¿Está viva la Tierra?, ¿existe Gaia?

La Hipótesis Gaia fue formulada por primera vez por James Lovelock y Lynn Margulis. La idea de que la Tierra funciona como un ser vivo se puede expresar de forma más rigurosa como que “Gaia es el sistema homeostático que emerge de la interacción entre la biota y la biosfera y cuyo resultado son estados que permiten la permanencia de la vida” o, dicho de otra forma, “ver a la Tierra, o mejor, a la zona de influencia de la vida sobre la Tierra, como si de un organismo vivo se tratase capaz de regular sorprendentemente bien la composición de la atmósfera, los océanos y la litosfera”. Es más, de adaptar el medio ambiente para poder desarrollar una complejidad cada vez mayor. Así lo expresa Carlos de Castro en su Teoría Orgánica de Gaia, que es la base de la introducción teórica de esta entrada.

Algunos ejemplos de esa homeostasis gaiana serían:

• En términos históricos, el planeta ha mantenido la misma temperatura, acidez de las aguas, salinidad del mar y concentración de gases en la atmósfera a pesar de los cambios que se han ido produciendo en el entorno (aumento de la radiación solar, caída de meteoritos, etc.). Esto ha sido gracias al funcionamiento de los ecosistemas.
• Esas condiciones son las óptimas para el desarrollo de la vida. Por ejemplo, la vida se desarrolla mucho mejor a una temperatura de 15ºC que de 65ºC, ya que requiere menos consumo de energía.
• En un organismo como el nuestro, cada molécula de agua que ingerimos pasa unas 200 veces por los riñones antes de que el organismo la deseche (y la emplee luego otro organismo). Esto supone una tasa de reciclado del agua del 99,5%. A nivel planetario, cada átomo de carbono, fósforo o nitrógeno que Gaia obtiene a través del vulcanismo lo recicla entre un 99,5 y un 99,8% antes de que vuelva a incorporarse de nuevo al magma terrestre.

Si Gaia fuese un organismo de organismos, estos últimos deberían estar “al servicio” del organismo mayor, del mismo modo que nuestras células y órganos lo están al conjunto de nuestro cuerpo. De esta forma, deberemos observar comportamientos de organismos ilógicos desde el punto de vista de la supervivencia del individuo o grupo, pero funcionales a Gaia. Además, tendría que apreciarse un alto grado de coordinación (y no de competencia) entre los organismos, como ocurre entre nuestras células. Algunos ejemplos:

• En un bosque lluvioso, una buena parte del agua que llueve proviene de la transpiración de sus plantas. Dicho de otra forma, los vegetales alimentan al conjunto de seres vivos de ese ecosistema. Las plantas terrestres consumen la mayoría de su energía en la transpiración. No en la fotosíntesis, sino en la evapo-transpiración. Por cada julio de energía que una planta ha utilizado del Sol para la fotosíntesis, cien julios los ha utilizado con su bomba de aspiración, evaporando agua en sus hojas y ramas. Pero cualquier árbol que inventara una bomba de ascenso de los nutrientes medianamente eficaz podría evitar la evapotranspiración y ese “desperdicio” energético (ese uso propio de solo un 1% de la energía solar gracias a la fotosíntesis). Por ejemplo, un corazón humano podría hacer el trabajo para una secuoya, con la ventaja añadida de que la secuoya no perdería agua. De este modo, resulta obvio que el árbol trabaja poco para sí (ese 1% que fija de la fotosíntesis), pues trabaja básicamente para Gaia: casi toda la energía que capta del Sol sirve a una función gaiana, de la que también se beneficia.
• El salmón remonta el río y desova en su cabecera no (solo) para sobrevivir, sino para fertilizar el bosque a través del oso que lo pesca. Con ello devuelve a la tierra una parte de los nutrientes que los ríos habían llevado al mar. Por supuesto, el comportamiento del salmón debe permitir la supervivencia de su especie, pero “trabaja” para Gaia. Al ayudar el salmón al reciclado de materia, Gaia se facilita la existencia a si misma y con ello la pervivencia de una diversidad y cantidad de vida mayor.
• Un banco de peces atacado por depredadores tiene menos probabilidades de sobrevivir que si los peces se dispersasen, algo que no sucede. La visión gaiana es que el pez y el banco deben alimentar a los depredadores hasta el punto de que el pez y el banco tienen menos posibilidades de sobrevivir con su comportamiento.
• La urea de los mamíferos contiene energía, pero los mamíferos la “desperdician”, ya que no la metabolizan (salvo en casos de necesidad imperiosa) y la donan al ecosistema, donde es clave para fertilizar el bosque.

Entender los mecanismos homeostáticos que regularían a Gaia es complejo y probablemente escape, más que en una aproximación, a lo que se puede abordar en la educación básica. Sin embargo, sí se puede hacer una introducción a esta interesante y provocadora teoría con obvias implicaciones éticas. Ese es el fundamento de la técnica que os presentamos a continuación.

Ficha de la técnica

Nivel: A partir de 3º de ESO.

Asignaturas: Biología y geología, Ciencias aplicadas, Cultura científica, Ciencias de la Tierra y del medio ambiente, Valores éticos, Tecnología, TIC.

Objetivos: Al final de la técnica el alumnado:

• Conocerá los fundamentos básicos de la Hipótesis Gaia y de la Teoría Orgánica de Gaia.
• Se maravillará con el funcionamiento del planeta.

Temporalización: Entre una y tres clases.

Desarrollo de la técnica

En 1970, John Conway creo una simulación que denominó Juego de la vida. Con ella intentaba representar cómo se comporta la vida. El Juego de la vida se compone de una cuadrícula donde cada cuadrado puede estar en dos posiciones: vivo (morado) o muerto (blanco). Para determinar esto hay solo cuatro reglas:

• Cualquier célula viva con menos de dos células vecinas vivas, muere. La vida necesita vida alrededor para perpetuarse. Somos ecodependientes.
• Cualquier célula viva con dos o tres vecinas vivas, sobrevive.
• Cualquier célula viva con más de tres vecinas vivas, muere. Un exceso de consumo de recursos conlleva la imposibilidad de sobrevivir.
• Cualquier célula muerta con tres vecinas vivas, nace.

Por ejemplo:[Nota: se debe hacer consciente al alumnado que la figura final es la misma que la inicial desplazada en el espacio. Es cómo si se hubiese movido.]

Actividad 1: Construid una cuadrícula de 10×10 y poner 10 células vivas en ella. Analizad cómo evolucionan durante 4 generaciones.

Actividad 2: Corred el Juego de la vida con distintas situaciones de partida y observad lo que sucede. Para ello, usad el siguiente simulador: https://www.samcodes.co.uk/project/game-of-life/

[Nota: No conviene que el alumnado pase demasiado tiempo con el simulador porque las figuras que salen son bastante menos bellas y ordenadas de las que muestran los vídeos que se proyectarán a continuación. Para la resolución de las preguntas finales del ejercicio es mejor que las estructuras que se les queden en la mente sean las de los vídeos.]

Visualizad el siguiente vídeo hasta el minuto 6:20.

Se puede completar con este otro vídeo:

Responded a las siguientes preguntas:

• Según lo mostrado por el vídeo, ¿os parece que la vida es algo dinámico o estático?
• ¿Se relacionan distintos conjuntos de células vivas?
• ¿Hay orden?, ¿y movimiento?
• ¿Se reproduce y expande la vida?
• ¿Os parece bello lo que surge?
• ¿Qué os sugiere el final del vídeo? ¿Podríamos decir que en la vida hay distintas “escalas” de seres vivos que se contienen unos a otros?
• ¿Está viva una célula?, ¿y un corazón?, ¿y un ser humano?, ¿y la Tierra?

Actividad 3: Visualizad el siguiente vídeo hasta el minuto 4:57:

[Nota: El vídeo es complejo y es probable que el alumnado lo comprenda solo superficialmente. Estaría bien proyectarlo un par de veces al menos. El objetivo es que se queden con una idea general de que la Tierra podría estar viva, no que entiendan en profundidad los mecanismos de los que se puede valer para autorregularse.]

A continuación responded las siguientes cuestiones:

• ¿Cuál es la idea básica de la Hipótesis Gaia?
• ¿Por qué se dice que es una “hipótesis”?, ¿qué quiere decir “hipótesis”?

Actividad 4: Buscad información sobre la Hipótesis Gaia y la Teoría Orgánica de Gaia y expresad mediante un mapa conceptual y ejemplos concretos sus bases.

Actividad 5: Intentad explicar los siguientes hechos desde la Hipótesis Gaia y/o la Teoría Orgánica de Gaia:

• El planeta ha mantenido la misma temperatura, acidez de las aguas, salinidad del mar y concentración de gases en la atmósfera a pesar de los cambios que se han ido produciendo en el entorno. Por ejemplo, aunque la radiación solar ha variado bastante, la temperatura se ha mantenido aproximadamente estable gracias a la variación del efecto invernadero. ¿Qué beneficios tiene esta estabilidad?
• En un bosque lluvioso, una buena parte de lo que llueve lo hace por la transpiración de sus plantas. Las plantas terrestres consumen la mayoría de su energía en la transpiración. No en la fotosíntesis, sino en la evapo-transpiración. Por cada julio de energía que una planta ha utilizado del Sol para la fotosíntesis, cien julios los ha utilizado con su bomba de aspiración, evaporando agua en sus hojas y ramas. Pero cualquier árbol que inventara una bomba de ascenso de los nutrientes medianamente eficaz podría evitar la evapotranspiración y ese “desperdicio” energético (ese uso propio de solo un 1% de la energía solar gracias a la fotosíntesis). Por ejemplo, un corazón humano podría hacer el trabajo para una secuoya, con la ventaja añadida de que la secuoya no perdería agua. ¿Por qué no sucede esto?
• Los ríos llevan nutrientes a los mares. Desde esa perspectiva, ¿qué papel cumplen los salmones cuando suben a desovar en los ríos?
• Un banco de peces atacado por depredadores tiene menos probabilidades de sobrevivir que si los peces se dispersasen. ¿Por qué existen bancos de peces?

Actividad 6: ¿Está viva la Tierra?, ¿existe Gaia?

Algunas características básicas de los seres vivos son:

• Mantiene un equilibrio interno. En el caso del cuerpo humano, por ejemplo la temperatura es casi siempre la misma.
• Responde a estímulos externos. Los seres humanos, a través de los sentidos (vista, olfato, gusto, tacto, oído) podemos por ejemplo esquivar una rama que se caiga de un árbol.
• Se autorrepara. Cuando nos hacemos una herida nuestro cuerpo es capaz de sanarse solo.
• Tiene un sistema de obtención de energía y materia del entorno para permitir su funcionamiento. El sistema digestivo y el respiratorio serían parte de ese sistema en nuestro cuerpo.
• Se desarrolla. Crecemos en las etapas infantiles y, posteriormente, centramos nuestras energías en ganar complejidad.
• Se reproduce. Aunque esta no es una función que se produzca en todos los seres vivos en todo momento.

¿Cumple la Tierra con todas estas características? Poned ejemplos y explicar vuestra respuesta.

[Nota: Algunos datos que pueden ayudar a guiar la reflexión del alumnado:

• Homeostasis (equilibrio interno). En términos históricos, el planeta ha mantenido la misma temperatura, acidez de las aguas, salinidad del mar y concentración de gases en la atmósfera. Se puede poner el ejemplo de la temperatura.
• Responde a estímulos externos. La Tierra ha mantenido más o menos la misma temperatura a pesar de los cambios en la radiación solar. Esto lo ha conseguido regulando sus ecosistemas para que las concentraciones de CO2 en la atmósfera aumenten o disminuyan para mantener una temperatura equilibrada.
• Autorreparación. La Tierra en el pasado ha sido capaz de recuperar los equilibrios que tenía. Por ejemplo, cuando cayó el meteorito que hizo que los dinosaurios se extinguiesen, la Tierra fue capaz de volver a retomar los equilibrios de temperatura, acidez de las aguas, salinidad y composición de la atmósfera.
• Metabolismo (sistema de obtención de energía y materia del entorno para permitir su funcionamiento). Los ciclos que hemos visto, como el del agua, serían ese mecanismo de obtención de materia. La energía la obtendría a través del Sol y la usaría de múltiples formas (fotosíntesis, viento, etc.).
• Desarrollo. A pesar de los periodos de extinción masiva de especies, la historia de la Tierra ha sido la de una evolución hacia grados crecientes de complejidad.
• Reproducción. Esta es la característica más complicada, pues desde luego no está claro cómo se puede reproducir Gaia (generar vida en otros planetas), ni que sea el resultado de otro planeta con vida (aunque hay teorías científicas, la panespermia, que sostienen que la vida se originó en la Tierra a partir de virus y/o bacterias que vinieron del espacio exterior).]