Hipótesis de Gaia

La hipótesis de Gaia, también conocida como teoría Gaia, paradigma de Gaia o principio de Gaia, propone que los organismos vivos interactúan con su entorno inorgánico en la Tierra para formar un sistema complejo, sinérgico y autorregulador que ayuda a mantener y perpetuar las condiciones para la vida en el planeta.

La hipótesis de Gaia fue formulada por el químico James Lovelock y desarrollada conjuntamente por la microbióloga Lynn Margulis en la década de 1970. Lovelock nombró la idea en honor a Gaia, la deidad primordial que personificaba la Tierra en la mitología griega. La sugerencia de que la teoría debería llamarse "la hipótesis de Gaia" vino del vecino de Lovelock, William Golding. En 2006, la Sociedad Geológica de Londres otorgó a Lovelock la Medalla Wollaston en parte por su trabajo sobre la hipótesis de Gaia.

Los temas relacionados con la hipótesis incluyen cómo la biosfera y la evolución de los organismos afectan la estabilidad de la temperatura global, la salinidad del agua de mar, los niveles de oxígeno atmosférico, el mantenimiento de una hidrosfera de agua líquida y otras variables ambientales que afectan la habitabilidad de la Tierra.

La hipótesis de Gaia fue inicialmente criticada por ser teleológica y en contra de los principios de la selección natural, pero los refinamientos posteriores alinearon la hipótesis de Gaia con ideas de campos como la ciencia del sistema terrestre, la biogeoquímica y la ecología de sistemas. Aun así, la hipótesis de Gaia continúa atrayendo críticas, y hoy en día muchos científicos consideran que está débilmente respaldada por la evidencia disponible o que están en desacuerdo con ella.

Resumen

Las hipótesis de Gaia sugieren que los organismos coevolucionan con su entorno: es decir, "influyen en su entorno abiótico y ese entorno, a su vez, influye en la biota mediante un proceso darwiniano". Lovelock (1995) dio evidencia de esto en su segundo libro, Ages of Gaia, mostrando la evolución desde el mundo de las primeras bacterias metanogénicas y termoacidofílicas hacia la atmósfera actual enriquecida con oxígeno que sustenta vida más compleja.

Una versión reducida de la hipótesis ha sido llamada "gaia influyente" en "Evolución dirigida de la biosfera: ¿Selección biogeoquímica o Gaia?" por Andrei G. Lapenis, que afirma que la biota influye en ciertos aspectos del mundo abiótico, p. temperatura y atmósfera. Este no es el trabajo de un individuo, sino de un colectivo de investigación científica rusa que se combinó en esta publicación revisada por pares. Establece la coevolución de la vida y el medio ambiente a través de "micro-fuerzas" y procesos biogeoquímicos. Un ejemplo es cómo la actividad de las bacterias fotosintéticas durante la época precámbrica modificó por completo la atmósfera de la Tierra para volverla aeróbica y, por lo tanto, apoya la evolución de la vida (en particular, la vida eucariota).

Dado que existieron barreras a lo largo del siglo XX entre Rusia y el resto del mundo, solo recientemente los primeros científicos rusos que introdujeron conceptos que se superponen con el paradigma de Gaia se han hecho más conocidos en la comunidad científica occidental. Estos científicos incluyen a Piotr Alekseevich Kropotkin (1842-1921) (aunque pasó gran parte de su vida profesional fuera de Rusia), Rafail Vasil'evich Rizpolozhensky (1862 - c. 1922), Vladimir Ivanovich Vernadsky (1863-1945) y Vladimir Alexandrovich Kostitzin. (1886-1963).

Los biólogos y científicos de la Tierra suelen ver los factores que estabilizan las características de un período como una propiedad emergente no dirigida o una entelequia del sistema; como cada especie individual persigue su propio interés, por ejemplo, sus acciones combinadas pueden tener efectos de contrapeso en el cambio ambiental. Los que se oponen a este punto de vista a veces hacen referencia a ejemplos de eventos que resultaron en un cambio dramático en lugar de un equilibrio estable, como la conversión de la atmósfera de la Tierra de un entorno reductor a uno rico en oxígeno al final del Arcaico y al principio. de los períodos Proterozoico.

Versiones menos aceptadas de la hipótesis afirman que los cambios en la biosfera se producen a través de la coordinación de los organismos vivos y mantienen esas condiciones a través de la homeostasis. En algunas versiones de la filosofía de Gaia, todas las formas de vida se consideran parte de un único ser planetario viviente llamado Gaia. Desde esta perspectiva, la atmósfera, los mares y la corteza terrestre serían el resultado de intervenciones realizadas por Gaia a través de la diversidad coevolutiva de organismos vivos.

El paradigma de Gaia influyó en el movimiento de la ecología profunda.

Detalles

La hipótesis de Gaia postula que la Tierra es un sistema complejo autorregulado que involucra a la biosfera, la atmósfera, las hidrosferas y la pedosfera, estrechamente acopladas como un sistema en evolución. La hipótesis sostiene que este sistema en su conjunto, llamado Gaia, busca un entorno físico y químico óptimo para la vida contemporánea.

Gaia evoluciona a través de un sistema de retroalimentación cibernético operado por la biota, lo que lleva a una amplia estabilización de las condiciones de habitabilidad en una homeostasis completa. Muchos procesos en la superficie terrestre, esenciales para las condiciones de vida, dependen de la interacción de formas vivas, especialmente microorganismos, con elementos inorgánicos. Estos procesos establecen un sistema de control global que regula la temperatura de la superficie de la Tierra, la composición de la atmósfera y la salinidad del océano, impulsado por el estado de desequilibrio termodinámico global del sistema de la Tierra.

La existencia de una homeostasis planetaria influenciada por formas vivas se había observado previamente en el campo de la biogeoquímica, y se está investigando también en otros campos como la ciencia del sistema terrestre. La originalidad de la hipótesis de Gaia se basa en la evaluación de que dicho equilibrio homeostático se persigue activamente con el objetivo de mantener las condiciones óptimas para la vida, incluso cuando los eventos terrestres o externos las amenazan.

Regulación de la temperatura superficial global

Gráficos palaeotemperatura de Rob Rohde

Desde que comenzó la vida en la Tierra, la energía proporcionada por el Sol ha aumentado entre un 25% y un 30%; sin embargo, la temperatura superficial del planeta se ha mantenido dentro de los niveles de habitabilidad, alcanzando márgenes bajos y altos bastante regulares. Lovelock también ha planteado la hipótesis de que los metanógenos produjeron niveles elevados de metano en la atmósfera primitiva, lo que da una visión similar a la que se encuentra en el smog petroquímico, similar en algunos aspectos a la atmósfera de Titán. Esto, sugiere, tendía a filtrar el ultravioleta hasta la formación de la pantalla de ozono, manteniendo un grado de homeostasis. Sin embargo, la investigación de Snowball Earth ha sugerido que las "choques de oxígeno" y los niveles reducidos de metano condujeron, durante las glaciaciones de Huronian, Sturtian y Marinoan/Varanger, a un mundo que casi se convirtió en una sólida "bola de nieve". Estas épocas son una evidencia en contra de la capacidad de la biosfera prefanerozoica para autorregularse completamente.

El procesamiento del gas de efecto invernadero CO₂, que se explica a continuación, juega un papel fundamental en el mantenimiento de la temperatura de la Tierra dentro de los límites de habitabilidad.

La hipótesis CLAW, inspirada en la hipótesis Gaia, propone un ciclo de retroalimentación que opera entre los ecosistemas oceánicos y el clima de la Tierra. La hipótesis propone específicamente que el fitoplancton particular que produce sulfuro de dimetilo responde a las variaciones en el forzamiento climático, y que estas respuestas conducen a un ciclo de retroalimentación negativa que actúa para estabilizar la temperatura de la atmósfera terrestre.

Actualmente el aumento de la población humana y el impacto ambiental de sus actividades, como la multiplicación de los gases de efecto invernadero, pueden provocar que retroalimentaciones negativas en el medio ambiente se conviertan en retroalimentaciones positivas. Lovelock ha declarado que esto podría traer un calentamiento global extremadamente acelerado, pero desde entonces ha declarado que los efectos probablemente ocurrirán más lentamente.

Simulaciones de Daisyworld

Parcelas de una simulación estándar de Daisyworld blanco y negro

En respuesta a las críticas de que la hipótesis de Gaia aparentemente requería una selección de grupos y una cooperación poco realistas entre organismos, James Lovelock y Andrew Watson desarrollaron un modelo matemático, Daisyworld, en el que la competencia ecológica sustentaba la regulación de la temperatura planetaria.

Daisyworld examina el presupuesto energético de un planeta poblado por dos tipos diferentes de plantas, margaritas negras y margaritas blancas, que se supone que ocupan una porción significativa de la superficie. El color de las margaritas influye en el albedo del planeta, de modo que las margaritas negras absorben más luz y calientan el planeta, mientras que las margaritas blancas reflejan más luz y enfrían el planeta. Se supone que las margaritas negras crecen y se reproducen mejor a una temperatura más baja, mientras que las margaritas blancas prosperan mejor a una temperatura más alta. A medida que la temperatura se acerca al valor que les gusta a las margaritas blancas, las margaritas blancas superan a las margaritas negras, lo que lleva a un mayor porcentaje de superficie blanca y se refleja más luz solar, lo que reduce la entrada de calor y eventualmente enfría el planeta. Por el contrario, a medida que baja la temperatura, las margaritas negras superan en reproducción a las margaritas blancas, absorbiendo más luz solar y calentando el planeta. La temperatura convergerá así al valor en el que las tasas reproductivas de las plantas son iguales.

Lovelock y Watson demostraron que, en un rango limitado de condiciones, esta retroalimentación negativa debida a la competencia puede estabilizar la temperatura del planeta en un valor que sustenta la vida, si la producción de energía del Sol cambia, mientras que un planeta sin vida mostraría amplios cambios de temperatura. El porcentaje de margaritas blancas y negras cambiará continuamente para mantener la temperatura en el valor en el que las plantas' las tasas reproductivas son iguales, lo que permite que ambas formas de vida prosperen.

Se ha sugerido que los resultados eran predecibles porque Lovelock y Watson seleccionaron ejemplos que produjeron las respuestas que deseaban.

Regulación de la salinidad oceánica

La salinidad del océano se ha mantenido constante en alrededor del 3,5 % durante mucho tiempo. La estabilidad de la salinidad en ambientes oceánicos es importante ya que la mayoría de las células requieren una salinidad bastante constante y generalmente no toleran valores superiores al 5%. La salinidad constante del océano fue un misterio de larga data, porque no se conocía ningún proceso que contrarrestara la afluencia de sal de los ríos. Recientemente se sugirió que la salinidad también puede estar fuertemente influenciada por la circulación del agua de mar a través de rocas basálticas calientes y que emergen como respiraderos de agua caliente en las dorsales oceánicas. Sin embargo, la composición del agua de mar está lejos del equilibrio y es difícil explicar este hecho sin la influencia de los procesos orgánicos. Una explicación sugerida radica en la formación de llanuras de sal a lo largo de la historia de la Tierra. Se plantea la hipótesis de que estos son creados por colonias bacterianas que fijan iones y metales pesados durante sus procesos vitales.

En los procesos biogeoquímicos de la Tierra, las fuentes y los sumideros son el movimiento de los elementos. La composición de los iones de sal dentro de nuestros océanos y mares es: sodio (Na⁺), cloro (Cl⁻), sulfato (SO₄²⁻), magnesio (Mg²⁺), calcio (Ca²⁺) y potasio (K⁺). Los elementos que componen la salinidad no cambian fácilmente y son una propiedad conservadora del agua de mar. Hay muchos mecanismos que cambian la salinidad de una forma de partículas a una forma disuelta y viceversa. Teniendo en cuenta la composición metálica de las fuentes de hierro a través de una rejilla multifacética de diseño termomagnético, el movimiento de los elementos no solo ayudaría hipotéticamente a reestructurar el movimiento de iones, electrones y similares, sino que también ayudaría potencial e inexplicablemente a equilibrar los cuerpos magnéticos del El campo geomagnético de la Tierra. Las fuentes conocidas de sodio, es decir, las sales, son cuando la meteorización, la erosión y la disolución de las rocas se transportan a los ríos y se depositan en los océanos.

Kenneth J. Hsue, un autor de correspondencia en 2001, encuentra (aquí) que el mar Mediterráneo es el riñón de Gaia. Hsue sugiere que la "desecación" del Mediterráneo es evidencia de un "riñón" de Gaia en funcionamiento. En este y otros casos sugeridos anteriormente, son los movimientos de las placas y la física, no la biología, los que realizan la regulación. Anteriores "funciones renales" se realizaron durante la "deposición de los gigantes salinos del Cretácico (Atlántico Sur), Jurásico (Golfo de México), Permo-Triásico (Europa), Devónico (Canadá) y Cámbrico/Precámbrico (Gondwana)."

Regulación del oxígeno en la atmósfera

Niveles de gases en la atmósfera en 420.000 años de datos básicos de hielo de Vostok, estación de investigación de la Antártida. El período actual es a la izquierda.

El teorema de Gaia establece que la composición atmosférica de la Tierra se mantiene en un estado dinámicamente estable debido a la presencia de vida. La composición atmosférica proporciona las condiciones a las que se ha adaptado la vida contemporánea. Todos los gases atmosféricos distintos de los gases nobles presentes en la atmósfera son producidos por organismos o procesados por ellos.

La estabilidad de la atmósfera en la Tierra no es consecuencia del equilibrio químico. El oxígeno es un compuesto reactivo y eventualmente debería combinarse con gases y minerales de la atmósfera y la corteza terrestre. El oxígeno solo comenzó a persistir en la atmósfera en pequeñas cantidades unos 50 millones de años antes del comienzo del Gran Evento de Oxigenación. Desde el comienzo del período Cámbrico, las concentraciones de oxígeno atmosférico han fluctuado entre el 15 % y el 35 % del volumen atmosférico. No deberían existir rastros de metano (en una cantidad de 100.000 toneladas producidas por año), ya que el metano es combustible en una atmósfera de oxígeno.

El aire seco en la atmósfera de la Tierra contiene aproximadamente (por volumen) 78,09 % de nitrógeno, 20,95 % de oxígeno, 0,93 % de argón, 0,039 % de dióxido de carbono y pequeñas cantidades de otros gases, incluido el metano. Lovelock originalmente especuló que las concentraciones de oxígeno por encima del 25% aumentarían la frecuencia de los incendios forestales y la conflagración de los bosques. Este mecanismo, sin embargo, no elevaría los niveles de oxígeno si fueran demasiado bajos. Si se puede demostrar que las plantas producen un exceso de O₂, entonces tal vez solo sea necesario el regulador de incendios forestales con alto contenido de oxígeno. El trabajo reciente sobre los hallazgos de carbón provocado por el fuego en las medidas de carbón del Carbonífero y el Cretácico, en períodos geológicos en los que O₂ superó el 25 %, ha respaldado la afirmación de Lovelock.

Procesamiento de CO2

Los científicos de Gaia ven la participación de los organismos vivos en el ciclo del carbono como uno de los procesos complejos que mantienen las condiciones adecuadas para la vida. La única fuente natural significativa de dióxido de carbono atmosférico (CO2) es la actividad volcánica, mientras que la única eliminación significativa es a través de la precipitación de rocas carbonatadas. La precipitación, solución y fijación del carbono están influenciadas por las bacterias y las raíces de las plantas en los suelos, donde mejoran la circulación gaseosa, o en los arrecifes de coral, donde el carbonato de calcio se deposita como sólido en el fondo del mar. El carbonato de calcio es utilizado por los organismos vivos para fabricar pruebas y caparazones carbonosos. Una vez muertos, los organismos vivos' caen las conchas. Algunos llegan al fondo de los océanos donde la tectónica de placas y el calor y/o la presión eventualmente los convierten en depósitos de tiza y piedra caliza. Sin embargo, gran parte de las conchas muertas que caen se vuelven a disolver en el océano por debajo de la profundidad de compensación de carbono.

Uno de estos organismos es Emiliania huxleyi, una abundante alga cocolitófora que puede tener un papel en la formación de nubes. El exceso de CO₂ se compensa con un aumento de la vida de cocolitofóridos, lo que aumenta la cantidad de CO₂ atrapado en el fondo del océano. Los cocolitofóridos, si se confirma la hipótesis CLAW (ver "Regulación de la temperatura global de la superficie" arriba), podrían ayudar a aumentar la cobertura de nubes, por lo tanto, controlar la temperatura de la superficie, ayudar a enfriar todo el planeta y favorecer la precipitación necesaria. para plantas terrestres. Últimamente, la concentración atmosférica de CO₂ ha aumentado y existe cierta evidencia de que las concentraciones de floraciones de algas oceánicas también están aumentando.

Los líquenes y otros organismos aceleran la meteorización de las rocas en la superficie, mientras que la descomposición de las rocas también ocurre más rápido en el suelo, gracias a la actividad de raíces, hongos, bacterias y animales subterráneos. Por lo tanto, el flujo de dióxido de carbono de la atmósfera al suelo se regula con la ayuda de los seres vivos. Cuando los niveles de CO₂ aumentan en la atmósfera, la temperatura aumenta y las plantas crecen. Este crecimiento trae consigo un mayor consumo de CO₂ por parte de las plantas, que lo procesan en el suelo, eliminándolo de la atmósfera.

Historia

Precedentes

Earthrise de Apolo 8 por el astronauta William Anders, 24 de diciembre de 1968

La idea de la Tierra como un todo integrado, un ser vivo, tiene una larga tradición. La mítica Gaia era la diosa griega primigenia que personificaba la Tierra, la versión griega de la "Madre Naturaleza" (de Ge = Tierra, y Aia = abuela PIE), o la Madre Tierra. James Lovelock dio este nombre a su hipótesis después de una sugerencia del novelista William Golding, que vivía en el mismo pueblo que Lovelock en ese momento (Bowerchalke, Wiltshire, Reino Unido). El consejo de Golding se basó en Gea, una ortografía alternativa para el nombre de la diosa griega, que se usa como prefijo en geología, geofísica y geoquímica. Golding más tarde hizo referencia a Gaia en su discurso de aceptación del premio Nobel.

En el siglo XVIII, cuando la geología se consolidaba como ciencia moderna, James Hutton sostenía que los procesos geológicos y biológicos están interrelacionados. Posteriormente, el naturalista y explorador Alexander von Humboldt reconoció la coevolución de los organismos vivos, el clima y la corteza terrestre. En el siglo XX, Vladimir Vernadsky formuló una teoría del desarrollo de la Tierra que ahora es uno de los cimientos de la ecología. Vernadsky fue un geoquímico ucraniano y fue uno de los primeros científicos en reconocer que el oxígeno, el nitrógeno y el dióxido de carbono en la atmósfera terrestre son el resultado de procesos biológicos. Durante la década de 1920 publicó trabajos en los que argumentaba que los organismos vivos podían remodelar el planeta con tanta seguridad como cualquier fuerza física. Vernadsky fue un pionero de las bases científicas para las ciencias ambientales. Sus declaraciones visionarias no fueron ampliamente aceptadas en Occidente, y algunas décadas más tarde, la hipótesis de Gaia recibió el mismo tipo de resistencia inicial por parte de la comunidad científica.

También a principios del siglo XX, Aldo Leopold, pionero en el desarrollo de la ética ambiental moderna y en el movimiento para la conservación de la naturaleza, sugirió una Tierra viva en su ética biocéntrica u holística con respecto a la tierra.

Al menos no es imposible considerar las partes de la tierra —el suelo, las montañas, los ríos, la atmósfera, etc.— como órganos o partes de órganos de un todo coordinado, cada parte con su función definida. Y si pudiéramos ver todo esto, en su conjunto, a través de un gran período de tiempo, podríamos percibir no sólo órganos con funciones coordinadas, sino posiblemente también ese proceso de consumo como reemplazo que en biología llamamos metabolismo, o crecimiento. En tal caso tendríamos todos los atributos visibles de una cosa viviente, que no nos damos cuenta de ser tal porque es demasiado grande, y sus procesos de vida demasiado lento.

—Stephan Harding, Animate Earth

Otra influencia para la hipótesis de Gaia y el movimiento ecologista en general se produjo como un efecto secundario de la carrera espacial entre la Unión Soviética y los Estados Unidos de América. Durante la década de 1960, los primeros humanos en el espacio pudieron ver cómo se veía la Tierra en su conjunto. La fotografía Earthrise tomada por el astronauta William Anders en 1968 durante la misión Apolo 8 se convirtió, a través del efecto general, en uno de los primeros símbolos del movimiento ecológico global.

Formulación de la hipótesis

James Lovelock, 2005

Lovelock comenzó a definir la idea de una Tierra autorregulada controlada por la comunidad de organismos vivos en septiembre de 1965, mientras trabajaba en el Jet Propulsion Laboratory de California en métodos para detectar vida en Marte. El primer artículo que lo mencionó fue Planetary Atmospheres: Compositional and other Changes Associated with the Presence of Life, en coautoría con C.E. Giffin. Un concepto principal era que la vida podría detectarse a escala planetaria por la composición química de la atmósfera. Según los datos recogidos por el observatorio del Pic du Midi, planetas como Marte o Venus tenían atmósferas en equilibrio químico. Se consideró que esta diferencia con la atmósfera terrestre era una prueba de que no había vida en estos planetas.

Lovelock formuló la hipótesis de Gaia en artículos periodísticos en 1972 y 1974, seguidos de un popular libro de 1979 Gaia: una nueva mirada a la vida en la Tierra. Un artículo en el New Scientist del 6 de febrero de 1975, y una popular versión de la hipótesis del tamaño de un libro, publicado en 1979 como The Quest for Gaia, comenzaron a atraer a científicos y atención crítica.

Lovelock lo llamó primero la hipótesis de la retroalimentación de la Tierra, y era una forma de explicar el hecho de que las combinaciones de sustancias químicas, incluido el oxígeno y el metano, persisten en concentraciones estables en la atmósfera de la Tierra. Lovelock sugirió detectar tales combinaciones en otros planetas. atmósferas como una forma relativamente confiable y económica de detectar vida.

Lynn Margulis

Más tarde, surgieron otras relaciones, como las criaturas marinas que producen azufre y yodo en aproximadamente las mismas cantidades que requieren las criaturas terrestres, y ayudaron a reforzar la hipótesis.

En 1971, la microbióloga Dra. Lynn Margulis se unió a Lovelock en un esfuerzo por desarrollar la hipótesis inicial en conceptos científicamente probados, aportando su conocimiento sobre cómo los microbios afectan la atmósfera y las diferentes capas de la superficie del planeta. La bióloga estadounidense también había despertado críticas de la comunidad científica con su defensa de la teoría sobre el origen de los orgánulos eucariotas y sus aportes a la teoría endosimbiótica, hoy aceptada. Margulis dedicó el último de los ocho capítulos de su libro, The Symbiotic Planet, a Gaia. Sin embargo, se opuso a la personificación generalizada de Gaia y enfatizó que Gaia "no es un organismo", sino "una propiedad emergente de interacción entre organismos". Ella definió a Gaia como "la serie de ecosistemas que interactúan y que componen un solo ecosistema enorme en la superficie de la Tierra". Período". El "eslogan" más memorable del libro en realidad fue bromeado por un estudiante de Margulis'.

James Lovelock llamó a su primera propuesta la hipótesis de Gaia pero también ha usado el término teoría de Gaia. Lovelock afirma que la formulación inicial se basó en la observación, pero aún carecía de una explicación científica. Desde entonces, la hipótesis de Gaia ha sido respaldada por una serie de experimentos científicos y ha proporcionado una serie de predicciones útiles.

Primera conferencia de Gaia

En 1985, el primer simposio público sobre la hipótesis de Gaia, ¿Es la Tierra un organismo vivo?, se llevó a cabo en la Universidad de Massachusetts Amherst, del 1 al 6 de agosto. El patrocinador principal fue la Sociedad Nacional Audubon. Los oradores incluyeron a James Lovelock, George Wald, Mary Catherine Bateson, Lewis Thomas, John Todd, Donald Michael, Christopher Bird, Thomas Berry, David Abram, Michael Cohen y William Fields. Asistieron unas 500 personas.

Segunda conferencia Gaia

En 1988, el climatólogo Stephen Schneider organizó una conferencia de la Unión Geofísica Americana. La primera Conferencia Chapman sobre Gaia se llevó a cabo en San Diego, California, el 7 de marzo de 1988.

Durante los "fundamentos filosóficos" sesión de la conferencia, David Abram habló sobre la influencia de la metáfora en la ciencia, y de la hipótesis de Gaia como una nueva y potencialmente revolucionaria metafórica, mientras que James Kirchner criticó la hipótesis de Gaia por su imprecisión. Kirchner afirmó que Lovelock y Margulis no habían presentado una hipótesis de Gaia, sino cuatro:

• CoEvolutionary Gaia: esa vida y el medio ambiente habían evolucionado de forma unida. Kirchner afirmó que esto ya era aceptado científicamente y no era nuevo.
• Gaia homeostática: que la vida mantuvo la estabilidad del entorno natural, y que esta estabilidad permitió que la vida siguiera existiendo.
• Gaia geofísica: que la hipótesis de Gaia generó interés en ciclos geofísicos y, por lo tanto, llevó a una interesante nueva investigación en dinámica geofísica terrestre.
• Optimizando a Gaia: que Gaia formó el planeta de una manera que lo convirtió en un entorno óptimo para la vida en su conjunto. Kirchner afirmó que esto no era testable y por lo tanto no era científico.

De Gaia homeostática, Kirchner reconoció dos alternativas. "Gaia débil" afirmó que la vida tiende a hacer que el medio ambiente sea estable para el florecimiento de toda la vida. 'Fuerte Gaia' según Kirchner, afirmó que la vida tiende a estabilizar el ambiente, a posibilitar el florecimiento de toda vida. Strong Gaia, afirmó Kirchner, no era comprobable y, por lo tanto, no era científico.

Lovelock y otros científicos que apoyan a Gaia, sin embargo, intentaron refutar la afirmación de que la hipótesis no es científica porque es imposible probarla mediante un experimento controlado. Por ejemplo, contra la acusación de que Gaia era teleológica, Lovelock y Andrew Watson ofrecieron el modelo Daisyworld (y sus modificaciones, arriba) como evidencia contra la mayoría de estas críticas. Lovelock dijo que el modelo Daisyworld "demuestra que la autorregulación del entorno global puede surgir de la competencia entre los tipos de vida que alteran su entorno local de diferentes maneras".

Lovelock tuvo cuidado de presentar una versión de la hipótesis de Gaia que no pretendía que Gaia mantuviera intencional o conscientemente el complejo equilibrio en su entorno que la vida necesitaba para sobrevivir. Parecería que la afirmación de que Gaia actúa "intencionalmente" fue una declaración en su popular libro inicial y no estaba destinado a ser tomado literalmente. Esta nueva declaración de la hipótesis de Gaia fue más aceptable para la comunidad científica. La mayoría de las acusaciones de teleologismo cesaron después de esta conferencia.

Tercera conferencia Gaia

En el momento de la 2ª Conferencia Chapman sobre la Hipótesis de Gaia, celebrada en Valencia, España, el 23 de junio de 2000, la situación había cambiado significativamente. En lugar de una discusión de los puntos de vista teleológicos gaianos, o "tipos" de las hipótesis de Gaia, la atención se centró en los mecanismos específicos mediante los cuales se mantuvo la homeostasis básica a corto plazo dentro de un marco de cambio estructural evolutivo significativo a largo plazo.

Las principales preguntas fueron:

1. "¿Cómo ha cambiado el sistema biogeoquímico/clima global llamado Gaia a tiempo? ¿Cuál es su historia? ¿Puede Gaia mantener la estabilidad del sistema a una escala de tiempo, pero todavía sufre cambios vectoriales a escalas de tiempo más largas? ¿Cómo se puede utilizar el registro geológico para examinar estas preguntas?"
2. "¿Cuál es la estructura de Gaia? ¿Son los comentarios suficientemente fuertes para influir en la evolución del clima? ¿Existen partes del sistema determinadas pragmáticamente por cualquier estudio disciplinario que se esté realizando en un momento dado o hay un conjunto de partes que deben tomarse como más verdaderas para comprender a Gaia como que contienen organismos en evolución con el tiempo? ¿Cuáles son los comentarios entre estas diferentes partes del sistema Gaian, y qué significa el cierre cercano de la materia para la estructura de Gaia como ecosistema global y para la productividad de la vida?"
3. "¿Cómo se relacionan los modelos de procesos y fenómenos gaianos con la realidad y cómo ayudan a abordar y comprender a Gaia? ¿Cómo son los resultados de la transferencia de Daisyworld al mundo real? ¿Cuáles son los principales candidatos para "daisies"? ¿Importa la teoría de Gaia si encontramos daisies o no? ¿Cómo deberíamos estar buscando margaritas, e intensificar la búsqueda? Cómo pueden ser los mecanismos gaian colaborado con el uso de modelos de proceso o modelos globales del sistema climático que incluyen la biota y permiten el ciclismo químico?"

En 1997, Tyler Volk argumentó que un sistema gaiano se produce casi inevitablemente como resultado de una evolución hacia estados homeostáticos alejados del equilibrio que maximizan la producción de entropía, y Kleidon (2004) estuvo de acuerdo al afirmar: "...el comportamiento homeostático puede surgir de un estado de MEP asociado con el albedo planetario"; "...el comportamiento resultante de una Tierra simbiótica en un estado de MEP bien puede conducir a un comportamiento casi homeostático del sistema de la Tierra en escalas de tiempo largas, como lo establece la hipótesis de Gaia". Staley (2002) ha propuesto de manera similar '... una forma alternativa de la teoría de Gaia basada en principios darwinianos más tradicionales... En [este] nuevo enfoque, la regulación ambiental es una consecuencia de la dinámica de la población. El papel de la selección es favorecer a los organismos que se adaptan mejor a las condiciones ambientales predominantes. Sin embargo, el medio ambiente no es un telón de fondo estático para la evolución, sino que está fuertemente influenciado por la presencia de organismos vivos. El proceso dinámico coevolutivo resultante finalmente conduce a la convergencia del equilibrio y las condiciones óptimas.

Cuarta conferencia Gaia

Una cuarta conferencia internacional sobre la hipótesis de Gaia, patrocinada por la Autoridad de Parques Regionales del Norte de Virginia y otros, se llevó a cabo en octubre de 2006 en el campus de la Universidad George Mason de Arlington, VA.

Martin Ogle, jefe naturalista de NVRPA y partidario de la hipótesis de Gaia desde hace mucho tiempo, organizó el evento. Lynn Margulis, distinguida profesora universitaria en el Departamento de Geociencias de la Universidad de Massachusetts-Amherst y defensora de la hipótesis de Gaia desde hace mucho tiempo, fue una de las oradoras principales. Entre muchos otros oradores: Tyler Volk, codirector del Programa de Ciencias Ambientales y de la Tierra de la Universidad de Nueva York; Dr. Donald Aitken, director de Donald Aitken Associates; el Dr. Thomas Lovejoy, Presidente del Centro Heinz para la Ciencia, la Economía y el Medio Ambiente; Robert Correll, miembro principal del Programa de Política Atmosférica de la Sociedad Meteorológica Estadounidense y destacado especialista en ética ambiental, J. Baird Callicott.

Crítica

Después de recibir inicialmente poca atención por parte de los científicos (desde 1969 hasta 1977), a partir de entonces, durante un período, la hipótesis inicial de Gaia fue criticada por varios científicos, incluidos Ford Doolittle, Richard Dawkins y Stephen Jay Gould. Lovelock ha dicho que debido a que su hipótesis lleva el nombre de una diosa griega y es defendida por muchos no científicos, la hipótesis de Gaia se interpretó como una religión neopagana. Muchos científicos en particular también criticaron el enfoque adoptado en su popular libro Gaia, una nueva mirada a la vida en la Tierra por ser teleológico, una creencia de que las cosas tienen un propósito y apuntan hacia una meta. En respuesta a esta crítica en 1990, Lovelock afirmó: "En ninguna parte de nuestros escritos expresamos la idea de que la autorregulación planetaria tenga un propósito, o implique previsión o planificación por parte de la biota".

Stephen Jay Gould criticó a Gaia por ser 'una metáfora, no un mecanismo'. Quería conocer los mecanismos reales mediante los cuales se lograba la homeostasis autorreguladora. En su defensa de Gaia, David Abram argumenta que Gould pasó por alto el hecho de que el "mecanismo" en sí mismo es una metáfora, aunque es una metáfora extremadamente común y a menudo no reconocida, que nos lleva a considerar los sistemas naturales y vivos como aunque eran máquinas organizadas y construidas desde el exterior (más que como fenómenos autopoiéticos o de autoorganización). Las metáforas mecánicas, según Abram, nos llevan a pasar por alto la calidad activa o agente de las entidades vivientes, mientras que las metáforas organísmicas de la hipótesis de Gaia acentúan la agencia activa tanto de la biota como de la biosfera en su conjunto. Con respecto a la causalidad en Gaia, Lovelock argumenta que ningún mecanismo único es responsable, que las conexiones entre los diversos mecanismos conocidos pueden nunca llegar a conocerse, que esto se acepta en otros campos de la biología y la ecología como algo natural, y que la hostilidad específica se reserva para su propia hipótesis por otras razones.

Además de aclarar su lenguaje y comprensión de lo que significa una forma de vida, el propio Lovelock atribuye la mayor parte de las críticas a la falta de comprensión de las matemáticas no lineales por parte de sus críticos, y a una forma linealizadora de reduccionismo codicioso en el que todos los acontecimientos tienen que ser atribuidos inmediatamente a causas específicas antes del hecho. También afirma que la mayoría de sus críticos son biólogos, pero que su hipótesis incluye experimentos en campos fuera de la biología y que algunos fenómenos de autorregulación pueden no ser matemáticamente explicables.

Selección natural y evolución

Lovelock ha sugerido que los mecanismos de retroalimentación biológica global podrían evolucionar por selección natural, afirmando que los organismos que mejoran su entorno para su supervivencia obtienen mejores resultados que los que dañan su entorno. Sin embargo, a principios de la década de 1980, W. Ford Doolittle y Richard Dawkins argumentaron por separado en contra de este aspecto de Gaia. Doolittle argumentó que nada en el genoma de los organismos individuales podría proporcionar los mecanismos de retroalimentación propuestos por Lovelock y, por lo tanto, la hipótesis de Gaia no proponía ningún mecanismo plausible y no era científica. Mientras tanto, Dawkins afirmó que para que los organismos actúen en conjunto se requeriría previsión y planificación, lo cual es contrario a la comprensión científica actual de la evolución. Al igual que Doolittle, también rechazó la posibilidad de que los bucles de retroalimentación pudieran estabilizar el sistema.

Lynn Margulis, una microbióloga que colaboró con Lovelock para respaldar la hipótesis de Gaia, argumentó en 1999 que "la gran visión de Darwin no estaba equivocada, solo incompleta". Al acentuar la competencia directa entre los individuos por los recursos como el principal mecanismo de selección, Darwin (y especialmente sus seguidores) crearon la impresión de que el medio ambiente era simplemente un escenario estático. Ella escribió que la composición de la atmósfera, la hidrosfera y la litosfera de la Tierra se regulan en torno a 'puntos fijos'. como en la homeostasis, pero esos puntos fijos cambian con el tiempo.

El biólogo evolutivo W. D. Hamilton llamó copernicano al concepto de Gaia y agregó que se necesitaría otro Newton para explicar cómo se lleva a cabo la autorregulación de Gaia a través de la selección natural darwiniana. Más recientemente, Ford Doolittle, basándose en su propuesta ITSNTS (It's The Song Not The Singer) y de Inkpen, propuso que la persistencia diferencial puede desempeñar un papel similar a la reproducción diferencial en la evolución por selecciones naturales, proporcionando así una posible reconciliación entre la teoría de la selección natural y la hipótesis de Gaia.

Crítica en el siglo XXI

La hipótesis de Gaia sigue siendo recibida con escepticismo generalizado por la comunidad científica. Por ejemplo, los argumentos tanto a favor como en contra se expusieron en la revista Climatic Change en 2002 y 2003. Un argumento importante presentado en su contra son los numerosos ejemplos en los que la vida ha tenido un efecto perjudicial o desestabilizador en el medio ambiente. ambiente en lugar de actuar para regularlo. Varios libros recientes han criticado la hipótesis de Gaia, expresando puntos de vista que van desde "... la hipótesis de Gaia carece de un apoyo observacional inequívoco y tiene importantes dificultades teóricas" a "Suspendido incómodamente entre metáforas contaminadas, hechos y ciencia falsa, prefiero dejar a Gaia firmemente en un segundo plano" a "La hipótesis de Gaia no está respaldada ni por la teoría evolutiva ni por la evidencia empírica del registro geológico". La hipótesis CLAW, sugerida inicialmente como un ejemplo potencial de retroalimentación directa de Gaia, posteriormente se ha encontrado que es menos creíble a medida que ha mejorado la comprensión de los núcleos de condensación de nubes. En 2009 se propuso la hipótesis de Medea: que la vida tiene impactos altamente perjudiciales (biocidas) en las condiciones planetarias, en oposición directa a la hipótesis de Gaia.

En una evaluación del tamaño de un libro de 2013 de la hipótesis de Gaia considerando evidencia moderna de varias disciplinas relevantes, Toby Tyrrell concluyó que: "Creo que Gaia es un callejón sin salida". Sin embargo, su estudio ha generado muchas preguntas nuevas y estimulantes. Si bien rechazamos a Gaia, podemos al mismo tiempo apreciar la originalidad y la amplitud de visión de Lovelock, y reconocer que su concepto audaz ha ayudado a estimular muchas ideas nuevas sobre la Tierra y a defender un enfoque holístico para estudiarla.;. En otra parte, presenta su conclusión "La hipótesis de Gaia no es una imagen precisa de cómo funciona nuestro mundo". Esta declaración debe entenderse como una referencia al "fuerte" y "moderado" formas de Gaia: que la biota obedece a un principio que funciona para hacer que la Tierra sea óptima (fuerza 5) o favorable para la vida (fuerza 4) o que funciona como un mecanismo homeostático (fuerza 3). Este último es el "más débil" forma de Gaia que ha defendido Lovelock. Tyrrell lo rechaza. Sin embargo, encuentra que las dos formas más débiles de Gaia —Gaia Coevolutiva y Gaia Influyente, que afirman que existen vínculos estrechos entre la evolución de la vida y el medio ambiente y que la biología afecta el medio ambiente físico y químico— son ambas creíbles, pero que no es útil usar el término "Gaia" en este sentido y que esas dos formas ya fueron aceptadas y explicadas por los procesos de selección natural y adaptación.

Fuentes generales y citadas