Вторая половина прошлого века отмечена значительными сдвигами в нашем понимании земли. Кроме технических достижений собрался целый корпус фактов, поддерживающий революционную гипотезу, впервые выдвинутую в ранних 70-х Альфредом Вегенером, о движении континентов вокруг планеты, подобна кубикам льда в стакане. Теория тектонических плит вобрала в себя век или более научных исследований, труды океанографов, геофизиков, климатологов, планетологов и т.д. Другой пример это другая революционная гипотеза впервые выдвинутая в 70-е атмосферным химиком. Эта гипотеза известна как Gaia Hypothesis и постулирует, что Земля есть живое существо. С этой гипотезой согласны не только артистические или духовные души, но и многие представители сухого научного мира. Спустя десятилетия она продолжает существовать. Сколько будет выдерживать проверку временем эта гипотеза не важно. Но важно как мы думаем о нашей планете, как мы видим процессы создавшие нашу атмосферу, океаны и горы.

            Gaia Hypothesis утверждает, что планета функционирует как единый организм, поддерживающий необходимые для выживания условия. Сформулированная Джеймсом Лавлоком в середине шестидесятых, опубликованная в 1979 году эта идея породила несколько интересных идей и много новых областей исследования.

            На протяжении истории концепция Земли-матери была частью человеческой культуры, в той или иной форме. Каждый слышал о Матери-Земле, но останавливался ли, чтобы подумать, кто (или что) есть Мать-земля? У племени Хопи имя Земли Тануат (означающее Мать и Дитя), символизируемое формой концентрических кругов или квадратов. Эти формы символизируют цикл жизни, возрождение духа, земной путь и, возможно, возвращение в духовное царство. Линии и проходы в «лабиринте» представляют вселенский план Творца и путь, которым должен следовать человек для просветления. Другое определение Земли-Матери может быть найдено в индуистской концепции богини Кали. Она - Космическая Сила, представляющая Добро и Зло во Вселенной, комбинируя абсолютную мощь разрушения с предшествующим материнским даром творения. Сказано, что Кали создает, сохраняет, разрушает. Также известна как Черная, «Паром через океан Бытия».

            Древние греки называли свою Богиню земли Ге или Гея. Гея воплощала идею Матери-Земли, источник живых и неживых существ, составляющих Землю. Гея была женственной, нежной и питающей, но также безжалостно жестокой к перечащим ей. Известно, что «гео» в словах геология и география взято от Греческого корня для обозначения Земли.

            Джеймс Лавлок взяв идею Матери-Земли, шагнул дальше и создал ей современного научного двойника. Лавлок определяет Гею как: «…комплексное существо, включающее биосферу Земли, океаны, атмосферу и почву; все вместе образующие обратную связь или кибернетическую систему, которая стремится к оптимальной физической и химической среде для жизни на этой планете»

            Через Гею, земля поддерживает род гомеостаза, поддержание относительно постоянных условий.

            Истинный центральный компонент Гипотезы Геи это идея о том, что Земля одно живое существо. Но эта идея не нова. Джеймс Хаттон (1726-1797), отец геологии, однажды описал Землю как род сверхорганизма. Перед Лавлоком  Льюис Томас, доктор медицины и писатель, начертал следующее в своем знаменитом эссе «Жизнь клетки»: «С расстояния Луны увиденная Земля представляет собой удивительную картину, перехватывающую дыхание, она живая. Фотографии показывают сухую, исковерканную лунную поверхность, иссохшую как старая кость, на переднем плане. Выше, свободно плывет влажная, блестящая мембрана ярко-голубого небесного цвета, восходящая Земля, самая красочная вещь в этой части Космоса. Если бы вы могли смотреть достаточно долго, то увидели бы закручивание великих дрейфующих масс белых облаков, скрывающих и открывающих полуприметные массивы Земли. Если бы вы смотрели достаточно долго по геологическим меркам, то увидели бы, что сами континенты движутся, дрейфуют на плитах земной коры, разогреваемые жаром глубин. Это организованный самостоятельный вид живого создания, полного информации, удивительно ловко обходящегося с солнцем»

            Томас делает следующий шаг, когда пишет: «Я стараюсь думать о Земле как роде организма, но это не проходит… это больше похоже на единичную клетку»

            Является ли Земля клеткой, организмом или сверхорганизмом это по большому счету вопрос семантики и его следует оставить более философским умам.  Ключевой момент здесь это гипотеза, что Земля действует как одна система – когерентное, саморегулируемое скопление физических, химических, геологических и биологических сил, которые взаимодействуют, образуя объединенное целое, уравновешенное между притоком энергии от Солнца и потерей тепла в пространстве. В самой основной конфигурации, земля действует, регулируя потоки энергии и кругообращение материалов. Входящая энергия Солнца является постоянной величиной и неограниченной для практических целей. Эта энергия захвачена Землей как тепло или фотосинтетические процессы, и возвращена в Космос как длинноволновое излучение. С другой стороны, масса Земли, ее материальная составляющая, является ограниченной (исключая случайные входящие массы метеоров/метеоритов). Итак, получается, что энергия идет через Землю (от Солнца к Земле и от Земли в Космос), цикл материи в самой Земле.

            Идея Земли как одной системы, исходящая из Гипотезы Геи, стимулирует новое осознавание связанности всех вещей на этой планете и влияние человека на глобальные процессы. Мы недолго задержались на идее, что раздельные компоненты или части Земли разобщены. Такое недолго считали, что действие человека на одну часть независимы. Все, что происходит на планете – вырубка/посадка лесов, прирост/недостаток углекислого газа, истребление/разведение пахоты – все имеют воздействие на планету. Самая трудная часть этой идеи это то, как квалифицировать сии эффекты, то есть определить, где они позитивны и где негативны. Если земля действительно саморегулируется, то будет приспосабливаться к влиянию человека. Соответственно, как мы увидим, эти приспособления могут действовать, исключая человека, во многом как введение кислорода в атмосферу фотосинтезирующими бактериями действует, исключая анаэробных бактерий. Это затруднение Гипотезы Геи.

Как Гея трудится?

            Джеймс Лавлок в сотрудничество с микробиологом, известным ученым. Линком Маргулисом, впервые представил Гипотезу Геи так: «Жизнь, или биосфера регулируется или поддерживается климатом и оптимальным составом атмосферы». Развитие сей идеи показывает, что атмосфера, биосфера, литосфера и гидросфера пребывают в равновесии некоторого рода– они поддерживают гомеостатические условия. Сей гомеостаз во многом внутреннему поддержанию наших тел; процессы в нашем организме имеют постоянную температуру, pH крови, электрохимический баланс и т.д. Внутренняя работа Геи может быть рассматриваема как изучение физиологии Земли, где реки и океаны есть Кровь Земли, атмосфера е легкие, земля ее кости и живые организмы е чувства. Лавлок назвал эту науку геофизиологией – физиологией Земли (и другой любой планеты). С этой точки зрения  могут быть предприняты различные опыты и наблюдения. Как часть команды НАСА посвященной поиску жизни на других планетах (формирование в 1965 году) Лавлока попросили применить его гипотезу дл того, чтобы продемонстрировать, где жизнь существует, а где нет. Одной из точек применения гипотезы было рассмотрение атмосферного состава. На «мертвой» планете газы должны быть в химическом равновесии, все могущие произойти реакции уже произошли и газы в атмосфере будут относительно инертны. С другой стороны, если на планете жизнь есть, то газы в атмосфере не будут в равновесии, и будут происходить химические реакции.

Таблица1.

 Взглянув на газовые составляющие атмосфер Марса и Венеры мы увидим (как и исследователи), что большую часть атмосферы составляет нереактивный диоксид углерода. Согласно гипотезе делается вывод о безжизненности сих планет. Но когда мы посмотрим на Землю, то увидим необычный и нестабильный состав газов. Таким образом, было «подтверждено» наличие жизни на Земле! Этот пример показывает, как работает наука и приход в бытие Гипотезы Геи. Лавлок предположил, что сама жизнь поддерживает состав атмосферы, но расширенная концепция включает целую систему климата, гор, воздуха и океанов как саморегулирующийся процесс. Для понимания жизни Земли следует напомнить, что подразумевает под жизнью современная наука. Физики определяют Жизнь как систему локально уменьшенной энтропии. Жизнь это битва против энтропии. Молекулярные биологи видят жизнь как репликацию цепочек ДНК, что свершается для выживания и развития, чтобы оптимизировать выживание в меняющихся окружающих условиях. Физиологи видят жизнь как биохимическую систему способную использовать энергию внешних источников для роста и размножения. Согласно Лавлоку геофизиолог видит жизнь как систему открытую течению энергии и материи, но поддерживающую внутреннее устойчивое состояние. Хорошей аналогией для рассмотрения живущей Земли послужит калифорнийская секвойя, Sequoia gigantea. Сии деревья растут вдоль северного побережья Калифорнии и повсеместно достигают высоты в 300 футов и веса около 20000 тонн. Некоторым из них более 3000 лет. Они подобны Земле, ибо на 97% мертвы. А именно, древесина ствола и коры мертва. Только маленький ободок клеток по периферии ствола является живущим. Ствол дерева подобен земной литосфере с тонким слоем живых организмов распределенных по поверхности. Кора, подобно атмосфере, защищает живую ткань и способствует обмену биологически важных газов, таких как кислород и углекислый газ.

            Без сомнения, секвойя есть живой организм. То же истинно и для Геи. Все не-живущие части планеты включены особенным образом в процессы жизни, делающие Землю живой в целом, подобно секвойе. Для лучшего понимания физиологического функционирования Земли взглянем на примеры температурной регуляции наших тел и Земли. Как всем известно, температура нашего тела поддерживается примерно на уровне 37 С. Поддержание этой телесной температуры есть результат обратной связи между мозгом и различными органами и системами тела. Наши тела развили различные ответы на увеличение или понижение основной температуры. В случае холода тепло вырабатывается дрожью, в случае жары тела наши потеют и удаляют тепло испарением. Конечно, люди усовершенствовали свою способность к выживанию в экстремальных температурах изобретением одеяний. Такие одеяния позволяют людям исследовать ледяные воды полярных океанов или самые жаркие области пустынь. На Земле температура регулируется подобным же образом, только сложнее. Здесь действует земное альбедо. Альбедо отсылает к цвету планеты и се есть ее способность абсорбировать или отражать свет.

            Темные области, такие как горы, летом, леса или океан абсорбируют тепло от Солнца. Светлые области - такие как пустыни, облачные районы или полярные льды отражают жар от Земли. Как ясно, альбедо не является постоянным. Какие же изменения на поверхности Земли оказывают влияние на альбедо?

            Одним из возможных средств регуляции глобальной температуры является облачный покров над планетой. Взаимодействие атмосферы с океаном является важным фактором. Подумайте, как туман формируется вдоль побережья ранним летом, и вы получите эту идею. Погодные фронты и дождевые завесы обязаны облачному покрову. Океаны покрывают две трети поверхности, и становится ясным, почему формирование облаков над океаном играет такую роль в терморегуляции Земли. Один такой механизм был раскрыт в последние годы, явив связь ядра облачной конденсации и морского фитопланктона, особенно  кокколитофорид.

            Кокколитофориды известны своими известковыми скелетами, составляющими Белые Утесы Довера в Англии. Облака формируются когда водяной пар в атмосфере замерзает или конденсируется.

            Далее, для формирования облаков необходима частица или ядро для собирания воды в капельку. Сии частицы названы ЯОК (Ядра облачной конденсации), или cloud-condensation nuclei (или CCN’s). Водяные пары концентрируются вокруг них и формируются облака. Одной из субстанций действующих как ЯОК является диметил сульфид. Известно, что некоторые водоросли или фитопланктон выделяют малые количества DMS (dimethyl sulphide). Производство DMS морским планктоном может быть достаточным для возникновения формирования облаков и исследования были направлены к выяснению количества выделяемого DMS. Для Геи интересно следующее-возможность того, что фитопланктон может контролировать температуру на Земле регуляцией количества облаков над океаном. Удивительно, но одноклеточные растения в море «держат руку» на термостате Земли. Когда Солнце ярко сияет фитопланктон быстро растет и производит DMS, ведущий к формированию облаков. Затем, прирост облаков понижает температуру, но также блокирует солнечный свет для планктона. В результате, фитопланктон растет медленнее, снижается формирование облаков и температура повышается. Цикл повторяется, саморегулируемым и уравновешенным образом. Достойно глубокого размышления взаимодействие Земли и живых организмов.

            Организмы это жизненная часть всех химических циклов. Теперь следует рассмотреть биогеохимические циклы. Биогеохимические циклы это механизм которым Земные элементы трансформируются и разносятся вокруг Земли. Так как масса Земли (и материальных элементов) постоянна, то земля должна использовать возвратный цикл элементов, чтобы обеспечить их доступность для других процессов. Иначе, целая система застопорилась бы, и земля уподобилась луне.

            Самые обычные биогеохимические циклы это углеродный цикл, азотный и серный. Живые организмы важная составляющая этих циклов. Колоссальные массы материи собираются, трансформируются, переносятся и восстанавливаются действиями живых организмов. Планетарные процессы, управляемые живыми организмами крепят веру в Гипотезу Геи, но не доказывают ее существования. Если после многих десятилетий соберется много фактов поддерживающих гипотезу о том, что наша планета живой и саморегулирующийся организм, то Гипотеза Геи может быть превращена в теорию, подобную теории гравитации.

            Одним из аргументов против Гипотезы является утверждение, что Гея не имеет возможности размножения, в то время как способность к размножению является одним из основных признаков жизни, вместе с передачей генетической информации.

            Человек является средством репродукции Геи. Освоение человеком Космоса, его интерес к колонизации планет, большое количество фантастической литературы о терраформации, дают твердое убеждение в идее Размножения Геи. Вообразите, что человек колонизировал другую планету. Вообразите, что эта планета медленно начала трансформироваться, изменяется атмосфера, формируются полярные шапки, растут растения, возникают облака и изменяется альбедо. Не долго будет эта планета в статичном, забытом виде. Она будет превращена в прекрасное место, живое, дышащее, развивающееся существо. Планета заселенная земными формами жизни… Воплощение силы Геи и продолжение ее существования. Закончим выдержкой из 1-й главы книги Лавлока «Если Гея существует, связь между ней и человеком, господствующим животным существом в сложной живой системе, и возможное поддержание равновесия власти между ними, вопрос первостепенной важности. Гипотеза Геи для тех, кто прогуливается или просто стоит и дивится, восхищается Землей и жизнью, что она несет, и рассуждает о смысле нашего присутствия здесь. Это альтернатива пессимистическому взгляду, рассматривающему природу как примитивную силу, которую следует взнуздать и завоевать. Это также альтернатива такой же угнетающей картине, что наша планета сумасшедший космический корабль, неуправляемый, вечно бесцельно скитающийся по кругу».