Кіріспе

Америкалық қоршаған ортаны зерттеу және биология профессоры Тайлер Волк Нью-Йорк университетінде қоршаған ортаны зерттеу және биология бойынша зейнеткер профессор. Оның ғылыми қызығушылықтары жүйелердегі форма мен функция принциптері (метапаттерн ретінде сипатталған), жаһандық өркендеуге қатысты экологиялық мәселелер, CO2 және жаһандық өзгерістер, биосфера теориясы және Жер динамикасындағы өмірдің атқаратын рөлі.

Қоршаған ортаны зерттеу және оқыту

Дейл Джеймисон, Кристофер Шлотман және басқалармен бірге Волк Нью-Йорк университетінде 2007 жылдың күзінде іске қосылған салааралық Экологиялық зерттеулер бағдарламасын жоспарлауға және дамытуға көмектесті. 2014 жылдың күзінде Экологиялық зерттеулер Нью-Йорк университетінің Өнер және ғылым факультетінің бөліміне айналды. Волк 2003-2004 және 2007-2008 оқу жылдары үшін Нью-Йорк университетінің "Алтын он екілік" оқыту сыйлығымен марапатталды. 2008-2009 оқу жылында Волк университеттердің барлығы бойынша танымал оқытушысының сыйлығын алды.

Биосфералық ғылым

Ол ғаламдық масштабта өмір туралы білімге ұмтылады; өткен, қазіргі және болашақ. Оның бірлескен зерттеулері биосфераны түсінуге үлкен үлес қосты, "биосфера" – атмосфераның, мұхиттың, топырақтың және тіршіліктің біріктірілген жүйесі ретінде анықталды. Волктың ғаламдық көміртек циклын модельдеуі көміртек және басқа элементтердің әлемдік мұхиттарда таралуына биологиялық және физикалық-химиялық факторлардың әсерін сандық тұрғыдан бағалады. Өте ұзақ уақыт бойы биологиялық эволюция Жердің жылулық және химиялық жағдайларын қалыптастыруда таза физикалық күштермен бірдей маңызға ие болды. Мысалы, кальций карбонатынан қабықшасы бар планктонның эволюциясы атмосфералық CO2 деңгейін арттырып, Жердің климатын қосымша жылыжай эффектісіне итермеледі. Гүлді өсімдіктердің (ангиоспермалардың) эволюциясы кері әсер етті, континенттерде химиялық ыдырау жылдамдығын арттыру арқылы Жерді салқындатып, CO2 деңгейін төмендетті. Волктың әріптесі Дэвид Шварцманмен бірлескен жұмысы, ежелгі бактериялық төсектемелер мен қабықшалардың қызметі сияқты, жалпы "биотиктік ыдыраудың күшеюі" Жерді абиотикалық Жерге қарағанда 30 градус Цельсийден жоғары салқындатқанын көрсетті (нақты бағалау бойынша). Егер микроорганизмдер Жердің температурасын төмендетпегенде, кейбір белоктар өсімдіктер сияқты жоғары сатыдағы тіршілік формаларының эволюциясына жеткілікті тұрақтылыққа ие болмас еді. Америка геофизикалық одағының Гая гипотезасы жөніндегі Чепмен конференциясында (Валенсия, Испания, 2000) Волк бағдарламалық комитет мүшесі болды және оның баяндамасы 2004 жылы "Гая – бұл қосалқы өнімдердің толып жатқан әлеміндегі өмір" деген тақырыпта жарияланды. Волк Джеймс Лавлок, Тим Лентон және Дэвид Уилкинсонмен "реттеу" термині және "Гая" құрылымына қатысты мәселелерді талқылады. Сондай-ақ Волк биосферадағы энтропия рөлі туралы Аксель Клейдонмен ашық пікір алмасты.

НАСА-ның өмірді қолдау жүйесі

Футуристикалық ғарыш жобаларында NASA-да жұмыс істей жүріп, Волк "жабық экологиялық өмірді қолдау жүйелері" (CELSS) деп аталатын элементтердің айналымын модельдеу үшін математикалық модельдер құрды. 1986-1998 жылдар аралығында ол осы өңделген өмірді қолдау ғылыми саласында белсенді жұмыс істеді, NASA-ға Ай мен Марста ғарышкерлерді тірі ұстайтын жүйелерді жоспарлауға көмектесті. Әріптесі Джон Раммельмен бірге ол өсімдік өндірісінің, адам метаболизмінің және қалдықтарды өңдеудің ағындары мен химиялық өзгерістерін байланыстыратын алғашқы компьютерлік модельдерді жасады. Содан кейін Волк өнімділікті жақсарту үшін өсімдіктердің өсуі мен дамуын модельдеуге көшті, Юта штатының университетіндегі және Флорида, Техас және Калифорниядағы NASA орталықтарындағы тәжірибешілермен бірлесіп жұмыс істеді, әсіресе Юта штатының университетінен өсімдік физиологы Брюс Багби және Кеннеди ғарыш орталығынан Реймонд Уилермен бірге ғылыми еңбектер жариялады, сондай-ақ докторанттары Франческо Тубиелло мен Джеймс Кавазоннимен де жұмыстасты.