Gaia-Hypothese
Die Gaia-Hypothese (/ˈɡaɪ.ə/), auch bekannt als Gaia-Theorie, Gaia-Paradigma oder Gaia-Prinzip, besagt, dass lebende Organismen mit ihrer anorganischen Umgebung auf der Erde interagieren, um ein synergetisches und selbstregulierendes, komplexes System zu bilden, das dazu beiträgt, die Bedingungen für das Leben auf dem Planeten zu erhalten und zu bewahren. ⓘ
Die Hypothese wurde in den 1970er Jahren von dem Chemiker James Lovelock formuliert und von der Mikrobiologin Lynn Margulis mitentwickelt. Lovelock benannte die Idee nach Gaia, der Urgöttin, die in der griechischen Mythologie die Erde verkörpert. Im Jahr 2006 verlieh die Geological Society of London Lovelock die Wollaston-Medaille, unter anderem für seine Arbeit an der Gaia-Hypothese. ⓘ
Zu den Themen im Zusammenhang mit der Hypothese gehören die Auswirkungen der Biosphäre und der Evolution der Organismen auf die Stabilität der globalen Temperatur, den Salzgehalt des Meerwassers, den atmosphärischen Sauerstoffgehalt, die Aufrechterhaltung einer Hydrosphäre aus flüssigem Wasser und andere Umweltvariablen, die die Bewohnbarkeit der Erde beeinflussen. ⓘ
Die Gaia-Hypothese wurde anfangs als teleologisch und gegen die Prinzipien der natürlichen Selektion gerichtet kritisiert, aber spätere Verfeinerungen brachten die Gaia-Hypothese mit Ideen aus Bereichen wie der Erdsystemwissenschaft, der Biogeochemie und der Systemökologie in Einklang. Dennoch steht die Gaia-Hypothese weiterhin in der Kritik, und viele Wissenschaftler sind heute der Ansicht, dass sie durch die verfügbaren Beweise nur schwach gestützt wird oder im Widerspruch zu ihnen steht. ⓘ
Der Name leitet sich von Gaia, der Großen Mutter in der griechischen Mythologie, ab. Die Gaia-Hypothese motivierte ihrerseits Beschäftigungsfelder wie Geophysiologie, die Landschaftsökologie in einen holistischen Kontext stellt. ⓘ
Als älteste gedankliche Vorläufer der Hypothese nennt Lovelock Charles Darwins Evolutionstheorie und Alexander von Humboldts Werk Kosmos – Entwurf einer physischen Weltbeschreibung. ⓘ
Überblick
Die Gaia-Hypothese besagt, dass sich die Organismen gemeinsam mit ihrer Umwelt entwickeln, d. h. sie "beeinflussen ihre abiotische Umwelt, und diese Umwelt wiederum beeinflusst die Biota durch darwinistische Prozesse". Lovelock (1995) hat dies in seinem zweiten Buch Ages of Gaia (Das Zeitalter Gaias) nachgewiesen, indem er die Entwicklung von der Welt der frühen thermosäurephilen und methanogenen Bakterien hin zur heutigen sauerstoffangereicherten Atmosphäre zeigte, die komplexeres Leben ermöglicht. ⓘ
Eine reduzierte Version der Hypothese wurde als "einflussreiche Gaia" in "Directed Evolution of the Biosphere: Biogeochemical Selection or Gaia?" von Andrei G. Lapenis, die besagt, dass die Biota bestimmte Aspekte der abiotischen Welt, z. B. die Temperatur und die Atmosphäre, beeinflussen. Dabei handelt es sich nicht um die Arbeit eines Einzelnen, sondern um ein Kollektiv russischer wissenschaftlicher Forschung, die in dieser von Fachleuten geprüften Veröffentlichung zusammengefasst wurde. Darin wird die Koevolution von Leben und Umwelt durch "Mikrokräfte" und biogeochemische Prozesse beschrieben. Ein Beispiel dafür ist, wie die Aktivität photosynthetischer Bakterien während des Präkambriums die Erdatmosphäre vollständig veränderte, um sie aerob zu machen, und so die Evolution des Lebens (insbesondere des eukaryotischen Lebens) unterstützte. ⓘ
Da während des gesamten zwanzigsten Jahrhunderts Barrieren zwischen Russland und dem Rest der Welt bestanden, sind die frühen russischen Wissenschaftler, die Konzepte einführten, die sich mit dem Gaia-Paradigma überschneiden, erst seit relativ kurzer Zeit in der westlichen Wissenschaftsgemeinschaft besser bekannt. Zu diesen Wissenschaftlern gehören Piotr Alekseevich Kropotkin (1842-1921) (obwohl er einen Großteil seines Berufslebens außerhalb Russlands verbrachte), Rafail Vasil'evich Rizpolozhensky (1862 - ca. 1922), Vladimir Ivanovich Vernadsky (1863-1945) und Vladimir Alexandrovich Kostitzin (1886-1963). ⓘ
Biologen und Geowissenschaftler betrachten die Faktoren, die die Merkmale einer Periode stabilisieren, in der Regel als eine ungerichtete auftauchende Eigenschaft oder Entelechie des Systems; da jede einzelne Art beispielsweise ihre eigenen Interessen verfolgt, können ihre kombinierten Handlungen ausgleichende Auswirkungen auf Umweltveränderungen haben. Gegner dieser Ansicht verweisen manchmal auf Beispiele von Ereignissen, die eher zu dramatischen Veränderungen als zu einem stabilen Gleichgewicht geführt haben, wie z. B. die Umwandlung der Erdatmosphäre von einer reduzierenden in eine sauerstoffreiche Umgebung am Ende des Archaikums und zu Beginn des Proterozoikums. ⓘ
Weniger akzeptierte Versionen der Hypothese behaupten, dass Veränderungen in der Biosphäre durch die Koordination lebender Organismen herbeigeführt werden und diese Bedingungen durch Homöostase aufrechterhalten. In einigen Versionen der Gaia-Philosophie werden alle Lebensformen als Teil eines einzigen lebenden planetarischen Wesens namens Gaia betrachtet. In dieser Sichtweise wären die Atmosphäre, die Meere und die Erdkruste das Ergebnis von Eingriffen, die Gaia durch die sich gemeinsam entwickelnde Vielfalt der Lebewesen vornimmt. ⓘ
Das Gaia-Paradigma hat die Bewegung der Tiefenökologie beeinflusst. ⓘ
Einzelheiten
Die Gaia-Hypothese besagt, dass die Erde ein sich selbst regulierendes komplexes System ist, das die Biosphäre, die Atmosphäre, die Hydrosphäre und die Pedosphäre umfasst und als sich entwickelndes System eng miteinander verbunden ist. Die Hypothese besagt, dass dieses System als Ganzes, Gaia genannt, eine für das heutige Leben optimale physikalische und chemische Umgebung anstrebt. ⓘ
Gaia entwickelt sich durch ein kybernetisches Rückkopplungssystem, das von den Biota unbewusst betrieben wird und zu einer weitgehenden Stabilisierung der Bedingungen der Bewohnbarkeit in einer vollständigen Homöostase führt. Viele Prozesse an der Erdoberfläche, die für die Lebensbedingungen wesentlich sind, hängen von der Interaktion lebender Formen, insbesondere von Mikroorganismen, mit anorganischen Elementen ab. Diese Prozesse bilden ein globales Kontrollsystem, das die Oberflächentemperatur der Erde, die Zusammensetzung der Atmosphäre und den Salzgehalt der Ozeane reguliert, angetrieben durch den globalen thermodynamischen Ungleichgewichtszustand des Erdsystems. ⓘ
Die Existenz einer planetarischen Homöostase, die von Lebewesen beeinflusst wird, wurde bereits früher im Bereich der Biogeochemie beobachtet und wird auch in anderen Bereichen wie der Erdsystemforschung untersucht. Die Originalität der Gaia-Hypothese beruht auf der Einschätzung, dass ein solches homöostatisches Gleichgewicht aktiv angestrebt wird, um die optimalen Bedingungen für das Leben aufrechtzuerhalten, selbst wenn terrestrische oder externe Ereignisse sie bedrohen. ⓘ
Regulierung der globalen Oberflächentemperatur
Seit der Entstehung des Lebens auf der Erde hat sich die von der Sonne gelieferte Energie um 25 bis 30 % erhöht; die Oberflächentemperatur des Planeten ist jedoch innerhalb der Grenzen der Bewohnbarkeit geblieben und erreicht regelmäßig niedrige und hohe Werte. Lovelock hat auch die Hypothese aufgestellt, dass Methanogene in der frühen Atmosphäre erhöhte Methanwerte erzeugten, die dem petrochemischen Smog ähneln, der in mancher Hinsicht der Atmosphäre auf Titan ähnelt. Er vermutet, dass dies die ultraviolette Strahlung bis zur Bildung des Ozonschirms abschirmte und so eine gewisse Homöostase aufrechterhielt. Die Forschungen zur Schneeball-Erde legen jedoch nahe, dass "Sauerstoffschocks" und verringerte Methanwerte während der Huronischen, Sturtischen und Marinoan/Varanger-Eiszeit zu einer Welt führten, die beinahe zu einem festen "Schneeball" wurde. Diese Epochen sprechen gegen die Fähigkeit der präphanerozoischen Biosphäre zur vollständigen Selbstregulierung. ⓘ
Die Verarbeitung des Treibhausgases CO2, die weiter unten erläutert wird, spielt eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung der Erdtemperatur innerhalb der Grenzen der Bewohnbarkeit. ⓘ
Die CLAW-Hypothese, die von der Gaia-Hypothese inspiriert ist, geht von einer Rückkopplungsschleife zwischen den Ökosystemen der Ozeane und dem Erdklima aus. Die Hypothese besagt, dass bestimmte Phytoplanktonarten, die Dimethylsulfid produzieren, auf Schwankungen des Klimas reagieren und dass diese Reaktionen zu einer negativen Rückkopplungsschleife führen, die zur Stabilisierung der Temperatur der Erdatmosphäre beiträgt. ⓘ
Gegenwärtig können die Zunahme der menschlichen Bevölkerung und die Umweltauswirkungen ihrer Aktivitäten, wie die Vermehrung von Treibhausgasen, dazu führen, dass negative Rückkopplungen in der Umwelt zu positiven Rückkopplungen werden. Lovelock hat erklärt, dass dies zu einer extrem beschleunigten globalen Erwärmung führen könnte, aber er hat inzwischen festgestellt, dass die Auswirkungen wahrscheinlich langsamer eintreten werden. ⓘ
Daisyworld-Simulationen
Als Reaktion auf die Kritik, dass die Gaia-Hypothese scheinbar eine unrealistische Gruppenselektion und Kooperation zwischen Organismen voraussetzt, entwickelten James Lovelock und Andrew Watson ein mathematisches Modell, Daisyworld, in dem der ökologische Wettbewerb die Grundlage für die planetarische Temperaturregulierung bildet. ⓘ
Daisyworld untersucht den Energiehaushalt eines Planeten, der von zwei verschiedenen Pflanzenarten bevölkert wird, nämlich von schwarzen und weißen Gänseblümchen, die einen großen Teil der Oberfläche einnehmen sollen. Die Farbe der Gänseblümchen beeinflusst die Albedo des Planeten, so dass schwarze Gänseblümchen mehr Licht absorbieren und den Planeten erwärmen, während weiße Gänseblümchen mehr Licht reflektieren und den Planeten abkühlen. Es wird angenommen, dass die schwarzen Gänseblümchen bei einer niedrigeren Temperatur am besten wachsen und sich vermehren, während die weißen Gänseblümchen bei einer höheren Temperatur am besten gedeihen. Wenn sich die Temperatur dem Wert nähert, den die weißen Gänseblümchen bevorzugen, übertreffen die weißen Gänseblümchen die schwarzen Gänseblümchen, was zu einem größeren Prozentsatz an weißer Oberfläche führt, und mehr Sonnenlicht wird reflektiert, was den Wärmeeintrag verringert und den Planeten schließlich abkühlt. Umgekehrt übertreffen die schwarzen Gänseblümchen bei sinkender Temperatur die weißen Gänseblümchen, absorbieren mehr Sonnenlicht und erwärmen den Planeten. Die Temperatur wird sich also dem Wert annähern, bei dem die Reproduktionsraten der Pflanzen gleich sind. ⓘ
Lovelock und Watson haben gezeigt, dass diese negative Rückkopplung aufgrund von Wettbewerb die Temperatur des Planeten in einem begrenzten Bereich von Bedingungen auf einem Wert stabilisieren kann, der Leben ermöglicht, wenn sich die Energieabgabe der Sonne ändert, während ein Planet ohne Leben große Temperaturschwankungen aufweisen würde. Der prozentuale Anteil weißer und schwarzer Gänseblümchen wird sich ständig ändern, um die Temperatur auf einem Wert zu halten, bei dem die Reproduktionsraten der Pflanzen gleich sind, so dass beide Lebensformen gedeihen können. ⓘ
Es wurde vermutet, dass die Ergebnisse vorhersehbar waren, weil Lovelock und Watson Beispiele ausgewählt hatten, die die gewünschten Reaktionen hervorriefen. ⓘ
Regulierung des Salzgehalts der Ozeane
Der Salzgehalt der Ozeane liegt seit sehr langer Zeit konstant bei etwa 3,5 %. Die Stabilität des Salzgehalts in der ozeanischen Umwelt ist wichtig, da die meisten Zellen einen relativ konstanten Salzgehalt benötigen und im Allgemeinen keine Werte über 5 % tolerieren. Der konstante Salzgehalt der Ozeane war lange Zeit ein Rätsel, da kein Prozess bekannt war, der den Salzeintrag aus den Flüssen ausgleicht. Kürzlich wurde vermutet, dass der Salzgehalt auch stark von der Zirkulation des Meerwassers durch heißes Basaltgestein beeinflusst wird und in Form von Heißwasserschloten an mittelozeanischen Rücken austritt. Die Zusammensetzung des Meerwassers ist jedoch weit vom Gleichgewicht entfernt, und es ist schwierig, diese Tatsache ohne den Einfluss organischer Prozesse zu erklären. Ein Erklärungsvorschlag liegt in der Bildung von Salzebenen im Laufe der Erdgeschichte. Es wird vermutet, dass diese von Bakterienkolonien gebildet werden, die während ihres Lebensprozesses Ionen und Schwermetalle binden. ⓘ
Bei den biogeochemischen Prozessen auf der Erde sind Quellen und Senken die Bewegung von Elementen. Die Zusammensetzung der Salzionen in unseren Ozeanen und Meeren ist: Natrium (Na+), Chlor (Cl-), Sulfat (SO42-), Magnesium (Mg2+), Calcium (Ca2+) und Kalium (K+). Die Elemente, aus denen sich der Salzgehalt zusammensetzt, verändern sich nicht ohne Weiteres und sind eine konservative Eigenschaft des Meerwassers. Es gibt viele Mechanismen, die den Salzgehalt von einer partikulären Form zu einer gelösten Form und zurück verändern. Betrachtet man die metallische Zusammensetzung von Eisenquellen in einem vielschichtigen Netz thermomagnetischer Konstruktionen, so würde die Bewegung von Elementen nicht nur hypothetisch dazu beitragen, die Bewegung von Ionen, Elektronen und dergleichen neu zu strukturieren, sondern auch potenziell und auf unerklärliche Weise dazu beitragen, die Magnetkörper des geomagnetischen Feldes der Erde auszugleichen. Die bekannten Quellen für Natrium bzw. Salze sind Verwitterung, Erosion und Auflösung von Gesteinen, die in Flüsse transportiert und in den Ozeanen abgelagert werden. ⓘ
Das Mittelmeer als Gaias Niere wird (hier) von Kenneth J. Hsue, einem Korrespondenzautor aus dem Jahr 2001, beschrieben. Hsue schlägt vor, dass die "Austrocknung" des Mittelmeers ein Beweis für eine funktionierende "Niere" Gaias ist. In diesem und in früheren Fällen sind es die Plattenbewegungen und die Physik, nicht die Biologie, die die Regulierung vornehmen. Frühere "Nierenfunktionen" wurden während der "Ablagerung der salzhaltigen Riesen aus der Kreidezeit (Südatlantik), dem Jura (Golf von Mexiko), der Permo-Trias (Europa), dem Devon (Kanada) und dem Kambrium/Präkambrium (Gondwana) ausgeführt." ⓘ
Gegen diese Argumentation sprechen jüngere Forschungen. Die Theorie, der Urozean sei mit der Zeit immer salziger geworden, konnte nicht bestätigt werden. Offenbar war der Salzgehalt bereits vor über einer Milliarde Jahren höher als heute – was mit ein Grund dafür gewesen sein könnte, dass es so lange gedauert hat, bis sich höhere Lebensformen in den Ozeanen entwickelten. ⓘ
Regulierung des Sauerstoffs in der Atmosphäre
Das Gaia-Theorem besagt, dass die Zusammensetzung der Erdatmosphäre durch das Vorhandensein von Leben in einem dynamisch stabilen Zustand gehalten wird. Die atmosphärische Zusammensetzung bietet die Bedingungen, an die sich das heutige Leben angepasst hat. Alle atmosphärischen Gase, mit Ausnahme der Edelgase, die in der Atmosphäre vorhanden sind, werden entweder von Organismen hergestellt oder von ihnen verarbeitet. ⓘ
Die Stabilität der Atmosphäre auf der Erde ist keine Folge des chemischen Gleichgewichts. Sauerstoff ist eine reaktive Verbindung, die sich mit den Gasen und Mineralien der Erdatmosphäre und der Erdkruste verbinden muss. Erst etwa 50 Millionen Jahre vor dem Beginn des Großen Oxygenierungsereignisses begann Sauerstoff in geringen Mengen in der Atmosphäre zu verbleiben. Seit dem Beginn des Kambriums schwankte die Sauerstoffkonzentration in der Atmosphäre zwischen 15 % und 35 % des atmosphärischen Volumens. Spuren von Methan (in einer Menge von 100.000 Tonnen pro Jahr) dürften nicht existieren, da Methan in einer Sauerstoffatmosphäre brennbar ist. ⓘ
Trockene Luft in der Erdatmosphäre enthält etwa (nach Volumen) 78,09 % Stickstoff, 20,95 % Sauerstoff, 0,93 % Argon, 0,039 % Kohlendioxid und geringe Mengen anderer Gase, einschließlich Methan. Lovelock spekulierte ursprünglich, dass Sauerstoffkonzentrationen von mehr als 25 % die Häufigkeit von Waldbränden und das Abfackeln von Wäldern erhöhen würden. Dieser Mechanismus würde jedoch den Sauerstoffgehalt nicht anheben, wenn er zu niedrig wird. Wenn Pflanzen nachweislich in der Lage sind, eine robuste Überproduktion von O2 zu erzielen, dann ist vielleicht nur der Regler für Waldbrände mit hohem Sauerstoffgehalt notwendig. Jüngste Arbeiten über die Entdeckung von feuerbedingter Holzkohle in Kohleablagerungen aus dem Karbon und der Kreidezeit, in geologischen Zeiträumen, in denen der O2-Gehalt 25 % überstieg, haben Lovelocks Behauptung unterstützt. ⓘ
Phasen (Stages)
Phase 1 (vor 3,85–2,45 Ga): Praktisch kein O2 in der Atmosphäre.
Phase 2 (vor 2,45–1,85 Ga): O2 Anstieg, in Weltmeeren und mineralischen Sedimenten absorbiert.
Phase 3 (vor 1,85–0,85 Ga): Ozeane sind O2-gesättigt, die weitere mineralische Absorption erfolgt überwiegend an Land.
Phase 4 (vor 0,85–0,6 Ga): O2 entweicht in die Atmosphäre, die anorganischen Aufnahmekapazitäten sind gefüllt. Landleben wird auch für O2-Atmer (Tiere) möglich.
Phase 5 (vor 0,6 Ga bis heute): O2 akkumuliert in der Atmosphäre. ⓘ
Tatsächlich stieg die Sauerstoffkonzentration der Atmosphäre im Zeitraum vor 2,2 Milliarden Jahren bis vor 2 Milliarden Jahren von unter 0,0008 atm auf über 0,002 atm durch die sich etablierenden photosynthetisch aktiven Mikroorganismen. Vor 300 Millionen Jahren hatte die Sauerstoffkonzentration mindestens 0,21 atm erreicht als Resultat der Aktivität von Landpflanzen. Seit Besiedelung der Landflächen schwankte der Sauerstoffgehalt der Atmosphäre wesentlich stärker, als in den Zeiträumen davor. ⓘ
Verarbeitung von CO2
Gaia-Wissenschaftler betrachten die Beteiligung lebender Organismen am Kohlenstoffkreislauf als einen der komplexen Prozesse, die für die Aufrechterhaltung lebensfreundlicher Bedingungen sorgen. Die einzige nennenswerte natürliche Quelle für atmosphärisches Kohlendioxid (CO2) ist vulkanische Aktivität, während der einzige nennenswerte Abbau durch die Ausfällung von Karbonatgestein erfolgt. Die Ausfällung, Lösung und Fixierung von Kohlenstoff wird durch Bakterien und Pflanzenwurzeln in Böden beeinflusst, wo sie die Gaszirkulation verbessern, oder in Korallenriffen, wo Kalziumkarbonat als Feststoff auf dem Meeresboden abgelagert wird. Kalziumkarbonat wird von lebenden Organismen zur Herstellung von kohlenstoffhaltigen Tests und Schalen verwendet. Sobald sie tot sind, fallen die Schalen der lebenden Organismen ab. Einige von ihnen gelangen auf den Grund der Ozeane, wo sie durch Plattentektonik und Hitze und/oder Druck schließlich in Ablagerungen von Kreide und Kalkstein umgewandelt werden. Ein Großteil der herabfallenden toten Schalen löst sich jedoch unterhalb der Kohlenstoffausgleichstiefe wieder im Meer auf. ⓘ
Einer dieser Organismen ist Emiliania huxleyi, eine häufig vorkommende coccolithophore Alge, die möglicherweise eine Rolle bei der Wolkenbildung spielt. Der CO2-Überschuss wird durch eine Zunahme des Lebens von Coccolithophoriden kompensiert, wodurch die Menge des im Meeresboden gebundenen CO2 erhöht wird. Wenn sich die CLAW-Hypothese bewahrheitet (siehe "Regulierung der globalen Oberflächentemperatur" oben), könnten Coccolithophoriden dazu beitragen, die Wolkendecke zu vergrößern, die Oberflächentemperatur zu kontrollieren, den gesamten Planeten abzukühlen und die für die Landpflanzen notwendigen Niederschläge zu begünstigen. In letzter Zeit hat die CO2-Konzentration in der Atmosphäre zugenommen, und es gibt Anzeichen dafür, dass auch die Konzentration von Algenblüten im Meer zunimmt. ⓘ
Flechten und andere Organismen beschleunigen die Verwitterung von Gestein an der Oberfläche, während die Zersetzung von Gestein dank der Aktivität von Wurzeln, Pilzen, Bakterien und unterirdischen Tieren auch im Boden schneller erfolgt. Der Fluss des Kohlendioxids aus der Atmosphäre in den Boden wird also mit Hilfe von Lebewesen reguliert. Wenn der CO2-Gehalt in der Atmosphäre steigt, erhöht sich die Temperatur und die Pflanzen wachsen. Dieses Wachstum führt zu einem höheren Verbrauch von CO2 durch die Pflanzen, die es in den Boden einbringen und so der Atmosphäre entziehen. ⓘ
Geschichte
Vorläufer
Die Vorstellung von der Erde als einem integrierten Ganzen, einem lebenden Wesen, hat eine lange Tradition. Die mythische Gaia war die ursprüngliche griechische Göttin, die die Erde personifizierte, die griechische Version von "Mutter Natur" (von Ge = Erde und Aia = PIE Großmutter), oder die Mutter Erde. James Lovelock gab seiner Hypothese diesen Namen nach einem Vorschlag des Schriftstellers William Golding, der zu dieser Zeit im selben Dorf wie Lovelock lebte (Bowerchalke, Wiltshire, UK). Goldings Ratschlag basierte auf Gea, einer alternativen Schreibweise für den Namen der griechischen Göttin, die in der Geologie, Geophysik und Geochemie als Vorsilbe verwendet wird. Golding nahm später in seiner Rede zur Annahme des Nobelpreises Bezug auf Gaia. ⓘ
Jahrhundert, als sich die Geologie als moderne Wissenschaft konsolidierte, behauptete James Hutton, dass geologische und biologische Prozesse miteinander verbunden sind. Später erkannte der Naturforscher Alexander von Humboldt die gemeinsame Entwicklung von lebenden Organismen, Klima und Erdkruste. Im 20. Jahrhundert formulierte Wladimir Wernadskij eine Theorie der Erdentwicklung, die heute zu den Grundlagen der Ökologie gehört. Wernadskij war ein ukrainischer Geochemiker und einer der ersten Wissenschaftler, der erkannte, dass Sauerstoff, Stickstoff und Kohlendioxid in der Erdatmosphäre durch biologische Prozesse entstehen. In den 1920er Jahren veröffentlichte er Arbeiten, in denen er argumentierte, dass lebende Organismen den Planeten genauso sicher umgestalten können wie jede andere physikalische Kraft. Wernadskij war ein Pionier bei der Schaffung der wissenschaftlichen Grundlagen für die Umweltwissenschaften. Seine visionären Äußerungen wurden im Westen nicht allgemein akzeptiert, und einige Jahrzehnte später stieß die Gaia-Hypothese auf den gleichen anfänglichen Widerstand in der wissenschaftlichen Gemeinschaft. ⓘ
Auch Aldo Leopold, Pionier in der Entwicklung der modernen Umweltethik und in der Bewegung zum Schutz der Wildnis, schlug um die Wende zum 20. Jahrhundert in seiner biozentrischen oder ganzheitlichen Ethik in Bezug auf das Land eine lebendige Erde vor. ⓘ
Es ist zumindest nicht unmöglich, die Teile der Erde - Boden, Berge, Flüsse, Atmosphäre usw. - als Organe oder Teile von Organen eines koordinierten Ganzen zu betrachten, wobei jeder Teil seine bestimmte Funktion hat. Und wenn wir dieses Ganze als Ganzes über einen großen Zeitraum hinweg sehen könnten, würden wir nicht nur Organe mit koordinierten Funktionen wahrnehmen, sondern möglicherweise auch jenen Prozess des Verbrauchs als Ersatz, den wir in der Biologie Stoffwechsel oder Wachstum nennen. In einem solchen Fall hätten wir alle sichtbaren Merkmale eines Lebewesens, das wir nicht als solches erkennen, weil es zu groß und seine Lebensprozesse zu langsam sind.
- Stephan Harding, Belebte Erde. ⓘ
Ein weiterer Einfluss auf die Gaia-Hypothese und die Umweltbewegung im Allgemeinen entstand als Nebeneffekt des Weltraumwettlaufs zwischen der Sowjetunion und den Vereinigten Staaten von Amerika. In den 1960er Jahren konnten die ersten Menschen im Weltraum sehen, wie die Erde in ihrer Gesamtheit aussah. Das Foto Earthrise, das der Astronaut William Anders 1968 während der Apollo-8-Mission aufnahm, wurde durch den Overview-Effekt zu einem frühen Symbol für die globale Ökologiebewegung. ⓘ
Formulierung der Hypothese
Lovelock begann im September 1965 mit der Formulierung der Idee einer sich selbst regulierenden Erde, die von der Gemeinschaft lebender Organismen kontrolliert wird, während er am Jet Propulsion Laboratory in Kalifornien an Methoden zum Nachweis von Leben auf dem Mars arbeitete. Das erste Papier, in dem dies erwähnt wurde, war Planetary Atmospheres: Compositional and other Changes Associated with the Presence of Life, das gemeinsam mit C.E. Giffin verfasst wurde. Ein Hauptgedanke war, dass Leben in planetarischem Maßstab anhand der chemischen Zusammensetzung der Atmosphäre nachgewiesen werden kann. Nach den vom Pic du Midi Observatorium gesammelten Daten hatten Planeten wie Mars oder Venus Atmosphären im chemischen Gleichgewicht. Dieser Unterschied zur Erdatmosphäre wurde als Beweis dafür angesehen, dass es auf diesen Planeten kein Leben gab. ⓘ
Lovelock formulierte die Gaia-Hypothese in Zeitschriftenartikeln in den Jahren 1972 und 1974, gefolgt von einem popularisierenden Buch aus dem Jahr 1979 Gaia: A new look at life on Earth. Ein Artikel im New Scientist vom 6. Februar 1975 und eine populäre Buchversion der Hypothese, die 1979 unter dem Titel The Quest for Gaia veröffentlicht wurde, begannen, wissenschaftliche und kritische Aufmerksamkeit zu erregen. ⓘ
Lovelock nannte sie zunächst die Erdrückkopplungshypothese, mit der sich die Tatsache erklären ließ, dass Kombinationen von Chemikalien wie Sauerstoff und Methan in der Erdatmosphäre in stabilen Konzentrationen fortbestehen. Lovelock schlug vor, solche Kombinationen in den Atmosphären anderer Planeten nachzuweisen, da dies ein relativ zuverlässiger und kostengünstiger Weg sei, um Leben nachzuweisen. ⓘ
Später tauchten weitere Zusammenhänge auf, z. B. dass Meereslebewesen Schwefel und Jod in ungefähr denselben Mengen produzieren, wie sie von Landlebewesen benötigt werden, und unterstützten die Hypothese. ⓘ
1971 schloss sich die Mikrobiologin Dr. Lynn Margulis den Bemühungen Lovelocks an, die ursprüngliche Hypothese in wissenschaftlich belegte Konzepte zu überführen, indem sie ihr Wissen darüber einbrachte, wie Mikroben die Atmosphäre und die verschiedenen Schichten der Planetenoberfläche beeinflussen. Die amerikanische Biologin hatte mit ihrem Eintreten für die Theorie über den Ursprung der eukaryontischen Organellen und ihren Beiträgen zur heute akzeptierten Endosymbiontentheorie auch Kritik in der wissenschaftlichen Gemeinschaft hervorgerufen. Margulis widmete Gaia das letzte von acht Kapiteln ihres Buches The Symbiotic Planet. Sie wandte sich jedoch gegen die weit verbreitete Personifizierung von Gaia und betonte, Gaia sei "kein Organismus", sondern "eine emergente Eigenschaft der Interaktion zwischen Organismen". Sie definierte Gaia als "die Reihe der interagierenden Ökosysteme, die ein einziges riesiges Ökosystem an der Erdoberfläche bilden. Punkt". Der denkwürdigste "Slogan" des Buches stammt von einem Schüler von Margulis. ⓘ
James Lovelock nannte seinen ersten Vorschlag die Gaia-Hypothese, hat aber auch den Begriff Gaia-Theorie verwendet. Lovelock erklärt, dass die ursprüngliche Formulierung auf Beobachtungen beruhte, aber immer noch keine wissenschaftliche Erklärung enthielt. Die Gaia-Hypothese wurde inzwischen durch eine Reihe wissenschaftlicher Experimente gestützt und lieferte eine Reihe nützlicher Vorhersagen. ⓘ
Erste Gaia-Konferenz
1985 fand an der University of Massachusetts Amherst vom 1. bis 6. August das erste öffentliche Symposium zur Gaia-Hypothese Is The Earth A Living Organism? statt. Der Hauptsponsor war die National Audubon Society. Zu den Rednern gehörten James Lovelock, George Wald, Mary Catherine Bateson, Lewis Thomas, John Todd, Donald Michael, Christopher Bird, Thomas Berry, David Abram, Michael Cohen und William Fields. Es nahmen etwa 500 Personen teil. ⓘ
Zweite Gaia-Konferenz
1988 organisierte der Klimatologe Stephen Schneider eine Konferenz der American Geophysical Union. Die erste Chapman-Konferenz über Gaia fand am 7. März 1988 in San Diego, Kalifornien, statt. ⓘ
In der Sitzung "Philosophische Grundlagen" der Konferenz sprach David Abram über den Einfluss der Metapher in der Wissenschaft und darüber, dass die Gaia-Hypothese eine neue und potenziell bahnbrechende Metaphorik biete, während James Kirchner die Gaia-Hypothese wegen ihrer Ungenauigkeit kritisierte. Kirchner behauptete, Lovelock und Margulis hätten nicht nur eine Gaia-Hypothese, sondern vier vorgelegt:
- CoEvolutionary Gaia: dass sich das Leben und die Umwelt auf gekoppelte Weise entwickelt hätten. Kirchner behauptete, dies sei bereits wissenschaftlich anerkannt und nicht neu.
- Homöostatisches Gaia: Das Leben erhalte die Stabilität der natürlichen Umwelt aufrecht, und diese Stabilität ermögliche es dem Leben, weiter zu existieren.
- Geophysikalisches Gaia: Die Gaia-Hypothese habe das Interesse an geophysikalischen Zyklen geweckt und daher zu interessanten neuen Forschungen über die geophysikalische Dynamik der Erde geführt.
- Optimierung von Gaia: Gaia hat den Planeten so geformt, dass er ein optimales Umfeld für das Leben als Ganzes darstellt. Kirchner behauptete, dass dies nicht überprüfbar und daher nicht wissenschaftlich sei. ⓘ
Zum homöostatischen Gaia erkannte Kirchner zwei Alternativen. "Weak Gaia" behauptete, dass das Leben dazu neigt, die Umwelt für das Gedeihen allen Lebens stabil zu machen. "Starkes Gaia", so Kirchner, besagt, dass das Leben dazu neigt, die Umwelt stabil zu machen, um das Gedeihen allen Lebens zu ermöglichen. Strong Gaia", so Kirchner, sei nicht überprüfbar und daher nicht wissenschaftlich. ⓘ
Lovelock und andere Wissenschaftler, die Gaia unterstützen, versuchten jedoch, die Behauptung zu widerlegen, dass die Hypothese nicht wissenschaftlich sei, weil es unmöglich sei, sie durch kontrollierte Experimente zu testen. Gegen den Vorwurf, Gaia sei teleologisch, boten Lovelock und Andrew Watson beispielsweise das Daisyworld-Modell (und dessen Modifikationen, siehe oben) als Beweis gegen die meisten dieser Kritikpunkte an. Lovelock sagte, dass das Daisyworld-Modell "zeigt, dass die Selbstregulierung der globalen Umwelt aus dem Wettbewerb zwischen Lebensformen entstehen kann, die ihre lokale Umwelt auf unterschiedliche Weise verändern". ⓘ
Lovelock war darauf bedacht, eine Version der Gaia-Hypothese zu präsentieren, die nicht behauptet, dass Gaia absichtlich oder bewusst das komplexe Gleichgewicht in ihrer Umwelt aufrechterhält, das das Leben zum Überleben braucht. Es hat den Anschein, dass die Behauptung, Gaia handle "absichtlich", eine Aussage in seinem populären ersten Buch war und nicht wörtlich genommen werden sollte. Diese neue Erklärung der Gaia-Hypothese war für die wissenschaftliche Gemeinschaft akzeptabler. Die meisten Vorwürfe des Teleologismus wurden nach dieser Konferenz fallen gelassen. ⓘ
Dritte Gaia-Konferenz
Auf der 2. Chapman-Konferenz über die Gaia-Hypothese, die am 23. Juni 2000 in Valencia (Spanien) stattfand, hatte sich die Situation erheblich verändert. Statt einer Diskussion über die gaianischen teleologischen Ansichten oder die "Arten" der Gaia-Hypothese lag der Schwerpunkt auf den spezifischen Mechanismen, durch die eine grundlegende kurzfristige Homöostase innerhalb eines Rahmens erheblicher langfristiger evolutionärer Strukturveränderungen aufrechterhalten wurde. ⓘ
Die wichtigsten Fragen lauteten:
- "Wie hat sich das globale biogeochemische/klimatische System namens Gaia im Laufe der Zeit verändert? Was ist seine Geschichte? Kann Gaia die Stabilität des Systems auf einer Zeitskala aufrechterhalten, aber dennoch vektorielle Veränderungen auf längeren Zeitskalen erfahren? Wie können die geologischen Aufzeichnungen genutzt werden, um diese Fragen zu untersuchen?"
- "Wie ist die Struktur von Gaia? Sind die Rückkopplungen stark genug, um die Entwicklung des Klimas zu beeinflussen? Gibt es Teile des Systems, die pragmatisch durch die zu einem bestimmten Zeitpunkt durchgeführte disziplinäre Studie bestimmt werden, oder gibt es eine Reihe von Teilen, die als am zutreffendsten für das Verständnis von Gaia als sich im Laufe der Zeit entwickelnde Organismen angesehen werden sollten? Was sind die Rückkopplungen zwischen diesen verschiedenen Teilen des gaianischen Systems, und was bedeutet die nahe Schließung der Materie für die Struktur von Gaia als globales Ökosystem und für die Produktivität des Lebens?"
- "Wie verhalten sich Modelle gaianischer Prozesse und Phänomene zur Realität und wie helfen sie, Gaia anzusprechen und zu verstehen? Wie lassen sich die Ergebnisse von Daisyworld auf die reale Welt übertragen? Was sind die Hauptkandidaten für "Daisies"? Ist es für die Gaia-Theorie von Bedeutung, ob wir Gänseblümchen finden oder nicht? Wie sollten wir nach Gänseblümchen suchen, und sollten wir die Suche intensivieren? Wie kann man mit gaiischen Mechanismen zusammenarbeiten, indem man Prozessmodelle oder globale Modelle des Klimasystems verwendet, die die Biota einbeziehen und chemische Kreisläufe berücksichtigen?" ⓘ
1997 argumentierte Tyler Volk, dass ein gaianisches System fast zwangsläufig als Ergebnis einer Evolution hin zu homöostatischen Zuständen entsteht, die weit vom Gleichgewicht entfernt sind und die Entropieproduktion maximieren, und Kleidon (2004) stimmte dem zu und erklärte: "...homöostatisches Verhalten kann aus einem Zustand von MEP in Verbindung mit der planetarischen Albedo entstehen"; "...das daraus resultierende Verhalten einer symbiotischen Erde in einem Zustand von MEP kann durchaus zu einem nahezu homöostatischen Verhalten des Erdsystems auf langen Zeitskalen führen, wie es die Gaia-Hypothese behauptet". Staley (2002) hat in ähnlicher Weise "...eine alternative Form der Gaia-Theorie vorgeschlagen, die auf traditionelleren darwinistischen Prinzipien beruht... In [diesem] neuen Ansatz ist die Regulierung der Umwelt eine Folge der Populationsdynamik. Die Rolle der Selektion besteht darin, Organismen zu begünstigen, die am besten an die vorherrschenden Umweltbedingungen angepasst sind. Die Umwelt ist jedoch keine statische Kulisse für die Evolution, sondern wird durch die Anwesenheit von lebenden und schwingenden Wesen und Organismen stark beeinflusst. Der sich daraus ergebende koevolutive dynamische Prozess führt schließlich zur Konvergenz von Gleichgewicht und optimalen Bedingungen", würde aber auch einen Fortschritt der Wahrheit und des Verständnisses in einer Linse erfordern, von der man sagen könnte, dass sie auf Eis gelegt wurde, während die Spezies die Bedürfnisse der wirtschaftlichen Manipulation und der Umweltzerstörung vermehrt hat, während sie die reifende Natur der Bedürfnisse vieler aus den Augen verlor. (12:22 10.29.2020) ⓘ
Vierte Gaia-Konferenz
Eine vierte internationale Konferenz über die Gaia-Hypothese, gesponsert von der Northern Virginia Regional Park Authority und anderen, fand im Oktober 2006 auf dem Campus der George Mason University in Arlington, VA, statt. ⓘ
Martin Ogle, leitender Naturforscher der NVRPA und langjähriger Verfechter der Gaia-Hypothese, organisierte die Veranstaltung. Lynn Margulis, Universitätsprofessorin am Fachbereich Geowissenschaften der University of Massachusetts-Amherst und langjährige Verfechterin der Gaia-Hypothese, war Hauptrednerin. Unter vielen anderen Rednern: Tyler Volk, Co-Direktor des Programms für Erd- und Umweltwissenschaften an der New York University; Dr. Donald Aitken, Leiter von Donald Aitken Associates; Dr. Thomas Lovejoy, Präsident des Heinz Center for Science, Economics and the Environment; Robert Correll, Senior Fellow, Atmospheric Policy Program, American Meteorological Society und der bekannte Umweltethiker J. Baird Callicott. ⓘ
Kritik
Nachdem die Gaia-Hypothese anfangs (von 1969 bis 1977) von den Wissenschaftlern kaum beachtet wurde, wurde sie danach eine Zeit lang von einer Reihe von Wissenschaftlern kritisiert, darunter Ford Doolittle, Richard Dawkins und Stephen Jay Gould. Lovelock sagte, dass die Gaia-Hypothese als neuheidnische Religion interpretiert wurde, weil seine Hypothese nach einer griechischen Göttin benannt ist und von vielen Nicht-Wissenschaftlern befürwortet wird. Viele Wissenschaftler kritisierten auch den Ansatz in seinem populären Buch Gaia, a New Look at Life on Earth als teleologisch, d. h. als Überzeugung, dass die Dinge zweckmäßig und auf ein Ziel ausgerichtet sind. In seiner Antwort auf diese Kritik erklärte Lovelock 1990: "Nirgendwo in unseren Schriften bringen wir die Idee zum Ausdruck, dass die Selbstregulierung des Planeten zielgerichtet ist oder Voraussicht oder Planung seitens der Biota beinhaltet". ⓘ
Stephen Jay Gould kritisierte, Gaia sei "eine Metapher, kein Mechanismus". Er wollte die tatsächlichen Mechanismen kennen, durch die eine selbstregulierende Homöostase erreicht wird. In seiner Verteidigung von Gaia argumentiert David Abram, dass Gould die Tatsache übersehen hat, dass der Begriff "Mechanismus" selbst eine Metapher ist - wenn auch eine äußerst gebräuchliche und oft unerkannte Metapher -, die uns dazu verleitet, natürliche und lebende Systeme so zu betrachten, als wären sie von außen organisierte und gebaute Maschinen (und nicht als autopoietische oder selbstorganisierende Phänomene). Mechanische Metaphern, so Abram, führen dazu, dass wir die aktive oder agierende Qualität von Lebewesen übersehen, während die organismischen Metaphern der Gaia-Hypothese das aktive Handeln sowohl der Biota als auch der Biosphäre als Ganzes hervorheben. In Bezug auf die Kausalität in Gaia argumentiert Lovelock, dass kein einziger Mechanismus verantwortlich ist, dass die Verbindungen zwischen den verschiedenen bekannten Mechanismen möglicherweise nie bekannt sein werden, dass dies in anderen Bereichen der Biologie und Ökologie als selbstverständlich akzeptiert wird und dass die spezifische Feindseligkeit aus anderen Gründen für seine eigene Hypothese reserviert ist. ⓘ
Abgesehen von der Klärung seiner Sprache und seines Verständnisses dessen, was unter einer Lebensform zu verstehen ist, schreibt Lovelock selbst den größten Teil der Kritik dem mangelnden Verständnis seiner Kritiker für nichtlineare Mathematik und einer linearisierenden Form des gierigen Reduktionismus zu, bei der alle Ereignisse sofort auf bestimmte Ursachen vor der Tatsache zurückgeführt werden müssen. Er weist auch darauf hin, dass die meisten seiner Kritiker Biologen sind, dass seine Hypothese aber auch Experimente in Bereichen außerhalb der Biologie umfasst und dass einige selbstregulierende Phänomene möglicherweise nicht mathematisch erklärbar sind. ⓘ
Natürliche Selektion und Evolution
Lovelock hat vorgeschlagen, dass sich globale biologische Rückkopplungsmechanismen durch natürliche Auslese entwickeln könnten, da Organismen, die ihre Umwelt für ihr Überleben verbessern, besser abschneiden als solche, die ihre Umwelt schädigen. In den frühen 1980er Jahren argumentierten W. Ford Doolittle und Richard Dawkins jedoch unabhängig voneinander gegen diesen Aspekt von Gaia. Doolittle argumentierte, dass nichts im Genom der einzelnen Organismen die von Lovelock vorgeschlagenen Rückkopplungsmechanismen bereitstellen könne, weshalb die Gaia-Hypothese keinen plausiblen Mechanismus enthalte und unwissenschaftlich sei. Dawkins vertrat unterdessen die Auffassung, dass Organismen, die gemeinsam handeln, Voraussicht und Planung benötigen, was dem derzeitigen wissenschaftlichen Verständnis der Evolution widerspricht. Wie Doolittle verwarf er auch die Möglichkeit, dass Rückkopplungsschleifen das System stabilisieren könnten. ⓘ
Lynn Margulis, eine Mikrobiologin, die gemeinsam mit Lovelock die Gaia-Hypothese vertrat, argumentierte 1999, dass "Darwins große Vision nicht falsch war, sondern nur unvollständig. Indem er den direkten Wettbewerb zwischen Individuen um Ressourcen als primären Selektionsmechanismus hervorhob, erweckten Darwin (und insbesondere seine Anhänger) den Eindruck, dass die Umwelt einfach eine statische Arena sei". Sie schrieb, dass die Zusammensetzung der Erdatmosphäre, der Hydrosphäre und der Lithosphäre um "Sollwerte" herum reguliert werden, wie bei der Homöostase, aber diese Sollwerte ändern sich mit der Zeit. ⓘ
Der Evolutionsbiologe W. D. Hamilton bezeichnete das Konzept von Gaia als kopernikanisch und fügte hinzu, dass es eines weiteren Newtons bedürfe, um zu erklären, wie die Selbstregulierung von Gaia durch die natürliche Selektion nach Darwin zustande kommt. In jüngerer Zeit schlug Ford Doolittle, aufbauend auf seinem und Inkpens ITSNTS-Vorschlag (It's The Song Not The Singer), vor, dass die differentielle Persistenz eine ähnliche Rolle wie die differentielle Reproduktion in der Evolution durch natürliche Selektion spielen kann, was eine mögliche Versöhnung zwischen der Theorie der natürlichen Selektion und der Gaia-Hypothese darstellt. ⓘ
Kritik im 21. Jahrhundert
Die Gaia-Hypothese wird in der wissenschaftlichen Gemeinschaft weiterhin weitgehend skeptisch aufgenommen. So wurden in den Jahren 2002 und 2003 in der Zeitschrift Climatic Change sowohl Argumente für als auch gegen die Gaia-Hypothese dargelegt. Ein wichtiges Argument gegen die Gaia-Hypothese sind die vielen Beispiele, in denen das Leben eine schädliche oder destabilisierende Wirkung auf die Umwelt hatte, anstatt sie zu regulieren. In mehreren neueren Büchern wurde die Gaia-Hypothese kritisiert, wobei die Meinungen von "... der Gaia-Hypothese fehlt es an eindeutigen Beobachtungsunterstützungen und sie hat erhebliche theoretische Schwierigkeiten" über "Unbehaglich zwischen verdorbener Metapher, Tatsache und falscher Wissenschaft schwebend, ziehe ich es vor, Gaia fest im Hintergrund zu lassen" bis hin zu "Die Gaia-Hypothese wird weder durch die Evolutionstheorie noch durch die empirischen Beweise der geologischen Aufzeichnungen unterstützt" reichen. Die CLAW-Hypothese, die ursprünglich als mögliches Beispiel für eine direkte Rückkopplung von Gaia vorgeschlagen wurde, hat sich im Laufe der Zeit als weniger glaubwürdig erwiesen, da sich das Verständnis von Wolkenkondensationskernen verbessert hat. Im Jahr 2009 wurde die Medea-Hypothese vorgeschlagen: Sie besagt, dass das Leben äußerst schädliche (biozide) Auswirkungen auf die Bedingungen auf dem Planeten hat, was in direktem Widerspruch zur Gaia-Hypothese steht. ⓘ
In einer 2013 veröffentlichten Bewertung der Gaia-Hypothese unter Berücksichtigung moderner Beweise aus den verschiedenen einschlägigen Disziplinen kam Toby Tyrrell zu folgendem Schluss: "Ich glaube, dass Gaia eine Sackgasse ist*. Ihre Untersuchung hat jedoch viele neue und zum Nachdenken anregende Fragen aufgeworfen. Während wir Gaia ablehnen, können wir gleichzeitig Lovelocks Originalität und Weitblick würdigen und anerkennen, dass sein kühnes Konzept dazu beigetragen hat, viele neue Ideen über die Erde anzuregen und einen ganzheitlichen Ansatz zu ihrer Erforschung zu fördern". An anderer Stelle präsentiert er seine Schlussfolgerung: "Die Gaia-Hypothese ist kein genaues Bild davon, wie unsere Welt funktioniert". Diese Aussage ist so zu verstehen, dass sie sich auf die "starke" und die "gemäßigte" Form der Gaia-Hypothese bezieht - dass die Biota einem Prinzip gehorchen, das die Erde optimal (Stärke 5) oder günstig für das Leben (Stärke 4) macht, oder dass sie als homöostatischer Mechanismus (Stärke 3) funktioniert. Letzteres ist die "schwächste" Form von Gaia, die Lovelock befürwortet hat. Tyrrell lehnt sie ab. Er ist jedoch der Ansicht, dass die beiden schwächeren Formen von Gaia - Coveolutionary Gaia und Influential Gaia, die behaupten, dass es enge Verbindungen zwischen der Evolution des Lebens und der Umwelt gibt und dass die Biologie die physikalische und chemische Umwelt beeinflusst - beide glaubwürdig sind, dass es aber nicht sinnvoll ist, den Begriff "Gaia" in diesem Sinne zu verwenden, und dass diese beiden Formen bereits akzeptiert und durch die Prozesse der natürlichen Selektion und Anpassung erklärt wurden. ⓘ
Gaia-Hypothese und Faktenlage
In ihren Büchern tragen die Begründer der Gaia-Hypothese verschiedene Fakten zusammen, die das Bild vom selbstorganisierenden, „lebenden“ Planeten stützen sollen. Jüngere geowissenschaftliche Erkenntnisse haben die Diskussion weiter angeheizt. ⓘ
Beispiel Klimaschwankungen
Das globale Klima war bis vor 600 Millionen Jahren extremen Schwankungen ausgesetzt, aber der Gaia-Hypothese zufolge soll es seither stabil geblieben sein. Zeitweise war die Erde von einem Eispanzer regelrecht überzogen („Schneeball Erde“), während sie zu anderen Zeiten komplett eisfrei war. Kritiker der Gaia-Hypothese argumentieren deshalb, dass solche extremen Schwankungen der Idee einer im Gleichgewicht gehaltenen Erde widersprechen. ⓘ
Befürworter sehen es umgekehrt: Eine Erklärung für diese frühen Klimaschwankungen ist, dass es in jener frühen Zeit (Präkambrium) noch keine komplexen Organismen mit Skeletten oder Kalkschalen gab. Denn das kalkhaltige Meeresplankton spielt heute eine enorme Rolle für den CO2-Haushalt der Meere. Wenn diese Organismen wachsen, nehmen sie Kohlenstoffdioxid (CO2) aus dem Wasser auf, und wenn sie wieder sterben, sinken sie mitsamt ihrer Kalkschale auf den Meeresgrund, wo sich dann im Laufe der Jahrmillionen massive Kalksedimente bilden. Auf diese Weise stabilisiert sich chemisch der CO2-Gehalt der Meere – damit indirekt auch der der Atmosphäre. Die Entstehung dieser Organismen hätte demzufolge dazu beigetragen, die Lebensbedingungen auf der Erde zu stabilisieren und somit zu verbessern. Tatsächlich unterlag aber auch die Globaltemperatur der letzten 600 Millionen Jahre ganz erheblichen Schwankungen zwischen extremem Treibhausklima (Perm-Trias) und mehreren Eiszeitaltern (Ordovizium, Perm–Karbon, Känozoikum). ⓘ
Verständnis von Leben
Der Gaia-Hypothese liegt ein systemtheoretisches Verständnis von Leben zu Grunde. Ein Lebewesen ist demnach ein offenes und Entropie-produzierendes System, das sich reaktiv und selbstorganisierend in einer Weise an seine Umgebung anpassen kann, dass es durch Entropie-Export seine Entropie dynamisch unterhalb seiner maximalen Entropie zu halten vermag. Ein zentrales Kennzeichen von Lebewesen ist zudem die Fortpflanzung. ⓘ
Modellierung
Um die Gaia-Hypothese zu untermauern und der Kritik zu begegnen, sie sei rein teleologisch, schuf Lovelock mit Daisyworld eine einfache Computersimulation, in der das Leben in einem selbstregulierenden Prozess trotz sich ändernder äußerer Parameter konstante Umweltbedingungen auf einem Planeten aufrechterhält. ⓘ
Wirkung und spirituelle Verklärung
Seit der Formulierung steht die Hypothese in der Diskussion zwischen Kritik und Faszination für das Bild, das sie transportiert. ⓘ
Der Begründer der Gaia-Hypothese, James Lovelock, bemerkt dazu:
„Aber wenn ich von einem lebendigen Planeten spreche, soll das keinen animistischen Beiklang haben; ich denke nicht an eine empfindungsfähige Erde oder an Steine, die sich nach eigenem Willen und eigener Zielsetzung bewegen. Ich denke mir alles, was die Erde tun mag, etwa die Klimasteuerung, als automatisch, nicht als Willensakt; vor allem denke ich mir nichts davon als außerhalb der strengen Grenzen der Naturwissenschaften ablaufend. Ich achte die Haltung derer, die Trost in der Kirche finden und ihre Gebete sprechen, zugleich aber einräumen, dass die Logik allein keine überzeugenden Gründe für den Glauben an Gott liefert. In gleicher Weise achte ich die Haltung jener, die Trost in der Natur finden und ihre Gebete vielleicht zu Gaia sprechen möchten.“ ⓘ
Im Zuge der Ökologiebewegung hat die Gaia-Hypothese viele Anhänger in der Hippie- und New-Age-Bewegung gefunden. Hier wird die Erde gelegentlich als „beseelter“ Organismus dargestellt, der – wie eine Erdgöttin – bestraft und belohnt. Damit wird Prozessen eines Ökosystems eine Bedeutung gegeben, die zu teleologischen Erklärungsversuchen führt. Die Begründer der Hypothese haben sich von einer solchen Auslegung ihrer Hypothese stets distanziert. ⓘ
Trivia
Die Gaia-Hypothese wird im Kinofilm Kingsman: The Secret Service als Forschungsgebiet des fiktiven Wissenschaftlers Professor James Arnold dargestellt. ⓘ