|
Considerazioni a livello storico-critico
L’ipotesi di Gaia trova la sua origine negli studi di James Lovelock e Lynn Margulis che negli anni sessanta iniziano a considerare la Terra come un unico sistema fisiologico chiamato Gaia.
Il chimico inglese Lovelock e la biologa americana Margulis presentano l’ipotesi di Gaia negli anni settanta con le pubblicazioni scientifiche “Gaia as seen through the atmosphere” del 1972, “Atmospheric homeostasis by and for the biosphere: the Gaia hypothesis” del 1973, “Biological modulation of the Earth’s atmosphere” del 1974 e “Gaia: a new look at life on earth” del 1979.
[I1]
[E1]
[F1]
[Es1]
Il nome di Gaia, al quale gli antichi greci associavano la Dea Terra, fu assegnato al pianeta Terra già nel XVIII secolo dal geologo scozzese James Hutton, il quale in una riunione della Royal Society di Edimburgo, nel 1785, disse che la Terra era un superorganismo e che il suo studio era di pertinenza della fisiologia.
Il concetto di Terra come pianeta vivente verrà ripreso, dopo Hutton, da più studiosi, come Vernadskij, Teilhard de Chardin, Yermolaev, Eugene Odum ed altri ancora, ma si deve a Lovelock la moderna teoria di Gaia.
Nell’aprile del 1961 James Lovelock venne contattato dalla NASA per partecipare al progetto di esplorazione dello spazio con l’incarico di progettare strumenti di analisi chimico-fisica per la rilevazione della vita su Marte. In quegli anni la NASA si accingeva a realizzare un imponente progetto di esplorazione dello spazio culminato con l’atterraggio del primo uomo sulla Luna, l’astronauta Neil Amstrong, e mirato a rilevare la presenza di vita sugli altri pianeti.
Lovelock durante questo incarico pubblica due articoli in cui afferma che per scoprire la presenza di vita su un altro pianeta basta eseguire una completa analisi dell’atmosfera. Infatti, se un pianeta è senza vita, la sua atmosfera è vicina all’equilibrio chimico. In un pianeta con presenza di vita, invece, la composizione dell’atmosfera è lontana dall’equilibrio chimico.
I lavori di Lovelock durante questo periodo costituiscono il prologo della teoria di Gaia.
Nella sua pubblicazione del 1979 Lovelock afferma: "Da allora (1968) abbiamo definito Gaia come una entità complessa che coinvolge la biosfera, l'atmosfera, gli oceani e il suolo della Terra; la totalità costituisce un sistema cibernetico o con retro-azione che cerca un ambiente fisico e chimico ottimale per la vita su questo pianeta" .
Da questa affermazione si evince come l’ipotesi di Gaia, che è stata presentata alla comunità scientifica negli anni settanta, sia stata elaborata a partire dagli anni sessanta.
La teoria di Gaia considera la Terra come un unico sistema capace di autoregolarsi allo stesso modo di come avviene in un organismo vivente. Un organismo vivente attraverso il processo di omeostasi è in grado di mantenere costanti le caratteristiche chimico-fisiche interne al variare delle condizioni esterne attraverso un processo che coinvolge tutti gli apparati che costituiscono l’organismo. La Terra viene considerata come un superorganismo in cui tutti i suoi costituenti partecipano alla stabilità del sistema, ossia al processo di autoregolazione.
La teoria di Gaia, considerando la Terra come un’entità viva, afferma che l’attività degli esseri viventi modifica gli aspetti chimico-fisici e che i viventi, l’atmosfera, gli oceani e la superficie delle rocce costituiscono un unico sistema.
Nelle righe precedenti abbiamo definito Gaia come un superorganismo in grado di autoregolarsi, cerchiamo di spiegare meglio questo concetto.
Gaia comprende tutti i viventi della Terra ed agisce in modo da mantenere i parametri chimico-fisici, quali la composizione dell’atmosfera e la temperatura sulla superficie della Terra, a condizioni idonee per la continuazione della vita. Gaia quindi agisce per evitare che l’azoto e l’ossigeno, indispensabili per la vita, non degenerino in nitrati e ossidi di azoto, in sali e in gas esilarante. Se ciò avvenisse si bloccherebbe l’intero sistema di Gaia. Lovelock sostiene che le condizioni fisiche e chimiche della Terra sono concepite e si conservano per essere adatte alla vita grazie alla presenza della vita stessa. In altri termini l’ambiente sulla superficie della Terra è stato prodotto dalla vita come la vita è stata prodotta dall’ambiente. Ad esempio, le condizioni che permettono la vita, quali la presenza di azoto e ossigeno nell’atmosfera, rimangono tali grazie alla vita stessa: è il caso degli organismi fotosintetizzanti, che producono nuovo ossigeno, e dei batteri, che liberano azoto gassoso utilizzando nella respirazione nitrati e ammoniaca.
Queste idee sono state elaborate da Lovelock durante i suoi lavori per la NASA; infatti l’ipotesi che la composizione e la temperatura dell’atmosfera fosse regolata dagli esseri viventi, ossia dalla biosfera, è stata elaborata da Lovelock mentre egli stava lavorando ad un progetto per scoprire la possibilità della presenza di vita su Marte. Lovelock basò le sue teorie sul concetto che la composizione dell’atmosfera in un pianeta privo di vita è vicina all’equilibrio chimico; mentre, con presenza di vita, è lontana dall’equilibrio chimico. Egli, quindi, propose di studiare, per capire se ci fosse vita su Marte, l’atmosfera di un pianeta lontano mediante degli spettroscopi montati su dei telescopi. Così, una volta osservato l’equilibrio nella composizione dell’atmosfera su Marte, egli arrivò alla conclusione che su Marte non è presente la vita, questo perché sul pianeta rosso non si verifica il fenomeno di Gaia. In realtà la NASA non avvalorò la teoria di Lovelock e nel 1975, con la missione Viking, spedì su Marte due satelliti da atterraggio e due satelliti in orbita. Questi satelliti conclusero la loro missione nel 1976 effettuando numerosi esperimenti biologici che permisero di affermare con certezza l’assenza di vita su Marte. In ogni modo, la teoria sviluppata da Lovelock contribuì in maniera determinante alla comprensione dei risultati ottenuti dalla NASA.
L’ipotesi di Gaia mette in nuova luce il concetto di biosfera.
Che cos’è la biosfera?
[I2]
[E2]
[F2]
[Es2]
La biosfera è l’insieme delle zone della Terra in cui è possibile la presenza della vita. La presenza della vita, infatti, richiede determinate condizioni ambientali, tra le quali citiamo la temperatura sulla superficie della Terra, l’incidenza della radiazione solare al suolo e la composizione chimica dell’aria. La vita, pertanto, si può sviluppare in queste zone, che includono la litosfera, ossia la superficie terrestre ed il sottosuolo, l’atmosfera, fino ad una altitudine di circa 10 chilometri, e l’idrosfera, ossia le acque marine. Alla biosfera è collegato il concetto di bioma.
Che cos’è un bioma?
Un bioma è l'insieme di animali e vegetali che vivono in un determinato luogo e che si sono adattati all’ambiente in cui sono inseriti. Quindi nella biosfera sono presenti delle zone, piuttosto ampie, in cui si ha uniformità del clima, per cui in ognuna di queste zone, nel corso dei processi evolutivi degli esseri viventi, si sono adattati tipi di flora e di fauna specifici.
Ritorniamo sui concetti espressi da Lovelock nelle sue opere degli anni settanta; in esse, definendo l’ipotesi di Gaia, l’autore concentra l’attenzione sul concetto che sul pianeta Terra, chiamato pianeta vivente, con il nome Gaia, le condizioni chimico-fisiche, rimangono tali da consentire la presenza della vita proprio grazie alla presenza della vita stessa. Avviene quindi un processo di autoregolazione, attraverso l’omeostasi, che si svolge mediante processi di feedback, ossia di retroazione, svolto in maniera spontanea dal biota. Si tratta quindi di un processo che considera l’aspetto evoluzionistico dell’intero sistema di Gaia.
Il concetto di retroazione trova nell’ipotesi di Gaia la sua centralità. Vediamo di spiegarlo meglio. La retroazione è la capacità dei sistemi dinamici, dove dinamico indica che evolve nel tempo, di modificare le proprie caratteristiche in base ai risultati espressi dal sistema.
E’ importante sottolineare il concetto di sistema fisico, esso è un essere che risponde ad un ingesso mediante un’uscita.
Questo concetto è ripreso da Lovelock nella teoria di Gaia in quanto anche in natura avviene il processo di retroazione, al quale si preferisce accordare, in questo caso il nome di feedback. Quindi il concetto di retroazione, in natura ed in biologia, viene generalmente espresso con il termine feedback. Un sistema in natura, quindi anche il sistema di Gaia, modifica le proprie caratteristiche in relazione agli effetti scaturiti dalle modifiche stesse. Ad esempio un organismo vivente, ma allo stesso modo la biosfera, ha dei parametri caratteristici che vengono tenuti sotto controllo. Questi parametri devono mantenersi all’interno di un range ben determinato al fine di garantire il benessere dell’organismo stesso. Nei sistemi biologici sono possibili due tipi di retroazione: la retroazione positiva e la retroazione negativa. La retroazione positiva tende ad accelerare un processo, la retroazione negativa tende a rallentarlo. Quindi il feedback negativo tende a mantenere la stabilità di un sistema, mentre quello negativo tende a modificare le condizioni del sistema per portarlo in un nuovo stato di equilibrio.
Nella teoria di Gaia la vita e la parte inanimata del pianeta, insieme, attraverso molti anelli di retroazione stabilizzano la Terra a condizioni fisico-chimiche tali da consentire la presenza della vita. Lovelock per dimostrare questo tipo di controllo a retroazione ideò un modello teorico semplificato di Gaia in cui gli anelli di retroazione permettono l’autoregolazione del sistema. Questo modello, la cui evoluzione può essere simulata al computer, prende il nome di “pianeta delle margherite”, in inglese “Daisy world”.
2/9
|
