Ynni, gwaith a chymhlethdod

‘Iâ yn ddŵr’, Yr Ynys Las, 2014 gan Sara Penrhyn Jones

Fy mwriad yn yr erthygl hon yw cyflwyno dehongliad o hanes bywyd ar ein planed dros 4.5 biliwn blwyddyn ei bodolaeth, gan dynnu sylw arbennig at rai cyfnewidiadau sylfaenol yn yr atmosffer a’r lithosffer. Gwnaf hyn yn nhermau’r berthynas sydd rhwng ynni a’r gallu a ddaw yn ei sgil i gyflawni gwaith. Craidd fy nehongliad yw bod modd adnabod chwe chwyldro ynni ffurfiannol yn hanes ein planed, ac ynddynt, amlygir patrymau cyson. Yn benodol, drwy ffrwyno ffynhonnell newydd o ynni, cyfyd y potensial nid yn unig i gyflawni gwaith ychwanegol; gall y gwaith hwnnw arwain at greu cymhlethdod materol, ac, yn ein byd presennol ni, gall arwain at gynhyrchu cymhlethdod cymdeithasol cynyddol. Ceisiaf ddadansoddi yn y fan hon y patrymau arwyddocaol a chyflwyno eu goblygiadau yn fanylach, gan eu hystyried mewn perthynas â’r seithfed chwyldro, sef y chwyldro sydd ar ein gwarthaf heddiw.

Ymdriniaf â chynfas eithriadol o eang, sy’n pontio sawl maes academaidd – ymgais fentrus, mi dybiaf, onid ffôl efallai. Does ond gobeithio, felly, y byddai’r athrylith mawr ei hun, Edward Lhuyd, yn cymeradwyo f’ymdrechion ac yn cytuno, efallai, â’m casgliadau!

Dymunaf bwysleisio fy mod yn adeiladu ac yn ymhelaethu ar waith sawl rhagflaenydd. Yn 1912 ysgrifennodd Wilhelm Ostwald, enillydd Gwobr Nobel mewn cemeg, y canlynol: ‘ynni rhydd yw’r cyfalaf a ddefnyddir gan greaduriaid o bob math, a thrwy ei drosglwyddiad mae pob peth yn digwydd’ (Der Energetische imperativ, 1912). Datblygwyd syniadaeth Ostwald gan nifer o awduron diweddarach, gan gynnwys Howard Odum, yr arloeswr ym myd ecoleg, a gyflwynodd fap o lif ynni a mater yng nghyfundrefn byd natur (Environment, Power and Society, 1971). Mae Václav Smil, yn ei gyfrol Energy and Civilization: A History (2017), hefyd yn trafod dylanwad ynni fel sylfaen holl brosesau natur a holl weithredoedd dynoliaeth, ac mae’r ymwybyddiaeth o bwysigrwydd llif ynni yn greiddiol yng ngwaith James Lovelock, tad damcaniaeth Gaia.

Yn y rhan gyntaf hon o’r erthygl amlinellaf brif nodweddion y chwe chwyldro hanesyddol ynghyd â goblygiadau’r cysyniad hanfodol, er llai cyfarwydd, o ‘homeostasis’, cysyniad a gaiff ei egluro’n fanylach isod. Ystyriaf fod y chwe chwyldro yn gyfraniadau ffurfiannol i ddatblygiad ein bydysawd a’n byd presennol, yn ogystal â chydnabod bod y gwyddorau biolegol, daearegol, cymdeithasegol a’r deallusol hefyd wedi cyfrannu’n allweddol i hanes ein cread. Yn ail ran yr erthygl, i’w chyhoeddi yn rhifyn Haf 2018 O’r Pedwar Gwynt, byddaf yn trafod y casgliadau a’r patrymau a amlygir yn y chwe chwyldro, gan ystyried eu cyfraniad wrth i’r byd wynebu natur heriol y seithfed chwyldro.

Fel yr awgrymais uchod, ym mhob un o’r chwe chwyldro gwelir ynni yn cael ei drawsnewid i greu cymhlethdod materol. Yn hyn clywir adlais o hafaliad enwog Einstein [e = mc2 ] sy’n diffinio’r berthynas ffisegol rhwng ynni a mater. Wrth gwrs, nid wyf am hawlio perthynas fesuradwy debyg. Er bod y berthynas rhwng ynni a datblygiad materol yn greiddiol, ac yn sylfaenol, nid yw’n esbonio nifer o ddatblygiadau hynod bwysig a ddaeth yn ei sgil megis, er enghraifft, esblygiad celloedd amlgellog a gwahaniaethiad celloedd (differentiation) mewn anifeiliaid a phlanhigion.

Y SYNIADAETH WYDDONOL

Mewn ffiseg diffinnir ynni fel ‘y gallu i wneud gwaith’, er bod tarddiad yr ynni a’r gwaith a gyflawnir yn dra amrywiol. Defnyddiaf ddwy enghraifft i egluro hyn. Gellir ffrwyno’r ynni mewn dŵr sy’n llifo o ben y mynydd i’r dyffryn islaw – sef ynni a ddaw drwy rym disgyrchiant – i droi tyrbin i greu ynni mecanyddol; ac o gyplysu grymoedd electromagnetig i’r tyrbin, gellir cynhyrchu trydan, sef llif o electronau i lawr graddiant ynni. Gellir defnyddio’r trydan i gynhesu tân trydan (gwres ymbelydrol), neu i oleuo lamp (ymbelydredd gweledol), neu i bweru ein cyfrifiaduron a’n rhewgelloedd. Yr ail enghraifft berthnasol yw’r ynni cemegol sydd mewn sylweddau carbon fel petrol neu siwgr. Os yw’n sylwedd rhydwythiol (reduced), yn aml gyda sawl moleciwl o hydrogen ynddo, yna, o’i ‘fudlosgi’ (yn dechnegol, ei ocsideiddio), rhyddheir ynni. Yn achos petrol, mae’r ynni yn gyrru ein moduron (ynni mecanyddol a chinetig) ac, yn achos y siwgrau, mae’n cynnal ein cyrff. Yn ôl y cysyniad ffisegol, pŵer yw’r ynni a ddefnyddir i wneud gwaith dros amser penodol, heb wrth gwrs ystyried gwerth nac amcan y gwaith. Yn ganolog i’r erthygl hon mae’r syniad o ynni yn galluogi gwaith, a gwaith, yn ei dro, yn creu pŵer.

Yn ogystal â’r ddibyniaeth ar lif o ynni, y mae trosglwyddiad gwybodaeth yn hanfodol i alluogi bywyd i fodoli ac i genhedlu. Ymgorfforir gwybodaeth yn y cod genetig sydd yn rhan o linynnau DNA. Mae’n bwysig nodi mai dim ond mewn celloedd, sy’n berchen ar gyfansoddiad cemegol arbennig, ac sydd o dan reolaeth fanwl, y gellir darllen negeseuon DNA yn gywir. Hynny yw, mae celloedd yn gwbl hanfodol i fywyd. Y mae gan bob cell beirianwaith cywrain i sicrhau bod ganddynt gyfansoddiad biocemegol cywir a chyson sy’n eu galluogi i ymateb i newidiadau allanol er mwyn cynnal y cysondeb mewnol – proses a elwir yn homeostasis.

Y CHWE CHWYLDRO HANESYDDOL

Gwelir yn y tabl isod amlinelliad o’r chwe phrif chwyldro ynni hanesyddol, ynghyd â rhai o’u nodweddion ac amseriad y digwyddiadau. Cyfeiriaf hefyd at y seithfed chwyldro yr ydym yn byw drwyddo ar hyn o bryd. Diddorol yw cymharu fy rhestr â rhai a luniwyd o safbwyntiau ‘geneteg esblygiadol’ (gw. Eörs Szathmáry, John Maynard Smith, ‘The Major Evolutionary Transitions’ yn Nature, 1995; 371) a ‘systemau daearol’ (Gaia) (gw. Tim Lenton, Andrew Watson, Revolutions that Made the Earth, 2011). Sut mae’r sgwarnogod hyn yn cyfrannu at y cyflwyniad?
 

Y CHWYLDRO CYNTAF – EGNÏO BYWYD DRWY FFRWYNO’R YNNI MEWN GRADDIANT O BROTONAU AC ELECTRONAU

Cyfeirir yn aml at enynnau DNA a’r helics dwbl, a’r dystiolaeth ryfeddol fod cod bywyd wedi ei argraffu mewn llythrennau (triawdau o fasau) mewn llinynnau DNA. Newidiodd darganfyddiadau James Watson a Francis Crick a’u cyfoedion, a arweiniodd at adnabod strwythur DNA yn 1953, nid yn unig ein byd-olwg ond hefyd ein gallu i arbrofi ac i ymyrryd ym meysydd peirianneg enetig a meddygaeth. Llwyddodd llyfrau fel The Selfish Gene (1976) i boblogeiddio’r maes ac i wneud yr awdur Richard Dawkins yn fyd-enwog – yn eilun i rai ond yn elyn i eraill. Ond mae DNA ynddo’i hun yn gemegolyn hynod sefydlog a dyna paham mae’n werthfawr mewn ymchwiliadau fforensig ac yn gymorth i olrhain esblygiad rhywogaethau, megis dyn.

Lawn mor bwysig i fywyd, er nad yw’n rhan o’r ymwybyddiaeth gyffredin, yw’r ffaith fod pob cell fywiog yn gwbl ddibynnol ar ddefnyddio llif cyson o ynni i’w chynnal. Mae’n ofynnol cyrchu llif di-dor o ynni i gadw celloedd yn bell o gydbwysedd gyda’u hamgylchedd, gan sicrhau bod eu cyfundrefn fewnol yn fanwl gyson ac yn addas i gynnal bywyd. Yn benodol, rhaid wrth y cysondeb mewnol hwn i alluogi darllen yn gywir y negeseuon mewn DNA (mewn ribosomau) ac i ddefnyddio’r wybodaeth i gynhyrchu prodinau – catalyddion pob gweithgaredd yn y gell. I gyflawni hyn rhaid i bob cell feddu ar allu ‘homeostatig’ manwl. Yn ôl damcaniaeth enwog Erwin Schrödinger (What is Life?, 1944), y gallu i greu ynys o drefn (sef y gell) mewn llif o ynni yw hanfod bywyd, er bod y tueddiad ffisegol yn arwain at anhrefn.

Yn ôl damcaniaeth Nick Lane (The Vital Question: Why is Life the Way It Is?, 2015), y ffynhonnell ynni a alluogodd y gell gyntaf i fodoli ac, yn ddiweddarach, i atgynhyrchu, oedd graddiant naturiol pH, sef graddiant o brotonau [H+]. Mae graddiannau naturiol tebyg yn bodoli heddiw mewn llif o ddŵr alcali. Mae’r dŵr alcali hwn yn tasgu o grombil y ddaear drwy dyrau thermol o greigiau rhydyllog sy’n codi o wely’r cefnforoedd. Yn ôl y ddamcaniaeth, esgorodd y peirianwaith naturiol hwn ar amgylchiadau addas wnaeth ganiatáu i’r proto-gelloedd cyntaf esblygu’r peirianwaith bywydegol gwreiddiol. Defnyddiwyd y graddiant o brotonau [H+] ac electronau [e-] i yrru nanobeiriant – yr ensim ATPase – i gynhyrchu ATP, sef yr ‘arian ynni’ sy’n egnïo ac yn rheoli gwaith y gell; hynny yw, troi’r ynni ffisegol (yn y graddiannau o brotonau) yn ynni cemegol. Hwn, yn ôl y ddamcaniaeth, oedd y cam tyngedfennol wnaeth alluogi bywyd i fodoli ar ein planed ac a gynhaliodd y gofod mewnol biocemegol sefydlog.

Mae’r dystiolaeth yn awgrymu i’r broses hon ddatblygu ar blaned Daear oddeutu 4 biliwn o flynyddoedd yn ôl. Yn rhyfeddol, goroesodd bron yn ddigyfnewid yn y celloedd sy’n rhan o adeiladwaith pob creadur heddiw, gan gynnwys dyn.

Yn y cyfnodau cynnar – yr Hadean a’r Archaean – ychydig o ffynonellau electronau egnïol oedd yn bodoli ac yr oedd y derbynyddion angenrheidiol i fewnsugno electronau llai egnïol hefyd yn brin. Yn ôl pob tebyg, yr oedd y potensial i greu amrywiaeth bywyd yn gyfyng. Eto, hwn oedd y cam tyngedfennol a egnïodd fywyd a dechrau’r broses o drawsnewid ynni i fod yn gymhlethdod materol dyrys a rhyfeddol, sef yn gelloedd byw. O ganlyniad, newidiwyd ein planed, nid yn unig yn fywydegol ond hefyd yn gemegol, megis yng nghyfansoddiad cemegol y môr, yr awyr a’r ddaear yn ei chreigiau gwaddod.

Am gyfnod o ddau biliwn o flynyddoedd, dim ond bywyd ungell syml, a elwir yn gelloedd procariotig, a fodolodd. Nid oeddynt, ac yn wir nid ydynt, yn meddu ar saernïaeth faterol fewnol amlwg. Er hynny, datblygodd dau uwch raniad o fywyd procariotig, sef bacteria, enw lled gyfarwydd i ni bellach, ac archaea, enw llai cyfarwydd ar fath o fywyd procariotig a ddarganfuwyd yn gymharol ddiweddar.

YR AIL CHWYLDRO – CYNAEAFU’R HAUL AC ESBLYGIAD Y PEIRIANWAITH FFOTOSYNTHETIG

Er bod tystiolaeth i rai bacteria ac archaea wneud defnydd cyfyngedig o ynni’r haul, yr ail chwyldro tyngedfennol oedd esblygiad ffotosynthesis llawn i egnïo’r graddiannau o brotonau ac electronau.

Yn ystod ffotosynthesis, defnyddir ynni’r haul i hollti dŵr gan gynhyrchu nwy ocsigen (sy’n dianc i’r awyr) a rhyddhau electronau [e-] a phrotonau [H+] egnïol. Defnyddir yr ynni hwn trwy’r un gyfundrefn ar gyfer troi’r ynni trydanol yn ynni cemegol a ddisgrifiwyd yn fras yn Chwyldro 1. Yna defnyddir yr ynni cemegol i fachu nwy cabron deuocsid o’r awyr i gynhyrchu siwgrau. Yr ynni cemegol yn y siwgrau hyn yw sylfaen y gadwyn fwyd sy’n cynnal bron holl fywyd ein planed.

Gelwir y bacteria a esblygodd y gallu i ffotosyntheseiddio yn seianobacteria [cyanobacteria] gan eu bod yn cynnwys cyflawnder o sylweddau gwyrdd eu lliw – sef y cloroffyl sy’n cipio ac yn adweithio â ffotonau egnïol o’r haul (gw. Tim Lenton, Andrew Watson, Revolutions that Made the Earth, 2011 a Park S Nobel, Physicochemical and Environmental Plant Physiology, 1991). Adeiladwyd Chwyldro 2 yn rhannol ar gefn Chwyldro 1, felly. Ceir trafodaeth fanwl ar y camau angenrheidiol a alluogodd ffotosynthesis i ddigwydd ac ar ei ddylanwad yn ocsigeneiddio ein Daear yn llyfr Lenton a Watson. Ac mae’n werth nodi wrth fynd heibio fod enghreifftiau o hen drefn fiolegol gyn-ffotosynthetaidd yn bodoli hyd heddiw, megis mewn ogofâu a mwyngloddiau ger Llanrwst.

Y TRYDYDD CHWYLDRO – ESBLYGIAD CELLOEDD EWCARIOTIG EGNÏOL

Er bod y trydydd chwyldro yn anghyfarwydd i lawer, hwn oedd y cam sylfaenol a arweiniodd at fywyd amlgellog cymhleth fel y gwelir mewn planhigion ac anifeiliaid. Mae gan gelloedd ewcariotig saernïaeth fewnol hynod gywrain. Ni cheir bodau byw amlgellog heb iddynt fod wedi eu hadeiladu o gelloedd ewcariotig. O safbwynt bioleg y gell, mae llawer yn gyffredin nid yn unig rhwng dyn ac epa, ond rhwng dyn a banana a malwoden a ffwng. Nid oes tystiolaeth i gelloedd ewcariotig fodoli yn y cofnod ffosil am y ddau biliwn o flynyddoedd cyntaf, sef tua hanner oes hanes ein planed. Yn y cyfnod maith hwn dim ond bywyd ‘syml’ ungellog oedd yn bodoli. Eto, yr oedd gan y celloedd ‘syml’ procariotig hyn alluoedd biocemegol neilltuol, rhai sydd ymhell y tu hwnt i alluoedd bodau amlgellog fel anifeiliaid.

Beth felly a esgorodd ar gelloedd ewcariotig a’r cymhlethdod materol a ddaeth yn eu sgil? Dengys tystiolaeth enetegol a biocemegol ddiamwys mai mewn uniad symbiotiadd rhwng dwy gell brocariotig – un yn facteria a’r llall yn archaea – y ffurfiwyd y gell ewcariotig.

Hyd y gwyddom, dim ond unwaith mewn hanes y digwyddodd yr uniad hwn, a hynny oddeutu 1.8 biliwn o flynyddoedd yn ôl. Oherwydd gofod cyfyngedig yr erthygl hon, rhaid hepgor trafod anferthedd a chymhlethdod yr uniad tyngedfennol hwn, ond gellir nodi rhai ffeithiau arwyddocaol. Yn dilyn traflyncu’r ‘bacteriwm’ gan yr ‘archaea’, esblygodd y bacteria mewnol dros amser i fod yn feitocondria. Rydym yn gyfarwydd â meitocondria fel y pwerdai mewn celloedd sydd hefyd yn meddu ar ychydig o DNA oherwydd y drafodaeth ddiweddar am blant tri rhiant. O’r fam yn unig yr etifeddir y meitocondria ac mae’r darganfyddiad hwn yn eithriadol bwysig i olrhain y camau yn esblygiad dynoliaeth a’r ddamcaniaeth ynghylch yr Efa wreiddiol. Yn dyngedfennol, o ganlyniad i’w draflyncu, collodd y bacteriwm bron y cyfan o’i DNA wrth esblygu i fod yn feitocondrion. Yn arferol, mewn celloedd procariotig, defnyddir tua 80% o holl ynni’r gell ganddi er mwyn atgynhyrchu ei hun ac i egnïo prosesau darllen negesau’r DNA a’u defnyddio i syntheseiddio’r prodinau angenrheidiol. Golyga hyn gyfyngiad egnïol enfawr ac ymddengys mai byw i epilio, a dim llawer mwy, y mae bywyd procariotig, heb yr ‘ynni sbâr’ i arbrofi gyda ffurfiau gwahanol ar fywyd.

Symbiosis oedd wrth wraidd esblygiad celloedd ewcariotig, felly, a chynhwysai’r rhain niwclews gwirioneddol yn ogystal â chromosomau a ddatblygodd ryw. Yn sgil rhyw, cafwyd y potensial i gyfnewid ac i gymysgu genynnau’r gwryw a’r fenyw drwy feiosis a meitosis. Hyn sydd, gyda chyfraniad mwtanau, yn creu’r deunydd crai ar gyfer detholiad naturiol a’i rym trawsnewidiol, fel y datgelwyd yn namcaniaeth Darwin a Wallace. Lynn Margulis a gynigiodd y ddamcaniaeth am esblygiad y gell ewcariotig yn wreiddiol, ond diweddarwyd y ddamcaniaeth gan Nick Lane drwy danlinellu pwysigrwydd ynni yn y broses hon. Mae’n honni bod gan bob genyn mewn cell ewcariotig hyd at 300,000 gwaith yn fwy o ynni i weithredu na’r genynnau cyfatebol mewn celloedd procariotig. Casgliad Lane, felly, yw mai’r chwyldro ynni hwn a alluogodd i fywyd ffynnu, i ledaenu ac i amlhau, gan arwain yn y diwedd at greu bodau amlgellog soffistigedig fel anifeiliaid a phlanhigion uwch.

Parhaodd y galw am homeostasis mewn celloedd ewcariotig unigol ac, wrth gwrs, mewn creaduriaid cymhleth amlgellog. Rhaid oedd datblygu systemau rheoli mwy soffistigedig i alluogi’r celloedd ewcariotig unigol, gyda’u hisraniadau mewnol megis meitocondria a gwagolion, i gydlynu ac i ffynnu. Rhaid hefyd gymathu a chydlynu gweithgareddau’r celloedd unigol mewn bodau amlgellog, yn ogystal â sicrhau bod gweithgareddau’r uned integredig yn ymateb i’w hanghenion mewnol ac i’w hamgylchedd. Trosglwyddir felly wahanol negeseuon cemegol a thrydanol (e.e. nerfau) mewn bodau amlgellog. Y negeseuon hyn sy’n caniatáu iddynt synhwyro ac ymateb ac, i raddau, i reoli eu hamgylchedd ar lefel y celloedd unigol yn ogystal ag ar lefel y cyfan integredig.

Mae’n bwysig tanlinellu’r goblygiadau canlynol. Yn y byd procariotig trosglwyddir DNA o un gell i’r llall yn lled hawdd; proses sy’n cyflymu addasiad microbau i wrthsefyll gwrthfiotigau, er nad yw’n tueddu at ddetholiad Darwinaidd. Nid arweiniodd chwaith at greu amlgellogrwydd dros gyfnod o biliynau o flynyddoedd. Yn y byd ewcariotig, ar y llaw arall, arweiniodd esblygiad Darwin/ Wallace at greu math newydd o gystadleuaeth, y gystadleuaeth ffyrnig sy’n hawlio’r dychymyg poblogaidd, ‘nature red in tooth and claw’. Ond ni ddylid anghofio pwysigrwydd hanfodol cydweithio a symbiosis yn esblygiad a pharhad y drefn ewcariotig, a hefyd yn y cydweithio rhwng celloedd sy’n nodweddu amlgellogrwydd.

Er i’r celloedd ewcariotig cyntaf ymddangos oddeutu 1.8 biliwn o flynyddoedd yn ôl, araf iawn oedd ymlediad y newidiadau mawr a ddaeth yn eu sgil, gan gynnwys amlgellogrwydd. Bu sawl cyfnod o drai a llanw yn fiolegol a daearyddol dros y milenia, a wynebwyd rhai argyfyngau enfawr megis y Cyfnod Pelen Eira [Snowball Earth]. Yn yr Oes Gambriaidd, oddeutu 540 miliwn o flynyddoedd yn ôl, gwelir yn y cofnod ffosil olion rhai o ragflaenwyr cyntefig y rhywogaethau sy’n bodoli heddiw. Digwyddodd cam symbiotaidd arall eithriadol bwysig oddeutu 440 miliwn o flynyddoedd yn ôl. Ceir tystiolaeth i rai celloedd ewcariotig draflyncu celloedd seianobacteria i greu planhigion syml (algae) ac, yn ddiweddarach, planhigion amlgellog. Y mesurau hyn a alluogodd i blanhigion uwch gychwyn coloneiddio tiroedd sych y Ddaear.

Yn y cofnod ffosil ceir tystiolaeth bod o leiaf bum difodiant bywyd trychinebus wedi digwydd ar ein planed. Digwyddodd y mwyaf dinistriol ohonynt oll yn yr Oes Bermaidd, er i’r mwyaf adnabyddus ddigwydd ar ddiwedd yr Oes Gretasig gyda diflaniad y deinosoriaid. Rhwng y pum trychineb, diflannodd dros 99% o’r holl rywogaethau a fu ar y blaned erioed. Pendiliodd y Ddaear rhwng cyfnodau eithriadol boeth a rhai hynod oer, ac yn ystod y gwahanol gyfnodau daearegol bu newidiadau sylweddol yn lefelau’r ocsigen yn yr awyr cyn iddo gyrraedd y lefel bresennol. Ffurfiwyd creigiau gwaddodol amrywiol eu cyfansoddiad, o galch i siâl, ac erydwyd creigiau eraill mewn cynyrfiadau folcanig ffrwydrol. Yn araf erydwyd y pinaclau yn wastadeddau ac yn ddyffrynnoedd. Crwydrodd y platiau tectonig ar hyd wyneb y blaned gan ddifrodi rhai cyfandiroedd cyfan a chodi eraill yn eu lle. Cafwyd cyfresi o oesoedd rhewlifol ac, o ganlyniad, newidiodd lefel y môr ddegau o fetrau. Ond er gwaetha’r holl amrywiol rwystrau, llwyddodd bywyd i addasu ac i oresgyn, i amlhau ac i ddatblygu mathau mwy cymhleth o fywyd, a hyn oll yn ategu pŵer ynni’r haul a detholiad naturiol Wallace a Darwin. Drwy’r holl gyfnewidiadau, parhaodd y cylchrediadau geocemegol angenrheidiol o nitrogen, carbon, ocsigen a sylffwr. Yr oedd y rhain yn hanfodol er mwyn cynnal bywyd.

Ar ôl y trydydd chwyldro, a thros gyfnod o un biliwn a hanner o flynyddoedd, esblygodd bywyd ar ein Daear i ymdebygu i’r cyfundrefnau bywydegol ac ecolegol yr ydym yn lled gyfarwydd â hwy heddiw. Yn anffodus, yn ein byd trefol, drwy ffilmiau a theledu yn unig y mae canran sylweddol ohonom yn profi cyfoeth naturiol ein byd.
 

‘Toddi’r tir dan ein traed’, Yr Ynys Las, 2014, gan Sara Penrhyn Jones

Y PEDWERYDD CHWYLDRO – GALLU, NID GRYM, A DYFODIAD YR HOMO CYNTEFIG

Oddeutu chwe deg miliwn o flynyddoedd yn ôl, ymddangosodd ffosilau a fyddai’n gynseiliau i deulu amrywiol y primatiaid, gan gynnwys y llinach a arweiniodd at y primat ‘doeth’, sef Homo sapiens. Ond oddeutu dwy filiwn o flynyddoedd yn ôl yn unig y daeth newid tyngedfennol – dyma’r Pedwerydd Chwyldro. Er i’r chwyldro hwn ymddangos yn dila ar y cychwyn, ymhen amser newidiodd gwrs a chydbwysedd ein byd mewn ffyrdd nas gwelwyd yn y pedwar biliwn o flynyddoedd blaenorol.

Yn ôl damcaniaeth Richard Wrangham (Catching Fire: How Cooking Made Us Human, 2009), y cam tyngedfennol ar y llwybr esblygiadol hwn oedd datblygiad coginio, neu, yn fwy manwl gywir, y gallu i ddefnyddio a rheoli ynni tân i goginio bwyd. Drwy wneud hynny ychwanegwyd yn sylweddol at dreuliant y bwyd a’r ynni a’r maeth a oedd ynddo. Buddsoddwyd yr ynni ychwanegol hwn mewn datblygu ymennydd mwy o ran ei faint, ei gymhlethdod a’i allu. Mae Wrangham yn cysylltu’r cam hwn ag ymddangosiad Homo erectus yn y cofnod ffosil oddeutu 1.8 miliwn o flynyddoedd yn ôl.

Mae Wrangham a gwyddonwyr eraill, megis Suzana Herculano-Houzel (The Human Advantage, 2016 ) a Jared Diamond (The World Until Yesterday, 2012), yn cyflwyno’r ffeithiau canlynol. Buddsoddir 25% o ynni dynol yn yr ymennydd, sy’n fuddsoddiad sylweddol fwy na’r 8–10% a fuddsoddir gan anifeiliaid eraill. I ddeall hyn yn nhermau ein bwydlen heddiw, mae’n cyfateb i fuddsoddiad o tua 500 cilocalori y person y dydd o’r 2,000 cCal sy’n angenrheidiol i fywyd dynol.

Mae tystiolaeth ddietegol gan anthropolegwyr yn awgrymu, oni choginnid bwyd, na allai’r drefn gyntefig o hela gyfrannu digon o galorïau i gynnal ymennydd dyn sylweddol ei faint, yn arbennig yn ystod cyfnodau llwm. Byddai bwyta cnawd amrwd o gymorth, ond heb ei goginio, anodd iawn fyddai ei dreulio. Adlewyrchir hyn yn ffurf gyntefig yr hominidau cynnar oedd â phenglogau enfawr, ymennydd bychan a dannedd a safnau cydnerth. Awgryma Herculano-Houzel y buasai bwydlen gyfyngedig yr hominidau cynharaf, o fyw drwy ‘hela/ hel’ a chan roi blaenoriaeth i oroesi ac atgynhyrchu, ddim ond yn caniatáu i ymennydd o tua 30,000 biliwn niwron ddatblygu. (I’w cynnal, roedd ein cyndadau, am filoedd o flynyddoedd, yn gwbl ddibynnol ar allu’r llwyth bach a’r teulu i ddal a lladd anifeiliaid gwyllt, i hel planhigion ac, ar yr arfordir, pysgod cregyn; o ganlyniad, roedd eu bwyd yn dymhorol ac yn ansicr.) Mewn cymhariaeth, awgryma y byddai gan Homo habilis (cyn-ddyn cynnar a fodolai 2.5 i 2 filiwn o flynyddoedd yn ôl yn llinach Homo erectus) ymennydd o tua 40–50 biliwn niwron, tra byddai gan yr ymennydd dynol heddiw oddeutu 90 biliwn niwron. O ganlyniad i’r buddsoddiad ynni yng nghelloedd yr ymennydd ac yn y trosglwyddiadau trydanol sy’n egnïo ein ‘meddyliau’, mae’r ymennydd dynol yn caniatáu i tua 100 triliwn (sef miliwn miliwn) o gysylltiadau synaptig ddigwydd rhwng y niwronau. Mae maint a chymhlethdod y ‘tynlapio’ yn yr adeiladwaith yn nodwedd unigryw o’r hil ddynol. Golyga hyn fod yn rhaid wrth fuddsoddiad sylweddol o ynni i fwydo’r peirianwaith ymenyddol – buddsoddiad sydd wedi talu ar ei ganfed.

Yn ôl y ddamcaniaeth, o fuddsoddi ynni mewn ymennydd gyda galluoedd amgenach, ychwanegwyd at allu’r hominidau cynnar i sicrhau mwy o fwyd, a thrwy hynny lansio rhywogaeth Homo ar lwybr esblygiadol effeithiol a chyffrous. Ar drywydd esblygiadol gwahanol, parhaodd yr epaod i fwyta bwydydd amrwd gan fuddsoddi’r ynni mewn nerth ac, o reidrwydd, mewn datblygu safnau a boliau mawr i gnoi a threulio’r bwyd. Awgryma data cymharol Herculano-Houzel mai’r epaod yw’r eithriadau ac iddynt ddilyn llwybr a oedd yn cul de sac esblygiadol. Yn ôl ei chanfyddiadau mae’r genws Homo wedi ymestyn ar hyd y llwybr a ragfynegir mewn ymennydd mwncïod llai.

Yn achos Homo, ei allu i reoli tân, sef troi ynni cemegol yn wres, a’i dysgodd i goginio ei fwyd ac, yn ddiarwybod iddo, i ryddhau hyd at ddwywaith yn fwy o ynni mewn calorïau nag y byddai wedi’i dderbyn o fwyta bwyd amrwd. Cyfrannodd Daniel Everett (How Language Began: The Story of Humanity’s Greatest Invention, 2017) ychwanegiad hynod gyffrous at ddamcaniaeth y chwyldro hwn drwy faentumio bod y newid yn ymennydd Homo erectus wedi ei alluogi i ddatblygu iaith, gan roddi iddo alluoedd esblygiadol newydd i ymdopi â gofynion mwy cymhleth ei gymdeithas. Dadleua fod gofynion cymdeithas estynedig yn ddibynnol ar alluoedd i gydgynllunio, i gyd-hela a chasglu, i gyd-goginio a bwyta, pan fyddai cyfathrebu ar raddfa led syml yn sgìl anhepgor i lwyddiant a pharhad y gymdeithas. Dyma, yn ôl dehongliad Everett, pryd y daeth symbolau gweledol ac ieithyddol yn rhan o gymdeithas dyn am y tro cyntaf, i’w datblygu dros gyfnod o filiwn o flynyddoedd wrth i ddiwylliant Homo erectus ledaenu a phoblogi’n llwyddiannus gyfandiroedd Affrica ac Ewrasia.

Yn groes i syniadaeth Noam Chomsky, mae Everett yn maentumio i ddatblygiad iaith, yn sgil y newid mawr yn yr ymennydd, alluogi datblygu galluoedd newydd yn yr hominidiau cynnar hyn (cymharer Robert C Berwick, Noam Chomsky, Why Only Us? Language and Evolution, 2015). Dadleua Everett fod gan Homo erectus, gyda’i alluoedd newydd, yr hyn sy’n angenrheidiol, yn esblygiadol, i ddatblygu ‘iaith’, oherwydd pwysau a chymhlethdodau ei fywyd cymdeithasol. Fel llwyth neu deulu estynedig yn cyd-hela/hel, yn gyd-ddibynnol, yn cyd-goginio a chyd-fwyta, onid oedd cyfathrebu a mesur o gyd-gynllunio lled soffistigedig yn anhepgor? Felly cyfyd yr angen am symbolau, am eirfa ac am iaith gynyddol gymhleth. Dros filiwn o flynyddoedd, datblygodd Homo erectus declynnau Acheulean a phentrefi y gwelir olion ohonynt hyd heddiw, a theithiodd o’i g/chartref tebygol yn Affrica ar draws hemisffer y Dwyrain i Tsieina. Yn ôl pob golwg, llwyddodd i groesi moroedd! Gwêl Everett hyn oll fel tystiolaeth o’r gallu i ddefnyddio iaith i gyfathrebu.

Y buddsoddiad chwyldroadol o ynni, felly, a arweiniodd, gam wrth gam, a thros tua miliwn a hanner o flynyddoedd, at allu deallusol yr hil ddynol ac, yn y diwedd, at ei goruchafiaeth ar blaned Daear. Mae’r dystiolaeth am ymddygiad epaod a dyn cyntefig yn awgrymu cystadleuaeth frwd am fwyd a chymar. O anghenraid, yr oedd cydweithio o fewn y teulu a’r llwyth hefyd yn anhepgorol bwysig i sicrhau bwyd. Roedd pwysau yn ogystal ar i ddynion a merched gydweithio a rhannu dyletswyddau er mwyn sicrhau goroesiad y teulu.

Mewn cymhariaeth â’r chwyldroadau biolegol a daearyddol blaenorol, cyfnod byr o amser, 1.5 miliwn o flynyddoedd, sy’n gwahanu Homo erectus oddi wrth ein llinach ni, sef Homo sapiens. Ymddengys i’r llwybr esblygiadol, o’r hominidau cynnar i Homo sapiens, fod yn droellog a chymhleth, ac yn eithriadol gystadleuol ar brydiau. Ceir tystiolaeth gadarn i’r dyn modern ymddangos ar diroedd safana dwyrain Affrica oddeutu 200,000 o flynyddoedd yn ôl (Damcaniaeth Efa a’i meitocondria), er bod tystiolaeth ddiweddar o Foroco yn awgrymu bod llinach Homo sapiens yn ymestyn yn ôl i gyfnod cynharach rhwng 250,000 a 350,000 o flynyddoedd yn ôl. Yn rhyfeddol, ymddengys i’n cefndryd agos iawn, sef dynion Neanderthalaidd, Denisofan a Ffloresiensis, gyd-fyw ac, i raddau, baru gyda ni cyn iddynt ddarfod â bod tua 40,000 o flynyddoedd yn ôl. Ymddengys i’n hil gynnar lwyddo i oroesi mewn byd o rwystrau cyntefig yn cynnwys anifeiliaid rheibus a hominidau cystadleuol.

Ynni’r haul a ffotosynthesis oedd yn cyflenwi’r ynni a oedd mewn bwyd, a’r tanwydd i’w goginio, a thrwy hynny yn cynnal eu bywyd. Ond, yn y Pedwerydd Chwyldro, yn ogystal â throsi ynni’r haul yn gelloedd ac yn greaduriaid materol cymhleth a soffistigedig, gwelir cnewyllyn y broses o droi ynni yn waith i greu celfi ac addurniadau ac i ysgogi cymhlethdod cymdeithasol.

Y PUMED CHWYLDRO – AMAETHU I SICRHAU MWY O FWYD

Ar ôl ei ymddangosiad, parhaodd Homo sapiens i fyw am o leiaf 180,000 o flynyddoedd yn y drefn ‘hel/hela/coginio’, a hynny mewn grwpiau bach gwasgaredig. Gyda diflaniad rhewlifau olaf Oes yr Iâ, oddeutu 12,000 CC, cychwynnodd y Chwyldro Amaethyddol mewn ardaloedd addas eu bywydeg, eu hinsawdd a’u priddoedd. Ar fryniau yn y Dwyrain Canol, oddeutu 9,000 o flynyddoedd yn ôl, ceir tystiolaeth i blanhigion gael eu dethol gan ddynoliaeth ar gyfer ailblannu a bridio, er mwyn sicrhau cnydau gwell. Digwyddodd cyfnewidiadau cyffelyb ond annibynnol oddeutu’r un amser mewn nifer o ranbarthau eraill yn y byd – yn Ne a Chanolbarth America, yn Affrica, ac yn Tsieina. Mewn ardaloedd tra gwahanol, meistrolwyd technegau tyfu a bridio planhigion a’u trosi o’u ffurfiau cyntefig yn gnydau ac yn fwydydd safonol megis gwenith, haidd, corn, tatws a reis, sy’n parhau i gynnal ein cymdeithas hyd heddiw. Ar gyfandir Ewrasia, llwyddwyd i ddofi anifeiliaid fel defaid, geifr, moch a gwartheg a’u hychwanegu at y fwydlen drwy eu cig a’u llaeth. Ychydig yn ddiweddarach, oddeutu 5,000 o flynyddoedd yn ôl, dofwyd cyfres o anifeiliaid pwn a gwaith megis ychen, camelod a cheffylau a’u defnyddio i lafurio dros eu meistri dynol.

Llwyddodd y Chwyldro Amaethyddol i grynhoi mwy o ynni ffotosynthetig i greu cyflenwadau mwy parhaol o fwyd at ddefnydd dyn. Ysgogodd hyn gymhlethdodau materol a diwylliannol newydd. Chwyddodd y boblogaeth yn sylweddol gan arwain at sefydlu cymdeithasau trefol sefydlog mewn rhai ardaloedd breintiedig, megis yn yr Aifft, Gorllewin Asia, Tsieina, a De a Chanolbarth America. Bellach yr oedd angen gweinyddu ac amddiffyn yr adnoddau. Datblygodd sgiliau cyfrif ac ysgrifennu. Cyfoethogwyd yr economi drwy gynnal crefftau arbenigol a masnach. Datblygodd yr angen i weinyddu buddiannau’r gymdeithas drwy gyfraith a threfn a llywodraeth gan arwain at greu rhaniadau hierarchaidd yn y gymdeithas. Gwelwyd twf mewn credoau a oedd, ar yr un llaw, yn cynnig cysur i’r difreintiedig ac, ar y llall, yn cyfiawnhau awdurdod a golud y brenhinoedd a’u cynghreiriaid. Datblygodd grym milwrol i amddiffyn adnoddau’r cymdeithasau sefydlog ac i geisio cipio adnoddau cymdeithasau cyfagos. Datblygodd mathau ychwanegol o gystadleuaeth a’r rheini, i raddau helaeth, yn gystadleuaeth am ynni.

Rydym yn dystion i’r gwychder materol a ddeilliodd o waith corfforol diflino’r dynion a’r merched ac uchelgais yr arweinwyr a amlygir yn eu palasau, eu temlau a’u beddrodau ysblennydd. Tystiant i gystadleuaeth a gorthrwm yn ogystal ag i’w gallu i sefydlu cydymdrechion cymdeithasol. Profodd lleiafrif bychan olud ond nid oedd bwydlen a maeth y bobl gyffredin yn llawer gwell na’u cyndeidiau, yr helwyr, ac roeddynt, o bosib, yn waeth os rhywbeth (gw. Yuval N Harari, Sapiens: A Brief History of Humankind, 2014). Er yr ymddengys i’r gyfundrefn newydd ddibynnu ar waith didostur y mwyafrif, tybiaf i’r drefn drefol gynnig cyfleoedd am well bywyd i amryw, a phosibiliadau cymdeithasol llawnach. Wrth gwrs, parhaodd yr hen fywyd dros ran helaeth o’r byd, gan barhau hyd at ein hoes ni mewn ardaloedd diarffordd fel Papua Guinea Newydd a fforestydd yr Amason.

Ni ellir gwadu i lwyddiant y Chwyldro Amaethyddol yn rhwydo mwy o ynni ffotosynthetig newid ffawd dynoliaeth ac iddo ysgogi datblygiad dysg, llenyddiaeth a chelfyddyd. Ond yr oedd i’r chwyldro ei wendidau yn ogystal â’i ragoriaethau. Un ffaeledd amlwg oedd y distryw a achosodd amaeth i ecoleg y byd drwy ddymchwel fforestydd, troi’r peithiau’n borfeydd, sychu gwlypdiroedd a dinistrio cynefinoedd naturiol anifeiliaid rheibus.

Y CHWECHED CHWYLDRO – YNNI NERTHOL A PHŴER I GREU DIWYDIANT

Ymledodd y drefn amaethyddol drwy Ewrop yn weddol gyflym gan gyrraedd Cymru oddeutu 5,000 o flynyddoedd yn ôl. Gwelwyd datblygiadau araf ac anghyson mewn technolegau cynhyrchu ynni, megis y gallu i ddefnyddio ynni’r gwynt a llif dŵr i yrru melinau a llongau i hwylio’r cefnforoedd. Defnyddiwyd peth glo i gynhesu tai ac, yn Tsieina, i gynhyrchu haearn. Drwyddi draw, ynni ffotosynthetig cyfoes oedd yn gyrru cymdeithas hyd nes cyn lleied â thri chan mlynedd yn ôl (gw. Hugh Thomas, An Unfinished History of the World, 1981 a Jared Diamond, The World Until Yesterday, 2013). Ond gyda chwilfrydedd, dyfeisgarwch ac ariangarwch yn cael eu hymgorffori mewn dysg, gwyddoniaeth, technoleg a chyfalafiaeth, agorwyd y drws i chwyldro newydd, sef y Chwyldro Diwydiannol.

Nid oes gofod i drafod y chwyldro yn fanwl yn yr erthygl hon ond gellir mesur ardrawiad y chwyldro yng ngeiriau’r masnachwr Matthew Boulton yn 1776. Boulton oedd noddwr James Watt, a ddatblygodd yr injan stêm led effeithlon gyntaf o’i bath, ac meddai Boulton wrth James Boswell, newyddiadurwr o’r cyfnod, ‘I sell, Sir, what the world desires to have – power.’ Mae ei eiriau yn adlewyrchu dyfeisgarwch ac uchelgais y cyfnod i weddnewid rheolaeth y byd drwy ddefnyddio ffynhonnell newydd o ynni; yr ynni hwnnw oedd i’w gynhyrchu drwy losgi tanwydd ffosil, sef gwaddol ffotosynthesis a storiwyd yng nghrombil y ddaear ers degau o filiynau o flynyddoedd. Hyn a newidiodd gwrs y byd ac a ryddhaodd ddynoliaeth o’i dibyniaeth ar ffotosynthesis cyfoes.

Carlamodd y chwyldro yn ei flaen gyda pheiriannau amgenach na dyfais flaengar Watt. Yn fuan dyfeisiwyd peiriannau trydan, olew, diesel a phetrol. Trwy losgi’r tanwydd cafwyd digonedd o ynni cyfleus at ddibenion diwydiant a thrafnidiaeth, gan newid effeithiolrwydd cynhyrchu a chrebachu pellteroedd y byd. Gweddnewidiwyd masnach a hamdden o ganlyniad. Addaswyd cynlluniau dinasoedd i dderbyn trenau, a cheir yn ddiweddarach. Mae’n werth nodi, yn y cyswllt Cymreig, y disodlwyd glo gan olew a nwy fel y prif danwydd ffosil, ac o ganlyniad symudodd y pŵer a’r cyfoeth o Gaerdydd a’r Rhondda i Dhahran a Doha a chyfnewidiwyd grym Protestaniaeth gyfalafol am Islam Wahabaidd. Daeth cyfalafiaeth ac ariangarwch yn fodelau i’w hefelychu a chyfrannodd golud, ar raddfa nas gwelwyd o’r blaen, at gynnydd sylweddol yn y boblogaeth, er i’r mwyafrif ohonynt aros yn dlawd. Sicrhawyd ‘tra-arglwyddiaeth dyn’, gan ddefnyddio geiriau’r Beibl. Gwelwyd ymhelaethu sylweddol ar y broses o droi’r ynni newydd toreithiog yn waith ac yn bŵer, a arweiniodd at greu cymhlethdodau materol a chymdeithasol newydd i ddynoliaeth.

Ystyriwn un enghraifft o ddylanwad pellgyrhaeddol llosgi tanwydd, sef mewn gyriant ceir a lorïau. Rhaid oedd buddsoddi er mwyn adeiladu ffyrdd a systemau i reoli’r cerbydau hyn a chreu isadeiledd eang i gyflenwi tanwydd ar eu cyfer ac i ddiweddaru’r cerbydau yn gyson. Cafwyd damweiniau lu a datblygodd yr angen i yswirio’r gyrwyr ac i roi triniaeth i’r anffodusion. Yr oedd y systemau yn agored i dwyll, y teiars yn llygru a’r gyriant yn cyfrannu at wenwyno byd-eang. Newidiwyd ein dulliau o fasnachu ac o gymryd ein gwyliau – bychan fuasai’r galw am dai haf ym mryniau Cymru heb y car, a gwahanol iawn fyddai bywydau ffermwyr mynydd. Buasai’n hawdd ychwanegu at y gadwyn uchod ac amlinellu cadwyni tebyg ar gyfer llongau, trenau ac awyrennau ac i’r holl ddyfeisiadau a ddaeth yn sgil ynni’r Chwyldro Diwydiannol. Hynny yw, yn sgil yr ynni a’r dechnoleg, cododd yr angen i ddatblygu systemau rheoli er budd yr unigolyn a’r gymdeithas ac, i raddau, er budd yr amgylchedd. Gellir cyffelybu systemau rheoli’r chwyldro gyda’r systemau homeostatig a esblygodd yn fiolegol gyda dyfodiad bodau amlgellog.

Yn sgil yr holl gyfnewidiadau, tyfodd poblogaeth y byd o gwta biliwn yn oes Boulton i’r ffigwr presennol sy’n nesu at wyth biliwn. Drwy’r ail chwyldro amaethyddol, a gynhelir yn rhannol gan danwydd ffosil a’r gwyddorau biolegol newydd, llwyddwyd, yn groes i ddarogan Malthus, i fwydo canrannau helaeth o’r boblogaeth ychwanegol, ond ysywaeth nid pawb. Roedd yr ail chwyldro amaethyddol hefyd yn dibynnu ar y grym i feddiannu tiroedd estron yn yr Amerig ac ardaloedd eraill.

I grynhoi fy nadl, mae ynni ffosil nid yn unig wedi creu twf materol ond hefyd dwf mewn cymhlethdod cymdeithasol. Mae hwn yn ganlyniad anochel i’r gallu i gyflawni mwy o waith materol ac i’r pŵer a’r grym a gyfyd ohono. O ganlyniad, cododd yr angen i greu trefn, rheolaeth a disgyblaeth (homeostasis). Galluogodd hyn berchnogion y pŵer, sef gwladwriaethau a chwmnïau’r Gorllewin, i wladychu ac i ddominyddu gweddill y byd am ddegawdau. Nodir, wrth fynd heibio, i arfau milwrol ddatblygu yn ddull o gyfeirio ynni a phŵer at ddibenion rheoli a gorfodi.

Effeithiwyd yn ddwys ar ecoleg y blaned gan achosi, mewn perthynas ag ynni, ganlyniadau niweidiol allyriadau nwy carbon deuocsid a ryddheir o losgi’r holl danwydd ffosil. O ganlyniad, newidiwyd cydbwysedd mewnlif ac all-lif ynni’r haul, sy’n golygu bod mwy a mwy o’i wres yn cronni yn y moroedd a’r awyr. Y ffenomen hon sy’n arwain at gynhesu byd-eang ac at y cyfnewidiadau dwys yn hinsawdd y blaned. Hyn sydd wrth wraidd y Seithfed Chwyldro a fydd yn ganolbwynt fy nhrafodaeth yn ail ran yr erthygl hon, i’w chyhoeddi yn rhifyn Haf 2018 O’r Pedwar Gwynt.