DEFINIZIONE DI Gaia
Gaia è l’unione di tutti gli ecosistemi e di tutti gli antroposistemi; Gaia è l’ecosfera.
Come potremmo oggi visualizzare Gaia?
Gaia può essere rappresentata come un mosaico tappezzante tutta la superficie terrestre le cui tessere sono ecosistemi e antroposistemi.
La Teoria di Gaia
La seguente è la rappresentazione gaiana (visione foresta) dell’Universo attuale, focalizzando l’attenzione sul pianeta Terra.
Definiamo cinque soggetti:
Helios è lo spazio dal confine superiore dell’ecosfera verso il resto dell’universo.
Vulcanus è lo spazio dal confine inferiore dell’ecosfera verso l’interno del pianeta Terra composto da: litosfera [i] (suolo escluso [ii][iii]), astenosfera, mantello inferiore, e nucleo.
Gaia è lo spazio interposto tra gli spazi precedenti, di cui il primo, Helios, è posizionato sopra il suo dorso, mentre il secondo, Vulcanus, è posizionato sotto il suo ventre.
Gaia è l’ecosfera composta da aria, acqua, polveri di roccia e necromassa e organismi viventi, con tutti i suoi ecosistemi e antroposistemi [iv];
Prometeo è lo spazio presente nel grembo di Gaia formato da tutti gli antroposistemi e dalla popolazione umana (Homo sapiens sapiens) oltre la soglia RCP.
Cerere è lo spazio presente nel grembo di Gaia formato da tutti gli ecosistemi.
Helios, Vulcanus e Gaia sono tre insiemi disgiunti e complementari nell’Universo:
- l’intersezione tra Helios, Vulcanus e Gaia è l’insieme vuoto;
- l’unione di Helios, Vulcanus e Gaia è l’Universo.
Cerere e Prometeo sono l’insieme differenza l’uno dell’altro in Gaia.
Cerere e Prometeo sono due insiemi disgiunti e complementari in Gaia:
- l’intersezione tra Cerere e Prometeo è l’insieme vuoto,
- l’unione di Cerere e Prometeo è Gaia.
Cerere e Prometeo sono nati insieme e moriranno insieme. Infatti, quando la popolazione umana si estinguerà, Cerere gradualmente coinciderà nuovamente con Gaia, com’era prima dell’apparizione dell’uomo agricoltore.
| Scienza Globale | Partizione dell’Universo in Classi |
|---|---|
| Gaia Theory | Helios ovvero lo spazio dal confine superiore di Gaia (l’ecosfera) verso il resto dell’universo. |
| Vulcanus ovvero lo spazio dal confine inferiore di Gaia (l’ecosfera) verso l’interno del pianeta Terra composto da: crosta, mantello superiore rigido, mantello superiore plastico o astenosfera, mantello inferiore, e nucleo. | |
| Gaia ovvero l’ecosfera composta da: aria, acque interne ed esterne alle terre emerse, polveri di roccia e necromassa, organismi viventi (biota o biomassa), con tutti i suoi ecosistemi, interposta tra gli spazi precedenti, di cui il primo, Helios, posizionato sopra il suo dorso e il secondo, Vulcanus, posizionato sotto il suo ventre [iv]. | |
| Prometeo ovvero l’antroposfera, lo spazio presente nel grembo di Gaia formato dalla popolazione umana (Homo sapiens) e da tutti gli antroposistemi. | |
| Cerere ovvero la Natura, la Wilderness, lo spazio presente nel grembo di Gaia formato da tutti gli organismi viventi, Homo sapiens non primitivo escluso, e da tutti gli ecosistemi, equivalente all’insieme differenza Gaia meno Prometeo. |
Quali interazioni esistono tra Vulcanus, Gaia, Helios e Homo sapiens?
Interazioni Helios/Vulcanus.
Quando Gaia non esisteva, c’erano interazioni solo tra Vulcanus ed Helios, in termini di scambi di energia e materia; si pensi, per esempio, al bombardamento meteorico e alla formazione del nostro satellite: la Luna; ai processi di formazione e distruzione delle atmosfere terrestri; ai cicli geochimici.
Interazioni Helios/Gaia.
Tra Helios e Gaia esistono scambi prevalentemente di energia e scambi limitati di materia:
- da Helios entrano in Gaia: radiazione solare, circa 235 Wm-2, di cui il 7% UV, Ultraviolet Radiation 300-400 nm, il 50% PAR, Photosynthetically Active Radiation 400-700 nm, il 43% IR, Infrared Radiation 700-3.000 nm [v], altre radiazioni, meteoriti;
- da Gaia escono verso Helios: radiazione terrestre nell’infrarosso con lunghezze d’onda prevalenti attorno ai 10.000 nm, molecole di gas leggeri (H, H2, He, O), che riescono a vincere l’attrazione del campo gravitazionale terrestre, antroposistemi come satelliti, sonde, razzi, navicelle spaziali con o senza equipaggi umani.
Interazioni Gaia/Vulcanus.
Tra Gaia e Vulcanus, all’opposto, esistono scambi prevalenti di materia e scambi limitati di energia.
Da Vulcanus entrano in Gaia:
- calore (circa 0,060 Wm-2), generato da:
- decadimento radioattivo, dovuto principalmente a isotopi instabili di potassio (K), uranio (U) e torio (Th) contenuti nella Crosta, da cui proviene il 25% del calore generato dal decadimento radioattivo, e nel Mantello, da cui proviene il 75% del calore generato dal decadimento radioattivo, e
- cristallizzazione del ferro fuso del nucleo superiore per formare il nucleo interiore solido [vi];
- gas, fra cui vapor acqueo (H2Og), biossido di carbonio (CO2), biossido di zolfo (SO2), acqua (H2Ol) e minerali che fuoriescono dalle bocche idrotermali situate lungo le dorsali medioceaniche e dai vulcani sommersi ed emersi.
Da Gaia escono verso Vulcanus: gas, acqua e minerali nelle zone di subduzione.
Interazioni Helios, Vulcanus/Gaia.
Dall’epoca della sua formazione, 3,5 miliardi di anni fa circa [vii], Gaia ha aggiunto ai cicli geochimici i cicli biochimici. L’interazione tra i cicli geochimici e i cicli biochimici ha portato alla formazione dei cicli biogeochimici, all’evoluzione degli organismi viventi, alla codeterminazione del clima planetario.
Un’altra notevole interazione tra Helios e Vulcanus da una parte e Gaia dall’altra è costituita dall’interazione gravitazionale tra Terra, Luna (2/3) e Sole (1/3) che si traduce nella formazione ciclica delle maree che influenzano enormemente la vita di alcune specie di organismi acquatici.
Interazioni Helios, Gaia, Vulcanus/Homo sapiens.
Prima che la popolazione umana raggiungesse la numerosità, la capacità tecnologica e lo stile di vita attuali, le interazioni tra Helios, Gaia e Vulcanus determinavano i processi terrestri globali:
- il bilancio energetico planetario,
- la circolazione dell’atmosfera,
- la circolazione degli oceani,
- il ciclo idrologico,
- i cicli biogeochimici,
- il bilancio acido-base planetario ([H+]),
- il bilancio ossido-riduttivo planetario ([e–]),
- l’evoluzione della vita nell’ecosfera,
- il clima planetario [viii] , [ix].
Oggi l’azione umana è a scala planetaria e la popolazione umana codetermina assieme a Helios, Gaia e Vulcanus i processi terrestri globali.
In pratica, mutatis mutandis, sta avvenendo con la popolazione umana quello che è già avvenuto altre volte in passato:
- prima di tutto con la formazione di Gaia, quando da una fase di vita scarsa si è passati ad una fase di vita abbondante, ovvero quando da una fase in cui la vita non influenzava i processi terrestri globali determinati da Helios e Vulcanus si è passati ad una fase in cui Gaia ha iniziato a codeterminare insieme a Helios e Vulcanus i processi terrestri globali;
- poi, tutte le volte che al metabolismo “gaiano” esistente si aggiungevano specie viventi che seguivano sentieri metabolici nuovi, come, per esempio, alla comparsa dei cianobatteri, i primi microrganismi capaci di fotosintesi ossigenica, processo biochimico che a partire da biossido di carbonio (CO2), acqua (H2O) e radiazione solare (hcλ-1) genera carboidrati (CH2O) e ossigeno (O2), provocando gradualmente il passaggio da una atmosfera povera di ossigeno ad una atmosfera ricca di ossigeno.
ATTENZIONE: Non andremo ad aggiungere al metabolismo gaiano i “sentieri metabolici” umani.
Per ragioni operative, manterremo distinti i sentieri metabolici di Prometeo (sentieri antropochimici) dai cicli metabolici di Cerere e della geosfera (cicli biogeochimici).
Per tale scelta, anche se la popolazione umana, con tutti i suoi antroposistemi, fa parte di Gaia, le interazioni umane verranno tenute distinte dalle interazioni di tutti gli altri organismi viventi e dei fattori abiotici (cicli biogeochimici), almeno fintantoché i sentieri antropochimici non si cambieranno in cicli antropochimici. Solo allora potremo sommare i cicli antropochimici con i cicli biogeochimici nei cicli antropobiogeochimici.
Permettetemi la battuta: non si possono sommare mele (sentieri) e ciliegie (cicli)!
Oggi la popolazione umana agisce prevalentemente:
- sul bilancio energetico planetario tramite emissioni nette di gas serra,
- sugli ecosistemi praterie e foreste, sostituendoli con antroposistemi, diminuendo il potenziale evolutivo, la biodiversità e l’ecodiversità di Gaia e quindi provocando un indebolimento della resistenza e della resilienza della stessa,
- sulle matrici gaiane del pianeta (aria, acque, rocce in polvere) inquinandole e, di conseguenza, inquinando tutti gli organismi viventi che respirano, bevono, mangiano e abitano queste matrici inquinate dall’uomo (habitat degradation); alla fine, questi organismi cominciano a soffrire disfunzioni, via via più marcate (malattie), fino ad arrivare alla morte e alle estinzioni di specie, distorcendo e cambiando così l’evoluzione.
gaia nel tempo
Si ponga infine attenzione al fatto che, fino a poco tempo fa, c’erano due modi generali di considerare gli ecosistemi:
- come sistemi ambientali in cui gli organismi viventi non alterano l’ambiente in cui vivono e si limitano ad adattarsi ad esso;
- come sistemi ambientali in cui gli organismi viventi e l’ambiente in cui vivono (le matrici di Gaia: rocce in polvere, acque interne ed esterne alle terre emerse, aria) interagiscono tra loro, influenzandosi e modellandosi a vicenda.
Questo secondo modo è il modo gaiano di intendere gli ecosistemi: l’ambiente è il prodotto degli organismi viventi e, viceversa, gli organismi viventi sono il prodotto dell’ambiente. (Lovelock J., Gaia. Medicine for an ailing planet. Gaia Books 2005, ISBN 1-856-75231-3).
A riprova di questa verità, riflettiamo sui seguenti fatti:
- l’aria che respiriamo è costituita al 99% di ossigeno e azoto, gas prodotti quasi totalmente dagli organismi viventi;
- senza acqua allo stato liquido non ci può essere vita e senza vita non ci può essere acqua allo stato liquido;
- i suoli sono prodotti dagli organismi viventi, senza organismi viventi non ci sarebbero suoli;
- quasi tutte le rocce sedimentarie, dalla nascita di Gaia in poi, sono state processate in qualche modo dagli organismi viventi.
Oggi non ci sono più dubbi sul modo di considerare gli ecosistemi così come non ci sono più dubbi che evoluzione è sempre coevoluzione.
Note
[ii] Il suolo è un ecosistema non una matrice gaiana.
La matrice gaiana consiste di scheletro, polveri di roccia e necromassa (a volte, in breve, userò l’espressione rocce in polvere).
I suoli sono ecosistemi che comprendono tutte e tre le matrici gaiane, aria. acque, polveri di roccia e necromassa, a cui vanno aggiunti gli organismi viventi (dai batteri, ai funghi, alle alghe, alle piante terrestri e agli animali), che in esse vivono e che interagiscono tra loro.
[i] La Terra, escludendo l’ecosfera (il cui limite superiore è dato dal luogo dove l’acqua è perennemente ghiacciata e il cui limite inferiore è il luogo dove l’acqua bolle), può essere scomposta in tre elementi:
- Crosta, 1% in volume, a sua volta ripartibile in due elementi:
- crosta oceanica, distinta dal suolo oceanico, e
- crosta continentale, distinta dal suolo terrestre,
- Mantello, 83% in volume, a sua volta ripartibile in tre elementi:
- mantello superiore rigido,
- mantello superiore plastico o astenosfera,
- mantello inferiore, e
- Nucleo, 16% in volume, a sua volta ripartibile in due elementi:
- nucleo superiore fluido e
- nucleo interiore solido.
La Crosta è divisa dal Mantello dalla discontinuità di Mohorovičić o Moho.
Tale discontinuità si trova a circa 7 km di profondità sotto la crosta oceanica e a una profondità variabile tra i 20 km e i 70 km sotto la crosta continentale.
La litosfera è l’insieme della Crosta e del Mantello superiore rigido. È costituita da 7 placche grandi (African plate, Antarctic plate, Eurasian plate, South American plate, Pacific plate, Indo-Australian plate, and North American plate), 8 placche medie e una moltitudine di placche tettoniche minori.
Lithosphere interacts with atmosphere, hydrosphere, and biosphere and produces the pedosphere (the soil with its biotic and abiotic components and relative interactions).
[ii] Over the years, the definition of the term soil has changed, with the latest one being developed by the Soil Science Academy of America in 2016: “Soil is the top layer of the Earth’s surface that generally consist of loose rock and mineral particles mixed with dead organic matter.”
Questa definizione è la definizione corretta di una delle tre matrici gaiane, quella prevalentemente solida che consiste di scheletro, polveri di rocce e necromassa (a volte, per essere breve, userò l’espressione polveri di roccia).
Ma nel presente testo, e nella realtà, con il termine suolo intenderò indicare un ecosistema e non una matrice gaiana.
I suoli sono ecosistemi che comprendono tutte e tre le matrici gaiane, aria, acque, polveri di rocce e necromassa, a cui vanno aggiunti gli organismi viventi (batteri, funghi, alghe, piante terrestri ed animali), che vivono nelle matrici gaiane e che interagiscono con loro modificandole costantemente.
Matrici gaiane:
- Aria, matrice gaiana allo stato gassoso: molecole di N2 (78%), O2 (21%), Ar, CO2. …)
- Acqua, matrice gaiana allo stato solido, liquido e gassoso: H2Os, H2Ol, H2Ov
- Polveri di rocce e necromassa, matrice gaiana allo stato solido:
- scheletro, pezzi di roccia, sassi, ghiaie:
- polveri di rocce (sabbie, limi, argille);
- necromassa (dead organic matter at all the stages of decomposition before the final step to get N2, CO2 and H2O again)
Ecosistemi base:
- Atmosfera, con aria come matrice gaiana predominante;
- Idrosfera e criosfera, con acqua come matrice gaiana predominante, rispettivamente allo stato liquido e allo stato solido;
- Pedosfera, suoli, con polveri di rocce come matrice gaiana predominante.
[iii] Sumner, E., M. editor in chief (2000) Handbook of Soil Science. Page E6. CRC Press. ISBN 0849331366.
[iv] Volk T. (2003) Gaia’s body. Toward a physiology of Earth. Page 77. MIT Press. ISBN 0262720426.
[v] Lambers, H., Stuart Chapin III, F., Pons, T. L. ((2008) Plant Physiological Ecology. 2nd edition, Springer. ISBN 978-0387783406.
[vi] Smith G. A., Pun A. (2006) How does Earth work? Physical geology and the process of science. Pearson Education. ISBN 0130341290.
[vii] La formazione di Gaia è un fenomeno successivo alla comparsa della vita sulla Terra. Infatti, un sistema gaiano, di cui Gaia è l’unico esempio reale conosciuto finora, va inteso come sistema termodinamico aperto, di scala planetaria, con abbondanza di vita, supportato dal flusso di energia libera proveniente da una stella.
[viii] In questa sede trascuriamo il ciclo delle rocce, e i fenomeni tettonici che determinano la ripartizione della superficie planetaria tra terre emerse ed oceani, il posizionamento delle terre emerse sulla superficie terrestre, e il posizionamento delle Catene Montuose all’interno delle Terre Emerse e degli Oceani, elementi tutti che influenzano il clima planetario ma che, agendo sulla scala temporale nell’ordine delle centinaia di milioni di anni, è un dato costante per la nostra analisi.
[ix] Jacobson, M., C., Charlson, R., J., Rhode, H., Orians, G., H. (2000) Earth System Science. From biogeochemical cycles to global change. International Geophysics Series Vol. 72. Academic Press. ISBN 012379370X.