"Wherever we see life,
from bacteria to large-scale ecosystems,
we observe networks with components that interact with one another
in such a way that the entire network regulates and organize itself"
F. Capra (1996)
from bacteria to large-scale ecosystems,
we observe networks with components that interact with one another
in such a way that the entire network regulates and organize itself"
F. Capra (1996)
All'inizio degli anni 60 James Lovelock lavorava come consulente presso il Jet Propulsion Laboratories della NASA ad un progetto di esobiologia teso a determinare in quali condizioni e per quali parametri chimicofisici dell'atmosfera e della superficie (come la composizione dell'atmosfera e del suolo, la temperatura, pressione, presenza di acqua etc.) un pianeta possa ospitare la vita.
Il progetto era parte integrante per la preparazione del lancio del programma Viking, la missione verso Marte di due veicoli spaziali (I e II), avvenuta il 20 Agosto e il 9 Settembre 1975, consistenti ognuno di due sonde, la prima - l'Orbiter - destinata ad orbitare intorno al pianeta e la seconda - il Lander - progettata per atterrare sulla superficie e raccogliere dati.
Nel corso del suo lavoro Lovelock studiò i dati fisico-chimici terrestri, l'unico esempio di pianeta conosciuto che ospiti - per certo - la vita, avendo in mente una sua precedente idea: che le speci viventi sulla Terra potessero modificare, anche attivamente, i parametri ambientali globali del pianeta.
In Biologia, ed in particolare nella teoria dell'evoluzione, è ritenuto fondamentale e scontato che l'ambiente influisca e modifichi le speci nel senso:
In Biologia, ed in particolare nella teoria dell'evoluzione, è ritenuto fondamentale e scontato che l'ambiente influisca e modifichi le speci nel senso:
ambiente → speci
nel significato classico darwiniano e post-darwiniano dove l'ambiente "filtra" e seleziona le mutazioni genetiche casuali, mentre è considerata un'eresia il supporre che le speci viventi, anche il loro insieme globale planetario, possa influenzare e modificare l'ambiente:
ambiente ← speci
dato che un sottosistema non può influenzare il proprio sovrasistema globale.
Nel corso del suo lavoro Lovelock incontrò dei dati che supportavano la sua ipotesi, ad esempio i dati dei principali componenti chimici negli oceani e di gas nell'atmosfera terrestre indicano che il pianeta è molto lontano dell'equilibrio chimico:
Nel corso del suo lavoro Lovelock incontrò dei dati che supportavano la sua ipotesi, ad esempio i dati dei principali componenti chimici negli oceani e di gas nell'atmosfera terrestre indicano che il pianeta è molto lontano dell'equilibrio chimico:
A comparison of the composition of the oceans and the air of the present world
and of a hypothetical chemical equilibrium world
Principal components per cent
| |||
Substance
|
Present world
|
Equilibrium world
| |
AIR
|
Carbon dioxide
|
0.03
|
98
|
Nitrogen
|
78
|
1
| |
Oxygen
|
21
|
0
| |
Argon
|
1
|
1
| |
OCEAN
|
Water
|
96
|
85
|
Salt
|
3.5
|
13
| |
e allo stesso modo confrontando i dati terrestri di equilibrio (senza vita) e attuali con quelli di altri pianeti come Venere e Marte risultava che i dati terrestri sono molto lontani da quelli dei pianeti, che sono invece simili a quelli dell'equilibrio:
Gas
|
Planet
| |||
Venus
|
Earth without life
|
Mars
|
Earth as it is
| |
Carbon dioxide
|
98%
|
98%
|
95%
|
0.03%
|
Nitrogen
|
1.9%
|
1.9%
|
2.7%
|
78%
|
Oxygen
|
trace
|
trace
|
0.13%
|
21%
|
Argon
|
0.1%
|
0.1%
|
2%
|
1%
|
Surface temperatures °C
|
477
|
290±50
|
–53
|
13
|
Total pressure bars
|
90
|
60
|
0.064
|
1.0
|
cosa che faceva supporre che né su Venere né su Marte sia presente la vita. Nel corso degli anni Lovelock analizzò ed elaborò una vasta serie di dati, dalla geochimica alla paleontologia, per verificare la sua ipotesi, ad esempio:
Negli anni 70 Lovelock dette alla sua idea il nome di "Ipotesi di Gaia", ed insieme alla microbiologa Lynn Margulis lavorò allo sviluppo della sua teoria elaborando dati sulla salinità degli oceani, sulla regolazione dell'ossigeno nell'atmosfera e sulla temperatura al suolo, raccolti nel primo libro pubblicato nel 1979.
Il termine "Gaia" deriva, secondo Lovelock:
"The word ‘Gaia’ came from my friend and near neighbour, the novelist William Golding. He thought that such an idea should be named Gaia after the Greek goddess of the Earth."
"The concept of Mother Earth, or as the Greeks called her long ago, Gaia, has been widely held throughout history. As a result of the accumulation of evidence about the natural environment and the growth of the science of ecology, there has recently been speculation that the biosphere may be more than just the complete range of all living things within their natural habitat of soil, sea, and air."
La dea Gaia, o Gea, è nella mitologia greca la Dea che impersonifica la Terra e che, secondo Esiodo circa nel 700 a.C., da sola e senza congiungersi con nessuno, generò Urano (il cielo stellato) Ponto (le sterili profondità del mare) e le montagne, e congiungendosi con Urano generò i Titani Oceano, Ceo, Crio, Iperione, Giapeto, Teia, Rea, Temi, Mnemosine, Febe e Teti e Crono.
Il mito della Terra come una Dea si ritiene sia tra i più antichi, se non il più antico dell'umanità, risalente alla preistoria. Ad esempio si ritrova nella "Venere di Willendorf", una statuetta di 11 cm. di altezza raffigurante una donna, ritrovata nel 1908 e custodita al Naturhistorisches Museum Wien. Una datazione del reperto stima la sua realizzazione nel Paleolitico tra 25.000 e 26.000 anni fa, unendola ad una serie di ritrovamenti conosciuti come "veneri paleolitiche" di cui la più antica, la venere di Tan-Tan, ha una datazione che va dal 500.000 al 300.000 a.C.
La dea Gaia, o Gea, è nella mitologia greca la Dea che impersonifica la Terra e che, secondo Esiodo circa nel 700 a.C., da sola e senza congiungersi con nessuno, generò Urano (il cielo stellato) Ponto (le sterili profondità del mare) e le montagne, e congiungendosi con Urano generò i Titani Oceano, Ceo, Crio, Iperione, Giapeto, Teia, Rea, Temi, Mnemosine, Febe e Teti e Crono.
Il mito della Terra come una Dea si ritiene sia tra i più antichi, se non il più antico dell'umanità, risalente alla preistoria. Ad esempio si ritrova nella "Venere di Willendorf", una statuetta di 11 cm. di altezza raffigurante una donna, ritrovata nel 1908 e custodita al Naturhistorisches Museum Wien. Una datazione del reperto stima la sua realizzazione nel Paleolitico tra 25.000 e 26.000 anni fa, unendola ad una serie di ritrovamenti conosciuti come "veneri paleolitiche" di cui la più antica, la venere di Tan-Tan, ha una datazione che va dal 500.000 al 300.000 a.C.
In numerose tradizioni la genesi della vita viene concepita come l'unione tra un elemento femminile, la "Madre Terra", ed uno maschile, ad esempio "Padre Cielo".
Nella sua prima formulazione l'ipotesi di Gaia si basa sull'assunto che gli oceani, i mari, l'atmosfera, la crosta terrestre e tutte le altre componenti geofisiche del pianeta si mantengano in condizioni idonee alla presenza della vita proprio grazie al comportamento degli organismi viventi. Ad esempio la temperatura, lo stato d'ossidazione, l'acidità, la salinità e altri parametri chimico-fisici fondamentali per la presenza della vita presentano valori costanti su periodi di tempo geologici.
"..... the physical and chemical condition of the surface of the Earth, of the atmosphere, and of the oceans has been and is actively made fit and comfortable by the presence of life itself. This is in contrast to the conventional wisdom which held that life adapted to the planetary conditions as it and they evolved their separate ways."
Il modello di Gaia è quello di un sistema complesso globale che nella relazione tra ambiente e speci presenta processi dinamici globali di feedback attivo, generati dal biota in modo autononomo, che portano all'omeostasi - stabilizzazione e conservazione - del sovrasistema globale complessivo. Inoltre tutte queste variabili non mantengono un equilibrio costante nel tempo ma evolvono in sincronia con il biota, per cui i fenomeni evoluzionistici non riguardano solo gli organismi o l'ambiente naturale, ma l'intera Gaia.
Il sistema di Gaia, che non è identificabile solo con la biosfera né con il biota, i quali sono solo due elementi che la compongono, comprende:
Il sistema di Gaia, che non è identificabile solo con la biosfera né con il biota, i quali sono solo due elementi che la compongono, comprende:
- Organismi viventi che crescono e si riproducono sfruttando ogni possibilità che l'ambiente concede.
- Organismi soggetti alle leggi della selezione naturale darwiniana.
- Organismi che modificano costantemente il loro ambiente chimico-fisico, cosa che avviene costantemente come semplice effetto di tutti quei processi fondamentali per la vita, come la respirazione, la fotosintesi ecc.
- Fattori limitanti che stabiliscano i limiti superiori ed inferiori della vita. L'ambiente può presentare temperature eccessivamente alte o basse per l'affermarsi della vita in un dato ambiente, ugualmente per fattori quali le concentrazioni di sali, minerali, composti chimici etc.
La relazione tra ambiente e speci è quindi, secondo la teoria di Gaia, del tipo coevolutivo a chiusura circolare ricursiva:
ambiente ↔ speci
compatibile, ad esempio, con la teoria della deriva naturale della filogenesi sviluppata da Maturana e Varela.
Nel corso degli anni lo stesso Lovelock ha ridimensionato la sua ipotesi, formulando una teoria di Gaia "debole" - contrapposta ad una "forte", dove si ipotizza che il biota influenzi in modo minimo alcuni aspetti dei fattori abiotici, ad esempio la temperatura e l'atmosfera.
L'ipotesi e la teoria di Gaia sono state ampiamente criticate dai biologi evoluzionisti, ironizzando sulla ricerca del "più grande organismo vivente della Terra", ed in particolare dal più famoso tra essi, Stephen Jay Gould, che dichiarò nel 1997: "Gaia mi sembra una metafora, non un meccanismo. (Le metafore possono essere liberatorie e illuminanti, ma le nuove teorie scientifiche devono fornire nuove dichiarazioni circa la causalità. Gaia, per me, sembra solo riformulare, in termini diversi, le conclusioni fondamentali da lungo raggiunte dagli argomenti classici della teoria riduzionista dei cicli biogeochimici)".
Se la relazione:
ambiente ← speci
in cui le speci viventi modificano il proprio sovrasistema ambientale è, in generale, inaccettabile dalla teoria evoluzionistica classica, è invece un dato di fatto per quanto riguarda la specie dominante del pianeta, Homo. Nel corso degli ultimi due secoli i processi innescati dalla sua diffusione e attività sono diventati, oltre che locali, di tipo globale. Le conseguenze di questi processi dinamici globali sono o direttamente distruttive, o impredicibili nella loro evoluzione a causa delle componenti caotiche oppure, oltre che impredicibili, anche sconosciute, in quanto la situazione presente non è mai avvenuta precedentemente nella storia del pianeta.
L'ipotesi di Gaia in quanto tale probabilmente rimarrà - in ambito accademico - un'ipotesi, dato che esperimenti conclusivi, concepiti da Lovelock, sono di fatto impraticabili per la scala planetaria del sistema coinvolto, anche se diversi importanti test elencati nella tabella precedente hanno avuto una diretta conferma sperimentale.
Tuttavia, anche a livello di ipotesi, Gaia rimane un'affascinante interpretazione metaforica della vita sulla Terra.
L'ipotesi di Gaia in quanto tale probabilmente rimarrà - in ambito accademico - un'ipotesi, dato che esperimenti conclusivi, concepiti da Lovelock, sono di fatto impraticabili per la scala planetaria del sistema coinvolto, anche se diversi importanti test elencati nella tabella precedente hanno avuto una diretta conferma sperimentale.
Tuttavia, anche a livello di ipotesi, Gaia rimane un'affascinante interpretazione metaforica della vita sulla Terra.
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