Egy 2021-es tanulmány megállapította, hogy az Amazonas esőerdője veszít szén-dioxid-elnyelő képességéből, és most többet bocsát ki, mint amennyit felvesz. A trópusokon tengerbiológusok jelentik, hogy a korallzátonyok pusztulnak, ami veszélyezteti a halállományokat. Ugyanilyen aggasztó az Atlanti-óceáni Meridionális Átfordulási Cirkulációval (Amoc) kapcsolatos kutatás – ez az óceáni áramlatok hatalmas rendszere, amely segít szabályozni az éghajlatot –, amely ebben az évszázadban összeomolhat. Az egész globális ökoszisztéma úgy tűnik, veszít a működőképességéből.
Ezt a nézőpontot látjuk újságokban, magazinokban, műszaki jelentésekben és tudományos folyóiratokban. De a környezetre a funkciói szempontjából gondolni sokunk számára a világ természetes megértésének módja is. Lehet, hogy úgy gondolunk az erdőkre, hogy azért léteznek, hogy oxigént termeljenek, a vizes élőhelyekre, hogy vizet szűrjenek, és a méhekre, hogy beporozzák a terményeinket.
Van egy probléma ezzel a gondolkodásmóddal: az ökoszisztémák nem azért léteznek, hogy célokat érjenek el. Az Amazonas elnyeli a szenet, de nem "törekszik" erre. Egyszerűen csak létezik. Bármilyen működési standardot, amit a természetben találunk, közvetlenül a saját vágyainkból származtatunk – olyan dolgok iránt, mint az éghajlati stabilitás, a bőséges halászat, a szépség vagy a kulturális jelentés.
Akkor miért gondoljuk továbbra is, hogy az ökoszisztémáknak olyan funkcióik vannak, amelyeket esetleg nem tudnak ellátni?
Erre a rejtvényre bukkantam az 1990-es évek végén végzős hallgatóként, amikor a biodiverzitás és az ökoszisztéma-funkció kutatása gyorsan növekedett. Először azt terveztem, hogy a disszertációmat egy hagyományos ökológiai témáról írom: hogy a fajgazdagság vezérli-e a produktivitást. Ehelyett bekapcsolódtam a tudományfilozófiai csoportba, részt vettem a szemináriumaikon, és végül egy mesterdiplomát szereztem filozófiából az ökológiai munkám mellett. Ott gazdag vitát találtam a funkció fogalmáról – hogy mit jelent, mikor alkalmazható, és milyen munkát végez. De senki sem tűnt úgy, hogy összekapcsolná ezt a vitát azzal, ahogy az ökológusok, sok gondolkodás nélkül, ugyanazt a szót használták az ökoszisztémák tevékenységének leírására. Ez az esszé egy kísérlet ezeknek a beszélgetéseknek az összehozására.
Az ökoszisztémákkal és funkcióval kapcsolatos aggodalmam soha nem volt pusztán akadémikus. Környezetvédő vagyok, akit aggaszt a természetes helyek elvesztése. És apaként aggódom, hogy a generációm egy kevésbé gazdag és kevésbé ellenállóképes bolygót hagy gyermekeinkre. Ezek az elköteleződések is vezérlik az érdeklődésemet a funkcióról szóló viták iránt. Ha az ökológiai válságról való gondolkodásmódunk ingatag, azt kockáztatjuk, hogy nem látjuk, mi forog valójában kockán.
Aggódom, hogy a módok, ahogyan gyakran értelmezzük az előttünk álló problémákat, nem elegendőek. Mert ha az ökoszisztémáknak nincsenek belső céljaik, és nem tudnak igazán "összeomlani", akkor hogyan javítsuk meg őket? Hogyan reagáljunk a környezeti válságokra a céltalan ökoszisztémák világában?
A természetvédelmi megközelítéseket régóta alakítják a viták arról, hogy a természetnek van-e célja, vagy hogy a saját céljainkat vetítjük-e rá. Minden új védelmet igazoló kísérlet mögött egy kimondatlan válasz rejlik a kérdésre: mire való a környezet?
Az Egyesült Államokban és az Egyesült Királyságban a 19. század során ezek a válaszok a vadászati törvényekben és hagyományokban gyökereztek, amelyek célja a sport vagy erőforrás-hasznosítás szempontjából értékes fajok populációinak fenntartása volt. A 20. század közepére Aldo Leopold amerikai erdész és korai természetvédő egy tágabb választ kínált azzal a javaslattal, hogy erkölcsi közösségünknek magában kell foglalnia "a földet" is: a talajokat, vizeket, növényeket és állatokat.
Az 1970-es és 80-as években a természetvédők válaszai egyre inkább bizonyos fajok belső értékén alapultak, ahogy az olyan törvényekben is látható, mint az amerikai Endangered Species Act (Veszélyeztetett Fajok Törvénye). De egy évtizeddel később sokan úgy érezték, hogy a "konzervációbiológia" fajközpontú megközelítése hiányos. Csak olyan ritka élőlényekre összpontosított, amelyek keveset járultak hozzá ökoszisztémáik körforgásához – olyan fajokra, mint a pettyes bagoly és a csigaevő halfaj. Egyes kutatók attól tartottak, hogy ez a megközelítés figyelmen kívül hagyhatott fontosabb szempontokat, beleértve az ökoszisztémák által nyújtott fő "szolgáltatásokat". Az ökoszisztémák alapvető előnyöket biztosítanak, mint az élelem, tiszta víz, aszályvédelem, viharvédelem, faanyag és rostanyagok.
Az 1990-es évek végén ez a válság egy új kutatási fókuszt indított el, amelyet "biodiverzitás és ökoszisztéma-funkció" (BEF) néven ismerünk. Ez a megközelítés tudományosan szigorú keretet kínált, miközben erős érvként is szolgált a természetvédelem mellett. Ellentétben a ritka fajokra való korábbi összpontosítással, a BEF minden biodiverzitást fontosnak tartott.
A 2000-es évek elején ez az ötlet tovább nőtt, támogatva az ENSZ-projekteket és a nemzetközi tudománypolitikát. A kormányok elkezdtek természeti tőke-számlákat létrehozni, megpróbálva pénzbeli értéket tulajdonítani olyan dolgoknak, mint a beporzás, az árvizek szabályozása, a szén-dioxid-tárolás és más természetes folyamatok. A válasz arra a kérdésre, hogy "Mire való a természet?" az lett: a természet az embereknek nyújtott szolgáltatásaiért létezik. Az ökoszisztéma-funkció fogalma volt a híd, amely ezt a választ tudományosnak tüntette fel, nem csupán politikai jellegűnek.
Ennek eredményeként a funkció gondolata most formálja, hogyan írjuk le és értjük meg az ökoszisztémákat. Gondolj arra, hogyan tekintesz a körülötted lévő ökoszisztémákra. Ha valaha is neveztél egy erdőt szénnyelőnek vagy egy vizes élőhelyet természetes szűrőnek, akkor a BEF-gondolkodást használod. Ha úgy gondoltál egy esőerdőre, hogy oxigént biztosít az embereknek, vagy egy zátonyra, hogy halakon keresztül fehérjét szolgáltat, akkor az "ökoszisztéma-szolgáltatások" logikáját használod.
Mit értünk "funkció" alatt? Néha tervezett célokra utal. Például egy óra funkciója az idő mutatása, vagy egy karburátor funkciója a levegő és üzemanyag összekeverése az égéshez. Ezekben az esetekben a tárgyat szándékosan egy adott célra készítették. Ez a logika egy hierarchiában érvényesül: a karburátor a motor része, a motor az autó része, az autó a közlekedési rendszer része.
Más funkciók abból származnak, hogy valamit a szándékolttól eltérő célra használunk. Egy piknikasztalnál írva használhatok egy könyvet vagy egy követ a papírjaim leszorítására. A követ nem erre tervezték, és a könyvet olvasásra szánták, de mindkettő szolgálhatja a célomat. Én adom nekik a funkciójukat azáltal, hogy egy bizonyos módon használom őket.
Más funkciók szándék nélkül is felmerülnek, különösen a természetben. Karen Neander filozófus a pingvinek példáját hozza fel, amelyekről egykor azt hitték, hogy rövidlátók a szárazföldön. Ha ez igaz, nem jelenti azt, hogy a szemük hibás; ehelyett a víz alatti látásra optimalizáltak, ahol vadásznak. A szárazföldi rövidlátás egy olyan vizuális rendszer mellékhatása, amelyet egy másik környezetre formáltak.
Teljes képernyős nézet: Királypingvinek egy csoportja a Déli-Georgia-szigeten. Fotó: Mint Images/David Schultz/Getty Images
Bár a "funkciót" többféleképpen használják, két fő elmélet irányítja, hogy a tudósok jellemzően hogyan gondolkodnak róla: az oksági szerep elmélete és a kiválasztott hatások elmélete.
Robert Cummins az oksági szerep elméletét Ernest Nagel The Structure of Science (1961) című művében kifejtett érvelésére válaszul dolgozta ki, miszerint a tudománynak kerülnie kell a teleologikus nyelvezetet. Nagel azt javasolta, hogy a tudósok ne magyarázzanak dolgokat olyan módon, ami konkrét célokat vagy szándékokat sugall.
Például ahelyett, hogy azt mondanánk: "A tüdő funkciója a vér oxigénnel való ellátása," Nagel azt mondhatná: "A tüdőszövet szerkezete, a gázok tulajdonságai és a légzés során fellépő nyomáskülönbségek alapján az oxigén a véráramba diffundál, a szén-dioxid pedig kiáramlik." Ez egy törvényeken és kezdeti feltételeken alapuló tudományos magyarázattá válik.
Cummins azonban úgy gondolta, hogy ez figyelmen kívül hagyja, hogyan gondolkodnak a tudósok valójában a funkcióról. Látta, hogy a funkcióra való hivatkozások hasznos rövidítések lehetnek a dolgok működésének magyarázatakor. Cummins egy másik megközelítést javasolt. Szerinte azt mondani, hogy valaminek funkciója van, csak egy módja annak, hogy leírjuk, hogyan járul hozzá egy rész az egész rendszer "kapacitásához", amelyhez tartozik. Ebben a nézetben a funkcionális nyelv használata rendben van. Például az autóban lévő karburátor segít a motornak a kémiai energiát mechanikai energiává alakítani; a motor segít az autónak embereket szállítani; és így tovább.
Könnyű belátni, miért vonzó ez az ötlet az ökológusok számára, akik gyakran az ok-okozati láncok nyomon követésére összpontosítanak. Az ő szemszögükből a baktériumok és más lebontók funkciója az elhalt élőlények kisebb darabokra bontása és kémiai összetételük megváltoztatása. A zöld növények funkciója a szén-dioxid olyan szénformává alakítása, amelyet a növényevők hasznosíthatnak. Ebben a nézetben minden valami más kedvéért létezik.
Cummins oksági szerep elméletének azonban vannak komoly hátrányai. Először is, nem igazán ad módot annak eldöntésére, hogy mely folyamatok számítanak valódi kapacitásoknak. Az általunk választott kapacitások attól függnek, hogy a tudósok éppen miben érdekeltek, nem attól, hogy mi objektíven fontos a rendszer számára. Ruth Millikan filozófus illusztrálja ezt a problémát: a szív vért pumpál, de koppanó hangot is ad. Az orvosok használhatják ezt a hangot diagnózisra, de nem kezelik a szív funkciójaként. Miért nem? Az oksági szerep elméletében nincs mód megkülönböztetni a valódi funkciókat a mellékhatásoktól.
Egy másik korlátozás, hogy az oksági szerep elmélete nem tudja megmagyarázni, hogy valami hogyan hibásodhat meg. Ahogy Ema Sullivan-Bissett filozófus a "Malfunction Defended" (A meghibásodás védelmében) című 2016-os esszéjében vizsgálja, minden jó funkcióelméletnek képesnek kell lennie megmagyarázni, hogy a biológiai dolgok hogyan nem tudják megtenni azt, amit tenniük kellene. Míg az oksági szerep elmélete azt mondhatja, hogy egy rossz billentyűvel rendelkező szív még mindig csinál valamit (mozgatja a vért, még ha rosszul is), nem tudja azt mondani, hogy a szív rosszul végzi a dolgát. Nem kínál módot annak leírására, hogy mi legyen a standard a jó munkavégzéshez.
Az oksági szerep elméletének alternatívája, és valószínűleg a legelterjedtebb nézet a mai biológiafilozófusok körében, a kiválasztott hatások elmélete. Ezt Larry Wright, valamint Neander és Millikan fejlesztette ki. Ebben a nézetben azt mondani, hogy egy tulajdonságnak funkciója van, annyit tesz, mint elmondani a történetét – azonosítani az okot, amiért létezik és fennmarad. Ezen elmélet szerint minden biológiai funkció az a hatás, amelyre a tulajdonságot a természetes szelekció kiválasztotta. Valószínűleg te is így értetted a világot. Azt gondolhatod, hogy a szív funkciója a vér pumpálása, mert a vér pumpálása miatt részesítették előnyben az ősszíveket az állatok az evolúciós múltban. Ez a történeti fókusz különbözteti meg a kiválasztott hatások magyarázatait az oksági szerep elméleteitől, amelyek csak azt nézik, mit tesz egy tulajdonság ma, nem pedig azt, hogyan jött létre.
Ez az elmélet azért fontos, mert standardot ad a tudósoknak a sikerhez vagy kudarchoz. Ha egy tulajdonságnak az evolúciós történetben gyökerező funkciója van, akkor meghibásodhat, ha nem teszi meg azt, amire a történet kiválasztotta. A kérdés az, hogy az ökoszisztémáknak is lehet-e ilyen standardjuk.
Amint láttuk, a "funkció" nem ugyanazt jelenti minden esetben. Két tág használatát különböztethetjük meg a szónak. Az első leíró jellegű: elmagyarázza, hogyan működik egy rendszer. A másik célirányos (vagy teleologikus): megmondja, mire való egy rendszer (és hogyan hibásodhat meg). Ez a megkülönböztetés különösen fontossá válik, amikor esőerdőkre, korallzátonyokra és más rendszerekre nézünk, amelyeknek vannak általunk leírható hatásaik, de nincsenek egyértelmű céljaik, amelyeket el kellene érniük. Célok nélkül az az elképzelés, hogy egy ökoszisztéma "meghibásodhat", kezd összeomlani.
A 20. század elején Frederic Clements ökológus azt javasolta, hogy az ökoszisztémák kiszámítható szakaszokon keresztül fejlődnek... Az ökológusok korábban úgy gondolták, hogy az ökoszisztémák kiszámítható változási szakaszokon mennek keresztül, ami egy stabil "klimax" közösséghez vezet, hasonlóan ahhoz, ahogy egy szervezet növekszik és érik. Néhányan még "szuperorganizmusnak" is nevezték az ökoszisztémákat, sugallva, hogy beépített útjuk és egyfajta egységes céljuk van. Ez az elképzelés évtizedekig befolyásos volt, de már rég elvetették.
Ma az ökológusok úgy vélik, hogy az ökoszisztémák többnyire egyáltalán nem hasonlítanak a szervezetekre. Nem a természetes szelekció formálja őket, nem szaporodnak, és még az is vitatható, hogy egyértelmű biológiai entitások-e (ellentétben például egy szívvel vagy egy sejtreceptorral). Ehelyett az ökoszisztémák nyitott, dinamikus rendszerek, amelyek az élőlények és helyi környezetük közötti számtalan kölcsönhatásból állnak. Ezek az élőlények véletlenszerű kombinációi, amelyeket főként azért azonosítunk és nevezünk el, hogy segítsen megérteni őket. Ha véletlenszerűen összeraksz egy csomó élőlényt egy helyre, kapsz egy ökoszisztémát.
Mégis, az ökológusok továbbra is kölcsönveszik a "funkció" nyelvét annak leírására, ami az ökoszisztéma szintjén történik. A vizes élőhelyek "funkciója" a felszíni víz szűrése; az erdők "funkciója" a szénnyelőként való működés.
A Functional Ecology folyóirat elindítása az 1980-as években kulcsfontosságú pillanatot jelentett ebben a gondolkodásbeli váltásban. A folyóirat cikkei elkezdték feltárni, hogy az egyes fajok hogyan használják "funkcionális tulajdonságaikat" a főbb ökológiai folyamatok befolyásolására. Vegyük például, hogy a keselyűk hogyan döglenek állati tetemeket. A keselyű számára a dögevés táplálékot biztosít. De az ökoszisztéma szintjén ugyanez a viselkedés másképp írható le: a "tulajdonságalapú ökológiában" a dögevés csak egy a sok folyamat közül, amelyek lebontják a szerves anyagot. Más szóval, hozzájárul a nagyméretű folyamatokhoz, amelyeket az ökológusok "ökoszisztéma-funkcióknak" neveznek, mint a tápanyag-ciklus, az elsődleges termelés és a lebontás. Azzal, hogy az ökológusok így írják le a keselyű viselkedését, a szervezet számára célvezérelt funkciót az ökoszisztémához való hozzájárulássá alakítják át.
Miután a fajok ilyen szerepeket kapnak, elkezdenek hasonlítani a motor karburátoraira vagy a test szerveire. Itt válik ingataggá a nyelv.
Funkcionális szempontból a biodiverzitás ökológiai folyamatokra gyakorolt hatásának leírásai összemosódhatnak azokkal az ítéletekkel, hogy ezek a folyamatok mire valók, és hogy fenntartják-e vagy elveszítik őket. Például a rovarpopulációk csökkenése leírható a beporzási arányok változásaként, de át is keretezhető az ökoszisztéma azon "képességének" elvesztéseként, hogy támogassa a terményeket. Hasonlóképpen, a talajban a mikrobiális aktivitás csökkenése leírható lassabb lebontáshoz vezetőként, de a rendszer azon kudarcaként is, hogy fenntartsa a talaj termékenységét.
A különbség aközött, hogy leírjuk, hogyan történik valami, és értékítéleteket hozunk arról, hogy az eredményül kapott folyamatok mire valók, számít, ha tisztán akarunk gondolkodni arról, mi történik, amikor az ökoszisztémák változnak. Ha ezt a kettőt nem tartjuk külön, az "ökoszisztéma-funkció" gondolata több súlyt kezd hordozni, mint amennyit elbír.
Mi a helyzet a funkcionális nyelv használatának szokásos okaival? Az ökoszisztéma-folyamatok esetében a "kiválasztott hatások" elmélete nem működik. Először is, az ökoszisztémákat nem a természetes szelekció formálja egységes egységként. Az Amazonashoz hasonló erdőt gyakran "bolygónk tüdejének" nevezik, de semmi közös nincs az emberi szervekkel vagy bármely más, a természetes szelekció által formált egységes egységgel. Az esőerdőknek, mint minden ökoszisztémának, nincsenek kiválasztott hatásaik. Nem szaporodnak. Határaik gyakran átmenetiek. Még az is vitatható, hogy egyértelmű biológiai entitások-e.
A növények szenet fixálnak, a mikrobák lebontják a szerves anyagot, és az erdei állatok tápanyagokat terjesztenek. Ezek a folyamatok egyszerűen leírhatók. De túl könnyű megtenni a következő lépést, és azt mondani, hogy az esőerdő a szén tárolására való. Amikor egy ökoszisztéma stabilitásának fenntartásáról beszélünk, elkezdhet úgy hangzani, mintha azt mondanánk, mit kellene tennie a rendszernek. De minden ilyen állítás szükségszerűen emberközpontú. Tehát ha azt mondjuk, hogy egy ökoszisztéma meghibásodik, azt is meg kell kérdeznünk: ki számára hibásodik meg, és milyen célból? Ezek a kérdések feltárják a rejtett feltételezéseket a nyelvünkben, és megmutatják az ökológiai folyamatok és az emberi célok összekeverésének kockázatait.
Tudatában voltak-e az ökológusok a szavak mélyebb jelentésének, amelyekkel az ökoszisztémákat leírták? Igen, tudatában voltak. Megkérdeztem Peter Calow-t, a Functional Ecology alapító társ-szerkesztőjét, hogyan kapta a folyóirat a nevét, és voltak-e aggodalmai a "funkció" szó ökoszisztémákra való alkalmazásával kapcsolatban. Azt mondta, "kényelmesen érezte magát a funkció fogalmával, amely a fajokon belüli adaptációra vonatkozik a természetes szelekción keresztül", de "kevésbé érezte kényelmesen, hogy ökoszisztémákra alkalmazzák". A British Ecological Society publikációs bizottsága, amely a folyóiratot felügyeli, hosszasan vitatta a kérdést, mielőtt Calow szavaival élve "belefáradtak a megvitatásába", és megállapodtak a címben. Emlékezett rá, hogy a "funkcionális" kifejezést nem gondolkodás nélkül használták; a koncepcionális kényelmetlenség ellenére választották, főként azért, mert a folyóirat olyan cikkeket akart publikálni, amelyek összekapcsolják az ökológiát a fiziológiai kutatással, ahol a funkcionális fogalmak jól megalapozottak voltak, és többnyire a kiválasztott hatások elméletén keresztül értelmezték őket.
Egy másik hely, ahol érdemes keresni, a mérföldkőnek számító Biodiversity and Ecosystem Function (1993) című könyv, amely egy 1991-es németországi szimpóziumon alapul, és részben az UNESCO Ember és Bioszféra programja támogatta – ami egy beszédesen nem-semleges és nyíltan emberközpontú kezdeményezés. Mind a szponzoráció, mind maga a könyv tükrözi ezt a fókuszt. Az előszóban a néhai Paul Ehrlich ökológus elmagyarázza a könyv intellektuális alapját: "Az emberiség számára különösen érdekes a biodiverzitás kapcsolata az ökoszisztémák által nyújtott szolgáltatások sokféleségével, és különösen e szolgáltatások áramlásának stabilitásával, mint például a légkör gázösszetételének fenntartása, a talajok megőrzése, a tápanyagok újrahasznosítása és az élelem biztosítása a tengerből."
Ezután újra előveszi a "szegecskihúzó" analógiát, amelyet korábban a Extinction (1981) című környezetvédelmi klasszikusban vezetett be, amelyet Anne Ehrlich-lel közösen írt. Az ökoszisztéma minden egyes faját egy repülőgép szárnyának szegecseként írták le: távolíts el egy szegecset, és a gép még repül, de távolíts el elég sokat, és a gép meghibásodik, általában katasztrofálisan. A feltételezés az, hogy a "meghibásodás" számít, mert a repülőgép értéke az emberek biztonságos szállításában rejlik. A metafora erőteljes, de tökéletlen. A szegecsek statikusak, teljesen felcserélhetők, és egyetlen célt szolgálnak; a fajok dinamikusak, egyediek, és a viselkedések széles skáláját mutatják, amelyek a kontextussal változnak. Fontos, hogy a szegecseket tervezőmérnökök helyezték el. Ehrlich analógiája becsempészi azt az elképzelést, hogy az ökoszisztémáknak, akárcsak a gépeknek, van egy megfelelő konfigurációjuk, és bármilyen eltérés meghibásodás.
Az elmúlt néhány évtizedben ez a fajta metaforikus gondolkodás fontos politikai munkát végzett. A biodiverzitás elvesztését úgy beállítani, mint a szegecsek elvesztését egy repülőgép szárnyáról, egyértelművé teszi a tétet a döntéshozók és a nyilvánosság számára. Szépen illeszkedik az "ökoszisztéma-szolgáltatások" programjához is, amely közvetlenül kapcsolja össze az ökológiai tudományt az emberi jóléttel. Ebben a politikai kontextusban az "ökoszisztéma-funkció" koncepcionális csuklópánttá válik: bemutatható az ökológiai folyamatok pusztán tudományos mérőszámaként, miközben helyettesítőjeként is szolgál azoknak az előnyöknek, amelyeket ezek a folyamatok az embereknek nyújtanak. Ez a kettősség erőssé tette a kifejezést, de biztosította azt is, hogy a teleologikus és értékterhelt jelentések, amelyek miatt a tudósok magánéletben aggódtak, tovább éljenek a nyilvános vitában.
Mit tegyünk az ökológiai funkció fogalmával? Az én szemszögemből az ökoszisztémákról csak akkor mondható, hogy meghibásodnak, ha átveszik vagy emberi célokra használják őket. Például, ha felveszek egy követ, hogy papírnehezékként használjam, vagy ha egy vizes élőhelyet vízszűrő rendszerként jelölnek ki, akkor a vízszűrő képességének megzavarása joggal tekinthető meghibásodásnak. Hasonlóképpen, ha egy erdőt szén-dioxid tárolására kezelnek, a szén-dioxid-tároló kapacitásának csökkenését kudarcnak kell tekinteni. Ezekben az esetekben a meghibásodás gondolata nem magából az ökoszisztémából származik, hanem az ember
