Gaia Hipotezi Nedir? Dünya, Gerçek Anlamda Yaşayan Bir Gezegen Olabilir mi? Teoriye Bugüne Kadar Ne Tür Eleştiriler Getirildi?

Gaia ilkesi olarak da bilinen Gaia hipotezi, Dünya'daki tüm organizmaların ve inorganik çevrelerin, gezegendeki yaşam koşullarını koruyan, tek ve kendi kendini düzenleyen karmaşık bir sistem oluşturmak için yakın bir şekilde entegre olduğunu öne sürer. Yani gezegenin başlı başına canlı bir organizma olduğunu savunan görüştür. İsmi, Yunan mitolojisinde "Gaia" adı verilen, yeryüzünü simgeleyen ve yeryüzünün vücut bulmuş hali ("toprak ana") olan Tanrıçadan gelmektedir.

Gaia hipotezinin araştıran bilim insanları, tercih edilmiş bir homeostazda (iç korunum) biyosferin ve yaşam formlarının evriminin küresel sıcaklık, okyanus tuzluluğu, atmosferdeki oksijen ve diğer yaşanabilirlik faktörlerinin dengesine nasıl katkıda bulunduğunu gözlemlemeye odaklanır. Gaia hipotezi kimyager James Lovelock tarafından formüle edildi ve 1970'lerde mikrobiyolog Lynn Margulis tarafından Lovelock ile birlikte geliştirildi. Başlangıçta bilim camiası tarafından düşmanlıkla karşılansa da, şimdilerde jeofizyoloji ve yerküre sistem bilimi disiplinlerinde inceleniyor; ayrıca biyojeokimya ve sistem ekolojisi gibi alanlarda bazı ilkeleri benimsendi. Bu ekolojik hipotez, belirsiz bir felsefe ve hareket altında, sosyal bilimler, siyaset ve din alanlarında analojilere ve çeşitli yorumlara da ilham vermiştir.

Genel Bakış

Gaia hipotezi, Dünya'nın biyosfer, atmosfer, hidrosfer ve pedosferini içeren, evrimleşen bir sistem olarak sıkıca bağlanmış, kendi kendini düzenleyen karmaşık bir sistem olduğunu öne sürer. Hipotez, "Gaia" adı verilen bu sistemin, bir bütün olarak çağdaş yaşam için en uygun fiziksel ve kimyasal ortamı aradığını öne sürmektedir.

Gaia, biyota tarafından bilinçsizce çalıştırılan sibernetik bir geri bildirim sistemi aracılığıyla gelişir ve tam bir homeostazda yaşanabilirlik koşulları için gerekli olan birçok işlem, canlı formların, özellikle mikroorganizmaların inorganik elementlere etkileşime bağlıdır. Bu süreçler, Dünya sisteminin küresel termodinamik dengesizlik durumuyla desteklenen, Dünya'nın yüzey sıcaklığını, atmosfer bileşimini ve okyanus tuzluluğunu düzenleyen küresel bir kontrol sistemi oluşturur.

Canlı formlardan etkilenen bir gezegensel homeostazın varlığı, daha önce biyojeokimya alanında gözlemlenmişti ve Dünya sistem bilimi gibi diğer alanlarda da araştırılmaktadır. Gaia hipotezinin özgünlüğü, dahili veya harici olaylar tarafından tehdit edilse bile, yaşam için en uygun koşulları korumak amacıyla bir tür homeostatik dengenin aktif olarak sürdürüldüğüne dayanır.

Wikipedia

Okyanuslardaki Tuzluluğun Düzenlenmesi

Okyanus tuzluluğu çok uzun bir süredir %3.4'te sabit kalmıştır. Okyanus ortamlarında tuzluluk kararlılığı önemlidir, çünkü çoğu hücre oldukça sabit bir tuzluluk gerektirir ve genellikle %5'in üzerindeki değerlere tolerans gösteremez. Okyanus tuzluluk sabitliği uzun süredir devam eden bir gizemdi; çünkü nehir tuzları okyanus tuzluluğunu gözlenenden çok daha fazla yükseltmiş olmalıydı.

Son zamanlarda tuzluluğun, sıcak bazaltik kayaçlar boyunca deniz suyu sirkülasyonundan güçlü bir şekilde etkilenebileceği ve okyanus ortası sırtlarında sıcak su deliklerinin açığa çıkabileceği öne sürülmüştür. Bununla birlikte, deniz suyunun bileşimi dengeden uzaktır ve bu gerçeği organik süreçlerin etkisi olmadan açıklamak zordur. Örneğin bir açıklama, Dünya tarihi boyunca tuz ovalarının oluşumunda yatmaktadır. Bunların yaşam süreçleri boyunca iyonları ve ağır metalleri sabitleyen bakteri kolonileri tarafından yaratıldığı varsayılmaktadır.

Atmosferdeki Oksijenin Düzenlenmesi

Atmosferik kompozisyon, yaşam için ideal koşulları sağlayarak oldukça sabit kalır. Atmosferde bulunan soy gazlar haricindeki tüm gazlar, ya organizmalar tarafından üretilir ya da onlar tarafından işlenir. Gaia hipotezi, Dünya'nın atmosferik bileşiminin yaşamın varlığıyla dinamik olarak sabit bir durumda tutulduğunu belirtir. Dünya'daki atmosferin durağanlığı, canlı olmayan gezegenlerde olduğu gibi kimyasal dengenin bir sonucu değildir.

Oksijen, flordan sonra en reaktif ikinci ametaldir ve normalde Dünya atmosferinin, kabuğunun gazları ve mineralleri ile birleşmelidir. Metan, oksijen atmosferinde yanıcı olduğu için, metan izleri (yılda 100.000 ton olmak üzere) bulunmamalıdır. Dünya atmosferindeki kuru hava, kabaca hacim olarak %78.09 nitrojen, %20.95 oksijen ,%0.93 argon, %0.039 karbondioksit ve az miktarda metan dahil diğer gazları içerir. Hava içeriği ve atmosferik basınç farklı katmanlarda değişiklik gösterse de, kara bitkilerinin ve kara hayvanlarının hayatta kalması için uygun olan havanın şu anda sadece Dünya'nın troposferinde veya yapay atmosferlerinde bulunduğu bilinmektedir. Oksijen, ona sabit bir ihtiyaç duyan organizmaların yaşamı için çok önemli bir elementtir.

Wikipedia

Küresel Yüzey Sıcaklığının Kontrolü

Dünya'da yaşam başladığından beri, Güneş'in sağladığı enerji %25 ila %30 artmıştır; ancak gezegenin yüzey sıcaklığı yaşanabilirlik seviyelerinde kalmıştır ve oldukça düzenli olarak, düşük veya yüksek seviyelere ulaşmıştır. Lovelock ayrıca metanojenlerin erken atmosferde yüksek seviyelerde metan ürettiğini ve bazı açılardan Titan'daki (satürn'ün en büyük uydusu) atmosfere benzeyen petrokimya dumanında bulunanlara benzer bir görünüm verdiğini varsaymıştır.

Bu, ozon perdesi oluşana kadar ultraviyole perdeleme eğiliminde olduğunu ve bir dereceye kadar homeostazı sürdürdüğünü öne sürüyor. Huronian, Sturtian ve Marinoan/Varanger Buz Çağı boyunca Dünya'nın neredeyse katı bir kartopu haline gelmesine yol açan "oksijen şokları" ve azalan metan seviyelerinin bir sonucu olarak Kartopu Dünya (İng: "Snowball Earth") araştırması, kriyojenik dönemlerin biyojeofizyolojik süreçler yoluyla sona ermesi Lovelock'ın hipotezine iyi uysa da Gaia hipoteziyle çelişiyor.

Aşağıda açıklanan sera gazı CO2 işlenmesi, Dünya sıcaklığının yaşanabilir sınırları içinde tutulmasında kritik bir rol oynar. Gaia hipotezinden esinlenen CLAW hipotezi, okyanus ekosistemleri ile Dünya'nın iklimi arasında işleyen bir geribildirim döngüsünün varlığını önermektedir. Hipotez özellikle, dimetil sülfit üreten belirli fitoplanktonların iklim değişikliklerine yanıt verdiğini ve bu yanıtların Dünya atmosferinin sıcaklığını dengelemek için hareket eden negatif bir geri bildirim döngüsüne yol açtığını öne sürüyor. Şu anda bu Gaian homeostatik dengesi, insan nüfusunun artması ve faaliyetlerinin çevreye olan etkisi ile zorlaşır. Sera gazlarının çoğalması, Gaia'nın olumsuz geri bildirimlerinin homeostatik olumlu geri bildirime dönüşmesine neden olabilir. Lovelock'a göre bu, hızlandırılmış bir küresel ısınma ve kitlesel insan ölümlerine yol açabilir.

Wikipedia

Daisyworld Simülasyonları

James Lovelock ve Andrew Watson, sıcaklık düzenlemesinin çevreleriyle etkileşime giren organizmalardan nasıl ortaya çıkabileceğini gösteren matematiksel model; Daisyworld'ü geliştirdi. Modelin amacı geri bildirim mekanizmalarının klasik grup seçim mekanizmalarından ziyade kendi çıkarına sahip organizmaların eylemlerinden veya faaliyetlerinden gelişebileceğini göstermektedir.

Daisyworld, iki farklı bitki türü olan siyah papatyalar ve beyaz papatyalarla dolu bir gezegenin enerji bütçesini incelemektedir. Papatyanın rengi, siyah papatyalar ışığı emip gezegeni ısıtırken, beyaz papatyalar ışığı yansıtır ve gezegeni soğutur. Papatyalar arasındaki büyüme oranları üzerindeki sıcaklık etkilerine bağlı olan rekabet, papatya büyümesi için optimuma yakın bir gezegensel sıcaklığı tercih etme eğiliminde olan bir popülasyon dengesine yol açar.

Ginger Booth

Ekosistemlerin Biyolojik Çeşitliliği ve Kararlılığı

Bir ekosistemde çok sayıda türün önemi, Gaia hipotezinde biyoçeşitliliğin ekosistemlerin istikrarında oynadığı rol hakkında iki görüşe yok açtı. Avusturalyalı çevre bilimci Brian Walker tarafından önerilen "tür fazlalığı" hipotezi olarak adlandırılan bir düşünce sisteminde, çoğu türün bir uçaktaki başarılı uçuşta çok az rol oynayan yolcular gibi, genel olarak stabiliteye çok az katkısı olduğunu öne sürmektedir. Hipotez, sağlıklı bir ekosistemin parçası olan her bir türü, ekosistemi temsil eden bir uçakta bir perçin olarak varsayar. Aşamalı tür kaybı, uçaktan giderek artan perçin kaybını yansıtır ve artık sürdürülebilir olmayana ve çökene kadar onu zayıflatır. Daisyworld simülasyonunun tavşanları, tilkileri ve diğer türleri içeren sonraki uzantıları, şaşırtıcı bir bulguya yol açmıştır; tür sayısı arttıkça, tüm gezegen üzerindeki sıcaklık düzelmesi gibi iyileştirici etkilerin de arttığı sonucuna ulaşılmıştır. Ayrıca bozulmalarla yüz yüze olsa bile sistemin sağlam ve kararlı olduğu gösterilmiştir.

Çevresel değişikliklerin istikrarlı olduğu Daisyworld simülasyonları zamanla kademeli olarak daha az çeşitli hale geldi; bunun tersine hafif bozulmalar tür zenginliğinin patlamasına yol açtı. Bu bulgular biyolojik çeşitliliğin değerli olduğu fikrini destekledi.

Bu bulgu daha sonra, Minnesota'da art arda ve yerli otlaklarda tür kompozisyonu, dinamikleri ve çeşitlilik faktörleri üzerine 11 yıllık bir çalışmada David Tilman ve John A. Downing tarafından "daha çeşitli bitki topluluklarında birincil üretimin daha fazla olduğunu ve bu bitkilerin büyük bir kuraklığa karşı dirençli olduklarını keşfettikleri" kanıtlandı ve şu şekilde belirtti;

Sonuçlarımız çeşitlilik kararlılığı hipotezini desteklemektedir, ancak çoğu türün işlevsel olarak fazlalık olduğuna dair alternatif hipotezi desteklememektedir.

CO₂'nin İşlenmesi

Gaia bilim insanları canlı organizmaların karbon döngüsüne katılımını, yaşam için uygun koşulları sağlayan karmaşık süreçlerden biri olarak görüyor. Atmosferik karbondioksitin (CO₂) tek önemli doğal kaynağı volkanik aktivite iken, tek önemli uzaklaştırma, karbonat kayalarının çökelmesidir. Karbon çökelmesi, çözelti ve fiksasyon, gaz dolaşımını iyileştirdikleri topraklarda veya kalsiyum karbonatın deniz tabanında katı olarak biriktiği mercan resiflerinde bakteri ve bitki köklerinden etkilenir. Kalsiyum karbonat, canlı organizmalar tarafından karbonlu testler ve kabuklar üretmek için kullanılır. Canlı organizmaların dış yapıları, öldükten sonra okyanusların dibine düşer ve burada tebeşir ve kireçtaşı birikintileri oluşturur.

Bu organizmalardan biri, bulutların oluşumunda da rolü olan, bol miktarda kokolitofor üreten bir yosun olan Emiliania huxleyi'dir. CO₂ fazlalığı, okyanus tabanında kilitlenen CO₂ miktarını artıran kokolitoforid ömrünün artmasıyla telafi edilir. Kokolitoforidler bulut örtüsünü arttırır, dolayısıyla yüzey sıcaklığını kontrol eder, tüm gezegenin soğumasına yardımcı olur ve karasal bitkiler için gerekli olan yağışları destekler. Son zamanlarda atmosferik CO₂ konsantrasyonu arttı ve okyanus alg çiçeklenmelerinin konsantrasyonlarının da arttığına dair bazı kanıtlar var.

Liken ve diğer organizmalar yüzeydeki kayaların ayrışmasını hızlandırırken, köklerin, mantarların, bakterilerin ve yer altı hayvanlarının faaliyeti sayesinde toprakta daha hızlı ayrışan kayaların ayrışması gerçekleşir. Atmosferden toprağa karbondioksit akışı bu nedenle canlıların yardımı ile düzenlenir. Atmosferde CO₂ seviyeleri yükseldiğinde sıcaklık artar ve bitkiler büyür. Bu büyüme, bitkileri toprağa işleyerek atmosferden uzaklaştıran daha fazla CO₂ tüketimini beraberinde getiriyor.

Hipotezden Teoriye!

James Lovelock ilk önerisini Gaia hipotezi olarak adlandırdı ancak günümüzde kurulan terim Gaia teorisidir. Lovelock, formülasyonun gözleme dayandığını, ancak yine de bilimsel bir açıklamadan yoksun olduğunu açıklamıştır. Gaia hipotezi o zamandan beri bir dizi bilimsel deney ile desteklendi ve bir dizi yararlı tahmin sağladı; bu nedenle uygun şekilde Gaia teorisi olarak adlandırıldı. Aslında daha geniş çaplı araştırmalar, orijinal hipotezin yanlış olduğunu kanıtladı; yani düzenleyen, tek başına yaşam değil, tüm dünya sistemiydi.

2001 yılında Avrupa Jeofizik Birliği toplantısındaki 1000 bilim insanı "Dünya sistemi fiziksel kimyasal biyolojik ve insan bileşenlerine sahip tek kendi kendi düzenleyen bir sistem olarak davranır" bildirisi ile başlayarak, Amsterdam Deklarasyonu'nu imzaladı. 2005 yılında Amerika Ekoloji Derneği Lovelock'u çalışmalarına katılmaya davet etti ve 2016'da Londra Jeoloji Derneği Lovelock'a Gaia Teorisi üzerine çalışması için Wollaston Madalyası verdi.

Günümüzde Gaia teorisi özellikle Dünya sistem bilimi ve biyojeokimyanın multidisipliner alanlarında daha fazla araştırılmaktadır. İklim değişikliği çalışmalarına da giderek daha fazla uygulanmaktadır. Ayrıca Gaia paradigması olarak da adlandırılmıştır.

Karşı Eleştiriler Nelerdir?

Başlangıçta 1969'dan 1977 ye kadar çoğu bilim insanı tarafından büyük ölçüde göz ardı edildikten sonra, bir dönem için ilk Gaia hipotezi, Ford Doolittle, Richard Dawkins ve Stephen Jay Gould gibi bir dizi bilim insanı tarafından alay konusu oldu. Lovelock, teorisine bir bilim insanı olmayan pek çok kişi tarafından savunulan bir Yunan tanrıçasının adını vererek, Gaia hipotezinin bir tür neo-pagan Yeniçağ dini olarak alaya alındığını belirtmiştir. Özellikle birçok bilim insanı, popüler kitabı "Gaia; Yeryüzünde Yaşama Yeni Bir Bakış" adlı kitabında benimsenen yaklaşımı her şeyin önceden belirlenmiş bir amacı olduğu inancı anlamına gelen teleolojik (belirlenmiş amaca yönelik) bir yaklaşım olduğu için eleştirildi. 1990 yılında bu iddiaya yanıt veren Lovelock şu şekilde belirtti;

Yazılarımızın hiçbir yerinde gezegensel öz düzenlemenin bir amaca yönelik olduğu veya biyota tarafından öngörü veya planlama içerdiği fikrini ifade etmiyoruz.

Stephan Jay Gould, Gaia'yı yalnızca Dünya süreçlerinin metaforik bir açıklaması olarak eleştirdi ve kendisi, kendi kendini düzenleyen homeostazın düzenlediği gerçek mekanizmaları bilmek istedi. David Abram, Gould'un mekanizmasının kendisinin yalnızca mecazi olduğunu bilmediğini savundu. Lovelock, hiçbir mekanizmanın sorumlu olmadığını, bilinen çeşitli mekanizmalar arasındaki bağlantıların asla bilinemeyeceğini, bunun tabii ki biyoloji ve ekolojinin diğer alanlarında kabul edildiğini, ve belirli bir düşmanlığın kendi teorisine karşı başka nedenlerle tutulduğunu belirtti.

Lovelock, dilini açıklığa kavuşturmanın ve bir yaşam formu ile neyin kastedildiğini anlamanın yanı sıra eleştirilerin şu anda eleştirmenlerinin doğrusal olmayan matematiği anlama eksikliğine ve tüm olayların içinde bulunması gereken açgözlü ve gerçeklerden önce hemen belli nedenleri bulmaya yönelik indirgemeciliğin doğrusallaştırma biçimine atfetmektedir. Ayrıca teorisinin birçok farklı alanda deneyler önerdiğine dikkat çekiyor ancak bunların çok azı eleştirmenlerin çoğunun eğitim aldığı biyoloji alanında.

Yaşayan Dünya!

Meşhur bilimkurgu yapımı Solaris benzeri yaşayan dünya kavramı, kısmen varsayımsal hayata atfedilen farklı nitelikler ve çağrışımlar nedeniyle kısmen de Lovelock'un yazılarında kullandığı basit dil nedeniyle birçok kez tartışma konusu oldu. Örneğin merhum paleontolog Stephen Jay Gould ve etolog Richard Dawkins gibi Evrim biyologları, Lovelock'un kitabının ilk paragrafında "Gaia arayışı dünyadaki en büyük canlıyı bulma girişimidir." ifadesine saldırdılar. James Lovelock bilim henüz yaşamın tam bir tanımını formüle etmediği için rasyonel bir cevap üzerinde anlaşmanın mümkün olmadığını savunuyor. Bir yaşam biçiminin ampirik tanımının temel ölçütü, onun doğal seçilime tabi tutulması ve genetik bilgisinde kopyalayıp sonraki nesile aktarabilme yeteneğidir. Dawkins sonuç olarak Gaia'nın yaşayan bir organizma olduğu fikrine karşı argümanın gezegenin herhangi bir ebeveynin çocuğu olmadığını ve üreyemeyeceği gerçeği olduğunu vurguladı.

Bununla birlikte Lovelock, hayatı, Humberto Maturana'nın otopoezisi gibi kendi kendini koruyan, kendine benzeyen geri bildirim döngüleri sistemi olarak tanımlar; kendine benzer bir sistem olarak yaşayan bir hücre olabileceği gibi daha büyük bir organizmaya gömülü bir organ da olabilir, daha geniş birbirine bağımlı sosyal alandaki bir birey de olabilir. Birbirine bağımlı canlı varlıkların en büyük bağlamı Dünya'dır. Problematik ampirik tanım, "uçları belirsizleştiriyor." Yaşam alanlarının dışında gelişemeyen E. coli gibi son derece özelleşmiş bakteriler "yaşam" olarak kabul edilirken, neden hücrenin geri kalanından bağımsız olarak evrimleşen mitokondriler edilmedi? Halbuki mitokondriler de bir zamanlar ilkin hücrelerdi (Bkz. Endosimbiyoz teorisi).

William Irwin Thompson, Şilili biyolog Humberto Maturana ve James Lovelock'u otopoezin tümdengelimli tanımıyla yaşam olgusuna bir açıklama sağladığını öne sürüyor. Üreme isteğine bağlı hale gelir; biyosfer buna ihtiyaç duymazken arı sürüleri çoğalır. Lovelock orijinal Gaia kitabında bunun bile doğru olmadığını belirtir; Olasılıklar göz önüne alındığında, biyosfer gelecekte başka gezegenleri kolonileştirerek çoğalabilir, çünkü insanlık Gaia'nın üremesinin öncüsü olabilir. İnsanlığın uzayı keşfetmesi, diğer gezegenleri kolonileştirme ve hatta yeryüzü biçimlendirmedeki ilgisi, Gaia'nın aslında yeniden üretebilineceği fikrine bir miktar inandırıcılık katıyor.

Doğal Seçilim ve Evrim

Lovelock, bu tür biyolojik geri bildirim mekanizmaları için sistematik bir Darwinci evrim sürecini kabul eder. Hayatta kalmaları için çevrelerini iyileştiren canlılar, çevrelerine zarar verenlerden daha iyidir. Ancak bazı bilim insanları bu tür mekanizmaların varlığına itiraz ediyor. 1981'de W. Ford Doolittle, CoEvolution Quarterly'nin "Doğa, ana mıdır?" adlı makalesinde, tek tek organizmaların genomundaki hiçbir şeyin Gaia teorisinin önerdiği enerji geri bildirim mekanizmalarını sağlayamayacağı savundu ve bu nedenle Gaia ifadesi, herhangi bir açıklayıcı mekanizma olmaksızın annelik türünün bilimsel olmayan bir teorisi gibiydi.

Richard Dawkins'in 1982 tarihli "The Extended Phenotype" adlı kitabında organizmaların birlikte hareket edemeyeceklerini; çünkü bu onlardan öngörü ve planlama gerektirdiğini savundu. Doolittle gibi o da geri bildirim döngülerinin sistemi stabilize etme olasılığını reddetti. Gaia hipotezini desteklemek için Lovelock ile işbirliği yapan bir mikrobiyolog olan Lynn Margulis 1999'da şu şekilde belirtti;

Darwin'in büyük bir vizyonu yanlış değildi sadece eksikti Darwin ve özellikle takipçileri bir seçilim mekanizması olarak kaynaklar için bireyler arasındaki doğrudan rekabetçi vurgulayarak çevrenin basitçe statik bir arena olduğu izlenimini yarattı.

Dünya atmosferinin, hidrosferinin ve litosferinin bileşiminin homeostazda olduğu gibi ayar noktaları etrafında düzenlendiğini ancak bu ayar noktalarını zamanla değiştiğini yazdı.

Ayrıca biyosferlerin mevcut sakinlerini korumaya ve kesinlikle onları rahat ettirmeme yönünde özel bir eğilimi olmadığını yazdı. Ona göre Dünya birçok farklı entegrasyon seviyesinde var olabilen bir tür güven topluluğudur. Tüm çok hücreli organizmalar aynı anda yaşamaz veya ölmez, vücuttaki tüm hücreler anında ölmez. Homeostatik ayar noktaları da bir organizmanın yaşam boyunca sabit değildir 20. yüzyılın en büyük evrim teorisyenlerinden biri olan W. D. Hamilton, konsepti "Gaia Copernican" kavramı olarak adlandırdı ve Gaia öz düzenlenmesinin Darwinci doğal seleksiyon yoluyla nasıl gerçekleştiğini açıklamanın başka bir "Newton" gerektireceğini söyledi.

Görüş Yelpazesi

Bazıları, James Kirchner'ın Birinci Gaia Chapman Konferansı'nda önerilen spektrumunu, orijinal Gaia hipotezinin inkar edilemezden (zayıf gaia) radikallere (güçlü gaia) kadar değişen bir hipotez yelpazesine ayrılabileceğini önermenin yararlı olduğunu bulmuştur.

Zayıf Gaia

Bu spektrumun bir ucunda, Dünyadaki organizmaların kompozisyonunu değiştirdiğine dair yadsınamaz ifadeler vardır. Daha güçlü bir konum dünyanın biyosferin etkin bir şekilde kendi kendini organize eden bir sistemmiş gibi daha rahat davranması ve sistemlerini geniş ölçüde yaşama elverişli bir tür "meta-denge" içinde tutacak şekilde çalışmasıdır. Evrimin, ekolojinin ve iklim tarihinin bu dengenin kesin özelliklerinin aralıklı olarak hızlı değişimlere uğradığını ve bunların neslinin tükenmesine ve medeniyetlerin yıkılmasına neden olduğuna inanılıyor. Zayıf Gaian hipotezleri Gaia'nın birlikte evrimleştiği öne sürer. Bu bağlamda birlikte evim şekilde tanımlanmıştır; "Biyota abiyotik çevreleri etkiler ve bu çevre de Darwinist süreçle biyotayı etkiler." İkinci kitabında erken termo-asidofilik ve metanojenik bakterilerin dünyasından, günümüzde daha karmaşık yaşamı destekleyen oksijenle zenginleştirilmiş atmosfere doğru evrimi gösteren kanıtlar verdi.

Teorinin en zayıf biçimi "etkili Gaia" olarak adlandırıldı. Biyotanın abiyotik dünyanın örneğin sıcaklık ve atmosfer gibi belirli yönlerini minimum düzeyde etkilediğini belirtir. Zayıf versiyonlar homeostazı varsaymadıkları için ortodoks bilim perspektifinden daha kabul edilebilirdir. Yaşamın evriminin ve çevresinin birbirine etkileyebileceğini belirtirler; bir örnek prekambriyen dönemlerinde fotosentetik bakterilerin aktivitesinin dünya atmosferine aerobik hale getirmek için nasıl tamamen değiştirdiği ve bu nedenle yaşamın evrimini özellikle ökaryotik yaşam desteklediğidir. Bununla birlikte bu teoriler atmosfer modifikasyonunun koordinasyon içinde ve homeostaz yoluyla yapıldığını iddia etmez, ayrıca bu tür eleştirel teoriler Mars ve Venüs etkileyen kaçak olumlu geri bildirimler tarafından dünyadaki koşulların değişmediğini henüz açıklamadı.

Biyologlar ve yer bilimciler genellikle bir dönemin özelliklerini stabilize eden faktörleri sistemin yönlendirilmemiş bir ortaya çıkan özelliği veya "entelechy'si" olarak görürler; örneğin, her bir tür kendi çıkarının peşinde koşarken bunların birleşik eylemleri çevresel değişim üzerinde dengeleyici etkilere sahip olma eğilimindedir. Bu görüşün muhalifleri bazen dünya atmosferinin indirgeyici bir ortamdan oksijen açısından zengin bir ortama dönüştürülmesi gibi kararlı bir denge yerine dramatik bir değişme sonuçlanan yaşam eylemlerine örneklerine atıfta bulunur. Bununla birlikte taraftarlar bu atmosferik değişikliklerin çevrenin yaşam için uygunluğunu iyileştirdiğini savunurlar, bazıları bir adım daha ileri gider ve bu tür bu tüm yaşam formlarının Gaia adı verilen tek bir canlı gezegenin parçası olduğunu varsayarlar. Bu görüşe göre atmosfer denizler ve karasal kabuk Gaia'nın canlı organizmaların birlikte gelişen çeşitliliği aracılığı ile gerçekleştirdiği müdahalelerin sonucu olacaktır. Bir birim olarak Dünya'nın yaşamın kendisi için genel kabul görmüş biyoloji kriterlere uymadığı tartışılabilir olsa da (örneğin Gaia henüz yeniden üremedi veya insan uzay kolonizasyon ve terraforming (dünyalaştırma) yoluyla diğer gezegenlere yayılmadı) birçok bilim insanı dünyayı tek bir sistem olarak nitelendirme konusunda rahat olurdu.

Güçlü Gaia

"Gaia'yı Optimize Etmek" adlı bir sürüm, biyotanın kendileri için biyolojik olarak uygun, ve hatta en uygun koşullar yaratmak amacıyla fiziksel ortamlarını manipüle ettiğini iddia ediyor. Dünyanın atmosferi anormal olmanın ötesindedir; özellikle bir amaç için oluşturulmuş bir icat gibi görünmektedir. Dahası sıcaklık, pH ve besin elementlerinin bileşiklerinin mevcudiyetinin muazzam süreler boyunca yüzey yaşamı için sadece optimal olanları olduğu gerçeğinin tek başına tesadüf olması pek olası değildir. Bir başka güçlü hipotezde "Omega Gaia" denen hipotezdir. Theilhard de Chardin, Dünya'nın kosmogenez aşamalarından geçerek evrildiğini, biyosferin biyogenezini, ve noosferin noogenezini, Omega noktasında doruğa çıkardığını iddia etti. Güçlü Gaia hipotezinin bir başka formu, bütünsel bir yaşam formunun kalitesini galaksilere genişleten Guy Murchie tarafından önerildi. "Sonuçta bir yıldız tozundan yapıldık. Yaşamda onun doğasında var." Murchie, kum tepeleri, buzullar, ateşler ve benzeri jeolojik olayları canlı organizmalar olarak tanımlıyor ve metaller ve kristallerin ömrünü tanımlıyor "Soru, gezegenimizin dışında yaşam olup olmadığı değil, yaşam dışı olmanın mümkün olup olmadığıdır."

Gaia hipotezinin spekülatif versiyonları da vardır. Dünyanın bilinçli olduğu veya daha büyük bir spekülatif Gaia felsefesinin "Bencil Bicosm" hipotezinde ifade edildiği gibi bazı evren çapında evrimin bir parçası olduğunu savunan versiyonlar da vardır. Gaia hipotezinin bu aşırı biçimleri yani tüm dünyanın koşulları hayata daha elverişli hale getirmek için iklimi bilinçli olarak manipüle eden tek bir birleşik organizma olduğu, hiçbir kanıtı olmayan ve bilimsel olarak tespit edilemeyen metafizik veya mistik görüşlerdir. Gaia hipotezinin siyasi kolu farklı ülkelerde faaliyet gösteren farklı organizasyonların bir koleksiyonu olan Gaia hareketidir, ancak hepsi insanların yaşayan sistem içinde nasıl daha sürdürülebilir bir şekilde yaşayabileceği konusunda bir endişeye paylaşmaktadır.

Tarih

Öncüller

Yeryüzünün bütünleşmiş yaşayan bir varlık fikri uzun bir geleneğe sahiptir. Efsanevi Gaia, Dünya'yı kişileştiren ilk Yunan tanrıçası "Doğa Ana"nın Yunan versiyonu veya Dünya Ana idi. James Lovelock, bu adı hipotezine, Golding'in tavsiyesi sırasında (Lovelock ile aynı köyde yaşayan romancı William Golding önerisi üzerine) Yunan tanrıçasının adının alternatif bir yazılışı olan Gea'ya dayandırarak verdi. Jeolojinin modern bir bilim olarak pekişti 18. Yüzyılda James Hutton jeolojik ve biyolojik süreçlerin birbiriyle bağlantılı olduğunu ileri sürdü.

Wikipedia

Daha sonra doğabilimci ve kaşif Alexander von Humboldt, canlı organizmaların iklimin ve yer kabuğunun birlikte evrimleştiği fark etti. Zaten 20 yüzyılda Vladimir Vernadsky, şu anda ekolojinin temellerinden biri olan Dünya'nın Gelişimi teorisini geliştirdi. Ukraynalı jeokimyacı dünya atmosferindeki oksijen, nitrojen ve karbondioksitin biyolojik süreçlerden kaynaklandığını fark eden ilk bilim insanlarından biriydi. 1920'lerde canlı organizmaların gezegenleri kesinlikle herhangi bir fiziksel güç kadar yeniden şekillendirebileceğini savunan çalışmalar yayınladı.

Vernadsky çevre bilimleri için bilimsel temelleri önemli bir öncüsüydü. Onun vizyoner açıklamaları Batı'da geniş çapta kabul görmedi ve Gaia hipotezinden birkaç on yıl sonra bilim camiasından aynı türden ilk direnişi aldı. Ayrıca 20. yüzyıla dönersek modern çevre etiğinin geliştirilmesinde ve yaban hayatını koruma hareketinden önce olan Aldo Leopold, toprakla ilgili biyomerkezli veya bütüncül etiğinde yaşayan bir Dünya'yı önerdi.

Animate Earth'te Stephan Harding şu şekilde belirtiyor;

Dünya'nın parçalarını -toprak, dağlar, nehirler, atmosfer vb. gibi- organları veya koordineli bir bütünün organlarının parçaları, her bir parçası belirli bir işlevi olan organlar olarak kabul etmek en azından imkansız değildir. Ve bunu bir bütün olarak büyük bir zaman diliminde görebilseydik sadece koordineli işlevleri olan organları değil aynı zamanda biyoloji de metabolizma veya büyüme dediğimiz tüketimi sürecini de algılayabilirdik. Böyle bir durumda çok büyük olduğu ve yaşam süreçleri çok yavaş olduğu için böyle olduğunu fark edemediğimiz bir canlının tüm görünen özelliklerine sahip oluruz.

Gaia teorisi ve genel olarak çevre hareketi için başka bir etki, Sovyetler Birliği ile Amerika Birleşik Devletleri arasında uzay yarışının bir yan etkisi olarak geldi. 1960'larda uzaydaki ilk insanlar dünyanın bir bütün olarak nasıl göründüğünü gözlemleyebiliyordu. Astronot William Anderson 1968'de Apollo 8 görevi sırasında çektiği dünya Doğuş fotoğrafı küresel ekoloji hareketinin erken bir sembol haline geldi.

Hipotezin Oluşturulması

James Lovelock Kaliforniya'daki Jet Tahrik Laboratuarı'nda Mars'ta yaşamı tespit etme yöntemleri üzerinde çalışırken Eylül 1965'te canlı organizmalar topluluğu tarafından kontrol edilen kendi kendi düzenleyen bir Dünya fikrini tanımlamaya başladı. Bundan bahseden ilk makale C. E. Giffin'in ortak yazarı olduğu "Gezegensel Atmosferler: Kompozisyon ve Yaşam Varlığı ile İlişkili Diğer Değişiklikler" idi. Ana kavram yaşamın gezegen ölçeğinde atmosferin kimyasal bileşimi tarafından tespit edilebileceğiydi Pic du Midi gözlemevi tarafından toplanan verilere göre, Mars veya Venüs gibi gezegenlerin kimyasal dengede atmosferleri vardı. Dünya atmosferi ile olan bu fark bu gezegenlerde yaşam olmadığının kanıtı olarak kabul edildi.

Lovelock Gaia hipotezini 1970'lerde dergi makalelerinde formülü etti ve ardından popüler hale gelen 1979 tarihli "Gaia: Dünya'daki Hayata Yeni Bir Bakış" kitabını yayınladı. 1975'e kadar hipotez neredeyse tamamen göz ardı edildi. New Scientist dergisinde 15 Şubat 1975 tarihli bir makale ve 1979'da "The Quest for Gaia" adıyla yayınlanan popüler bir kitap uzunluğu versiyonu bilimsel ve eleştirel ilgi çekmeye başladı.

Lovelock bunu ilk olarak dünya geri bildirimi hipotezi olarak adlandırdı ve bu oksijen ve metan gibi kimyasalların kombinasyonlarının dünya atmosferinde sabit konsantrasyonlarda kaldığı gerçeğini açıklamanın bir yoluydu. Lovelock yaşamı tespit etmenin nispeten güvenilir ve ucuz bir yolu olarak diğer gezegenlerin atmosferlerinde bu tür kombinasyonları tespit etmeyi önerdi.

Daha sonra kara canlılarının ihtiyaç duyduğu miktarlar ile yaklaşık olarak aynı miktarda kükürt ve iyot üreten deniz canlıları gibi diğer ilişkiler ortaya çıktı ve teoriyi desteklemeye yardımcı oldu. 1971'de mikrobiyolog Dt. Lynn Margulis ilk hipotezi bilimsel olarak tanımlanmış kavramlara dönüştürmek için Lovelock'a katıldı ve mikropların atmosfere ve gezegenin yüzeyindeki farklı katmanları nasıl etkilediği hakkındaki bilgilerle katkıda bulundu. Amerikalı biyolog, ökaryotik ve organellerin kökenine dair teorisi ve günümüzde kabul edilen "endosimbiyotik teori" katkılarıyla bilim camiasının eleştirilerini de uyandırmıştı. Margulis, "The Symbiotic Planet" adlı kitabındaki son 8 bölümü Gaia'ya adadı. Gaia'nın kişiselleştirilmesini eleştirdi ve Gaia'nın bir "organizma" değil "organizmalar arasında etkileşimin ortaya çıkardığı özellik" olduğunu vurguladı. Gaia'yı "Dünya üzerinde tek bir büyük ekosistem oluşturan etkileşimli ekosistemler dizisi" olarak tanımladı. Yine de Margulis "gezegenin yüzeyinin belirli sınırlı şekillerde fizyolojik bir sistem olarak davrandığını" savundu. Margulis bu fizyolojik süreçlere gelince dünya yüzeyinin en iyi canlı olarak görülmesi konusunda Lovelock'a katılıyor gibi görünüyordu. Kitabın en akılda kalan sloganı aslında Margulis'in bir öğrencisi tarafından alıntılanmıştı; "Gaia uzaydan görüldüğü gibi simbiyozdur." Bu Gaia teorisini Margulis'in kendi endosimbiyoz teorisine düzgün bir şekilde bağlar.

Birinci Gaia Konferansı

1985'te Gaia Hipotezi üzerine "Dünya Yaşayan Bir Organizma mı?" adlı ilk halka açık sempozyum, 1-6 Ağustos tarihleri arasında Massachusetts Üniversitesi'nde düzenlendi. Ana sponsor, National Audubon Society Expedition Institute idi. Konuşmacılar arasında James Lovelock, George Wald, Mary Catherine Bateson, Lewis Thomas, John Todd, Donald Michael, Christopher Bird, Thomas Berry, Michael Cohen ve William Fields vardı. Yaklaşık 500 kişi katıldı ve Paul Winter'ın konseri programı tamamladı. Sempozyumun yapımcılığını James A. Swan ve Roberta Swan üstlendi.

MAHB

İkinci Gaia Konferansı

1988'de iklimbilimci Stephen Schneider, Gaia hipotezine dikkat çekmek için, Amerikan Jeofizik Birliği'nin 1989'da San Diego'da ilk Chapman Gaia Konferansını, yalnızca Gaia'yı tartışmak için düzenledi.

Konferansta James Kirchner, Gaia hipotezini tutarsızlığı yüzünden eleştirdi. Lovelock ve Margulis'in tek 1 değil 4 farklı Gaia hipotezi sunduğunu iddia etti;

• Birlikte evrimsel Gaia; yaşam ve çevrenin birbirine bağlı evrimleştiğini iddia eder. Kirchner bunun zaten evrimsel olarak kanıtlandığını ve yeni bir iddia olmadığını belirtti.
• Homeostatik Gaia; yaşamın doğal çevrenin dengesini koruduğunu ve bu istikrarın yaşamın varlığını sürdürmesini sağladığını iddia eder.
• Jeofiziki Gaia; Gaia teorisinin, jeofizik döngülere ilgi uyandırdığını ve bu nedenle karasal jeolojik dinamiklere ilginç araştırmalara yol açtığını söyler.
• Gaia'nın optimize edilmesi; Gaia, gezegeni bir bütün olarak yaşam için en uygun ortam yapacak şekilde şekillendirdi. Kirchner bunun test edilebilir olmadığını bu nedenle de bilimsel olmadığını belirtti.

Homeostatik Gaia için Kirchner iki alternatif önerdi. "Zayıf Gaia", yaşamın, tüm yaşamın gelişmesi için çevreyi istikrarlı hale getirme eğiliminde olduğunu iddia eder. Kirchner'e göre "Güçlü Gaia" yaşamın, tüm yaşamın gelişmesini sağlamak için çevreyi istikrarlı hale getirme eğiliminde olduğunu iddia etti. Kirchner, Güçlü Gaia'nın test edilemez olduğunu ve bu nedenle bilimsel olmadığını iddia etti.

Ancak Lovelock ve Gaia'yı destekleyen diğer bilim insanları, teorinin kontrollü deneylere tabi tutulamadığı için bilimsel olmadığı iddiasını çürütmeye çalıştı. Örneğin, Gaia'nın teolojik olduğu suçlamasına karşı Lovelock ve Andrew Watson, Daisyworld modelini, bu eleştirilerin çoğuna karşı kanıt olarak sundu. Kirchner Daisyworld simülasyonlarına atıfta bulunarak, bu sonuçların, istedikleri yanıtı üreten örnekleri seçen Lovelock ve Watson programlamacılarının niyetinden dolayı tain edilebilir olduğunu öne sürdü. Bu sorunların çoğu daha sonra Lovelock tarafından yanıtlandı ve "Daisyworld modeli, küresel çevrenin kendi kendini düzenlemesinin, yerel çevrelerini farklı şekillerde değiştiren yaşam türleri arasındaki rekabetten ortaya çıkabileceğini göstermektedir." şeklinde belirtti. Lawrence E. Joseph, "Gaia: The Growth of an Idea" adlı kitabında, Krichner'in karşı çıkmasının temelde Lovelock'un bir bilim insanı olarak dürüstlüğüne aykırı olduğunu belirtti. Lovelock, Kirchner'in görüşlerine, Kirchner'in konum bilgeliği olarak adlandırdığı otobiyografisi "Gaia'ya Saygı" yayınlanana kadar, on yıl boyunca karşı çıkmadı.

Lovelock, Gaia hipotezinin, Gaia'nın yaşamın hayatta kalması için ihtiyaç duyduğu çevredeki karmaşık dengeyi kasıtlı veya bilinçli olarak koruduğu iddiası olmayan bir versiyonunu sunarken daha dikkatliydi. Görünüşe göre Gaia'nın "kasıtlı olarak" hareket ettiği iddiası, popüler ilk kitabındaki metaforik bir ifadeyi ve kelimenin tam anlamıyla dikkate alınması amaçlanmamıştı. Gaia hipotezinin bu yeni idaresi bilim camiası tarafından daha kabul edilebilirdi. Teleolojizm suçlamaları bu konferanstan sonra büyük ölçüde düştü.

Üçüncü Gaia Konferansı

23 Haziran 2000 tarihinde İspanya'nın Valencia kentinde düzenlenen "Gaia Hipotezi Üzerine 2. Chapman Konferansı" sırasında, durum ilerleyen biyo-jeofizyoloji bilimine uygun olarak önemli ölçüde gelişti. Gaia'nın teleolojik görüşlerinin veya Gaia teorisinin "türlerinin" tartışılmasından ziyade, odak noktası, önemli evrimsel uzun vadeli yapısal değişim çerçevesinde temel kısa vadeli homeostazın sürdürüldüğü belirli mekanizmalar üzerindeydi. Ana sorular şu şekildeydi;

• Gaia adı verilen küresel biyojeokimyasal/iklim sistemi zaman içinde nasıl değişti? Tarihçesi nedir? Gaia sistemin istikrarını bir zaman ölçeğinde koruyabilir, ancak daha uzun zaman ölçeklerinde vektörel değişime uğrayabilir mi? Bu nasıl olabilir? Jeolojik kayıt bu soruları incelemek için kullanılabilir mı?
• Gaia'nın yapısı nedir? Geri bildirimler iklimin evriminin etkilemek için yeterince güçlü mü? Herhangi bir zamanda hangi disiplin çalışması yapılırsa yapılsın sistemin pragmatik olarak belirlenen bölümleri var mı veya yapılması gereken bir dizi bölümü var mı? Gaia'nın zaman içinde gelişen organizmaları içerdiğini anlamak için doğru kabul edilebilir mi? Gaian sisteminin bu farklı bölümleri arasındaki geri bildirimler nelerdir ve maddenin yakın kapanması küresel bir ekosistem olarak Gaia'nın yapısı ve üretkenlik için ne anlama gelir?
• Gaian süreçleri ve fenomenleri modelleri gerçeklikle nasıl ilişkilidir ve Gaia'yı ele alıp anlamaya nasıl yardımcı olurlar? Daisyworld'ün gerçek dünyaya aktarılmasının sonuçları nasıl olur? "Papatyalar" için ana adaylar nelerdir ve bu Gaia için önemli mi? Papatyalar bulup bulmadığımızın teorisi var mıdır?Papatyalar için nasıl arama yapmalıyız ve araştırma yoğunlaştırmalıyız? Gaia mekanizmalarını iyot içeren ve kimyasal dengeye izin veren iklim sisteminin süreç modelleri veya küresel modelleri kullanılarak nasıl araştırabiliriz?

1997'de Tyler Volk, bir Gaian sisteminin entropi üretimini en üst düzeye çıkaran dengeden uzak homeostatik durumlara doğru bir evrimin bir sonucu olarak neredeyse kaçınılmaz bir şekilde üretildiğini savundu ve Kleidon 2004'te yaptığı açıklamda şu şekilde belirtti;

...homeostatik davranışlar gezegensel albedo ile ilişkili bir MEP durumundan ortaya çıkabilir ... bir biyotik Dünya'nın bir MEP durumunda ortaya çıkan davranışı, Gaia hipotezinde belirtildiği gibi, Dünya sisteminin uzun zaman ölçeklerinde neredeyse homeostatik davranışına yol açabilir.

Staley 2002'de benzer şekilde, şu şekilde belirtmiştir;

...daha geleneksel Darwinci ilkelere dayanan alternatif bir Gaia teorisi formu oluştu...[Bu] yeni yaklaşımda, çevresel düzenleme Darwinci seçimin değil, nüfus dinamiklerinin bir sonucudur. Seçimin rolü, hakim çevresel koşullara en iyi adapte olan organizmaları desteklemektir. Bununla birlikte, çevre evrim için statik bir zemin değildir, ancak canlı organizmaların varlığından büyük ölçüde etkilenir. Ortaya çıkan birlikte gelişen dinamik süreç, sonunda dengenin yakınsamasına yol açar ve en uygun koşulları oluşturur.

Dördüncü Gaia Konferansı

Kuzey Virginia Bölgesel Park Otoritesi ve diğerlerinin sponsorluğunda Gaia teorisi üzerine dördüncü bir uluslararası konferans 2006'da George Mason Üniversitesi'nin Arlington, VA kampüsünde düzenlendi. Etkinliği NVRPA baş doğa uzmanı ve uzun süredir Gaia savunucusu olan Martin Ogle üstlendi. Massachusetts-Amherst Üniversitesi Yer Bilimleri Bölümü'nde Seçkin Profesör ve Gaia teorisinin uzun süredir savunucusu olan Lynn Margulis, açılış konuşmacısıydı. Diğer birçok konuşmacı arasında: New York Üniversitesi Yeryüzü ve Çevre Bilimi Programının Eş Direktörü Tyler Volk; Donald Aitken Associates Müdürü Dr. Donald Aitken; Heinz Bilim, Ekonomi ve Çevre Merkezi Başkanı Dr. Thomas Lovejoy; Robert Correll, Kıdemli Araştırmacı, Atmosferik Politika Programı, Amerikan Meteoroloji Derneği ve ünlü çevre etiği uzmanı J. Baird Callicott bulunuyordu. Teorinin öncüsü James Lovelock, olay için özel olarak bir video hazırladı.

Bu konferans Gaia teorisine, hem bilim hem de metafor olarak, iklim değişikliği ve devam eden çevresel yıkım gibi 21. yüzyıl meselelerini nasıl ele almaya başlayabileceğimizi anlamanın bir yolu olarak yaklaştı.