre els principis d’aquest programa de la UNESCO, i amb l’alt patronatge d’aquest organisme internacional, que ha estat concebuda i realitzada la present obra, “Biosfera”.
Al setembre del 1986, durant la seva assemblea general, l’ICSU llançà un nou gran programa transdisciplinari: l’IGBP (International Geosphere-Biosphere Program, Programa Internacional Geosfera-Biosfera), conegut amb el nom de “global change”, car fou establert amb la finalitat de “descriure i comprendre els processos interactius, físics, químics i biològics, que regulen el sistema global de la Terra, el peculiar entorn que proporciona a la vida, els canvis que s’hi estan produint i la manera en què les accions humanes hi influeixen”.
Els programes d’aquesta magnitud impliquen la sinèrgia de nombroses forces i nombrosos projectes. Es tracta de fer col·laborar, tant com sigui possible, físics, químics, biòlegs, ecòlegs, climatòlegs, geofísics, oceanògrafs, etc. A més, els programes internacionals de recerca sobre medi ambient plantegen nombrosos problemes: d’una banda la seva independència respecte a les grans potències, que els financien però sovint són acusades de malmetre els mecanismes de reequilibri de la biosfera; d’una altra, la seva articulació amb els programes nacionals; i, finalment, el seu impacte sobre els processos de construcció dels coneixements científics. I tot això, no condueix a una certa uniformització d’aquests processos? En altres paraules, a llarg termini, la qüestió que plantegen aquests programes és la de l’eventual domini financer, científic i metodològic de tal o tal altre conjunt de potències.
Això no obstant, de fet es tracta encara de problemes que sorgeixen en qualsevol empresa internacional. El programa “global change” ja ha permès d’avançar en nombrosos camps sensibles, com el de l’afebliment de la capa d’ozó, el de les pertorbacions derivades de l’efecte hivernacle o el de les interaccions hidrosfera-atmosfera i vegetació-atmosfera. Sense comptar els grans progressos assolits en el camp, encara més fonamental, de la realització de models globals de dinàmica climàtica. És igualment evident que els progressos científics no resoldran res si no van acompanyats de la voluntat política internacional de superar els problemes ambientals que es plantegen a la humanitat. Voluntat política que ha de tenir en compte la conscienciació individual dels humans i per la seva capacitat d’organitzar-se.