盖亚假说与地球的自我调节

盖亚假说（Gaia hypothesis）是由詹姆斯·洛夫洛克（James Lovelock）在1972年提出的一个假说。“地球整个表面，包括所有生命（生物圈），构成一个自我调节的整体，这就是我所说的盖亚。”簡單地說，蓋亞假說是指在生命與環境的相互作用之下，能使得地球適合生命持續的生存與發展。約公元前400年，柏拉圖就曾提出地球是巨大的活生物體的類似觀點。詹姆斯·洛夫洛克是英國科學家，20世紀60年代受聘於美國太空總署探索火星上生命存在的可能性。他通過分析大氣情況在探尋遙遠行星上的生命的同時也在研究地球上的生命。他指出，我們的行星上的大氣由生命無法存活的混合氣體組成，通過地球化學過程（如岩石侵蝕）和大氣支持的有機物活動（如用光和植物去除二氧化碳並產生氧氣），這些氣體得以維持平衡比例。他以古希臘大地母親女神盖亚命名了该假说，提出陸生生物過程和自然過程共同作用產生並調節有益於生命繼續生存的環境。該觀點於1972年首次提出，主流科學家主要以其不夠嚴密為由堅決拒絕接受。1981年，這一觀點首次得到支持。當時，洛夫洛克創造出計算機模擬的反射或吸收太陽輻射的白色或黑色雛菊世界。由於雛菊的數量隨著普遍的表面溫度變化而相對改變，因此雛菊群維持全球氣溫均衡。此後，更多生物多樣性的複合模型提高了該系統的穩定性。盖亚假说起初认为，正是由于生命的出现，从过去到现在，地球表面、大气和海洋的理化环境才变得舒适宜人。这一假说和传统观点完全对立，传统观点认为生命在不断适应地球环境，同时生命和地球的演变是独立进行的。现在科学认识到：“生命不是为了自己才让地球变得宜居。”这种调节“让地球更适合生存，是包括生命、空气、海洋和岩石在内的整个进化系统的特点”。这就是盖亚，也就是“地球上最大的有机体”。盖娅假说认为地球是一个由生物和非生物环境组成的'超级有机体',有能力调节自身的气候和化学组成,使之适合于生物的生存。盖娅假说遭到了生物学家,尤其是新达尔文主义者的强烈批评,认为它是目的论;随后,Lovelock通过雏菊世界模型论证了该假说。模型中的黑雏菊和白雏菊通过反射较少或较多的太阳光来调节地球的温度。基于雏菊世界模型,通过假设不同的初始条件——不同初始面积分配和不同的太阳光反射率组合,运用系统动力学对雏菊世界的温度调节能力进行了敏感性分析。结果证明,既使初始条件有差异,雏菊世界仍能够通过自我调节机制调节系统稳定时的星球温度,达到最适合生物生存的温度。雏菊世界模型对于初始面积分配、光照反射率组合条件不敏感。最后,雏菊世界模型的优点在于系统分析思想和以及对地球系统的简化,但是随着人类活动对地球系统影响的日益显著,建议模型应包含更多的环境、生物变量以及反馈关系和人类活动因素,将盖娅系统融入到自然-人类耦合的大系统中。
贴主:大号蚂蚁于2019_12_29 20:34:58编辑