Thuyết Gaia

Thuyết Gaia (tiếng Anh: Gaia hypothesis), là một giả thuyết khoa học đề xuất rằng các sinh vật sống và môi trường vô cơ xung quanh chúng trên Trái Đất tương tác với nhau để tạo thành một hệ thống phức tạp, tự điều chỉnh và hiệp đồng. Hệ thống này có khả năng duy trì và kéo dài các điều kiện cần thiết cho sự sống trên hành tinh.

Giả thuyết này được nhà hóa học James Lovelock đề xuất vào những năm 1970 và được nhà vi sinh vật học Lynn Margulis đồng phát triển. Tên gọi "Gaia" được đặt theo tên của nữ thần Trái Đất trong Thần thoại Hy Lạp, theo gợi ý của tiểu thuyết gia William Golding.

Tổng quan 
Thuyết Gaia cho rằng sinh quyển và các thành phần vật lý của Trái Đất (khí quyển, đại dương và bề mặt đất đá) tạo thành một hệ thống phản hồi giúp duy trì trạng thái cân bằng nội môi. Trạng thái này cho phép Trái Đất tự điều chỉnh các yếu tố quan trọng như nhiệt độ bề mặt, thành phần hóa học của khí quyển và độ mặn của đại dương, ngay cả khi có những biến động lớn từ bên ngoài như sự gia tăng bức xạ mặt trời.

Lovelock lập luận rằng sự tiến hóa của các sinh vật không tách rời khỏi sự tiến hóa của môi trường vật lý. Thay vào đó, chúng cùng tiến hóa như một hệ thống duy nhất. Ví dụ, sự xuất hiện của các vi khuẩn quang hợp đã làm thay đổi hoàn toàn khí quyển Trái Đất từ trạng thái khử sang trạng thái giàu oxy, từ đó tạo điều kiện cho các dạng sống phức tạp hơn phát triển.

Lịch sử hình thành 
Ý tưởng về một Trái Đất hoạt động như một thực thể thống nhất đã có từ lâu trong lịch sử, nhưng James Lovelock là người đầu tiên đưa nó vào khuôn khổ khoa học hiện đại. Trong khi làm việc cho NASA để tìm kiếm các dấu hiệu của sự sống trên Sao Hỏa, Lovelock nhận thấy sự khác biệt kỳ lạ giữa khí quyển của Trái Đất (vốn ở trạng thái mất cân bằng hóa học cực độ nhưng ổn định) và khí quyển của các hành tinh chết như Sao Hỏa hay Sao Kim (vốn ở trạng thái cân bằng hóa học).

Năm 1972, ông công bố bài báo đầu tiên về giả thuyết Gaia. Sau đó, sự hợp tác với Lynn Margulis đã giúp bổ sung các bằng chứng về vai trò của vi sinh vật trong việc điều chỉnh các chu trình địa hóa. Năm 2006, Hiệp hội Địa chất London đã trao tặng Lovelock Huy chương Wollaston để vinh danh những đóng góp của ông, bao gồm cả thuyết Gaia.

Các cơ chế tự điều chỉnh 
Thuyết Gaia tập trung vào các vòng lặp phản hồi âm giúp ổn định hệ thống Trái Đất:

 Điều chỉnh nhiệt độ: Mặc dù năng lượng từ Mặt Trời đã tăng khoảng 25-30% kể từ khi Trái Đất hình thành, nhiệt độ bề mặt hành tinh vẫn duy trì ở mức ổn định cho sự sống nhờ sự điều chỉnh nồng độ các khí nhà kính như carbon dioxide (CO2) và methane (CH4).
 Độ mặn của đại dương: Độ mặn của nước biển đã duy trì ở mức khoảng 3,4% trong hàng tỷ năm. Thuyết Gaia cho rằng các quá trình sinh học và địa chất tương tác để loại bỏ muối khỏi đại dương, ngăn chặn việc nồng độ muối tăng quá cao gây độc cho sự sống.
 Thành phần khí quyển: Nồng độ oxy trong khí quyển được duy trì ở mức khoảng 21% trong một thời gian dài. Nếu nồng độ này thấp hơn, sự hô hấp của động vật sẽ gặp khó khăn; nếu cao hơn, các vụ cháy rừng sẽ xảy ra dữ dội và liên tục.

Mô hình Daisyworld 
Để đáp lại những chỉ trích rằng Gaia đòi hỏi một "ý chí" hoặc "mục đích" (tính mục đích luận), Lovelock đã tạo ra mô hình máy tính Daisyworld (Thế giới loài cúc). Mô hình này mô phỏng một hành tinh giả định chỉ có hai loài hoa cúc: đen và trắng. Hoa cúc đen hấp thụ nhiệt, trong khi hoa cúc trắng phản xạ nhiệt. Thông qua sự cạnh tranh và phát triển tự nhiên của hai loài này dựa trên nhiệt độ, hành tinh có thể tự duy trì nhiệt độ ổn định mà không cần bất kỳ sự điều khiển có ý thức nào.

Chỉ trích và phản biện 
Thuyết Gaia đã đối mặt với nhiều sự phản đối từ cộng đồng khoa học, đặc biệt là từ các nhà sinh học tiến hóa như Richard Dawkins và W. Ford Doolittle. Họ lập luận rằng:

 Thiếu cơ chế chọn lọc tự nhiên: Theo học thuyết Darwin, chọn lọc tự nhiên đòi hỏi sự cạnh tranh giữa các cá thể. Vì chỉ có một Trái Đất, nó không thể cạnh tranh với các hành tinh khác để tiến hóa các đặc tính tự điều chỉnh.
 Tính mục đích luận: Nhiều nhà khoa học ban đầu coi thuyết Gaia là một dạng tôn giáo hoặc triết học hơn là khoa học vì nó ngụ ý Trái Đất có mục đích duy trì sự sống.
 Giả thuyết Medea: Nhà cổ sinh vật học Peter Ward đề xuất giả thuyết ngược lại, cho rằng sự sống thường mang tính tự hủy (như các sự kiện tuyệt chủng hàng loạt do sinh học gây ra) thay vì tự điều chỉnh để bảo vệ chính mình.

Tầm ảnh hưởng 
Mặc dù vẫn còn gây tranh cãi, thuyết Gaia đã đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy sự ra đời của Khoa học hệ thống Trái Đất (Earth system science). Nó thay đổi cách nhìn nhận của con người về hành tinh, từ một khối đá vô tri sang một hệ thống tương tác chặt chẽ giữa sự sống và môi trường. Giả thuyết này cũng có ảnh hưởng sâu rộng đến triết học sinh thái, phong trào bảo vệ môi trường và nhận thức về biến đổi khí hậu toàn cầu.

Xem thêm 

 Nguyên lý vị nhân
 Khoa học hệ thống Trái Đất
 Quần xã sinh học
 Khoa học Trái Đất
 Chủ nghĩa môi trường

Tham khảo

Liên kết ngoài 

 Lovelock, James (2006), interviewed in How to think about science, CBC Ideas (radio program), broadcast January 3, 2008.  Link
 "Lovelock: 'We can't save the planet BBC Sci Tech News
 Interview: Jasper Gerard meets James Lovelock
 

Giả thuyết sinh học
Điều khiển học
Tiến hóa
Tính nguyên hợp
Sinh thái học
Sinh địa hóa học
Địa sinh học