Θεωρία της Γαίας

Η θεωρία της Γαίας είναι μια κατηγορία επιστημονικών μοντέλων της γεωβιόσφαιρας σύμφωνα με τα οποία η ζωή υποθάλπει και διατηρεί τις κατάλληλες συνθήκες για τον εαυτό της βοηθώντας στη δημιουργία ενός περιβάλλοντος στην Γη κατάλληλου για την διατήρηση και τη συνέχεια της. Η πρώτη παρόμοια θεωρία δημιουργήθηκε από τον Άγγλο ανεξάρτητο επιστήμονα της ατμόσφαιρας και χημικό, Σερ Τζέιμς Λάβλοκ (Sir James Lovelock), ο οποίος ανέπτυξε τις θεωρίες του τη δεκαετία του 1960 πριν τις εκδώσει επισήμως, αρχικά στο περιοδικό New Scientist της 13ης Φεβρουαρίου 1975 και αργότερα το 1979 στο βιβλίο "Quest for Gaia" (Η αναζήτηση της Γαίας). Υπέθεσε ότι η ζωντανή ουσία του πλανήτη λειτουργεί ως ένας μοναδικός οργανισμός και έδωσε στο αυτοδιαχειριζόμενο αυτό ζωντανό σύστημα το όνομα της Ελληνίδας θεάς Γαίας, μετά από πρόταση του συγγραφέα Ουίλιαμ Γκόλντινγκ (William Golding).
Βρίσκουμε μη τεχνικούς προκατόχους των θεωριών της Γαίας στις αντιλήψεις διαφόρων πολιτισμών. Σήμερα, η θεωρία της Γαίας χρησιμοποιείται πολλές φορές από μη επιστήμονες για να αναφερθούν σε θεωρίες αυτορρύθμισης της Γης που, ενώ δεν είναι επιστημονικές, εμπνέονται από επιστημονικά μοντέλα. Σε μερικούς επιστημονικούς κύκλους, η ιδέα της "Γαίας" φέρνει στο νου υπόνοιες επιστημονικά διάτρητων, ημι-μυστικιστικών τρόπων σκέψης σχετικά με το σύστημα της Γης, και η υπόθεση του Λάβλοκ δέχτηκε αρχικά πολύ ανταγωνισμό από ομάδες της επιστημονικής κοινότητας. Δεν χωρά όμως καμία αμφισβήτηση ότι η ζωή και το φυσικό περιβάλλον επηρεάζουν σημαντικά το ένα το άλλο.

Το φάσμα των απόψεων

Η θεωρία της Γαίας σήμερα είναι ένα φάσμα υποθέσεων, που κυμαίνονται από τις πιο αδιαμφισβήτητες (Ασθενής θεωρία της Γαίας) και φτάνουν ως τις πιο ακραίες (Ισχυρή θεωρία της Γαίας).
Στο ένα άκρο βρίσκεται η αναντίρρητη θέση ότι οι ζωντανοί οργανισμοί πάνω στη Γη έχουν ριζικά μεταβάλλει τη σύνθεσή της. Μια περισσότερο ισχυρή υπόθεση είναι ότι η βιόσφαιρα της Γης δρα ουσιαστικά σαν να είναι ένα αυτοοργανούμενο σύστημα, που λειτουργεί κατά τρόπο ώστε να διατηρεί τα υποσυστήματά του σε κάποιο είδος (δυναμικής) μετα-ισορροπίας που είναι ευρέως δεκτική για τη ζωή. Η ιστορία της εξέλιξης, της οικολογίας και του κλίματος δείχνουν ωστόσο ότι τα ακριβή χαρακτηριστικά αυτής της ισορροπίας έχουν κατά διαστήματα υποστεί γοργές μεταβολές, που πιστεύεται ότι έχουν οδηγήσει είδη σε εξαφάνιση και καταστρέψει πολιτισμούς (δείτε αλλαγή του κλίματος).
Οι βιολόγοι και οι επιστήμονες της Γης συνήθως αντιλαμβάνονται τους παράγοντες που σταθεροποιούν τα χαρακτηριστικά μιας περιόδου ως μια μη κατευθυνόμενη αναδυόμενη ιδιότητα ή εντελέχεια του συστήματος· έτσι, ενώ κάθε ξεχωριστό είδος επιδιώκει τα ατομικά του συμφέροντα, η συνδυασμένη δράση τους τείνει να αντισταθμίζει τις επιπτώσεις στην περιβαλλοντική αλλαγή. Οι αντίπαλοι αυτής της άποψης μερικές φορές εφιστούν την προσοχή σε παραδείγματα ενεργειών της ζωής που έχουν καταλήξει σε δραματικές αλλαγές μάλλον, παρά σε σταθερή ισορροπία, όπως η μετατροπή της γήινης ατμόσφαιρας από ένα αναγωγικό περιβάλλον σε ένα άλλο πλούσιο σε οξυγόνο (οξειδωτικό). Ωστόσο, οι υποστηρικτές της άποψης θα υπογράμμιζαν ότι αυτές οι αλλαγές της ατμοσφαιρικής σύστασης δημιούργησαν ένα περιβάλλον ακόμη πιο κατάλληλο για τη ζωή.
Μερικοί προχωρούν ένα βήμα παραπέρα και υποθέτουν ότι όλες οι μορφές ζωής είναι μέρος ενός και μοναδικού ζωντανού πλανητικού όντος που καλείται Γαία. Κατά την άποψη αυτή, η ατμόσφαιρα, οι ωκεανοί και ο ηπειρωτικός φλοιός θεωρούνται αποτελέσματα παρεμβάσεων που επιτελούνται από μέρους της Γαίας μέσω της συνεξελισσόμενης ποικιλότητας των ζωντανών οργανισμών. Μολονότι είναι υποστηρίξιμο ότι η Γη ως μονάδα δεν ανταποκρίνεται στα γενικά αποδεκτά βιολογικά κριτήρια για το τι συνιστά ζωή (η Γαία δεν έχει ακόμη αναπαραχθεί, για παράδειγμα), πολλοί επιστήμονες δεν θα είχαν πρόβλημα να χαρακτηρίσουν τη Γη σαν ένα και μοναδικό "σύστημα". Άλλοι υπογραμμίζουν ότι κι ένα μουλάρι επίσης δεν αναπαράγεται, κι ωστόσο είναι ζωντανό.
Η πιο ακραία μορφή της θεωρίας της Γαίας είναι ότι ολόκληρη η Γη είναι ένας μοναδικός ενοποιημένος οργανισμός· κατά την άποψη αυτή, η βιόσφαιρα της Γης συνειδητά διαχειρίζεται το κλίμα με σκοπό να κάνει τις συνθήκες περισσότερο δεκτικές για τη ζωή. Οι επιστήμονες αντιτείνουν ότι δεν υπάρχει καμιά απολύτως ένδειξη που να στηρίζει αυτή την τελευταία άποψη, και ότι αυτή έχει προκύψει επειδή πολλοί άνθρωποι δεν κατανοούν την έννοια της ομοιόστασης. Πολλοί μη-επιστήμονες ενστικτωδώς βλέπουν την ομοιόσταση ως μια δραστηριότητα που προϋποθέτει συνειδητό έλεγχο, μολονότι δεν ισχύει κάτι τέτοιο.
Πολύ περισσότερο υποθετικές εκδοχές της θεωρίας της Γαίας, συμπεριλαμβανομένων και όλων εκείνων που υποστηρίζουν ότι η Γη είναι στην πραγματικότητα ενσυνείδητη ή τμήμα κάποιας συμπαντικής εξέλιξης, θεωρείται επί του παρόντος ότι βρίσκονται έξω από τα όρια της επιστήμης. Αυτές οι απόψεις συζητούνται στο άρθρο φιλοσοφία της Γαίας.

Θεμελίωση

Αυτή η θεωρία βασίστηκε στην απλή ιδέα ότι η βιομάζα αυτοδιαχειρίζεται τις συνθήκες στον πλανήτη για να κάνει το φυσικό περιβάλλον (ειδικά όσον αφορά την θερμοκρασία και τη χημεία της ατμόσφαιρας) στον πλανήτη περισσότερο φιλόξενο για τα είδη που απαρτίζουν τη γήινη "ζωή". Η Υπόθεση της Γαίας ορίζει επακριβώς αυτή τη "φιλικότητα" σαν μια πλήρη ομοιόσταση. Ένα απλό μοντέλο που συχνά χρησιμοποιείται για να σκιαγραφήσει την αρχική Υπόθεση της Γαίας είναι η λεγόμενη προσομοίωση του Κόσμου-Μαργαρίτα (Daisyworld).
Το κατά πόσον ένα τέτοιο σύστημα λειτουργεί όντως στη Γη είναι ακόμη ανοικτό προς συζήτηση. Μερικοί σχετικά απλοί ομοιοστατικοί μηχανισμοί είναι γενικά αποδεκτοί. Για παράδειγμα, όταν τα επίπεδα του ατμοσφαιρικού διοξειδίου του άνθρακα ανεβαίνουν, τα φυτά μπορούν να αναπτυχθούν περισσότερο και επομένως δεσμεύουν περισσότερο διοξείδιο του άνθρακα από την ατμόσφαιρα, αλλά σε ποιον βαθμό αυτοί οι μηχανισμοί σταθεροποιούν και τροποποιούν το συνολικό κλίμα της Γης δεν είναι ακόμα γνωστό.

Επικρίσεις

Η αρχική "Υπόθεση της Γαίας" επικρίθηκε σφοδρά από πολλούς επιστήμονες ότι είναι τελεολογική, μια δοξασία ότι όλα τα πράγματα έχουν έναν προκαθορισμένο σκοπό.
Δέχτηκε στις πρώτες μέρες της έντονη κριτική, ειδικά από τον Ρίτσαρντ Ντώκινς (Richard Dawkins) και τον Φορντ Ντούλιτλ (Ford Doolittle). Αυτοί οι τελευταίοι επιχειρηματολογούν ότι οι οργανισμοί δεν θα μπορούσαν να ενεργούν ενορχηστρωμένα καθώς αυτό θα απαιτούσε πρόνοια και προγραμματισμό εκ μέρους τους. Απέρριψαν τη δυνατότητα οι βρόχοι ανάδρασης να μπορούν να σταθεροποιούν το σύστημα. Το 1982, ο Ντώκινς ισχυρίστηκε ότι "δεν υπήρχε κανένας τρόπος ώστε η εξέλιξη δια της φυσικής επιλογής να οδηγήσει σε αλτρουισμό σε Παγκόσμια κλίμακα". Το βρίσκουν αδύνατο να εξηγήσουν πώς θα μπορούσαν να έχουν εξελιχθεί οι βρόχοι ανάδρασης που ο Λάβλοκ λέει ότι σταθεροποιούν το σύστημα της Γαίας. Προβάλλουν το επιχείρημα ότι, καθώς η Γαία δεν μπορεί η ίδια να αναπαραχθεί, δεν μπορεί να είναι ζωντανή με καμιά ουσιαστική έννοια. Ισχυρίζονται επίσης ότι η θεωρία δεν είναι επιστημονική επειδή είναι αδύνατον να υποβληθεί σε έλεγχο μέσω ελεγχόμενων πειραμάτων. Ο Λάβλοκ πρότεινε το μοντέλο του Κόσμου-Μαργαρίτα ως μαθηματική απόδειξη για να αντικρούσει τις περισσότερες από αυτές τις επικρίσεις.
Η αρχική υπόθεση ήταν μάλλον ανακριβής και ο Λάβλοκ αργότερα διέψευσε την κατηγορία της τελεολογίας δηλώνοντας "Πουθενά στα γραφόμενά μας δεν εκφράζουμε την ιδέα ότι η αυτορύθμιση του πλανήτη είναι σκόπιμη, ή εμπλέκει πρόνοια ή σχεδιασμό εκ μέρους των βιωτών". – (Lovelock, J. E. 1990)

Προσομοίωση του Κόσμου-Μαργαρίτα (DaisyWorld)

Ο Λάβλοκ απάντησε στους επικριτές του με το μαθηματικό μοντέλο του κόσμου-μαργαρίτα (Daisyworld) (1983), πρώτον για να αποδείξει την ύπαρξη μηχανισμών ανάδρασης, δεύτερον για να δείξει ότι είναι δυνατόν η αυτορύθμιση της παγκόσμιας βιομάζας να προκύψει χωρίς να εμπλέκεται σ' αυτό η ενσυνείδητη σκοπιμότητα.

Το συνέδριο της Γαίας

Το 1988, ο κλιματολόγος Stephen Schneider οργάνωσε ένα συνέδριο στην Αμερικανική Ένωση Γεωφυσικής αποκλειστικά για τη θεωρία της Γαίας. Οι κατηγορίες περί τελεολογισμού εγκαταλείφθηκαν μετά τη συνάντηση αυτή.
Ο Λάβλοκ παρουσίασε μια νέα εκδοχή της "Υπόθεσης της Γαίας", στην οποία εγκατέλειπε κάθε προσπάθεια να δείξει ότι η Γαία σκόπιμα ή συνειδητά διατηρούσε την περίπλοκη ισορροπία στο περιβάλλον της που χρειαζόταν η ζωή για να επιβιώσει. Αυτή η νέα υπόθεση ήταν περισσότερο αποδεκτή από την επιστημονική κοινότητα. Υποστήριξε τη νέα του υπόθεση εισάγοντας τη μεταφορά του κόσμου-μαργαρίτα. Χρησιμοποιώντας προσομοιώσεις σε υπολογιστή των παραμέτρων του Κόσμου-Μαργαρίτα (απουσία ατμόσφαιρας, λαμβάνοντας υπόψιν τον διαφορετικό βαθμό λευκαύγειας για κάθε τύπο μαργαρίτας) και μια μαθηματική προσέγγιση, ο Λάβλοκ απέδειξε ότι η ελεγχόμενη ευστάθεια του κλίματος από τη ζωή δεν ήταν τελεολογική. Η νέα "Υπόθεση της Γαίας" δήλωνε πως η Γαία είναι ομοιοστατική, δηλ. ότι τα βιωτά επηρεάζουν τον άβιο κόσμο κατά έναν τρόπο που εμπλέκει ομοιοστατική ανάδραση.
Κατά τη διάρκεια του συνεδρίου της Γαίας, ο Τζέιμς Κίρχνερ (James Kirchner), φυσικός και φιλόσοφος, εκμεταλλεύτηκε την ευκαιρία της συνάντησης για να εξηγήσει πως δεν υπάρχει μόνο μία "Υπόθεση της Γαίας", αλλά πολλές, που κυμαίνονται από την "ασθενή" έως την "ισχυρή" Υπόθεση της Γαίας. Περιέγραψε πέντε από αυτές: Επιδραστική Γαία, Συνεξελικτική Γαία, Ομοιοστατική Γαία, Τελεολογική Γαία, Βελτιστοποιητική Γαία.

Εννοιολογική διαμάχη

Το επιχείρημα είναι ότι αυτοί οι συμβιωτικοί οργανισμοί, όντας αδύνατο να επιβιώσουν ξεκομμένοι ο ένας από τον άλλο και τις κλιματολογικές και τοπικές συνθήκες, συγκροτούν εκ των πραγμάτων έναν οργανισμό, υπό μια ευρύτερη έννοια του όρου οργανισμός από την συμβατικά χρησιμοποιούμενη. Το αν αυτή είναι μια έγκυρη χρήση του όρου αποτελεί ζήτημα έντονων προστριβών, αλλά εντέλει φαίνεται να πρόκειται για μια σημασιολογική έριδα. Υπό αυτή την έννοια της λέξης οργανισμός, υποστηρίζεται σύμφωνα με τη θεωρία ότι το σύνολο της βιομάζας της Γης "είναι ένας και μόνος οργανισμός".
Δυστυχώς, πολλοί υποστηρικτές των διαφόρων θεωριών της Γαίας δεν ξεκαθαρίζουν επακριβώς πού τοποθετούνται σε αυτό το φάσμα· αυτό δυσχεραίνει τη συζήτηση και την κριτική. Πιο πρόσφατα κατόπιν άλλων συνεδρίων, το όλο φάσμα της ίδιας της "ασθενούς" και "ισχυρής" υπόθεσης της Γαίας έχει τεθεί υπό αμφισβήτηση.
Μεγάλο μέρος της προσπάθειας όσων αναλύουν τη θεωρία αναλώνεται επί του παρόντος σε μια απόπειρα να διευκρινιστεί τι ακριβώς είναι αυτές οι διάφορες υποθέσεις, και κατά πόσον είναι προτάσεις για τον "έλεγχο" ή τη "διαχείριση" πειραματικών εξαγομένων. Οι ερμηνείες της Γαίας τόσο του Λάβλοκ όσο και της Μάργκουλις θεωρούνται έγκυρες επιστημονικές θεωρίες, και αποτελούν πια μέρος της καθιερωμένης βιολογίας.
Μέχρι σήμερα η Θεωρία της Γαίας έχει αντεπεξέλθει επιτυχώς σε όλους τους προτεινόμενους και διεξαχθέντες πειραματικούς ελέγχους. Ως αποτέλεσμα, ο Λάβλοκ έχει δηλώσει ότι η ιδέα έχει πλέον εξελιχθεί από την Υπόθεση της Γαίας στη Θεωρία της Γαίας, και τώρα πλέον στην Επιστήμη της Γαίας.

Η υπόθεση της Γαίας στην οικολογία

Μετά τις αρχικές κριτικές, η υπόθεση της Γαίας είναι πλέον σεβαστή ως ένα βασικό κομμάτι της οικολογικής επιστήμης, προτείνοντας ουσιαστικά να θεωρούμε τον πλανήτη ως το περικλείον αντικείμενο όλης της οικολογικής μελέτης. Οι περισσότεροι οικολόγοι συμφωνούν να αφομοιώσουν τη βιόσφαιρα σε ένα υπερ-οικοσύστημα και θεωρούν αυτή την υπόθεση, μολονότι απλουστευτική, συνεπή με την σύγχρονη οπτική της παγκόσμιας οικολογίας, καθώς επανεισάγει την έννοια της βιόσφαιρας και της βιοποικιλότητας. Η υπόθεση της Γαίας έχει ονομαστεί και γεωφυσιολογία ή Επιστήμη του συστήματος της Γης, που λαμβάνει υπόψη της τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των βιωτών, των ωκεανών και της ατμόσφαιρας.

Η θεωρία της Γαίας στη Λογοτεχνία

Ο κύκλος μυθιστορημάτων του Ισαάκ Ασίμωφ (Isaac Asimov) "Γαλαξιακή Αυτοκρατορία" (ελλ. εκδ. Κάκτος, Αθήνα) στηρίζεται, ιδιαίτερα στον 4ο και 5ο τόμο της, σε μεγάλο βαθμό στη Θεωρία της Γαίας.