盖娅假说

盖娅假说认为，地球的物理和生物进程相互联系，构成了一个自我调节系统，让地球适宜生存。该假说声称，生物和它们的无机环境作为一个整体生命系统共同演化，从而极大影响了地表环境。该假说经常被描述为：地球像一个有机整体一样运行。

1969年，英国科学家詹姆斯·洛夫洛克提出，地球上的生物调节了大气构成，从而让地球适宜生存。小说家威廉·戈尔丁，洛夫洛克的朋友和邻居，建议他用希腊神话中的大地女神来命名，称其为“盖娅假说”。虽然在早期版本和大众媒体中，盖娅假说被理解成把地球本身视为一个活的有机体，但在后来的版本里，洛夫洛克却更愿意称地球的功能像一个有机体——其生物和非生物部分共同作用，创造并维持了一个适合生存的环境。

盖娅假说的发展

生物不只是地球的过客，在历史上，不少学科的学者和研究者——苏格兰地质学家詹姆斯·赫顿（James Hutton，1726—1797年）、英国生物学家T. H.赫胥黎、动物生理学家艾尔弗雷德·雷德菲尔德（Alfred Redfield）、水生生态学家G.伊夫林·哈钦森（G. EvelynHutchinson）和地质学家弗拉基米尔·韦尔纳茨基——都持有这样的观念。1924年，美国化学家、生态学家、数学家和人口学家艾尔弗雷德·洛特卡（Alfred Lotka）第一次提出一种激进观点——生命与物质环境是一个共同演化系统，但没有得到重视。

20世纪60年代末，作为火星生命探索的一部分，美国国家航空航天局（NASA）收集了行星大气组成的相关信息。作为当时NASA的顾问，洛夫洛克注意到金星和火星的大气都以二氧化碳为主，几乎处于化学平衡状态。相比之下，地球上的大气主要是生物产生的气体，它远非处于化学平衡态，但长期来看却是稳定的。洛夫洛克意识到，这种稳定得益于调节作用，而大气主要是生物过程的产物，因此他主张是地球生物集体发挥着这一作用。

1971年，洛夫洛克开始与著名生物学家林恩·马古利斯合作，后者带来了她对地球微生物的广博知识，并让假说丰满起来，否则它只是一个基于大气证据的化学假说。

盖娅假说的批评与完善

洛夫洛克和马古利斯的合作成果招致了激烈批评，炮火主要来自其他生物学者。W.福特·杜立特（W. Ford Doolittle）和理查德·道金斯（Richard Dawkins）言辞激烈，他们认为生物无法调节自身之外的任何东西。一些科学家特别针对假说的目的论（认为所有事物都有一个预定目的）展开抨击。洛夫洛克回应说：“林恩·马古利斯和我从未提出过目的论假说。”（1990，100）杜立特认为，个体生物的基因组中不存在任何东西支持盖娅假说所提出的反馈机制。道金斯认为生物无法协同行动，因为这需要远见和计划。著名美国古生物学家和演化生物学家斯蒂芬·杰伊·古尔德（Stephen Jay Gould）则不确定自我调节的平衡机制是否存在。批评是一种优良的科学传统，它需要被妥善回应。

1981年，洛夫洛克创造了雏菊世界这个数值模型来回应批评。雏菊世界是一个虚拟星球，上面有两种植物，一种是浅色，另一种为深色。这个星球由一颗像太阳一样的恒星温暖着，日久天长，它就变得越来越热。当恒星变冷，每棵深色雏菊通过吸收恒星光线来温暖自己，直到深色雏菊占据优势并使该星球变暖。当恒星变热，每棵浅色雏菊通过反射恒星光线，让自己和星球变凉。两种雏菊对空间的争夺让这颗星球的温度保持了恒定，因此不管恒星释放的热量怎么改变，该星球仍然适合生存。这个模型表明，即使只调节自身，生物及其环境作为一个强大的自我调节系统也在共同演化。这一论证，跟对地球气候和化学调节机制的成功预测一起，为盖娅假说奠定了坚实的理论基础，生态学家蒂姆·兰顿（Tim Lenton，1998年）和斯蒂芬·哈丁（Stephan Harding，1999年）的模型则进一步夯实了这一基础。

盖娅假说的核心

盖娅假说视地表环境为一个由所有生物、大气、海洋和地壳岩石组成的自我调节系统，它维持着有利于生命存在的条件。它将生命的演化与地表及大气的演化看作同一过程，而非生物学和地质学所说的几个不相干的过程。生物在自然选择的过程中演化，但是在盖娅假说中，它们不仅适应环境，还改变了它。很明显，人类当下就在改变大气、气候和地表，但其他生物（大多是微生物）在过去所造成的变动更加剧烈。20亿年前，氧气在空气中的出现就是这些剧变之一。盖娅假说之于演化论，有点儿像相对论之于牛顿物理学，它并非达尔文伟大发现的对立面，而是它的扩展。

盖娅假说有什么用？它催生了很多新研究，也启发着环保主义者。它促成了对天然化合物二甲基硫醚和甲基碘的发现，这些化合物让基本元素硫和碘从海洋中转移到陆地上。它说明了土壤中和岩石上的生物如何通过吸收空气中的二氧化碳来调整其二氧化碳含量，并借此调节了气候。它催生的最大胆预测在1987年由罗伯特·查尔森（RobertCharlson）、洛夫洛克、门拉特·安德烈埃（Meinrat Andreae）和斯蒂芬·沃伦（Stephen Warren）提出：海洋中的微藻通过二甲基硫醚这种气体的释放与云和气候连在了一起。该预测认为，随着地球变热，这些藻类向大气中释放了更多的二甲基硫醚，这就增加了地球的云量，反过来让地球变凉：没有这些云，地球会升温10~20℃。这种思路对于恰当理解气候变化至关重要。1988年，这项预测的提出者们获得了世界气象组织的诺贝尔·热尔比耶奖金及奖章。10年后，全世界数百名科学家在研究海藻、大气化学物、云与气候之间的联系。气候学家，甚至生理学家都在其研究中用到了“雏菊世界”。多年来，盖娅假说改变了科学家们的思考方式。关于这种变化，没有比2001年《阿姆斯特丹全球变化宣言》更好的例证了。该宣言是在2001年环境科学家召开的一次会议中发布的，其中第一条（且被着重标出）是：“地球系统是由物理、化学、生物和人类成分组成的单一的、自我调节系统。”（2001年开放科学大会）尽管还不是盖娅假说的完整表述，但相比之前将地球科学与生命科学分开来看，它是一个重大进步。

近年来，盖娅假说已成为公共舆论和大众新闻的内容，特别是在谈到全球气候变化时。它的研究主题——地球生命之间复杂的相互依存——成为“地球系统科学”名下学科课程的一部分。

盖娅的复仇

在2006年的一本书中，洛夫洛克提出了这样的论点：环境退化和气候变化正在考验盖娅自我调节和维持地球宜居状态的能力。他认为，现在要避免重大气候变化为时已晚，我们星球上的大部分地区将更不适合人类居住。可持续发展与可再生能源晚了200年，不会有太大帮助，现在是时候将更大的精力放在适应上了。洛夫洛克倡导以核电作为满足能源需求的短期解决方案，其他的替代性清洁能源被公认为作用太小且远水难解近渴。考虑到环境压力，随着未来100年人口大幅减少，洛夫洛克认为人类文明将步履维艰。他还声称，盖娅的自我调节有可能防止地球生物的灾难性消亡，但目前它的活动轨迹是不可持续的，而且不管怎样，它总会在某种程度上改变地球生物。

詹姆斯·洛夫洛克

欧洲共同体新闻处

另见《人类圈》《生物交流》《气候变化》《环保运动》。