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L'hypothèse Gaïa est la théorie initialement avancée par James Lovelock en 1969, mais également évoquée par Johannes Kepler plus tôt, selon laquelle la totalité de la matière terrestre vivante sur Terre (ou sur toute planète sur laquelle la vie s'est développée) fonctionne comme un vaste
organisme (appelé Gaïa, d'après le nom de la déesse grecque), possédant une autorégulation qui adopte en permanence la planète à ses besoins. La
notion de biosphère énoncée par Vernadsky en 1924 allait déjà dans ce sens.
L'hypothèse Gaïa a été par la suite développée en théorie Gaïa par Lynn Margulis.
L'hypothèse de fond de Lovelock est que la biomasse modifie les conditions de vie de la planète afin de rendre celle-ci plus hospitalière (Darwin aurait sans doute dit que seules survivent et se développent, au contraire, les formes de vie pour lesquelles elle est hospitalière). L'Hypothèse Gaïa relie cette notion d'"hospitalité" à l'homéostasie. Un modèle assez simple fréquemment utilisé pour illustrer l'hypothèse originelle est celui de Daisyworld.
Que ce type de système existe actuellement sur Terre ou pas, est toujours ouvert à débat :
L'hypothèse Gaïa est parfois envisagée selon des perspectives philosophiques assez différentes. Certains environnementalistes la voient comme un processus presque conscient, dans lequel l'écosystème terrestre est perçu comme un organisme unique. Certains biologistes la voient plutôt comme une propriété émergente d'un écosystème : alors que chaque espèce poursuit son existence selon ses intérêts, leurs actions combinées compensent les changements environnementaux. Les opposants à ce point de vue indiquent que les êtres vivants dans le passé ont eu des effets majeurs d'évolution plutôt qu'un effet stabilisant : par exemple la conversion de l'atmosphère terrestre depuis un milieu réducteur en un milieu riche en oxygène.
En fonction des interprétations, l'hypothèse peut entrer en conflit avec le néo-darwinisme. Plusieurs biologistes accepteraient le type d'homéostasie du monde Daisyworld, mais ne considèreraient pas la biosphère comme ayant les caractéristiques d'un véritable organisme.
James Lovelock s'est élevé officiellement sur l'usage qui a été fait par la suite de son hypothèse en se réclamant de son nom. Richard Dawkins, quant à lui, insiste sur le fait que la planète n'a que peu de caractéristiques d'un organisme vivant (bien qu'elle en ait quelques-unes), et qu'il lui manque en particulier les notions de compétition, de prédateurs et en bref de pression de sélection pour en faire un organisme au sens de ceux forgés par la sélection naturelle. Il la voit plutôt comme une système vaguement homéostatique, sans aucun des réglages fins et efficaces qui caractérisent les organismes vivants du monde biologique, et qui sont issus de la compétition cumulée sur plusieurs générations. Quelque chose, donc, plus proche d'une simple solution-tampon en chimie, ou de la Loi de Le Châtelier que d'une panthère dans le monde vivant.
Des réactions d'autorégulation du même type ont été observées sur Mars par deux des trois expériences de la sonde Viking, et il n'a pas été possible alors d'en conclure si la vie existait sur Mars ou non.
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