hipotesis gaia

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Hipotesis Gaia

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    LA HIPTESIS GAIA

    Hace unos cuarenta aos un cientfico britnico, James Lovelock propuso un concepto hipottico denominado Gaia en homenaje a la antigua diosa de la tierra. El nombre de Gaia fue puesto con la ayuda de William Golding, el autor de El Seor de las Moscas.

    Lovelock provoc una sacudida en muchos cientficos con una mente ms lgica, sobre todo cuando Lovelock tena fama de ser un cientfico con credenciales slidas, conocido por ser el hombre que haba diseado los instrumentos de algunos experimentos para buscar vida en la superficie de Marte. La teora fue publicada bajo el ttulo de Una nueva visin de la Vida sobre la Tierra, en el marco de unas jornadas cientficas celebradas en Princeton (Estados Unidos).

    Hay que puntualizar que anteriormente a la aparicin de la Teora Gaia, un bilogo ruso llamado Vladimir Vernadsky public en los aos 20 su Teora de la Biosfera con semejantes sugerencias.

    Retrocediendo an ms en el tiempo encontramos muchos otros esbozos de esta curiosa teora. A comienzos del siglo VI a. de C., Tales de Mileto pensaba que determinados elementos aparentemente inanimados podan estar vivos, doctrina conocida como hilozosmo. Una generacin despus Anaxmenes sostena que el aire funcionaba a modo de respiracin del mundo, y Anaxgoras sostuvo que una mente omnipotente controlaba toda la materia, animada e inanimada, an cuando no estaba en toda ella. Hipcrates sostena una visin holstica de la vida: hay una corriente comn, una respiracin comn, todas las cosas se encuentran en simpata. Pitgoras y su escuela de Trotona llegaron a sostener: la Tierra es un ser ntegro, vivo, inteligente, idea que tambin sostuvo Johannes Kepler. En 1785, el cientfico ingls James Hutton present una monografa a la Royal Society de Edimburgo, en la que realiz la siguiente afirmacin: Considero que la Tierra es un superorganismo y que su estudio apropiado debera hacerse mediante la fisiologa.

    La hiptesis Gaia considera que las mltiples formas de vida no solo influyen colectivamente en su medio ambiente para obtener de l condiciones ms favorables para su existencia, sino que la vida misma acta de tal manera que verdaderamente es ella quien regula y controla su medio ambiente. El nombre del planeta vivo, Gaia, no es un sinnimo de biosfera. La biosfera se define como la parte de la Tierra en que normalmente existen los seres vivos. Tampoco Gaia es lo mismo que biota, que simplemente se refiere al conjunto de todos los organismos vivos. El biota y la biosfera tomados conjuntamente forman parte de Gaia. Gaia tiene una continuidad que se remonta en el pasado hasta los orgenes de la vida y que se extiende en el futuro de la medida en que la vida persista.

    La hiptesis Gaia dice que la temperatura, el estado de oxidacin, de acidez y algunos aspectos de las rocas y las aguas se mantienen constantes en cualquier poca, y que sta homeostasis se obtiene por procesos cibernticos llevados a cabo de manera automtica e inconsciente por el biota. La energa solar sustenta estas condiciones favorables para la vida. Estas condiciones son slo constantes a corto plazo y evolucionan en sincrona con los cambios requeridos por el biota a largo de su evolucin. La vida y su entorno

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    estn tan ntimamente asociados que la evolucin afecta a Gaia, no a los organismos o al medio ambiente por separado.

    La hiptesis Gaia no slo contradeca la mayor parte de los postulados cientficos precedentes y pona patas arriba los modelos tericos anteriormente aceptados, sino que pona en entredicho la Teora de la Evolucin de Darwin: la vida se ha ido adecuando a las condiciones del entorno fisicoqumico. La hiptesis Gaia defenda justamente lo contrario: la biosfera es la encargada de generar, mantener y regular sus propias condiciones medioambientales, de forma que se produce una coevolucin entre lo biolgico y lo inerte. Aparte de Lynn Margulis, el nico que tuvo en cuenta el medio ambiente cuando considera el fenmeno de la vida fue J.Z. Young. En 1971 escribi de forma independiente a otros estudios, un capitulo sobre homeostasis en su libro, An Introduction to the Study of Man. Segn sus propias palabras, la entidad que se mantiene intacta, y de la que todos formamos parte, no es la vida de uno de nosotros, sino en ltimas instancia el conjunto de la vida en el planeta. A travs de la teora de Gaia entiende la Tierra y la vida en ella como un sistema, un sistema que tiene la capacidad de regular la temperatura y la composicin de la superficie de la Tierra, y de manera idnea para los organismos vivos. La autorregulacin del sistema es un proceso activo impulsado por la energa libre proporcionada por el Sol.

    La primera reaccin observada despus de la presentacin de la teora Gaia a principios de los aos setenta fue de ignorancia en el sentido ms literal. La mayor parte de la hiptesis de Gaia fue ignorada por los cientficos profesionales. Y slo a finales de los setenta empez a ser criticada. Las crticas de W. Ford Doolittle en CoEvolution Quartely de 1979: Gaia haba sido vista por primera vez desde el espacio y se utilizaron argumentos termodinmicos. Otros dos crticos ilustres fueron el climatlogo Stephen Schneider, de Colorado y el geoqumico H.D. Holland, de Harvard. Preferan explicar los acontecimientos en la evolucin de las rocas, el ocano, el aire y el clima slo mediante fuerzas fsicas y qumicas. Para muchos cientficos, Gaia era un concepto teleolgico que requera ser previsto y planificado por el biota. Al no observar ningn mecanismo de control planetario denegaron su existencia como fenmeno y reclamaron la hiptesis de Gaia como teleolgica.

    Segn Lovelock, la evidencia muestra que la corteza de la Tierra, los ocanos y el are o son el producto directo de las cosas vivas o han sido modificados de forma masiva por su existencia. Tengamos en cuenta que el oxgeno y el nitrgeno del aire provienen directamente de las plantas y microorganismos y que la creta y las calizas son las conchas de cosas vivas que una vez flotaron en el mar. La vida no se ha adaptado a un mundo inerte determinado por la mano muerta de la fsica y la qumica. Los organismos se adaptan a un mundo en que el estado material viene determinado por las actividades de sus vecinos; ello significa que la transformacin del medio ambiente es parte del juego. A escala local, la adaptacin es un mecanismo mediante el que los organismos pueden superar ambientes desfavorables, pero a escala planetaria el acoplamiento entre la vida y su ambiente es tan estrecho que el concepto tautolgico de adaptacin se deriva de la misma existencia. La evolucin de las rocas y del aire y la evolucin del biota no pueden estar separados.

    Existen dos reparos principales a Gaia; el primero, como ya se ha dicho es que se trata de un concepto teleolgico, y que para la regulacin del clima y de la composicin qumica a escala planetaria hace falta una especie de capacidad de prediccin, de

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    clarividencia. El segundo reparo, expresado de forma muy clara por Stephen Schneider, se refiere a que la regulacin biolgica slo es parcial, y que el mundo real es el resultado de una coevolucin de lo vivo y lo inorgnico.

    Lovelock luch con el problema de reducir la complejidad de la vida y el medio ambiente a un esquema simple que pudiera iluminar sin distorsiona: el mundo de las margaritas.

    Imaginemos un planeta casi del el mismo tamao que la Tierra, girando sobre su eje y orbitando, alrededor de una estrella de la misma masa y luminosidad que el Sol. Tiene ms rea continental y menos ocano, pero est bien provisto de agua y las plantas crecern en cualquier parte de la superficie continental donde el clima sea adecuado. Existen margaritas de diferentes colores: oscuras, claras y de colores neutros. La estrella que caliente e ilumina el mundo de las margaritas comparte el Sol el aumentar su emisin de energa a medida que envejece. Al principio de la vida en la Tierra hace unos 3800 millones de aos, el sol era alrededor de un 30 % menos luminoso. En unos cuantos miles de millones de aos ms, ser tan caliente que toda la vida que conocemos ahora morir o deber encontrar otro planeta. El mundo de las margaritas est simplificado. El ambiente se circunscribe a una sola variable, temperatura, y el biota a una sola especie, margaritas. Si es demasiado fro, por debajo de 5 C, las margaritas no crecern; su temperatura ptima se sita alrededor de los 20 C. Si la temperatura sobrepasa los 40 C ser demasiado caliente. La temperatura media del planeta resulta del sencillo balance entre calor recibido de la estrella y el calor perdido en forma de radiacin infrarroja de onda larga. En la Tierra este balance de calor se complica por el efecto de las nubes y los gases como el dixido de carbono. Asumimos que el mundo de las margaritas tiene una cantidad de dixido de carbono, la suficiente para que las margaritas crezcan, pero no excesiva como para que interfiera con el clima. De manera semejante no hay nubes durante el da. Para no estropear la sencillez del modelo siempre llueve de noche.

    La temperatura media del mundo de las margaritas viene determinada por el grado medio de oscurecimiento del color del planeta: el albedo. Si el planeta tiene una superficie oscura o albedo bajo, absorbe ms calor que la luz solar y la superficie se calienta. Si el color es claro, el 70 o el 80 % de la luz solar es reflejada de nuevo hacia el espacio.

    Retrocedamos en el pasado del mundo de las margaritas. La estrella que lo caliente era menos luminosa; en la regin ecuatorial la temperatura del suelo desnudo, 5 C, era suficiente para el crecimiento. Aqu germinaran y floreceran lentamente las semillas de las margaritas. Supongamos que en la primera cosecha se encontraban especies multicoloreadas, oscuras y claras, en proporciones semejantes. Las oscuras se veran favorecidas incluso antes de que la estacin de crecimiento hubiera acabado. Su mayor absorcin de la luz solar en los sitios donde crecan las hubiera calentado por encima de los 5 C. Las margaritas con colores claros estaran en desventaja. Sus flores blancas hubieron palidecido y muerto porque al reflejar la luz solar se hubieran enfriado por debajo de la temperatura crtica de 5 C.

    En la estacin siguiente hubiramos apreciado un predominio de las oscuras, ya que sus semillas seran ms abundantes. Su presencia calentara no slo a las mismas plantas sino que, en la medida que crecieran y se dispersaran por la superficie desnuda,

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    calentaran el suelo y el aire. Se producira una realimentacin positiva que dara lugar a una colonizacin de la mayor parte del planeta por margaritas oscuras. La extensin de las margaritas oscuras se encontrara limitada por un incremento global de temperatura por encima de su ptimo. Cualquier proliferacin adicional de estas margaritas dara lugar a una cada de la produccin de semillas. Adems, cuando la temperatura global fuese alta, las margaritas claras creceran y se extenderan en competencia con las oscuras. El crecimiento y extensin de las margaritas blancas estara entonces favorecida por su capacidad natural para mantener el clima fro.

    Al envejecer la estrella hipottica se hace ms caliente, la proporcin de margaritas oscuras y claras cambia hasta que el flujo de calor es tan grande que incluso la cosecha de margaritas ms blancas no puede mantener el planeta por debajo del lmite superior de 40 C para el crecimiento. El planeta vuelve a ser yermo de nuevo y tan caliente que ya no hay manera de que puedan florecer nuevas margaritas.

    Este ejemplo muestra que una propiedad del medio ambiente global, la temperatura, es regulada de manera efectiva en un intervalo amplio de luminosidad por un biota planetario imaginario, sin necesidad de suponer ninguna capacidad de prediccin o planificacin. Constituye una refutacin definitiva de la acusacin de que la hiptesis Gaia es teleolgica.

    La estrecha interrelacin entre la vida y su medio ambiente, Gaia, incluye:1) Organismos vivos que crecen vigorosamente, explotando cualquier

    oportunidad ambiental posible.

    2) Organismos que estn sujetos a las reglas darwinianas de la seleccin natural: las especies de organismos que dejan ms descendientes supervivientes.

    3) Organismos que afectan a su ambiente fsico y qumico. As los animales modifican la atmsfera mientras respiran tomando oxgeno y exhalando dixido de carbono. Plantas y algas realizan el proceso inverso.

    4) La existencia de limitaciones o ataduras que establecen los lmites de la vida. Puede hacer demasiado calor o demasiado fro; entre los dos extremos existe una temperatura adecuadamente templada, el estado ptimo.

    Otra crtica a la teora, plantea que el concepto de homeostasis planetaria, por y para los organismos vivos, es imposible porque requiere la evolucin de algn tipo de comunicacin entre las especies, adems de una capacidad de previsin y planeamiento. Los autores de esta crtica no tienen en cuenta la evidencia emprica de que la Tierra ha mantenido un clima favorable para la vida a pesar de las mayores perturbaciones, o que la atmsfera tiene una composicin estable a pesar de la incompatibilidad qumica de sus gases componentes.

    La teora de Gaia esperara que la evolucin del medio ambiente qumico y fsico y de las especies se produjera conjuntamente. Habra periodos largos de homeostasis, con cambios pequeos en el medio ambiente y en la distribucin de las especies, que seran interrumpidos por cambios sbitos de ambos rdenes. Estos periodos puntuales podran

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    ser originados internamente por la evolucin de algunas especies poderosas, como el hombre, cuya presencia altera el medio ambiente, o el resultado de influencias externas tales como el impacto de asteroides.

    En la Naturaleza, las relaciones que enlazan el crecimiento con alguna variable ambiental frecuentemente consisten en la combinacin de un crecimiento logartmico sobrepasado por una cada logartmica. Cuando aumenta la concentracin de oxgeno aumenta el crecimiento de los consumidores, pero el exceso de oxgeno es venenoso.

    La teora de Gaia conlleva una visin de la Tierra en la que:1) La vida es un fenmeno a escala planetaria. A esta escala es casi inmortal y

    no tiene necesidad de reproducirse.

    2) Los organismos vivos no pueden ocupar un planeta parcialmente. La regulacin del medo ambiente requiere la presencia de un nmero suficiente de organismos vivos. Cuando la ocupacin es parcial las fuerzas inevitables de la evolucin fsica y qumica pronto lo convertiran en inhabitable.

    3) Nuestra interpretacin de la gran visin de Darwin ha cambiado. Ya no es suficiente decir organismos mejor adaptados que otros tienen ms probabilidad de dejar descendencia. Es necesario aadir que el crecimiento de un organismo afecta a su medio ambiente fsico y qumico, por tanto la evolucin de las especies y la evolucin de las rocas estn estrechamente ligados como un proceso nico e indivisible.

    4) La ecologa teora se ha ampliado. Tomando conjuntamente las especies y su medio ambiente fsico como un solo sistema, por primera vez podemos construir modelos ecolgicos que son matemticamente estables y que sin embargo incluyen un gran nmero de especies en competicin. En estos modelos el incremento de la diversidad entre las especies da lugar a una mejor regulacin.

    Pero Lovelock no se limit a exponer una hiptesis, sino que present una serie de pruebas.

    Los procesos naturales se mueven hacia un incremento del desorden medido por la entropa, cantidad que siempre aumenta. La entropa de una sustancia tiene un valor prcticamente nulo en el cero absoluto a -273 C. Al aadir calor a un cuerpo material no slo aumenta la temperatura sino tambin la entropa. Schrdinger concluy que la propiedad ms sorprendente de la vida es su capacidad de desplazarse hacia arriba contra el flujo del tiempo. La vida es una contradiccin paradjica a la segunda ley, que establece que todo est, ha estado y estar movindose hacia abajo, hacia el equilibrio y la muerte. Sin embargo, la vida evoluciona hacia una mayor complejidad y se caracteriza por una improbabilidad omnipresente. La vida no tiene manera de violar la segunda ley, ha evolucionado con la Tierra como un sistema estrechamente acoplado para asegurarse la supervivencia.

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    Si la segunda ley nos dice que la entropa del universo aumenta, Cmo se las arregla la vida para evitar la tendencia general a la degeneracin? J. D. Bernal escribi la vida forma parte del tipo de fenmenos que son sistemas abiertos o en reaccin continua y son capaces de disminuir su entropa interna a expensas de la energa libre tomada del medio ambiente y subsiguientemente devuelta al mismo en forma degradada. Por el hecho de vivir, un organismo genera entropa continuamente, y provoca un flujo de entropa hacia fuera a travs de sus lmites. Una aportacin crucial de la generalizacin de Schrdinger sobre la vida fue que los sistemas vivos tienen lmites. Los organismos vivos son sistemas abiertos en el sentido de que toman y excretan energa y materia. Son tan abiertos como los lmites del universo. Sin embargo, tambin estn encerrados en una jerarqua de lmites internos. Gaia existe por su nivel nico de reglas de funcionamiento, un nivel sin duda tan complejo como el de los organismos y por tanto digno de contar con su propia ciencia, a la que Jim Lovelock denomina Geofisiologa

    Lovelock lleg a la conclusin de la teora Gaia en un trabajo cientfico para buscar vida en Marte colaborando con la Nasa en el proyecto Vinking. Descubrieron que los plidos colores de los planetas vecinos contrastaban con el tono verde azulado de la Tierra, porque sus atmsferas eran totalmente diferentes. La misma composicin del aire terrestre proclama la innegable existencia de vida. La atmsfera terrestre contiene una gran cantidad de oxgeno libre, lo que indica que tiene que haber algo que lo est reponiendo constantemente. Si no fuera as, hace mucho tiempo que el oxgeno atmosfrico habra reaccionado con otros elementos como el hierro de la superficie y habra desaparecido.

    La Tierra pues tiene una atmsfera dominada por nitrgeno y oxgeno. Solo se encuentran algunas trazas de dixido de carbono, muy por debajo de las expectativas de la qumica planetaria. Tambin hay gases inestables, como el xido nitroso, y gases como el metano que reaccionan rpidamente con el abundante oxgeno.

    La sorprendente improbabilidad de la atmsfera de la Tierra revela la presencia de negentropa y de la invisible mano de la vida. Tomemos por ejemplo el oxgeno y el metan, ambos en proporciones constantes; sin embargo, en presencia de la luz solar reaccionan qumicamente para producir dixido de carbono y vapor de agua. La concentracin de metano es de alrededor de 1,5 ppm en cualquier parte de la tierra. Ello implica que cerca de 1000 millones de toneladas de metano se introducen anualmente en la atmsfera para mantenerlo a un nivel constante. Adems, el oxgeno utilizado en la oxidacin del metano debe ser reemplazado. La nica explicacin posible para la persistencia de esta atmsfera inestable, pero de composicin constante, durante periodos mucho ms extensos que el tiempo de reaccin de sus gases es la influencia de un sistema de control, Gaia.

    Es la vida lo que produce el oxgeno en nuestro aire; y con ese mismo oxgeno cuenta la vida para sobrevivir. Luego la composicin atmosfrica terrestre representa una violacin de las reglas de la qumica. Lovelock descubri en el permanente desequilibrio entre los gases atmosfricos una de las primeras evidencias de intervencin de Gaia. Segn la teora Gaia, la atmsfera no sera saludable para la vida si la biosfera no se encargara de mantenerla en condiciones, intercambiando constantemente sustancias reguladoras entre uno y otro medio.

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    Hacia 1971 viaj a la Antrtica para investigar el ciclo del azufre, descubriendo elcompuesto dimetil sulfuro, del cual hoy se sabe que la fuente principal no es el ocano abierto, sino las aguas costeras ricas en fitoplancton. Este gas, estimula la formacin de ncleos de condensacin para el vapor de agua, elevando la concentracin nubosa..En 1979 public Gaia, una nueva visin de la Tierra (Gaia, a New Look at Life on Herat, Oxford University Press). En ella defina a Gaia como una entidad complejaque afecta a la biosfera de la Tierra, de las ballenas a los virus y de los robles a las algas, la atmsfera, los ocanos y el suelo, con la totalidad, constituyendo un feedback o sistema ciberntico que busca un entorno fsico y qumico que sea ptimo para la vida en este planeta. El mantenimiento de condiciones relativamente constantes por medio del control activo puede describirse de modo conveniente con el trmino de homeostasis.

    En 1987 en la conferencia de Camelford realiz el siguiente comentario: La Tierra est viva, la Tierra es un superorganismo; reconozco que un poco provocativamente, porque pienso que mis colegas necesitan un poquito de provocacin.

    Ese mismo ao expuso que el ciclo de actividad de las algas es lo que en ltima instancia haba determinado la temperatura de la Tierra a lo largo de la historia. La presencia de un alto nivel de dimetil sulfuro producido por las algas estimula la formacin nubosa, oscureciendo la superficie con el consiguiente descenso de las temperaturas. El calor hace crecer las algas y el fro dificulta el crecimiento, comenzando una nueva escala trmica. As defiende Lovelock la autorregulacin de la temperatura por parte de Gaia.

    Al surgir el Sol, este era ms pequeo y templado y su radiacin un 30 % menos intensa. Sin embargo el clima resultaba favorable para la aparicin de las primeras bacterias: no haca un 30 % ms fro, pues habra un planeta devastado por los hielos eternos. Carl Sagan y George Mullen han propuesto la presencia en la ancestral atmsfera de mayores cantidades de amoniaco y dixido de carbono, conservando elcalor e impidiendo que escape hacia el espacio. Cuando la intensidad de la radiacin fue aumentando, la aparicin de organismos devoradores del amoniaco y dixido de carbono habra disuelto la capa protectora, de forma que el exceso de calor pudiese disiparse al espacio: la biosfera misma fue transformando las condiciones ambientales.

    Para Lovelock es ms interesante la cuestin de la cantidad de sal en el mar. Suconcentracin es la adecuada para las plantas y animales marinos. Cualquier aumento sera desastroso. Sin embargo, segn toda lgica cientfica normal, los mares deberan ser mucho ms salados. Los ros estn disolviendo continuamente las sales de los suelos por los que fluyen y las transportan a los mares. El agua de los ros que llega al ocano no permanece en l, sino que se elimina por evaporacin para formar nubes que terminan cayendo de nuevo como lluvia, mientras que las sales que contenan estas aguas no. Luego algo actan para eliminar el exceso de sal en el mar. A veces, las bahas y brazos de mar poco profundos se quedan aislados. El sol evapora el agua y quedan lechos salinos que con el tiempo son recubiertos por polvo, arcilla y finalmente roca impenetrable, de forma que cuando el mar vuelve para recuperar la zona, la capa de sal fsil est sellada y no se redisuelve. De esta forma el mar podra liberarse de exceso de sal y mantener su concentracin salina.

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    En su segundo libro, The ages of Gaia, Lovelock introdujo las nociones postuladas por Hutton, proponiendo una unin de las ciencias de la Tierra en una nueva ciencia, la Geofisiologa.

    Pasemos a estudiar ms en profundidad y por partes las ideas que Lovelock tena acerca de Gaia.

    EL ARCAICOLa vida empez hace tres mil seiscientos millones de aos; hace 3,6 eones, durante un periodo denominado el Arcaico: comprende desde la formacin de la Tierra, hace 4,5 eones, hasta el periodo en que el oxgeno empez a dominar la qumica de la atmsfera, hace 2,5 eones.

    Cmo podemos estar seguros de que el origen de la Tierra est asociado con la explosin de una supernova? Incluso hoy en da la Tierra es radiactiva y est constituida de elementos como el hierro, el silicio y el oxgeno que no pueden ser fabricados en el proceso normal de la evolucin estelar. El calor generado por la desintegracin de los elementos radiactivos es lo que mantiene el interior de la Tierra caliente e impulsa el movimiento de la corteza.

    Los registros de las rocas sugieren que la vida empez entre 0,6 y 1 en despus de que la Tierra se hubiera agregado en forma de cuerpo planetario reconocible. Las rocas sedimentarias ms antiguas de la Tierra que se conocen hasta el momento tienen una edad de 3,8 eones, y proceden de un lugar llamado Isua en Groenlandia.

    El periodo anterior a la vida no ha dejado rocas a partir de las cuales podamos reconstruir los detalles del medio ambiente en que se formaron. Cuatro eones de erosin y desmenuzamiento han borrado el registro. Es posible que haya habido un tiempo de gran violencia, con la cada de asteroides. Esto dej una Tierra tan llena de crteres como la Luna. Fue el periodo llamado, de forma acertada, hadiano, es decir, infernal.

    La atmsfera es una regin de transformaciones qumicas rpidas bajo la influencia de la luz del Sol. La atmsfera tiene la menor masa de todos los compartimentos ambientales con los que la vida se encuentra. Excepto en lo que se refiere a las pequeas concentraciones de gases raros, como el argn y el helio, todos los dems gases del aire han existido recientemente como una parte de los slidos y los lquidos de las clulas vivas. La atmsfera tambin tiene un efecto inmediato tanto sobre el clima como sobre el estado qumico de la Tierra, aspectos de crucial importancia para la vida.

    Antes de que se convirtiese en el hbitat para la vida, la Tierra deba ser un planeta muerto de atmsfera cercana al equilibrio. Sera el estado estacionario abitico.

    Se supone que la Tierra primitiva contena en su superficie los compuestos qumicos a partir de los cuales se form la vida, compuestos denominados orgnicos. No slo la qumica de la Tierra era apropiada para que empezase la vida, tambin el clima. La existencia de los compuestos qumicos de la vida y pre-vida requiere un intervalo de temperatura entre 0 y 50 C. Por tanto la Tierra no poda estar helada ni poda estar tan caliente como par que hirvieran las aguas. La falta de calor de un Sol ms fro podra haber sido contrarrestada por una manta de gas que proporcionara un efecto

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    invernadero. Los gases con ms de dos tomos en sus molculas presentan la propiedad de absorber el calor radiante, la radiacin infrarroja, que escapa de la superficie de la Tierra. Estos gases, como el CO2, el vapor de agua y el amoniaco, son transparentes a la radiaciones visibles e infrarroja cercana, que representan la mayor parte de la energa del espectro solar. De esta forma el calor radiante penetra en el aire y calienta la superficie. Pero estos gases son opacos a la luz infrarroja de longitud de onda larga, que es irradiada por la superficie de la Tierra a la atmsfera inferior. La acumulacin de calor, que escapara al espacio, produce el efecto invernadero

    Podemos aceptar que la vida empez a nivel molecular a partir de procesos equivalentes a las turbulencias y torbellinos. La energa impulsora provena del Sol y de la energa libre de una Tierra caliente y joven. Prigogine y Eigen han formulado los mecanismos fsicos por los cuales productos qumicos y reacciones cclicas se combinan como estructura disipativas de la promovida. Dos geoqumicas, A.G.Cairns-Smith y Leila Coin, han sugerido que los slidos del medio ambiente tuvieron un papel crucial en el origen de la vida. El problema de las estructuras disipativas fluidas es que se disipan demasiado pronto. Si tienen que evolucionar hacia estructuras ms permanentes se necesita algo slido a modo de anclaje.

    Las primeras clulas vivientes pueden haber utilizado como alimentos los productos qumicos orgnicos de su alrededor, as como de cuerpos muertos de otras clulas. Losaportes de materia prima y energa se hicieron rpidamente escasos y en alguna poca temprana los organismos descubrieron como explotar la abundante e inagotable energa de la luz solar para fabricar su propio alimento. Se cree que los primeros fotosintetizadotes utilizaron la disociacin fotoqumica del sulfuro de hidrgeno, que demanda menos energa. Pronto se desarroll la mejor solucin: el uso de la energa luminosa para romper los fuertes enlaces que combinar el oxgeno con el hidrgeno y el carbono. Lo consiguieron bacterias llamadas cianobacterias debido a su color azul-verdoso, y ellas son los predecesores de todas las plantas verdes que existen.

    En la superficie estaban los productores primarios, las cianobacterias que utilizaban la luz del sol para fabricar compuestos orgnicos y replicarse a si mismas. Tambin producan oxgeno, pero la abundancia de productos qumicos inorgnicos reactivos en el medio ambiente mantuvo este gas prximo a su lugar de produccin. Tambin estaban presentes los metangenos, que obtenan materia y un poco de energa a partir del reordenamiento de los compuestos moleculares de los productores. La presencia de estos organismos carroeros probablemente aseguraba la recoleccin continua de los residuos y cadveres de fotosintetizadores y el retorno a las zonas de fotosntesis del carbono esencial en forma de metano y dixido de carbono. Los metangenos no podan, como los animales, comer las cianobacterias y utilizar el alimento que stas haban sintetizado; para hacerlo hubieran necesitado del oxgeno.

    La exitosa evolucin de los fotosintetizadores habra conllevado la primera crisis ambiental de la Tierra. Para obtener su energa los fotosintetizadores habran utilizado como fuente de carbono el dixido de carbono del aire y los ocanos. Las cianobacterias utilizan el dixido de carbono como alimento. Destruan la capa que mantena la Tierra caliente. Durante un tiempo los volcanes pudieron proporcionar una gran cantidad de dixido de carbono, pero la capacidad potencial del sumidero bacteriano habra sobrepasado el aporte de este origen. Si slo hubiera habido fotosintetizadores su florecimiento abundante en los ocanos y en la superficie hubiera reducido el dixido de

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    carbono a niveles muy bajos en unos pocos millones de aos, la Tierra se habra enfriado hasta un estado de congelacin y la vida slo habra perdurado en los sitios en que el calor proveniente del subsuelo hubiera podido fundir el hielo, o bien el medio ambiente terrestre se hubiera desplazado a un ciclo de congelacin y deshielo en la medida que el dixido de carbono de los volcanes se acumulase y fuese eliminado de nuevo. La presencia persistente de rocas sedimentarias desde hace 3,8 millones de eones hasta ahora sugiere que el agua lquido siempre ha estado presente y que la Tierra nunca se ha congelado totalmente. Propone una interaccin dinmica entre los primeros fotosintetizadores, los organismos que procesaban sus productos, y el medio ambiente planetario. A partir de sta se puede desarrollar un sistema estable auto-regulado, un sistema que mantiene la temperatura de la Tierra constante y adecuada para la vida.

    Los fotosintetizadores utilizan dixido de carbono y lo convertan en materia orgnica yoxgeno o su equivalente arcaico, tal como lo hacen las planta hoy en da. El oxgeno habra sido absorbido inmediatamente por la materia oxidable del medio ambiente, el hierro y el azufre en los ocanos. No haba una poblacin significativa de consumidores oxidativos paciendo sobre los fotosintetizadores y devolviendo carbono al medio ambiente en forma de dixido de carbono. No haba oxgeno para que los consumidores respirasen; slo se encontraba el producido y eliminado en yuxtaposicin con los fotosintetizadores. En lugar de los consumidores oxidativos existan los metangenos, carroeros y descendientes de los descomponedores originales de los productos qumicos. Estas bacterias primitivas, slo capaces de existir en ausencia de oxgeno, obtenan la energa para vivir a partir de la descomposicin de la materia orgnica, convirtiendo el carbono en dixido de carbono y metano que devolvan al aire. En el Arcaico, stas sirvieron, como los consumidores de hoy, para devolver al aire casi todo el carbono que haba sido eliminado por los fotosintetizadores.

    El metano es un gas que produce efecto invernadero. Se descompone bajo la luz solar ultravioleta y reacciona con radicales hidroxilo. Cuando la reaccin ultravioleta rompe el metano, los productos se combinan con otras molculas para formar una serie de compuestos qumicos orgnicos complejos. En la alta atmsfera estos productos podran incluir pequeas gotas y partculas, un smog en la alta atmsfera que podra haber modificado el medio ambiente arcaico. Las radiaciones ultravioleta y visible del Sol habran sido absorbidas en su presencia, y la regin en que se produjera la absorcin se habra hecho ms caliente. Esta capa caliente habra actuado como capa deinversin en la baja atmsfera, y habra invertido la tendencia normal de un descenso de temperatura a medida que se asciende desde la superficie.

    La brusca cada de temperatura hace 2,3 eones marca el final del Arcaico y la aparicin de un exceso de oxgeno libre en el aire. Esto dara lugar a una disminucin del metano hasta niveles cercanos a los de la atmsfera contempornea, haciendo imperceptible su papel en el efecto invernadero.

    El modelo est basado en la suposicin de que el crecimiento del ecosistema bacteriano cesaba en el punto de congelacin, era mximo a 25 C, y cesaba de nuevo a temperaturas por encima de 50 C. El sistema evoluciona rpidamente en realimentacin positiva hasta aproximarse a un equilibrio. Pronto se alcanza la estabilidad y el planeta se mantiene en una homeostasis adecuada.

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    De acuerdo con el modelo, existe un gran contraste en la composicin de la atmsfera arcaica antes y despus de la vida. Se observa un incremento del nitrgeno tras el origen de la vida. El mar era ms cido debido al exceso de dixido de carbono y era rico en in ferroso. En estas circunstancias, el in ferroso podra haber secuestrado una proporcin importante de amonio para formar un complejo ferro-amnico estable, en cuya forma se encontrara una parte importante del nitrgeno. Tanto la cada del dixido de carbono como la utilizacin del nitrgeno por la vida habran modificado el balance a favor del nitrgeno gaseoso.

    Aunque el nitrgeno no interviene en el efecto invernadero por s mismo, el incremento de nitrgeno habra duplicado la presin atmosfrica y esto habra incrementado el efecto invernadero del dixido de carbono y el metano.

    Cmo persistieron los ocanos? La vida, en la fotosntesis, divide el dixido de carbono en carbono y oxgeno. Si una parte del carbono queda sepultado en las rocas de la corteza resulta un incremento neto de oxgeno. Tambin hay que considerar las reacciones que ocurren en el fondo del ocano entre el agua y el ion ferroso de las rocas baslticas. El hidrgeno libre producido constituira un alimento par aquellas especies bacterianas que pudiesen obtener energa transformndolo en metano, sulfuro de hidrgeno y otros compuestos menos voltiles que el hidrgeno. El metano descompuesto en la estratosfera por la radiacin ultravioleta podra estratificar laatmsfera y retardar as la difusin de los gases procedentes de la atmsfera inferior, lo que tambin retardara la fuga de hidrgeno al espacio.

    LAS EDADES MEDIASComo el Arcaico, el Proterozoico era un tiempo en el que los ecosistemas de la Tierraestaban poblados por bacterias. En las zonas anxicas de los sedimentos seguan viviendo las bacterias arcaicas, pero en el ocano ligeramente oxidante y en los sedimentos superficiales se desarrollaron unas clulas vivientes ms complicadas, los eucariotas.

    La aparicin del oxgeno como gas dominante en la atmsfera fue el acontecimiento principal que marc un cambio profundo en el estado geofisiolgico de la Tierra. No se sabe si el oxgeno del aire aument de forma rpida. Los ecosistemas adaptados al mundo arcaico resistiran al cambio en la medida que evolucionaran junto con el medio ambiente

    Si el oxgeno era crucial en la evolucin geofisiolgica de la atmsfera, el calcio debi ser el elemento determinante en la geofisiologa de los ocanos y la corteza. Es el tercer in en abundancia en el agua de mar, despus del sodio y el magnesio. Es esencial para la vida, pero muy txico en su estado inico. En caso de que el calcio se encontrara en exceso en los ocanos, tal como ocurre, dicha capacidad hubiera aumentado las oportunidades de supervivencia de un organismo y de su progenie. Estos organismos estaran en ventaja en comparacin con organismos que simplemente tolerasen la presencia de calcio en exceso. En la zona ftica del ocano abierto, el crecimiento de estos organismos habra dado lugar a la deposicin de grandes masas de calcio en el fondo ocenico. La lluvia de conchas marinas microscpicas llamadas frstulos, desde la superficie iluminada a las profundidades acta como transportador, y elementos potencialmente txicos como el cadmio se eliminan de las regiones superficiales.

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    Por otra parte, el dixido de carbono y el calcio son agregados por las comunidades bacterianas para formar estromatolitos. La concentracin de iones de calcio en los ocanos se habra reducido y la vida habra florecido. La ubicuidad de depsitos de calizas de origen ocenico muestra que esta actividad fue exitosa y su desarrollo continuado. Se piensa que la nucleacin de estados supersaturados y otros estados metaestables en la Naturaleza es un proceso geofisiolgico clave y que empez a producirse en el Arcaico.

    La deposicin biolgica de carbonato clcico puede haber sido determinante en el ciclo endgeno (el lento movimiento de los elementos desde la superficie y el ocano a las rocas de la corteza y de nuevo a la superficie). Don Anderson coment en su artculo Science en 1984: La Tierra tambin es algo aparentemente excepcional porque tiene una tectnica de placas activas. Si el dixido de carbono presente en la atmsfera de Venus se hubiera convertido en caliza, la temperatura de la superficie y manto superior descendera. La transicin basalto-ecoglita migrara a profundidades ms someras, dando lugar a que la parte inferior de la corteza se hiciese inestable. Puede existir por tanto la posibilidad de que el movimiento tectnico de placas de la Tierra exista debido a la evolucin de vida generadora de caliza. El fenmeno podra haber sido desencadenado por la actividad de algunos organismos capaces de separar una solucin diluida de bicarbonato clcico en creta y dixido de carbono y as evitar el envenenamiento por calcio.

    Como ya se ha mencionado, la regulacin del contenido de sal es uno de los aspectos ms de los sistemas gaianos. Hay poco organismos capaces de tolerar la sal a concentraciones por encima del 6 por ciento en peso. Se dice que el medio salino interno ptimo para los organismos vivos, refleja la composicin de los ocanos cuando empez la vida. La mayora de clulas sobreviven y se encuentran en condiciones ptimas en un medio cuya salinidad es 0,16 molar. Muchos tipos de clulas sobreviven en la salinidad del agua de mar, 0,6 molar, pero por encima de 0,8 molar las membranas que mantienen el contenido del interior de las clulas se vuelven permeables o se desintegran completamente.

    La concentracin de sal en los mares actuales siempre es alta para los organismos vivos. Los mayores, como los peces, mamferos marinos y algunos crustceos, disponen de mecanismos para regular la salinidad interna a un nivel fisiolgico (0,16 molar). Las ventajas de un medio interno de bajo contenido en sal deben de ser considerables para requerir semejante inversin. Para una clula pequea o una bacteria, la regulacin a escala individual es un lujo que est mucho ms all de sus posibilidades.

    El estrs salino se produce frecuentemente durante la desecacin o la congelacin. Hay bacterias tolerantes a la sal, los halfilos, que viven precariamente en las regiones salinas de la Tierra. Estas bacterias han resuelto el problema directamente desarrollando evolutivamente una membrana de especial estructura que no se altera con la sal. Funciona, pero al precio es que no pueden competir con la mayor parte de bacterias cuando la salinidad es normal. Se encuentran limitadas a sus hbitats remotos y raros, y dependen del resto de la biosfera para mantener la Tierra apta para ellos.

    El problema de la salinidad debe haberse presentado ya en las bacterias arcaicas. Su respuesta al problema consista en sintetizar ciertos compuestos solubles denominados

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    betanas de azufre y nitrgeno. Estos solutos neutros sustituyen a la sal y no son txicos para la clula. Cuando estos compuestos estn presentes en las clulas y en el medio, la congelacin o la desecacin ya no dan lugar a una concentracin de sales nocivas. Por tanto, el mantener los ocanos tan diluidos como sea posible representa una ventaja para el biota.

    El nico modo de eliminar las masas de sal de los ocanos sera el aislamiento de agua ocenica en lagunas seguido de la evaporacin posterior del agua. Esto habra requerido la edificacin de grandes arrecifes de caliza para atrapar la sal en lagunas evaporticas.

    Para que se formen estas lagunas se necesitan barreras que las separen del mar. El proceso clave en esta actividad es la deposicin de carbonato clcico. El dixido de carbono en el aire reacciona continuamente con las rocas alcalinas de la superficie terrestre para formar bicarbonatos. Una reaccin importante de este tipo es la que se produce entre rocas de silicato clcico y el dixido de carbono disuelto en el agua superficial. El producto final es una disolucin de cido silcico y bicarbonato clcico que fluye con los ros hacia el ocano. En ausencia de vida los iones de calcio y bicarbonato pueden coexistir en un ocano ligeramente cido y el aporte continuo de ambos dara lugar, a la larga, a la cristalizacin espontnea de carbonato clcico. Sin embargo, se tratara de una deposicin ms o menos aleatoria.

    Los depsitos de caliza en el mundo real estn relacionados en su mayor parte con la accin de los organismos vivos. La caliza no se deposita de forma aleatoria. La precipitacin de carbonato clcico por colonias de microorganismos tiene lugar de manera predominante en las aguas someras alrededor de los mrgenes continentales donde la abundancia de nutrientes y bicarbonato clcico es ms alta. Sin ninguna planificacin o previsin, los constituyentes de aquellas estructuras vivas, los estromatolitos calizos, se concentraran en la costa y a la larga formaran lagunas en las que el agua de mar se evaporara progresivamente depositndose sal. Al principio la formacin de arrecifes slo habra tenido un efecto local pero, a lo largo del tiempo, la mera presencia de la masa de caliza habra empezado a afectar la corteza deformable de la superficie terrestre hundindola, y aumentando as el tamao de las lagunas. Siempre habra nuevos constructores de orca que colonizaran la superficie de un arrecife a medida que el terreno se hundiese, lo que tendera a mantener intacta la laguna.

    A lo largo del tiempo ha ido incorporndose sal a los ocanos desde la litosfera y eliminndose de nuevo. Una parte de esta sal se deposita en lechos evaporticos y queda enterrada por los sedimentos. Estos depsitos pueden quedar temporalmente expuestos al aire de modo recurrente por los movimientos tectnicos y la meteorizacin, liberndose de nuevo los contenidos al mar. Sin embargo, tambin hay nuevas lagunas evaporticas formndose continuamente. El balance de erosin y formacin parece haber mantenido secuestrada en lechos evaporticos una cantidad de sal suficiente para mantener los ocanos con un bajo contenido de sal y aptos para la vida.

    Durante el Proterozoico evolucion un nuevo tipo de clulas, las que tienen ncleo,denominadas eucariotas,

    El oxgeno abri un hbitat nuevo para los organismos que pudieran sobrevivir en l y aprovecharlo. El primero de los organismos que conseguan energa combinando la materia orgnica con oxgeno habra coexistido pacficamente con los fotosintetizadores

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    alimentndose de sus residuos y cadveres. Luego apareceran consumidores, organismos que aprendieron a comer alimentos frescos y que ingeran a los fotosintetizadores. El destino normal sera la digestin, pero a veces el organismoingerido se convierte en un agresor, pudiendo derivar hacia una coexistencia pacifica beneficiosa para ambos. De esta manera los cloroplastos tienen como ancestros las cianobacterias arcaicas (proceso de endosimbiosis descrito por Lynn Margulis).

    Cual era la concentracin de oxgeno del Proterozoico? Permaneci alrededor del 0,1 al 1 por ciento o aument hasta los niveles actuales o incluso ms?

    El oxgeno libre tiene dos fuentes: la fuga de hidrgeno al espacio y la deposicin de carbono y azufre. El secuestro de hidrgeno elemental por carbono o azufre siempre deja oxgeno libre detrs. Una vez que aparece oxgeno libre en el aire, la fuga de hidrgeno se reduce progresivamente. Es debido a que en una atmsfera de oxgeno slo pueden existir trazas de hidrgeno o gases que lleven hidrgeno como el metano. La nica excepcin es el agua, que no puede oxidarse ms, y queda confinada a la atmsfera inferior por las bajas temperaturas que existen en la base de la estratosfera donde queda congelada.

    Una vez la fuga de hidrgeno se hizo insignificante, la nica manera de introducir ms oxgeno era separando carbono y azufre elemental del dixido de carbono y los sulfatos. Cuando el carbono y azufre separados quedan enterrados en los sedimentos antes de que tengan oportunidad de reaccionar de nuevo con el oxgeno, se produce un incremento neto de este gas en el aire.

    Este proceso de separacin empieza con la fotosntesis que divide el dixido de carbono en carbono y oxgeno. Este penetra luego en el aire, y en las partes vivas y muertas de las plantas y bacterias. La mayor parte de este material carbonoso es oxidado por los consumidores pero un poco, cerca del 0,1 por ciento, queda enterrado de manera ms o menos permanente. Una parte de carbono de los sedimentos intervienen en la reduccin de los sulfatos a sulfuros. La deposicin de sulfuros tambin deja un incremento neto de oxgeno en el aire. El carbono y los sulfuros quedan incluidos en las arcillas y calizas sedimentarias. La sedimentacin puede llevarse a cabo de manera que se formen combustibles fsiles, carbn y petrleo, aunque stos slo representan una pequea proporcin del carbono total y del azufre de los sedimentos.

    La tasa de deposicin de carbono ha sido constante a lo largo de la historia de la vida en la Tierra; hay muy poca diferencia entre el Arcaico y ahora. El misterio puede resolverse debido a que si slo haba trazas de oxgeno, la proporcin de consumidores aerbicos sera menor que ahora. Es decir, los metangenos y otros organismosanaerbicos digeran casi todos los productos fotosintticos y dejaban en los sedimentos la misma cantidad de carbono que ahora. En parte, la elevada tasa actual de fotosntesis se debe seguramente al reciclado rpido de carbono por los consumidores que respiran oxgeno. En el Proterozoico haba consumidores que se alimentaban de materia orgnica y utilizaban el oxgeno para metabolizarla.

    La cuestin clave es que la produccin de oxgeno viene determinada por la cantidad de carbono depositado y esto a su vez depende de la cantidad de productos de los fotosintetizadores que llegan al sector anxico. Si los consumidores devorasen toda la materia orgnica no quedara ninguna para ser enterrada, y por tanto, no habra fuente

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    de oxgeno. La tasa de deposicin de carbono ha sido ms o menos constante entonces la conclusin es que el aporte de oxgeno de esta fuente tambin ha sido constante. En el Arcaico todo este oxgeno se gastaba en oxidar las sustancias reducidas presentes en el ambiente y las introducidas en el mismo.

    Pero cuando se empez a disponer de oxgeno libre, los consumidores comenzaron a utilizar una proporcin creciente del mismo. La permanencia de ecosistemas anxico en el Arcaico aseguraba el enterramiento continuo de carbono y un aporte continuo de oxgeno al aire. Qu es lo que determinaba el nivel de oxgeno en el aire? Desde el punto de visa de la geofisiologa podemos suponer que la toxicidad inherente al oxgeno no fue totalmente vencida por los sistemas antioxidantes y por las enzimas de los organismos del sector aerbico. En estas circunstancias el oxgeno mismo podra haber establecido su propio lmite inferior y un lmite superior para la mayora de los seres vivientes.

    El ciclo de oxgeno no puede desconectarse del ciclo del dixido de carbono; una subida del oxgeno implica una cada del dixido de carbono. Por otra parte, el ciclo del dixido de carbono est acoplado con el clima, y ste a su vez afecta tanto al crecimiento de los consumidores como de los productores. El bucle de realimentacin entre dixido de carbono y clima estabilizara el sistema de forma adicional. Una vez superada la crisis de oxgeno el Proterozoico pudo ser un tiempo confortable para Gaia. El nivel natural de dixido de carbono habra proporcionado un clima agradable y no se necesitara un gran esfuerzo para regularlo.

    Durante el Proterozoico continu la lluvia constante de asteroides. Aparte de numerosos objetos pequeos hubo por lo menos diez que causaron daos a Gaia. La capacidad de recuperacin tras perturbaciones grandes es una prueba de la salud de los sistemas geofisiolgicos. El hecho de que la vida haya persistido y se haya recuperado de tantas de estas catstrofes proporciona todava ms evidencia de la existencia de un sistema homeosttico poderoso en la Tierra.

    TIEMPO MODERNOLa llegada de grandes comunidades de clulas de cuerpo blando alter la superficie de la Tierra y el ritmo de vida en ella: plantas que podan permanecer de pie sostenidas por estructuras de races profundas en el suelo, consumidores que podan trasladarse por el suelo y tambin por el aire o el mar. Su presencia marca el perodo denominado Fanerozoico, que abarca desde el Cmbrico, hace unos 600 millones de aos, hasta la poca actual.

    Si consideramos que Gaia es un organismo vivo, el Fanerozoico se puede considerar como el estado ms reciente de su vida, en el que todava se encuentra. Los gelogos indican que la transicin del Proterozoico al Fanerozoico ocurri hace unos 570 millones de aos.

    Centrmonos en el oxgeno. Este gas proviene de la utilizacin de la energa solar por los cloroplastos verdes dentro de las clulas para convertir dixido de carbono y agua en oxgeno libre y productos qumicos. La mayor parte del oxgeno es usada de nuevo por los consumidores, que comen las plantas y las algas, oxidan el alimento y devuelven el dixido de carbono al aire y al mar. Es necesario un equilibrio porque la supervivencia

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    de plantas y algas se vera amenazada sin los consumidores. En la atmsfera slo hay reserva de dixido de carbono para unos pocos aos. La desaparicin de los consumidores sera desastrosa para las plantas. No slo se acabara el dixido de carbono para la fotosntesis, sino que habra cambios climticos muy importantes. No menos importante, el reciclado de nutrientes y la regeneracin del suelo desapareceran.

    El oxgeno tambin se gasta en reacciones con gases como los sulfurosos emitidos por los volcanes, o las especies qumicas reductoras de las rocas gneas que solidifican a partir del magma que emerge a travs de la corteza ocenica. El oxgeno se mantiene a un nivel constante debido a la sedimentacin de una pequea proporcin de carbono fotosinttico, cerca del 0,1 %, justo lo necesario para equilibrar las prdidas. Se sabe que el nivel de oxgeno debe de haber cambiado al final del Proterozoico debido a las nuevas formas de vida que aparecieron.

    Cuando los organismos vivan principalmente en el agua o en la superficie terrestre, el lmite mximo de concentracin de oxgeno estara determinado por su toxicidad. En semejantes ecosistemas los incendios eran un problema menor. Dichos ecosistemas podra haber tolerado una atmsfera que contuviera hasta el 40 % de oxgeno, siempre que la presin atmosfrica suplementaria no acelerase el efecto invernadero para dar lugar a un clima demasiado caliente.

    Sin embargo, los eucariotas nadadores que aparecieron en el Proterozoico temprano no necesitaran mucho oxgeno, ya que el gas podra difundirse fcilmente a travs del pequeo espesor de las paredes de sus microscpicas clulas; una cantidad tan pequea como el 0,1 % habra sido suficiente. Los organismos ms grandes que aparecieron en el Fanerozoico, tales como los dinosaurios, que estaban formados por volmenes masivos de clulas en yuxtaposicin, slo podran haber existido en un ambiente ms rico en oxgeno.

    Tiene que haber un lmite superior para la concentracin de oxgenos a la que estos animales pueden vivir debido a los efectos txicos de este gas.

    Por qu aument el nivel de oxgeno? Al final del Arcaico el aporte de especies qumicas reductoras (sulfuros e in ferroso) de la Tierra primitiva fue insuficiente para compensar el flujo de oxgeno proveniente de la deposicin de carbono, y el oxgeno aument. En el Proterozoico temprano se lleg a un estado estacionario a baja concentracin. Este nivel provena de un balance entre las necesidades de los consumidores y la toxicidad del oxgeno para los fotosintetizadores primitivos. No existe una transicin tan claramente definida en el Proterozoico como la que corresponde a la aparicin del oxgeno hacia el final del Arcaico. No se sabe por qu empez a subir de nuevo el nivel de oxgeno, aunque Robert Garrels propone que ello se encuentra asociado con el desarrollo de bacterias que reducen el sulfato. Ello hubiera dado lugar a la deposicin de una parte mayor de los materiales producidos por los fotosintetizadores en forma de azufre o sulfuros, dejando detrs un exceso de oxgeno en el aire. Las reacciones de este oxgeno libre con otros elementos tales como el carbono y el azufre liberaran cidos a la atmsfera lo que aumentara la erosin de las rocas de la corteza y liberara ms nutrientes, dando lugar a una mayor abundancia de organismos vivientes. Esta retroalimentacin positiva sobre el aumento de oxgeno continuara hasta que las desventajas de su presencia superasen a los efectos beneficiosos.

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    En algn momento de este periodo los organismos empezaron a sintetizar a gran escala los precursores de ligninas y cidos hmicos. Debido a las propiedades de la lignina dara lugar a un incremento de la tasa de acumulacin de carbono si se sintetiza en grandes cantidades, y con ello tambin aumentara la tasa de produccin de oxgeno.

    El oxgeno ha permanecido en una concentracin constante del 21 % en volumen durante todo el Fanerozoico. Esta constancia se encuentra en las capas sedimentarias que contienen carbn vegetal. La presencia de carbn vegetal implica fuego, probablemente incendios forestales. Estos indican lmites muy definidos para la cantidad de oxgeno atmosfrico. Andrew Watson mostr que los incendios no pueden empezar, ni siquiera en zonas secas, cuando el oxgeno se encuentra por debajo del 15 %. Por encima del 25 % los incendios son tan intensos que incluso la madera hmeda de las selvas tropicales se quemara en una conflagracin espantosa. El oxgeno se encuentra en una concentracin del 21 %, cerca del punto medio entre estos lmites.

    Podra ser que los mismos incendios regulasen el oxgeno. No hay escasez de rayos para dar lugar a su ignicin. Si los incendios son los reguladores no puede tratarse de una relacin simple. El oxgeno del aire proviene de la acumulacin del carbono. Los consumidores son eficientes y slo el 2 % del carbono fotosintetizado alcanza los sedimentos, de donde un 95 % se devuelve al ambiente oxidante en forma de metano. As, slo una parte de cada mil del carbono fijado por las plantas queda enterrado en las profundidades. Por otra parte, la combustin es ineficaz. Por tanto los incendios pueden dar lugar a la acumulacin de mucho ms carbono porque el carbn vegetal es totalmente resistente a la degradacin microbiana. Podra existir un efecto de retroalimentacin positivo para la acumulacin de oxgeno, pero ste pronto dara lugar a tal devastacin de las selvas que la produccin de carbono caera hasta el punto en que el oxgeno se encontrara cerca o por debajo del nivel actual. Entonces se repetira el ciclo. Las capas de carbn vegetal que se encuentran en los sedimentos sugieren la existencia de incendios recurrentes, pero la proporcin de carbono acumulado que existe en forma de carbn vegetal es pequea para justificar la existencia de este ciclo.

    Una regulacin ms sutil en relacin con el fuego consistira en la utilizacin del fuego por algunas especies de rboles como arma para mantener su posicin del territorio. La precisa regulacin del fuego para dar lugar a un nivel de oxgeno tan conveniente como el 21 % sugiero que en ello juegan un papel crucial partes importantes de las plantas, inflamables o no, que son las vctimas y los beneficiarios del proceso.

    El dixido de carbono se encuentra ahora a slo 340 ppm en volumen. La Tierra primitiva tena probablemente 1000 veces ms dixido de carbono. A medida que el Sol se calentaba ocurran dos procesos: el incremento en la tasa de evaporacin de agua de mar y, por tanto, de lluvia y un incremento de la tasa de reaccin de dixido de carbono con las rocas. Actuando de manera conjunta incrementaran la tasa de erosin de las rocas y as disminuira el dixido de carbono. Habra una retroalimentacin negativa en el aumento de la temperatura en la medida que aumentase el calor procedente del Sol. Pero este modelo no puede explicar los hechos. El dixido de carbono predecido para la poca presente sera 100 veces superior.

    Este modelo, no obstante puede ser factible si se incluyen en l los organismos vivientes. En cualquier punto de la Tierra en que se examine el suelo de una regin bien

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    cubierta por la vegetacin, el contenido en dixido de carbono es del orden de 10 a 40 veces superior al que se encuentra en la atmsfera. Lo que ocurre es que los organismos apartan el dixido de carbono del aire y lo conducen a las partes profundas del suelo donde puede reaccionar con las partculas de las rocas y ser eliminado. El dixido de carbono entra en contacto con las rocas de silicato clcico y reacciona con las mismas para formar carbonato clcico y cido silcico. Estos productos se disuelven en el agua subterrnea y entran a formar parte de las corrientes y los ros, incorporndose al mar.

    En el mar, los organismos marinos continan el proceso de incorporacin a los sedimentos secuestrando el cido silcico y el bicarbonato clcico para formar sus conchas. Los productos de la erosin de las rocas (caliza sedimentaria y slice) son enterrados en el fondo del mar e incorporados al magma por el movimiento tectnico de placas. Si no hubiese vida el CO2 de la atmsfera tendra que interaccionar con el silicato clcico de las rocas mediante procesos inorgnicos CO2 que ahora se observa, la concentracin de este gas tendra que ser mucho mayor, quiz del orden del 3 %.

    Luego ya se tiene una explicacin de la baja concentracin de dixido de carbono en la atmsfera actual. Sin embargo, a medida que el Sol se torna ms caliente, este mecanismo tiene pocas posibilidades de mantener el planeta fro. Hay una relacin inversa entre la abundancia de dixido de carbono y abundancia de vegetacin.

    Hay que destacar que en el Mioceno, hace unos 10 millones de aos, se desarroll un tipo nuevo de planta capaz de crecer a concentraciones de dixido de carbono ms bajas. Estas plantas nuevas sustituirn a las anteriores y sern capaces de desarrollarse incluso a concentraciones ms bajas del dixido de carbono para compensar el calor creciente del Sol. Sin embargo, ello ser una solucin temporal, porque si asumimos que la situacin actual se mantendr en el futuro, en un tiempo tan corto como dentro de 100 millones de aos, el Sol se habr calentado lo suficiente como para que la concentracin de dixido de carbono en la atmsfera tenga que ser nula para mantener la temperatura media actual. Tambin podra suceder que evolucionara un ecosistema que se encontrase cmodo a una temperatura media de hasta 40 C. La crisis del dixido de carbono es importante, pero no necesariamente tiene que amenazar la vida de Gaia.

    Segn el autor, si en cuanto a que la poca glacial es el estado preferido de Gaia, entonces los periodos interglaciares como el presente representan un fallo temporal de regulacin. Cmo se ha llegado a l?

    Es conocido que los sistemas activos de regulacin o control exhiben inestabilidades cuando llegan al lmite de su rango operacional.

    An no se conoce la causa de las glaciaciones, aunque se sabe que es un fenmeno peridico con pequeas oscilaciones en la cantidad de radiacin solar que llega a la Tierra y con las variaciones a largo plazo de la inclinacin y la rbita de la Tierra. Esta relacin astrofsica entre glaciacin y rbita e inclinacin de la Tierra fue propuesta por Milutin Milankovich.

    La geofisiologa sugiere que, para regular el clima frente a un incremento creciente en el calor del Sol, los glaciares son el estado normal y los interglaciares, como el presente, los patolgicos.

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    Un mundo semejante es inherentemente inestable. Si una tendencia al calentamiento, como el efecto Milankovich, diera lugar a una disminucin de zonas terrestres, el efecto combinado del incremento del dixido de carbono junto con el efecto geofsico retroactivo de una disminucin en el rea de reflexin constituida por la cubierta de hielo y de nieve dara lugar a un incremento acelerado de la temperatura y del dixido de carbono. El sistema tambin sera inestable desde un punto de vista biolgico.

    La circularidad de las descripciones de los sistemas de control fisiolgico dificultan la eleccin de un punto de partida. Qu fue primero, el nivel bajo de dixido de carbono y la cubierta de nubes densas o la baja temperatura?

    En un organismo vivo se utiliza ampliamente el azufre tanto de forma estructural como funcional. El ciclo natural del azufre requiere la emisin desde los ocanos de grandes cantidades de sulfuro de hidrgeno para compensar las prdidas de azufre, en forma de in sulfato, generadas por el lavado de los ros. Sin ningn tipo de retorno de azufre, los organismos terrestres pronto habran agotado este elemento esencial.

    Los lugares propuestos para la regulacin de la masa de nubes por emisiones de azufre son las reas desiertas de los ocanos tropicales, el 40 % del rea de la superficie de la Tierra. Son de productividad baja en comparacin con las plataformas continentales y las aguas continentales. Casi se encuentran carentes de vida, como los grandes desiertos terrestres que se extienden a 30 de latitud norte y sur del ecuador.

    Las algas que se encuentran en la superficie de estos ocanos desrticos no producen los precursores de los ncleos de condensacin de nubes para beneficio nuestro ni como parte de un gran diseo para mantener fro el planeta. El proceso debe tener sus orgenes en los efectos ambientales locales de la bioqumica algal.

    La concentracin de sal en el mar, como ya se ha mencionado es alta para los organismos vivos. Para los organismos unicelulares o los pequeos organismos flotantes, incapaces de regular su salinidad interna, la sntesis de las betanas puede haber consistido en el medio ms energtico, de conseguir un medio interno bajo en sal. De nuevo, la eleccin natural hubiera tenido que ser el propionato de dimetilsulfonio, porque el azufre es abundante mientras que el nitrgeno es escaso. El propionato de dimetilsulfonio permanece en las clulas de las algas durante toda su vida, pero cuando mueren o son ingeridas se dispersa en el ocano donde se descompone para dar lugar a sulfuro de dimetilo. Este gas es oxidado rpidamente en el aire por los ubicuos radicales hidroxilo hasta que casi todo l se convierte en cido sulfrico y metanosulfrico. Los vapores de estos cidos son transportados junto con los movimientos del aire hasta que alcanzan las alturas supersaturadas con vapor de agua, donde actan como ncleos de condensacin de nubes.

    La fuga de sulfuro de dimetilo al aire podra reportar beneficios inesperados para las algas. La cubierta adicional de nubes debida a la presencia de ncleos de cido sulfrico altera el clima local.

    Los ocanos se vuelven ms salados cuando el agua se congela en los casquetes polares, lo que puede dar lugar a un incremento en la emisin de sulfuro de dimetilo, y de nubosidad, y as a una retroalimentacin positiva hacia ms enfriamiento. Puede ocurrir

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    que la gran biomasa asociada con las glaciaciones proporcione ms nutrientes a la vida ocenica y as permita el mantenimiento de ms algas.

    EL MEDIO AMBIENTE CONTEMPORNEODesde el punto de vista gaiano la evolucin del medio ambiente esta caracterizada por periodos de estabilidad interrumpidos por inesperados cambios abruptos. El medio ambiente nunca ha sido tan inhspito como para amenazar la existencia de la vida en la Tierra, pero durante estos cambios bruscos las especies residentes sufrieron catstrofes de escala enorme. Nosotros mismos hemos sido un producto de esta catstrofe.

    DE NUEVO, EL DIXIDO DE CARBONOEl dixido de carbono ha desempeado un papel contradictorio en la Tierra. Es el alimento para la fotosntesis y por tanto para toda la vida, el medio mediante el cual la energa de la luz solar se transforma en materia viva. Ha servido para mantener la Tierra caliente cuando el Sol era fro, una proteccin que, ahora que el Sol es caliente, se est haciendo delgada. Sin embargo, tambin es nuestro sustento. El biota en todas las partes del mar y de la tierra trabaja para bombear dixido de carbono del aire de manera que el dixido de carbono que emerge de los volcanes no nos ahogue. Sin este bombeo constante, este gas aumentara su concentracin en unos centenares de miles de aos hasta niveles que haran de la Tierra un sitio inhspito para la vida.

    Para los humanos, unos cuantos de cientos de miles de aos es algo casi indistinguible del infinito. Gaia tiene razones para preocuparse por este descenso a largo plazo de dixido de carbono. Ahora bien, el incremento de dixido de carbono como consecuencia de la combustin de productos fsiles solamente es para ella una perturbacin menor que dura slo un instante. Ella tiende a compensar la disminucin.

    La humanidad puede haber elegido un momento muy inconveniente para aadir dixido de carbono al aire. Lovelock piensa que el sistema de regulacin del dixido de carbono est cerca del final de su capacidad estabilizadora. El aire de los tiempos recientes ha tenido una concentracin inadecuadamente baja en dixido de carbono para la mayor parte de la vegetacin. Estn evolucionando nuevas especies con una bioqumica diferente. Estas especies nuevas, las plantas C4 pueden vivir con niveles muy bajos de dixido de carbono y dentro de un tiempo pueden que reemplacen a los modelos C3 viejos. Sabemos que el dixido de carbono ha disminuido su concentracin a lo largo de la historia de la Tierra, pero subi desde 180 a cerca de 300 ppm en unos cientos de aos al final de la ltima glaciacin. Una subida rpida como sta slo puede haber sido originada por un fallo en el bombeo.

    La velocidad y la proporcin de la subida del dixido de carbono resultado de nuestras actuaciones, es comparable con la del incremento natural de finales de la ltima Edad del Hielo. Parece ser que en algn momento del siglo que viene el incremento ser probablemente igual al causado por el fracaso de las bombas hace 12.000 aos. Por tanto, el cambio climtico sobre el que tenemos que pensar es posiblemente tan importante como el ocurrido entre la ltima Edad de Hielo y ahora. Un cambio que transformara el invierno en primavera, la primavera en verano y el verano en algo habitualmente tan caliente como el verano ms caliente del que podamos acordarnos.

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    Quiz si la dejsemos a su aire Gaia podra absorber el exceso de calor y dixido de carbono que le llega. Sin embargo, no se deja a Gaia actuar por s sola; adems de los incrementos de dixido de carbono tambin estamos eliminando una parte de la vida vegetal, las selvas y los bosques, que mediante una respuesta de crecimiento extra podran contrarrestar el cambio.

    Las consecuencias de la distorsin de un sistema que est balanceado precariamente, en los lmites de su estabilidad son probablemente mucho ms importantes que los efectos directos y predecibles de la adicin de dixido de carbono un sistema estable. Tanto la teora de control como la geofisiologa nos indican que la perturbacin de un sistema que se encuentra cerca de una inestabilidad puede dar lugar a oscilaciones, cambios caticos o colapso.

    ACIDEZEl efecto invernadero del CO2 no es el nico problema consecuente de la combustin de productos fsiles. En las regiones templadas del hemisferio norte existe un incremento de la mortalidad y morbilidad de los ecosistemas. Los rboles y la vida de los lagos y ros se encuentran particularmente afectados, relacionados con el incremento de las precipitaciones cidas y dado el dao que hace a los ecosistemas forestales.

    Se podra decir que la culpa es del oxgeno, pues si no existiese no habra xidos de nitrgeno ni de azufre y por tanto no habra lluvia cida. Mucho antes de que los seres humanos existiesen la lluvia que caa era cida. La acidez natural era debida al cido carbnico, cido frmico, cido ntrico, sulfrico, metanosulfrico y clorhdrico. Pero la lluvia que caa no causaba dao porque se encontraban muy diluidos. Bsicamente estaban producidos a partir de la oxidacin de los gases emitidos por los seres vivos.

    De nuevo, la contaminacin por lluvia cida es un problema de dosis: la polucin se produce debido a un incremento hasta niveles intolerables de cidos que antes estaban a concentracin benigna.

    La fuente menospreciada de cido es el transportador natural de azufre, el sulfuro de dimetilo. La emisin de este gas por parte de floraciones fitoplanctnicas en la superficie de los ocanos alrededor de Europa occidental es tan grande que puede ser comparada con la emisiones totales de azufre por la industria de esta regin.

    Por qu no se ha observado contaminacin hasta ahora? La industrializacin no slo ha incrementado la carga total de cido sino que tambin ha aumentado la abundancia de xidos de nitrgeno y otras especies qumicas provenientes de la combustin. Estas pueden reaccionar bajo la luz del Sol y producir hidroxilos, un potente oxidante. La fuente ms importante de estos productos es la mquina de combustin interna de los automviles. Debido a ello, el sulfuro de dimetilo que se sola oxidar lentamente sobre toda Europa puede ahora verter su carga cida rpidamente en las regiones cercanas a la costa en que el aire del mar se encuentra con el aire contaminado.

    Por otro lado, las floraciones de algas emiten sulfuro de dimetilo, aparentemente estimuladas por los aportes ricos en nutrientes provenientes de los ros de Europa.

    EL SOL

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    Para Gaia, el hecho ms importante en relacin con el sol, adems de su aportacin de energa, es la geometra de sus rayos. Alrededor de un 90 % de los rayos que iluminan nuestro entorno viaja con una alineacin paralela casi perfecta. Un 10 % es difusa, desperdigada en todas las direcciones por las molculas del cielo. Pero ese 10 % es crucial: es lo que da al cielo es color azul. En la frontera superior de Gaia toda la luz es directa y sus rayos prcticamente paralelos.

    Las lneas paralelas de luz que viajan a travs del espacio se abaten sobre una esfera un tanto oscura, slida que refleja alrededor de un 30 % de la luz. Esta circunstancia, determina la geometra fundamental de Gaia.

    Las molculas de aire caliente se mueven ms deprisa que las de aire fro. All donde el calor y el fro se ponen en contacto, la diferencia genera un transporte de energa: el viento. El viento es fruto de las diferencias de presin, que a su vez son causadas fundamentalmente por diferencias de temperatura entre la superficie de la Tierra y el aire. A escala planetaria, el patrn dominante de calentamiento diferencial tiene su origen en los rayos paralelos del sol que caen sobre la esfera terrestre.

    Como el calor es bombeado continuamente de las latitudes bajas a las altas, podemos asumir que de no existir este bombeo, los trpicos seran an ms calientes y los polos ms fros. Sin las turbulencias, la diferencias de temperatura entre los trpicos y las latitudes elevadas se multiplicaran por tres o cuatro, lo que haran un planeta para la vida hoy da inhspito.

    LOS VOLCANESGaia posee dos superficies que podran llamarse su lado dorsal y su lado ventral. La superficie dorsal da al espacio, negro y vaco salvo por el sol. La superficie ventral se aprieta contra roca slida interrumpida de vez en cuando por los volcanes.

    Los lmites de Gaia no son ni tan funcionalmente discretos ni tan claros en el espacio como los de los organismos. En el borde exterior, hacia el espacio, el aire se desvanece hasta el vaco. La densidad molecular va disminuyendo al aumentar la altitud, y esto ocurre bastante uniformemente en todos los radios que se alejan del centro gravitatorio. A travs de este borde difuso se produce escaso intercambio de material, salvo por algunos tomos de hidrgeno y las sondas espaciales y algunos meteoritos y algo de polvo espacial que entran. El flujo de energa es otra cosa, del mismo modo que penetra una cantidad gigantesca de energa solar, sale una cantidad similar de rayos infrarrojos.

    La frontera inferior es menos ntida ya que las aguas terrestres penetran en las grietas y los poros de la roca profunda. Las bacterias pueden vivir a kilmetros por debajo de la superficie terrestre, incluso en los poros de la roca.

    El calor del interior del planeta presenta un gran poder. El calor que se eleva desde los volcanes puede remover la tierra, aparentemente slida.

    All donde puede penetrar en el sistema de Gaia y salir hacia el espacio, el calor interior procedente de los minerales radiactivos dispersos en las profundidades ha de difundirse hacia arriba a travs del manto, hasta y a travs de la corteza. Los gruesos continentes,

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    como aislantes trmicos, retardan el flujo y por tanto establecen diferenciales de temperaturas laterales.

    El suministro de materiales procedentes del interior sera inadecuado para los ciclos del carbono o del nitrgeno gaianos de hoy en da porque estos elementos tienen tasas de reciclaje globales del orden de varios cientos o ms. Pero los elementos que Vulcano arroja a la superficie en abundancia tienen tasas de reciclaje muy inferiores. Con un abastecimiento ms que suficiente por parte de Vulcano, el estrecho reciclaje de ciertos elementos simplemente no es necesario para los biotas de hoy en da.

    No habra bastado con que Vulcano se hubiera limitado a aportar una fuente inicial de alimentos rocosos en los comienzos de la Tierra y de la vida. La roca ha de ser renovada, las montaas rejuvenecidas, los sedimentos de las plataformas continentales elevados a las secas alturas y volteados. Las convulsiones de Vulcano exponen nuevas superficies para los pequeos pero cruciales flujos de minerales esenciales para las biota globales.

    El calor de Vulcano, que empuja los diversos aportes de material a lo largo y ancho de la superficie ventral de Gaia, crea tambin, en ltima instancia, los hbitat de la vida

    LA SITUACIN ACTUALAplicando algunos conceptos sobre tumores a la Teora de la Biosfera propuesta sera posible entender algunos de los efectos de la civilizacin en el planeta. Un tumor presenta las caractersticas siguientes.

    - Crece desproporcionadamente- Consume enormes recursos del organismo- Genera gran cantidad de toxinas- Traba de sobrevivir al margen del organismo

    Los seres humanos crecen en un nmero incontrolado y son capaces de destruir lo que se pone en contacto con ellos. La vida existe en formas muy diversas y entre ellas ni los organismos unicelulares ni Gaia padecen esta forma nica de rebelin que es el cncer. Este problema se encuentra circunscrito a los metafitos y metazoos, aquellas formas de vida, que consisten en grandes comunidades celulares altamente organizadas. El crecimiento maligno en un animal requiere la transformacin de la informacin gnica. As, los descendientes de la clula transformada crecen de forma independiente del sistema animal. Sin embargo, la independencia nunca es completa; incluso las clulas cancerosas responden y contribuyen hasta cierto punto al sistema. Para ser como el cncer primero necesitaramos convertirnos en una especie diferente y luego constituir una parte de algo mucho ms organizado que Gaia.

    La longevidad y la fuerza de Gaia proviene del grado de informalidad de la asociacin de los ecosistemas y especies que la constituyen. Durante un tercio de su vida trabaj estando poblado nicamente de bacterias procariotas y todava funciona debido principalmente a la accin de stas, el sector ms primitivo de la vida terrestre. Las consecuencias para Gaia de los cambios ambientales que hemos provocado no son nada en comparacin con lo que el ser humano puede experimentar debido al crecimiento descontrolado de una comunidad de clulas malignas. Aunque Gaia puede ser inmune a las excentricidades de alguna especie como nosotros o los productores de oxgeno, ello

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    no implica que nosotros como especie estemos protegidos contra nuestra locura colectiva.

    Las enfermedades de Gaia no duran mucho respecto a su lapso de tiempo. Cualquier cosa que hace el mundo incmodo para vivir tiende a inducir la evolucin de aquellas especies que pueden conseguir un medio ambiente nuevo y ms hospitalario. Si el mundo se hace poco habitable por nuestra causa, existe la posibilidad de un cambio a otro rgimen que ser mejor para la vida, pero no necesariamente mejor para nosotros.

    Las cosas que le hacemos al planeta no son dainas ni plantean una amenaza geofisiolgica a no ser que las hagamos a gran escala. Si slo fusemos unos 500 millones de personas los que vivisemos en la Tierra casi nada de lo que hacemos ahora al medio ambiente perturbara Gaia.

    Para nosotros no hay supervivencia sin agricultura, pero parece que hay una diferencia enorme entre buena y mala agricultura. Al autor le parece que este es el cambio geofisiolgico mayor y ms irreversible que hemos provocado. Sera posible utilizar la tierra para alimentarnos y tambin mantener su papel climtico y geofisiolgico?Podran los rboles proporcionarnos nuestras necesidades y tambin servir para mantener los trpicos hmedos de lluvia? Se podra bombear con nuestros cultivos el dixido de carbono de forma parecida a los ecosistemas que sustituyen? Tendra que ser posible pero no sin un cambio drstico de sensibilidad y actitudes.

    Hay muchas maneras de mantenerse en contacto con Gaia. Los seres humanos individuales son colectivos celulares y endosimbiticos densamente poblados, aunque tambin constituyen entidades diferenciadas. Los individuos interaccionan con Gaia en el reciclado de los elementos y en el control del clima del mismo modo que la clula tambin lo hace en el cuerpo. Se puede interaccionar individualmente de un modo espiritual mediante una sensacin de maravilla del mundo natural y sintindose una parte de l. De alguna manera esta interaccin no es diferente del estrecho acoplamiento entre el estado de la mente y el cuerpo. Otra conexin se realiza a travs de las potentes infraestructuras de las comunidades humanas y de transporte de masas. Como especie movemos ahora una masa mayor de algunos materiales alrededor de la Tierra que la cantidad movilizada por todo el biota de Gaia antes de que aparecisemos.

    Una mal interpretacin frecuente de la idea de Gaia es el paladn de la complacencia, que proclama que los efectos de la retroalimentacin siempre protegern al medio ambiente de cualquier dao serio que pueda causar el hombre. La verdad es casi diametralmente opuesta. Gaia es severa y ruda, siempre manteniendo el mundo clido y habitable para aqullos que obedecen las reglas, pero despiadada en la destruccin de los que las transgreden. Su objetivo inconsciente es un planeta adaptado para la vida. Si la humanidad sigue en el camino actual, ser eliminada sin ninguna piedad.

    LOS MICROBIOS Y EL NITRGENO GLOBALPara entender el nitrgeno atmosfrico, lo mejor es empezar por el ocano. Qu explica la riqueza de fitoplancton? Como en todas las aguas marinas, hay abundancia de dixido de carbono en forma in bicarbonato. De eso no hay escasez. La vida ocenica se ve habitualmente limitada por los nutrientes disueltos, como los fosfatos y los nitratos.

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    Los peces suelen prosperar en las regiones costeras. Los oceangrafos hablan de aguas verdes en contraste con las aguas relativamente desrticas del ocano abierto, las aguas azules. El batimiento a lo largo de las costas, en las que los mares se juntan con los continentes, mantiene la mezcla de nutrientes desde el fondo. Las aguas emergentes van cargadas de nutrientes. En slo unas pocas dcimas de un porcentaje del rea ocenica de la Tierra, estas regiones costeras con surgencias de aguas profundas producen la mitad de las capturas pesqueras.

    Con el arrastre las redes pueden acumular una sustancia molesta que recibe el nombre de estopa, un microorganismo denominado Thioploca. Se vuelve visible al crear colonias en forma de enormes filamentos compuestos por miles de clulas. Los filamentos se agrupan en manojos de hasta un centenar, recubiertos por una gruesa vaina de muclago.

    El misterio que encierran estos tapetes de microbios es cmo consiguen ser tan productivos en aguas casi desprovistas de oxgeno. Comprender esto requiere una revisin del ciclo del carbono en el mar.

    En lugar de suelo oscuro bajo las plantas el ocano tiene agua oscura bajo la zona bien iluminada. En sta, la llamada zona ftica, viven diversas especies de algas. Debido al crecimiento de este fitoplancton, de los organismos que se alimentan de l, de los que se alimentan de stos y as sucesivamente, cae una lluvia de detritus hacia la oscuridad de las profundidades. Para las bacterias y otras criaturas, esta lluvia de materia orgnica es irresistible y, mediante su respiracin, gastan parte del oxgeno del agua.

    Algunos microbios del cieno abren camino al metabolismo sin oxgeno de la comunidad. Usan un sustituto del oxgeno, el in sulfato, uno de los iones disueltos ms abundantes en el ocano y se difunde junto con el agua hasta los estrechos espacios intersticiales de los sedimentos. Aunque el oxgeno no est disponible como gas disuelto en su forma estndar de dos tomos de oxgeno, el oxgeno como elemento est presente en el sulfato.

    Con este oxgeno, los reductores de sulfatos se alimentan de los detritus ricos en carbono, excretando dixido de carbono como producto de desecho. El azufre liberado se combina con el in hidrgeno presente como complemento cido en el sulfato. El sulfuro de hidrgeno resultante es un gas de desecho para los microbios, y es excretado. Otro in con capacidad de liberar la energa del sulfuro de hidrgeno se difunde con el agua en los sedimentos negros, pero este in, el nitrato, es mil veces menos abundante que el sulfato.

    As pues, los microbios reductores de sulfato de la capa negra toman iones disueltos de hidrgeno y sulfato, les aaden carbono de los detritus y expulsan los gases dixido de carbono y sulfuro de hidrgeno. Todo est en orden, es decir, salvo por los tomos de nitrgeno de las molculas de nitrato. Qu pasa con ellos? An no se sabe. El nitrgeno podra ser excretado bien en forma de iones amonio

    Qu tienen que ver con Gaia todos estos detalles sobre el ciclo del nitrgeno? La fabulosa accin de bombeo unidireccional del cuerpo incorpora oxgeno y expulsa dixido de carbono y oxgeno, pero Gaia hace algo ms que bombear: recicla.

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    LAS PARTES DE GAIALas partes de Gaia podran ser los ecosistemas de mayor escala: los biomas. Los biomas se extienden por todo el planeta: bosques hmedos tropicales, sabanas, desiertos, pastizales y bosques de latitudes templadas, bosques boreales, tundra.

    Los biomas son tambin marcadores pobres de las funciones de la vida a escala planetaria. Todos los biomas parecen desempear todas las funciones que despus se suman a escala global. Uno y otro bioma pueden desequilibrarse respecto a determinados ciclos y, por tanto dependen del todo para amortiguar sus limitaciones, pero todos ellos contienen el aparato esencial para reciclar los nutrientes. Lo que es ms, todos los biomas respiran la misma atmsfera. El viento y el agua pueden dispersar semillas y bacterias a grandes distancias. El ecosistema ms genuino en trminos de una sola unidad vinculada es, por consiguiente, la propia Gaia.

    Una clasificacin describe cinco grandes reinos: animales, plantas, hongos, protoctistas y bacterias. Una avalancha de nuevos descubrimientos ha generado una clasificacin an ms amplia que la de los reinos: los dominios. Debera considerarse que los dominios son las partes de Gaia?

    Globalmente, es difcil defender que los tres dominios constituyan categoras tiles para comprender la persistencia de Gaia. Existe gran diversidad bioqumica en cada dominio, y los dominios se solapan de modos muy significativos. Aunque tanto los dominios como los reinos son estructuras profundas del genoma colectivo de la biosfera, los solapamientos funcionales parecen debilitar todo razonamiento a favor de considerar que los agrupamientos, en cualquiera de los dos niveles, sean las partes de Gaia.

    Otro enfoque se basa el los cuatro componentes primarios: vida, suelo, atmsfera y ocano. Otra posibilidad es considerar que los propios ciclos son las partes de Gaia.

    Puntos de vista sobre las partes de Gaia. Biomas, asociaciones trficas, gremios bioqumicos, ciclos, sustancias primarias, dominios genticos y reinos eucariticos. Puede que la mejor perspectiva de todas sea concebir las perspectivas mismas como partes de un todo.

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    Lovelock sugiri que las partes de Gaia son los grandes conjuntos de organismos que desempean determinados tipos de actividades qumicas en el funcionamiento global.

    COMPONENTES PRIMARIOSLos ciclos y los gremios bioqumicos son, a modo de ver del autor, dos de las mejores maneras de compartimentar Gaia. Pero existe otro estrato ms, una divisin basada en los componentes primarios.

    La vida es el componente central del principal enfoque de la investigacin gaiana. En tierra firme, cuando se desvanece y es transformada en otro tipo de elemento primario, la vida no puede ir muy lejos

    Tanto Vulcano como Gaia son responsables de la gnesis del segundo componente primario, que abarca los continente. Del lecho rocoso de los volcanes llegan fragmentos desgajados. La erosin fsica hace estos fragmentos cada vez ms pequeos, convirtindolos primero en grava y luego en arena, sedimentos y arcilla. Atraviesan este gradiente de tamaos con ayuda de la alteracin qumica, que transforma tambin la composicin.

    Los restos de lo anteriormente vivo atraviesan tambin una secuencia en la que la disminucin de tamao y la composicin sufren alteraciones. La biomasa en descomposicin es devorada por carroeros que se arrastran y horadan, molida fsicamente y descompuesta qumicamente por lombrices, escarabajos, hormigas e invispodos. Se incorpora a una compleja red de vida que incluye diminutos gusanos nematodos. Los residuos procedentes de hongos y bacterias no tardan en quedar rodeados por envueltas inorgnicas, formando materiales hmicos

    El resultado es otro componente primario, el suelo. A pesar de las muchas diferencias de una regin a otra, el suelo puede ser considerado como un producto de la fisiologa. Un aspecto clave de la fertilidad del suelo deriva de la propia vida.

    El aire, agitado por turbulencias globales hasta alcanzar una uniformidad, es tambin uno de los componentes primarios. Pero que esta tercera sustancia primaria de Gaia sea o no una construccin bitica que favorece la productividad de la vida, es una cuestin ms controvertida como ya se ha intuido en apartados anteriores.

    El cuarto componente primario de Gaia es el ocano. Entre los iones y las molculas de agua del ocano hay partculas que abarcan un enorme rango de tamaos. As el ocano es como un suelo: una compleja matriz de ofrendas de los mundos tanto bitico como abitico.

    METABOLISMO GLOBALLos cuatro componentes primarios expresan conjuntamente algo sobre la realidad de Gaia. Una eleccin fructfera sera incorporar los ciclos biogeoqumicos a los componentes primarios.

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    De los seis elementos clave hay que concentrarse en carbono, nitrgeno, fsforo y azufre.

    Mirando el inventario de los cuatro elementos, se deduce que los ocanos, los suelos y el aire son claramente de las misma importancia, a pesar de sus diferentes apariencias y masas internas. Por otro lado la vida es la ltima respecto a dos elementos: nitrgeno y carbono. En cuanto al fsforo y el azufre, la vida ocupa el tercer puesto.

    Geomtricamente, los cuatro componentes emparejados de todos los modos posibles daran lugar a seis relaciones. La relacin entre cualquiera de ellos dos tendr varios subcomponentes: flujos de materia, flujos de energa e influencias. En su mayor parte, los flujos e influencias tienen lugar en interfaces fsicas entre pares de componentes primarios.

    Las tres relaciones finales de las seis en las que la vida est implicada son: la