Gaia hypothesis

Porträt der Mikrobiologin Lynn Margulis, Mitbegründerin der Gaia-HypotheseDie Gaia-Hypothese wurde von der Mikrobiologin Lynn Margulis und dem Chemiker, Biophysiker und Mediziner James Lovelock Mitte der 1960er-Jahre entwickelt. Sie besagt, dass die Erde und ihre gesamte Biosphäre wie ein Lebewesen betrachtet werden kann; in dem Sinn, dass die Biosphäre – die Gesamtheit aller Organismen – Bedingungen schafft und erhält, die nicht nur Leben, sondern auch eine Evolution komplexerer Organismen ermöglichen. Die Erdoberfläche bildet demnach ein dynamisches System, das die gesamte Biosphäre durch Rückkopplungsmechanismen stabilisiert. Diese Hypothese setzt eine bestimmte Definition von Leben voraus, wonach sich Lebewesen insbesondere durch die Fähigkeit zur Selbstorganisation beziehungsweise Autopoiesis auszeichnen. Die Bezeichnung leitet sich von Gaia, der Erdgöttin und Großen Mutter der griechischen Mythologie, ab. Aus der Gaia-Hypothese ist die Physiologie der Erde (Geophysiologie) entstanden.

Beispiel Sauerstoff

Molekularer Sauerstoff ist eine hochreaktive Substanz, die in kurzer Zeit Verbindungen mit anderen Elementen eingeht und so verschwindet. Eisen rostet, Holz verbrennt. Das Erstaunliche ist nun aber, dass der Sauerstoffgehalt der Atmosphäre konstant ist: Egal, wie viel Eisen rostet und wie viel Holz verbrennt, der globale Sauerstoffgehalt bleibt unverändert. Besonders spannend werde dies, wenn man berücksichtigt, dass „fossile Luft“ aus Eisbohrkernen oder Bernstein eine sehr ähnliche, oft die gleiche Zusammensetzung aufweist wie die heutige. Offensichtlich hat sich, seit das Leben auf dem Land aktiv ist, der Sauerstoffgehalt der Luft nur unwesentlich verändert. Die Gaia-Hypothese besagt, dass das System „Leben“ selbst den Anteil stabil hält.

Beispiel Klimaschwankungen

Zunehmend verdichten sich die Hinweise, dass bis vor 600 Millionen Jahren das Klima extremen Schwankungen ausgesetzt war, die es seitdem nicht mehr gab. Zeitweise war die Erde demnach 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.

Beispiel Salzgehalt der Meere

Der Salzgehalt der Meere liegt konstant bei 3,5 %. Obwohl vom Land weiterhin beträchtliche Mengen an Mineralien gelöst und ins Meer verfrachtet werden, ist der Salzgehalt seit Jahrmillionen nicht mehr gestiegen. Nimmt man an, dass die Mineralfracht in früheren Zeiten ähnlich hoch war wie heute, müsste inzwischen soviel Salz in den Meeren sein, dass höhere Lebensformen nicht mehr existieren könnten. Tatsächlich gibt es Prozesse, die Salz auch wieder aus dem Ozean entfernen. Hierzu gehört zum Einen die Bildung von Lagunen und abgeschlossenen Meeresbecken, in denen sich Meerwasser sammelt, verdunstet und sich auf diese Weise mächtige Salzablagerungen bilden. An der Bildung solcher Lagunen sind riffbildende Organismen beteiligt. Auch dies ist somit nach Lovelock ein Prozess, bei dem die Gemeinschaft der Lebewesen selbst dafür sorgt, dass ihre Lebensbedingungen erhalten bleiben. Zum Anderen werden Methylchlorid und Methyliodid durch Meeresalgen produziert und anschließend in die Atmosphäre freigesetzt. Auch durch diesen biologischen Prozess werden Salzbestandteile wie Chlor aus dem Meerwasser entfernt.

Geschichte

Chemiker, Biophysiker und Mediziner James Lovelock, Mitbegründer der Gaia-HypotheseDie Ursprünge der Gaia-Hypothese liegen im wissenschaftlichen Hintergrund der beiden Forscher James Lovelock und Lynn Margulis. Der Geochemiker Lovelock befasste sich intensiv damit, wie die Biosphäre im Laufe der Erdgeschichte die Erdatmosphäre verändert hat und noch immer verändert. Ein Ergebnis dieser Überlegungen ist die CLAW-Hypothese, die Ende der 1980er Jahre formuliert wurde und sich auf den Zusammenhang von Phytoplankton und Weltklima bezieht. Diese Phänomene, schrieb Lovelock, sind nur verständlich, wenn der Planet als ein einziger lebender Organismus angesehen wird.

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 (Autopoiese). Ein zentrales Kennzeichen von Lebewesen ist zudem die Fortpflanzung.

Quelle: Wikipedia

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