תאורית גאיה

מתוך אנציקלופדיה, המכון למדעי כדור הארץ, האוניברסיטה העברית

קפיצה אל: ניווט, חיפוש

תאורית גאיה

תאורית גאיה, או עיקרון גאיה, הינה השערה אקולוגית המציעה כי הביוספרה והמרכיבים הפיזיקליים של כדור-הארץ משתלבים יחדיו בכדי ליצור מערכת מורכבת של יחסי-גומלין, המתחזקת את התנאים האקלימיים והביוגאוכימים על כדה"א במצב אופטימאלי עבור כל מרכיביו. התיאוריה הוצעה במקור ע"י ג'יימס לאבלוק (James Lovelock), כימאי בריטי שהתמחה במדעי האטמוספירה, כתאוריה למשוב של כדה"א. השם נקרא "תאורית גאיה" על-שם אל יווני קדמוני לפי הצעתו של וויליאם גולדינג (William Golding), זוכה פרס נובל לספרות וחברו ושכנו של לאבלוק. התאוריה מתארת את כדור-הארץ כאורגניזם יחיד. לאבלוק ותומכיו מכנים זאת "תאוריה" ומתייחסים אליה כמדעית לאחר, שלטענתם, התאוריה צלחה מבחנים מדעיים.


היסטוריה

היפוטזת גאיה נוסחה לראשונה בשנות ה-60 (של המאה ה-20) ע"י החוקר ג'יימס לאבלוק, במהלך עבודתו ב"נאס"א" על שיטות למציאת חיים במאדים. לאבלוק פרסם לראשונה את "תאורית גאיה" כמאמר במגזין בתחילת שנות ה-70 (של המאה ה-20) ולאחריו בספרו: "גאיה – מבט חדש על החיים בכדה"א" (Gaia: A new look at life on Earth) שפורסם ב- 1979. מטרת התאוריה בתחילה, לפי לאבלוק, היתה להסביר את העובדה כי שילוב של כימיכלים הכוללים חמצן ומתאן קיימים בריכוזים קבועים באטמוספירה של כדה"א. לאבלוק הציע לאתר שילובים שכאלו באטמוספירות של כוכבים שונים כדרך יחסית אמינה וזולה למציאת חיים. עד שנת 1975, התעלמו מהתאוריה כמעט לחלוטין. מאמר שפרסם לאבלוק בפברואר 1975 במגזין מדעי, והספר "החיפוש אחר גאיה" (The Quest for Gaia) שפורסם ב- 1979 ע"י קית' פדלר, המבוסס על תיאורית גאיה, החלו למשוך תשומת לב מדעית לתאוריה. באותה התקופה, התאוריה הותקפה ע"י ביולוגים רבים ונדחתה בקול גדול ע"י רבים הן במעגלים מדעיים והן מחוצה להם, אך קיבלה הגנה מצד פעילים בנושאי איכות הסביבה וחוקרי אקלים.


ההיפוטיזה הראשונית של לאבלוק

התאוריה הראשונית טענה כי ביומסה מתאימה את תנאי כדור-הארץ לכדי "מסבירי פנים", תאורית גאיה מסבירה זאת כשמירה על שיווי משקל מלא. התאוריה הראשונית, שנמצאה תיאולוגית בעיני מבקריו, טענה כי האטמוספירה שומרת על הומאוסטיזה (שווי-משקל פנימי במערכת) על-ידי ועבור הביוספרה. לאבלוק טען שהחיים על-פני כדור-הארץ מעניקים מערכת משוב הומאוסטטית המופעלת אוטומטית על-ידי הביוספירה, דבר המוביל לשיווי משקל יציב של טמפרטורת כדור-הארץ ותרכובות כימיכליות. עם תאוריה ראשונית זו, לאבלוק תבע את קיומה של מערכת שליטה גלובאלית של טמפרטורת שטח, הרכב האטמוספירה ומליחות הים.


ביקורות

• ב-1981, ו. פורד דוליטל (W. Ford Doolittle) כתב מאמר ובו הוא טען כי אין דבר בגנום של פרט היכול לגרום למנגנון משוב כפי שהתאוריה טוענת, ולכן תאורית גאיה אינה תאוריה מדעית.

• ב- 1982, ריצ'ארד דוקינס (Richard Dawkins) טען בספרו כי אורגניזימים אינם פועלים בתיאום שכן הדבר דורש מהם ראיה קדימה ותכנון. כמו דוליטל, הוא דחה את האפשרות שמעגלי משוב גורמים  ליציבות

   המערכת. דוקינס אמר כי "אין דרך שבה האבולוציה, על-ידי ברירה טבעית, תוביל לאלטרואיזם בקנה-מידה עולמי".

• ביקורת נוספת מותחים דווקא מדעני איכות סביבה אשר טוענים כי תאוריה זו מורידה את האחריות מבני-האדם עקב היכולת של כדור-הארץ, כאורגניזם, לתקן את הנזק שנעשה לו.


מודל עולם-חינניות (Daisyworld)

לאבלוק הגיב לביקורות בעזרת מודל מתמטי שהוא פיתח, בעזרתו של אנדרו וואטסון (Andrew Watson), בכדי להדגים כיצד מנגנון המשוב יכול להתפתח דרך פעילויות או מעשים אנוכיים של אורגניזמים, מאשר דרך מנגנון קלאסי של ברירה קבוצתית. עולם החינניות בוחן את מאזן האנרגיה של כוכב לכת המאוכלס בשני סוגי צמחים: חינניות כהות וחינניות בהירות. כוכב הלכת דומה במידותיו לכדור-הארץ והוא מקיף כוכב הדומה לשמש וסובב סביב צירו. גם בכוכב זה, כמו בכדה"א, יש אוקיאנוסים ויבשות. צבע החינניות מושפע מהאלבדו של הכוכב כך שחינניות כהות בולעות את האור ומחממות את הכוכב בזמן שחינניות בהירות מחזירות את האור ובכך מקררות את הכוכב. תחרות בין החינניות מובילה לשיווי-משקל באוכלוסיתן הנוטה לכיוון טמפרטורת כוכב האופטימלית לגדילתן. למעשה, המשתנה הפיזיקלי היחידי בכוכב, המשפיע על גדילת החינניות, הוא הטמפרטורה. מתחת ל- 5 מעלות החינניות אינן גדלות, מעל 40 מעלות הן מתות וב-20 מעלות הן גדלות בצורה אופטימלית. לצורך פשטות המודל, בכוכב אין עננים או דבר נוסף המשפיע על האלבדו. הנחת המוצא היתה כי בתחילה, טמפרטורות העולם היו נמוכות מלבד באיזור המשווני, שבו הטמפרטורה עלתה על 5 מעלות ורק שם החלו לפרוח החינניות. בתחילה, יצמחו הן חינניות כהות והן בהירות במידה שווה. עד מהרה, יחלו לצמוח יותר חינניות כהות, שכן הן אלו אשר קולטות יותר טוב את האור ועל-ידי-כך מחחמות את סביבתן לכדי טמפרטורות האופטימליות לגדילתן. בצורה זו, החינניות הכהות יחלו להתפשט לאיזורים נוספים ולהשתלט על איזורי מחיה. דבר זה ייפסק כאשר טמפרטורת העולם תעלה ותגיע ל-40 מעלות והתנאים לא יאפשרו את צמיחתן יותר, והן יקמלו במרבית הכוכב. כעת, טמפרטורות הכוכב יחלו לרדת (שכן אין מי שחמם את הכוכב יותר) והחינניות הבהירות יחלו להשתלט על הכוכב. השתלטותן תוביל להמשך ירידת הטמפרטורות עד ל-5 מעלות ואז אלה יקמלו במרבית הכוכב. כעת הטמפרטורות שוב יחלו לעלות, ומקום יתפנה לצמיחן של החינניות הכהות וחוזר חלילה...

לאבלוק הסיק ממודל זה, כי לא מדובר רק בהסתגלות אורגניזמים לסביבה, כפי שמוצג בתורת דארווין, אלא להשתתפותם הפעילה של אורניזמים בעיצוב התנאים על-פני הכוכב.

נושא זה נחקר במכון למדעי כדור הארץ באוניברסיטה העברית בירושלים http://earth.huji.ac.il

כלים אישיים