가이아 이론

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1. 개요

가이아 이론은 지구가 생명체와 환경이 상호작용하며 자기 조절하는 복잡계라는 가설이다. 1960년대 제임스 러브록에 의해 처음 제시되었으며, 린 마굴리스와 함께 과학적으로 발전했다. 초기에는 목적론적이라는 비판과 자연 선택과의 모순으로 논쟁이 있었지만, 데이지월드 모델 등을 통해 반박되었다. 현재는 지구 시스템 과학의 한 분야로, 지구의 자기 조절 메커니즘과 생명체의 역할을 연구하며, 지구의 기후, 해양 염분, 대기 중 산소 농도 조절 등에 대한 이해를 넓히는 데 기여하고 있다.

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가이아 이론
가이아 가설
지구 동반구 모습
기본 정보
제안자	제임스 러브록 과 린 마굴리스
제안 시기	1970년대 초반
핵심 주장	지구와 생명체가 하나의 상호작용하는 시스템을 형성하며, 이 시스템은 스스로를 조절한다. 지구는 살아있는 유기체와 유사하게 항상성을 유지한다.
주요 개념
항상성	지구 시스템이 안정적인 상태를 유지하려는 경향
자기 조절	지구 시스템이 변화에 대응하여 스스로를 조절하는 능력
생물권	지구상의 모든 생명체와 그들이 서식하는 환경을 포함하는 시스템
지구 시스템	생물권, 대기권, 수권, 지권 등을 포함하는 복합적인 시스템
데이지월드 모형	가이아 가설의 주요 메커니즘을 설명하는 단순화된 모델
가이아 가설의 발전
초기 가이아 가설	지구 생명체가 지구 환경을 능동적으로 제어한다는 주장
후기 가이아 가설	지구 생명체와 환경 간의 상호작용에 초점을 맞춤
가이아 가설의 비판
목적론적 비판	가이아 가설이 지구 시스템에 목적이 있는 것처럼 설명한다는 비판
과학적 증거 부족 비판	가이아 가설을 뒷받침하는 과학적 증거가 부족하다는 비판
단순화된 모델에 대한 비판	가이아 가설의 모델이 현실을 지나치게 단순화했다는 비판
가이아 가설의 영향
지구 시스템 과학	지구 시스템 과학 발전에 기여
환경 운동	환경 운동과 지속 가능한 발전에 대한 인식 제고
생태학	생태학적 관점의 전환에 영향
참고 문헌
주요 저서	러브록과 가이아: 생명의 징후 생명, 온도, 그리고 지구: 자기 조직화하는 생물권 에메랄드 행성: 식물이 지구의 역사를 바꾼 방법
관련 논문	대기를 통해 본 가이아 생물권에 의한 대기 항상성: 가이아 가설 가이아 이론의 미래를 향하여 가이아 가설: 사실, 이론, 그리고 희망적 사고

2. 역사

2. 1. 가이아 이론의 등장 (1960년대 ~ 1970년대)

지구를 통합된 전체로 보는 개념은 오래전부터 있었다. 신화 속 가이아는 지구를 의인화한 그리스 여신이었으며, 윌리엄 골딩의 제안으로 제임스 러브록은 자신의 가설에 이 이름을 사용했다. 18세기 제임스 허튼은 지질학적 과정과 생물학적 과정의 상호 연관성을 주장했고,^[26] 알렉산더 폰 훔볼트는 유기체, 기후, 지각의 공진화를 인식했다.^[26] 20세기 블라디미르 베르나드스키는 지구 대기 중 산소, 질소, 이산화탄소가 생물학적 과정의 결과임을 처음으로 인식했다.^[27] 1960년대 우주 경쟁의 부작용으로, 아폴로 8호에서 촬영한 ''지구돋이'' 사진은 개관 효과를 통해 세계 생태 운동의 상징이 되었다.^[28]

제임스 러브록은 1965년 제트추진연구소에서 화성 생명체 탐지 방법을 연구하던 중 가이아 이론을 정의하기 시작했다.^[29]^[30] 그는 생명체가 행성 규모의 대기 화학적 구성을 통해 탐지될 수 있다고 보았다.^[31] 러브록은 1972년^[32]과 1974년^[1] 가이아 가설을 공식화했고, 1979년 ''가이아: 지구 생명에 대한 새로운 시각''을 출판했다.^[33] 그는 지구 대기 중 화학 물질 조합의 안정성을 설명하며, 이를 다른 행성에서 생명체를 탐지하는 방법으로 제안했다.

1971년 미생물학자 린 마굴리스는 러브록과 함께 가설을 과학적으로 구체화했다. 그녀는 가이아가 "유기체 간 상호 작용의 출현적 특성"이라고 강조하며, "지구 표면의 단일 거대 생태계를 구성하는 상호 작용하는 생태계의 연속"으로 정의했다. 러브록은 자신의 초기 제안을 ''가이아 가설''이라고 불렀지만, ''가이아 이론''이라는 용어도 사용했다. 가이아 가설은 이후 여러 과학 실험에 의해 뒷받침되었고^[35] 여러 예측을 제공했다.^[36]

2. 2. 초기 비판과 데이지월드 모델 (1980년대)

가이아 가설이 비현실적인 집단 선택과 유기체 간의 협력을 요구하는 것처럼 보인다는 비판에 대한 답으로, 제임스 러브록과 앤드류 왓슨은 수학적 모델인 데이지월드를 개발했다.^[16] 여기서 생태적 경쟁이 행성 온도 조절의 기반이 된다.^[16]

데이지월드는 표면의 상당 부분을 차지하는 것으로 가정되는 두 가지 유형의 식물, 즉 검은색 데이지와 흰색 데이지가 서식하는 행성의 에너지 수지를 조사한다. 데이지의 색깔은 행성의 알베도에 영향을 미쳐 검은색 데이지는 더 많은 빛을 흡수하여 행성을 따뜻하게 하고, 흰색 데이지는 더 많은 빛을 반사하여 행성을 식힌다. 검은색 데이지는 더 낮은 온도에서 가장 잘 자라고 번식하며, 흰색 데이지는 더 높은 온도에서 가장 잘 자란다. 온도가 흰색 데이지가 좋아하는 값에 가까워짐에 따라 흰색 데이지가 검은색 데이지보다 더 많이 번식하여 흰색 표면의 비율이 커지고 더 많은 햇빛이 반사되어 열 입력이 줄어들고 결국 행성이 식는다. 반대로 온도가 떨어지면 검은색 데이지가 흰색 데이지보다 더 많이 번식하여 더 많은 햇빛을 흡수하고 행성을 따뜻하게 한다. 따라서 온도는 식물의 번식률이 같은 값으로 수렴한다.

러브록과 왓슨은 제한된 조건에서 경쟁으로 인한 이러한 음의 피드백이 태양의 에너지 출력이 변하더라도 생명을 유지하는 값으로 행성의 온도를 안정시킬 수 있음을 보여 주었지만, 생명이 없는 행성은 온도 변화가 클 것이다. 흰색과 검은색 데이지의 비율은 식물의 번식률이 같은 값으로 온도를 유지하기 위해 지속적으로 변화하여 두 생명체 모두 번성할 수 있도록 한다.

하지만, 러브록과 왓슨이 원하는 반응을 얻는 예를 선택했기 때문에 결과가 예측 가능했다는 주장이 제기되었다.^[17] 발표 당시 과학자들은 가이아 가설을 무시했고, 포드 두리틀(Ford Doolittle), 리처드 도킨스(Richard Dawkins), 스티븐 제이 굴드(Stephen Jay Gould) 등은 가이아 가설을 강하게 비판했다. 러브록은 자신의 저서에서 이러한 비판가들에게 감사를 표하며, 당시 가이아 이론이 이론적 측면에서 아직 약한 부분이 있다는 것을 깨닫게 해주었다고 밝혔다.

대부분의 과학자들은 가이아 이론을 "생물군에 의한 예측이나 계획이 없이는 성립할 수 없는 목적론적인 개념일 것이다"라고 생각했다. 즉, "세균이나 나무나 동물이 최적 생활 조건을 결정하기 위해 회의를 열지는 않는다"라고 생각했던 것이다.

가이아 가설을 뒷받침하는 다양한 증거가 있었지만, 당시 과학자 대부분은 행성 제어의 메커니즘을 이해하지 못했기 때문에, 그러한 현상이 존재한다는 것 자체를 부정하고, 결국 가이아 가설에 "목적론"이라는 낙인을 찍었다.

제임스 러브록과 리처드 도킨스 등은 지구의 메커니즘을 이해하지 못한다는 이유로 "가이아 이론은 목적론적이다"라고 비판했지만, '''데이지 월드'''가 이러한 비판에 대한 반증으로 제시되었다. 데이지 월드는 가상의 행성 생물군계가 예측이나 계획 없이도 기온(행성 환경 요소 중 하나)을 효과적으로 조절할 수 있음을 보여주었다. 즉, "가이아 이론은 목적론이다"라는 주장은 빗나간 것이었다.

데이지 월드는 "가이아 이론은 목적론이다"라는 주장에 대한 결정적인 반증이며, 이것은 뒤집히지 않았다고 러브록은 말하고 있다.

2. 3. 가이아 이론의 수용과 발전 (1990년대 ~ 현재)

1985년 8월 1일부터 6일까지 매사추세츠주 앰허스트 대학교에서 가이아 가설에 관한 최초의 공개 심포지엄인 "지구는 살아있는 유기체인가?(Is The Earth a Living Organism?)"가 열렸다.^[37] 주요 후원자는 미국 오듀본협회였다.^[38] 1988년에는 기후학자 스티븐 슈나이더가 미국 지구물리학회의 회의를 조직했다.^[39]

최초의 가이아 챕먼 컨퍼런스는 1988년 3월 7일 캘리포니아주 샌디에이고에서 열렸다. 이 회의에서 제임스 커치너는 러브록과 마굴리스가 제시한 가이아 가설이 네 가지 가설로 구성되어 있다고 주장하며 비판했다.^[39]

공진화 가이아: 생명과 환경이 상호 연관되어 진화했다는 가설.
항상성 가이아: 생명이 자연 환경의 안정성을 유지했고, 이러한 안정성이 생명의 지속을 가능하게 했다는 가설.
지구물리학적 가이아: 가이아 가설이 지구물리학적 순환에 대한 관심을 불러일으켰다는 가설.
최적화 가이아: 가이아가 전체적으로 생명체에게 최적의 환경을 만들도록 행성을 형성했다는 가설.

커치너는 공진화 가이아는 이미 과학적으로 받아들여진 것이며, 최적화 가이아와 강한 항상성 가이아는 검증할 수 없으므로 과학적이 아니라고 주장했다.^[39]

그러나 러브록은 데이지월드 모델을 제시하며, 가이아가 목적론적이라는 비난과 검증 불가능하다는 주장을 반박했다.^[16]^[40] 가이아가 "의도적으로" 행동한다는 주장은 그의 초기 대중 서적에서 나온 진술이며 문자 그대로 받아들여서는 안 된다는 점을 분명히 했다. 가이아 가설에 대한 이러한 새로운 진술은 과학계에서 더 받아들여졌다.

2000년 6월 23일 스페인 발렌시아에서 열린 제2차 채프먼 가이아 가설 회의에서는^[41] 가이아의 목적론적 관점이나 가이아 가설의 "유형"에 대한 논의보다는, 기본적인 단기 항상성이 유지되는 특정 메커니즘에 초점이 맞춰졌다.^[42]

1997년, 타일러 볼크는 가이아 시스템이 엔트로피 생성을 극대화하는 평형 상태에서 멀리 떨어진 항상성 상태로의 진화의 결과로 거의 불가피하게 생성된다고 주장했다. 악셀 클라이돈(2004) 또한 항상성 행동이 행성 반사율과 관련된 MEP 상태에서 나타날 수 있다는 데 동의했다. M. 스테일리(2002)는 보다 전통적인 다윈주의 원리에 기반한 가이아 이론의 대안적인 형태를 제안했다.

제4회 가이아 가설 국제 학회는 2006년 10월 조지 메이슨 대학교 버지니아주 알링턴 캠퍼스에서 개최되었다.^[43] 린 마굴리스가 기조연설을 했으며, 그 외에도 타일러 볼크, 도널드 에이트킨, 토마스 러브조이, 로버트 코렐, J. 베어드 캘리콧 등 많은 연사들이 참여했다.

가이아 이론은 지구가 마치 하나의 생명체처럼 자기 조절 시스템을 갖추고 있다는 관점을 제시한다. 이러한 전체론적인 지구 이해 방식은 심층 생태론에도 큰 영향을 주고 있다.^[85] 많은 초기 비판 이후 수정되고 이론적으로도 강화된 가이아 이론은 현재 지구화학과 동일한 생태학의 한 분야로 논의되고 있다. 일반적으로 생태학자들은 생물권을 (생태계+가이아 이론)으로 간주하지만, 원래의 단순화와 생물권 및 생물다양성 개념을 계승하여 전 지구적 현대 생태학의 비전과 일치하도록 제안하였다. 가이아 이론은 지구생리학 또는 지구시스템과학이라고 불린다.

3. 주요 내용

가이아 가설은 지구가 생물권, 대기, 수권, 그리고 토양권을 포함하는, 진화하는 시스템으로서 밀접하게 연결된 복잡계를 자체적으로 조절하는 것이라고 주장한다. 이 가설은 가이아라고 불리는 이 시스템 전체가 현존하는 생명체에 최적의 물리적, 화학적 환경을 추구한다고 주장한다.^[10]

가이아는 생물군계에 의해 작동되는 사이버네틱스적 피드백 시스템을 통해 진화하며, 완전한 항상성을 유지하면서 서식 가능성의 조건을 광범위하게 안정화시킨다. 지구 표면의 많은 과정들, 특히 생명 조건에 필수적인 과정들은 무생물 요소와의 상호 작용, 특히 미생물과의 상호 작용에 달려 있다. 이러한 과정들은 지구의 해수면 온도, 대기 조성, 그리고 해양 염분을 조절하는 전 지구적 제어 시스템을 구축하며, 지구 시스템의 전 지구적 열역학적 불균형 상태에 의해 구동된다.^[10]

생명체의 영향을 받는 지구적 항상성의 존재는 이전에 생지화학 분야에서 관찰되었으며, 지구 시스템 과학과 같은 다른 분야에서도 연구되고 있다. 가이아 가설의 독창성은 지구 또는 외부 사건이 위협하더라도 생명체에 최적의 조건을 유지하려는 목표를 가지고 그러한 항상성 균형을 적극적으로 추구한다는 평가에 있다.^[10]

많은 초기 비판 이후 수정되고 이론적으로도 강화된 가이아 이론은 현재 기초생태학 연구의 궁극적인 목표인 지구화학과 동일한 생태학의 한 분야로 논의되고 있다. 일반적으로 생태학자들은 생물권=(생태계+가이아 이론)으로 간주하지만, 원래의 단순화와 생물권 및 생물다양성 개념을 계승하여 전 지구적 현대 생태학의 비전과 일치하도록 제안하였다. 가이아 이론은 생물상과 해양, 지권, 대기와의 상호작용을 고려하여 지구생리학 또는 지구시스템과학이라고 불린다.

=== 지구 시스템의 자기 조절 ===

지구상에 생명체가 탄생한 이후 태양이 제공하는 에너지는 25~30% 증가했다.^[11] 그러나 지구 표면 온도는 생명체가 서식할 수 있는 수준을 유지해 왔으며, 상당히 규칙적인 최저 및 최고 한계에 도달했다. 제임스 러브록은 초기 대기에서 메탄 생성균이 높은 수준의 메탄을 생성하여 석유화학 스모그와 유사한 상황을 만들었다고 가정했다. 이는 어떤 면에서 타이탄의 대기와 유사하다.^[12] 그는 이것이 오존층이 형성될 때까지 자외선을 차단하는 데 도움이 되어 일정 수준의 항상성을 유지했다고 제안한다. 그러나 눈덩이 지구^[13] 연구는 "산소 충격"과 감소된 메탄 수치가 휴런기, 스터트기, 마리노안/바랑에르 빙하기 동안 지구가 거의 완전히 고체 "눈덩이"가 되도록 이끌었다고 제안한다. 이러한 시대는 선캄브리아 시대 이전 생물권이 완전히 자체 조절할 수 있는 능력에 반하는 증거이다.

아래에 설명된 온실가스 CO₂의 처리 과정은 지구 온도를 생명체 서식 가능한 한계 내에서 유지하는 데 중요한 역할을 한다.

가이아 이론에서 영감을 받은 CLAW 가설은 해양 생태계와 지구의 기후 사이에서 작동하는 피드백 루프를 제안한다.^[14] 이 가설은 특히 디메틸황화물을 생성하는 특정 식물 플랑크톤이 기후 강제력의 변화에 반응하며, 이러한 반응이 지구 대기의 온도를 안정시키는 음의 피드백 루프로 이어진다고 구체적으로 제안한다.

현재 인구 증가와 그들의 활동이 미치는 환경적 영향, 예를 들어 온실 가스의 증가는 환경에서 음의 피드백이 양의 피드백이 되도록 할 수 있다. 제임스 러브록은 이것이 극도로 가속화된 지구 온난화를 초래할 수 있다고 말했다. 그러나 그는 이후 그 영향은 더 느리게 나타날 가능성이 있다고 말했다.^[15]

=== 지구 표면 온도 조절 ===

지구상에 생명체가 탄생한 이후 태양이 제공하는 에너지는 25~30% 증가했다.^[11] 그러나 지구 표면 온도는 생명체가 서식할 수 있는 수준을 유지해 왔으며, 상당히 규칙적인 최저 및 최고 한계에 도달했다. 제임스 러브록은 초기 대기에서 메탄 생성균이 높은 수준의 메탄을 생성하여 석유화학 스모그와 유사한 상황을 만들었다고 가정했다. 이는 어떤 면에서 타이탄의 대기와 유사하다.^[12] 그는 이것이 오존층이 형성될 때까지 자외선을 차단하는 데 도움이 되어 일정 수준의 항상성을 유지했다고 제안한다. 그러나 눈덩이 지구^[13] 연구는 "산소 충격"과 감소된 메탄 수치가 휴런기, 스터트기, 마리노안/바랑에르 빙하기 동안 지구가 거의 완전히 고체 "눈덩이"가 되도록 이끌었다고 제안한다. 이러한 시대는 선캄브리아 시대 이전 생물권이 완전히 자체 조절할 수 있는 능력에 반하는 증거이다.

아래에 설명된 온실가스 CO₂의 처리 과정은 지구 온도를 생명체 서식 가능한 한계 내에서 유지하는 데 중요한 역할을 한다.

가이아 이론에서 영감을 받은 CLAW 가설은 해양 생태계와 지구의 기후 사이에서 작동하는 피드백 루프를 제안한다.^[14] 이 가설은 특히 디메틸황화물을 생성하는 특정 식물 플랑크톤이 기후 강제력의 변화에 반응하며, 이러한 반응이 지구 대기의 온도를 안정시키는 음의 피드백 루프로 이어진다고 구체적으로 제안한다.

현재 인구 증가와 그들의 활동이 미치는 환경적 영향, 예를 들어 온실 가스의 증가는 환경에서 음의 피드백이 양의 피드백이 되도록 할 수 있다. 제임스 러브록은 이것이 극도로 가속화된 지구 온난화를 초래할 수 있다고 말했다. 그러나 그는 이후 그 영향은 더 느리게 나타날 가능성이 있다고 말했다.^[15]

=== 해양 염분 조절 ===

해양 염분은 매우 오랜 시간 동안 약 3.5%로 일정하게 유지되어 왔다.^[18] 해양 환경에서 염분의 안정성은 대부분의 세포가 상당히 일정한 염분을 필요로 하고 일반적으로 5%를 초과하는 값을 허용하지 않기 때문에 중요하다. 일정한 해양 염분은 오랫동안 미스터리였는데, 강에서 유입되는 염분 유입을 상쇄하는 과정이 알려져 있지 않았기 때문이다. 최근에는^[19] 염분이 열 현무암 암석을 통한 해수 순환과 중앙 해령에서 열수 분출구로 나타나는 것에 의해서도 강하게 영향을 받을 수 있다는 것이 제안되었다. 그러나 해수의 구성은 평형 상태와는 거리가 멀며, 유기적 과정의 영향 없이는 이 사실을 설명하기 어렵다. 한 가지 제안된 설명은 지구 역사 전반에 걸쳐 염전의 형성에 있다. 이것들은 박테리아 집단이 생명 과정 동안 이온과 중금속을 고정하여 생성된다고 가정된다.^[18]

지구의 생지화학적 과정에서 원천과 싱크는 원소의 이동이다. 우리의 바다와 바다에 있는 염 이온의 구성은 다음과 같다. 나트륨(Na⁺), 염소(Cl⁻), 황산염(SO₄²⁻), 마그네슘(Mg²⁺), 칼슘(Ca²⁺) 및 칼륨(K⁺). 염분을 구성하는 원소는 쉽게 변하지 않으며 해수의 보존적인 특성이다.^[18] 염분을 입자 형태에서 용해된 형태로 그리고 그 반대로 변화시키는 많은 메커니즘이 있다. 열자기 설계의 다면적인 격자를 가로지르는 철 원천의 금속 구성을 고려할 때, 원소의 이동은 가설적으로 이온, 전자 등의 이동을 재구성하는 데 도움이 될 뿐만 아니라 지구의 지자기장의 자기체 균형을 유지하는 데에도 잠재적이고 불가사의하게 도움이 될 것이다. 나트륨 즉, 염의 알려진 원천은 풍화, 침식 및 암석의 용해가 강으로 운반되어 바다에 퇴적될 때이다.

지중해가 가이아의 신장이라는 것은 2001년에 서신 저자인 케네스 후가 ([http://scimar.icm.csic.es/scimar/index.php/secId/6/IdArt/209/ 여기])에서 밝혔다. 후는 지중해의 "건조"가 기능하는 가이아 "신장"의 증거라고 제안한다. 이 경우와 이전에 제안된 경우에는 생물학이 아니라 판의 움직임과 물리가 조절을 수행한다. 이전의 "신장 기능"은 "백악기(남대서양), 쥐라기(멕시코 만), 페름기-트라이아스기(유럽), 데본기 (캐나다), 그리고 캄브리아기/선캄브리아 시대(곤드와나) 염호 거대체의 퇴적" 동안 수행되었다.^[20]

=== 대기 중 산소 농도 조절 ===

남극 보스토크 기지(Vostok Station)의 42만 년 동안의 빙하 코어 자료에서 얻은 대기 중 가스 농도. 현재 시기는 왼쪽에 위치함.

가이아 이론은 지구의 대기 구성이 생명체의 존재에 의해 역동적인 정상 상태로 유지된다고 주장한다. 대기 구성은 현대 생명체가 적응한 조건을 제공한다. 비활성 기체를 제외한 모든 대기 가스는 유기체에 의해 생성되거나 유기체에 의해 처리된다.

지구 대기의 안정성은 화학 평형의 결과가 아니다. 산소는 반응성이 높은 화합물이며, 결국 지구 대기와 지각의 기체와 광물과 결합해야 한다. 산소는 대산소 사건이 시작되기 약 5천만 년 전에 소량으로 대기에 지속적으로 존재하기 시작했다.^[21] 캄브리아기 이후로 대기 중 산소 농도는 대기 부피의 15%에서 40% 사이에서 변동해 왔다.^[22] 메탄의 흔적(연간 10만 톤 생산)^[23]은 산소 대기에서 메탄이 연소성이 있기 때문에 존재해서는 안 된다.

지구 대기의 건조한 공기에는 (부피 기준으로) 약 78.09%의 질소, 20.95%의 산소, 0.93%의 아르곤, 0.039%의 이산화탄소, 그리고 메탄을 포함한 소량의 다른 기체가 포함되어 있다. 러브록은 원래 산소 농도가 약 25%를 초과하면 산불과 산림 화재의 빈도가 증가할 것이라고 추측했다. 그러나 이러한 메커니즘은 산소 수준이 너무 낮아지면 산소 수준을 높이지 못할 것이다. 식물이 O₂를 견고하게 과잉 생산한다는 것을 보여줄 수 있다면, 아마도 높은 산소 농도의 산불 조절기만 필요할 것이다. 석탄기와 백악기의 지질 시대에 O₂가 25%를 초과했을 때의 석탄층에서 화재로 인한 숯의 발견에 대한 최근 연구는 러브록의 주장을 뒷받침했다.

=== 탄소 순환과 가이아 이론 ===

가이아 과학자들은 생명체가 탄소 순환에 참여하는 것을 생명체에 적합한 조건을 유지하는 복잡한 과정 중 하나로 본다. 지구 대기 중 이산화탄소(CO₂)의 유일한 중요한 자연적 공급원은 화산 활동이며, 유일한 중요한 제거는 탄산염암의 침전을 통해 이루어진다.^[24] 탄소 침전, 용해 및 고정은 토양의 세균과 식물 뿌리의 영향을 받는데, 이들은 기체 순환을 개선하거나 산호초에서 탄산칼슘이 해저에 고체로 침착된다. 탄산칼슘은 생명체가 탄소질 껍질과 껍데기를 만드는 데 사용된다. 생명체가 죽으면 껍질이 떨어져 일부는 얕은 바다 바닥에 쌓여 백악과 석회암 퇴적물로 변환되지만, 대부분은 탄소 보상 심도 아래의 바다에 다시 용해된다.

이러한 유기체 중 하나는 풍부한 코콜리토포어 조류인 ''에밀리아니아 헉슬레이''로, 구름 형성에 역할을 할 수 있다. CO₂ 과잉은 코콜리토포어 생명체의 증가로 보상되어 해저에 고정된 CO₂의 양이 증가한다. 최근 대기 중 CO₂ 농도가 증가했으며, 해양 조류 대발생 농도도 증가하고 있다는 증거가 있다.^[25]

지의류 및 기타 유기체는 지표면의 풍화 작용을 가속화하고, 뿌리, 균류, 박테리아 및 지하 동물의 활동 덕분에 토양에서도 암석의 분해가 더 빨리 일어난다. 대기 중 CO₂ 수준이 상승하면 온도가 상승하고 식물이 자라, 더 많은 CO₂를 소비하고 토양으로 처리하여 대기에서 제거한다.

3. 1. 지구 시스템의 자기 조절

지구상에 생명체가 탄생한 이후 태양이 제공하는 에너지는 25~30% 증가했다.^[11] 그러나 지구 표면 온도는 생명체가 서식할 수 있는 수준을 유지해 왔으며, 상당히 규칙적인 최저 및 최고 한계에 도달했다. 제임스 러브록은 초기 대기에서 메탄 생성균이 높은 수준의 메탄을 생성하여 석유화학 스모그와 유사한 상황을 만들었다고 가정했다. 이는 어떤 면에서 타이탄의 대기와 유사하다.^[12] 그는 이것이 오존층이 형성될 때까지 자외선을 차단하는 데 도움이 되어 일정 수준의 항상성을 유지했다고 제안한다. 그러나 눈덩이 지구^[13] 연구는 "산소 충격"과 감소된 메탄 수치가 휴런기, 스터트기, 마리노안/바랑에르 빙하기 동안 지구가 거의 완전히 고체 "눈덩이"가 되도록 이끌었다고 제안한다. 이러한 시대는 선캄브리아 시대 이전 생물권이 완전히 자체 조절할 수 있는 능력에 반하는 증거이다.

아래에 설명된 온실가스 CO₂의 처리 과정은 지구 온도를 생명체 서식 가능한 한계 내에서 유지하는 데 중요한 역할을 한다.

가이아 이론에서 영감을 받은 CLAW 가설은 해양 생태계와 지구의 기후 사이에서 작동하는 피드백 루프를 제안한다.^[14] 이 가설은 특히 디메틸황화물을 생성하는 특정 식물 플랑크톤이 기후 강제력의 변화에 반응하며, 이러한 반응이 지구 대기의 온도를 안정시키는 음의 피드백 루프로 이어진다고 구체적으로 제안한다.

현재 인구 증가와 그들의 활동이 미치는 환경적 영향, 예를 들어 온실 가스의 증가는 환경에서 음의 피드백이 양의 피드백이 되도록 할 수 있다. 제임스 러브록은 이것이 극도로 가속화된 지구 온난화를 초래할 수 있다고 말했다. 그러나 그는 이후 그 영향은 더 느리게 나타날 가능성이 있다고 말했다.^[15]

해양 염분은 매우 오랜 시간 동안 약 3.5%로 일정하게 유지되어 왔다.^[18] 해양 환경에서 염분의 안정성은 대부분의 세포가 상당히 일정한 염분을 필요로 하고 일반적으로 5%를 초과하는 값을 허용하지 않기 때문에 중요하다. 일정한 해양 염분은 오랫동안 미스터리였는데, 강에서 유입되는 염분 유입을 상쇄하는 과정이 알려져 있지 않았기 때문이다. 최근에는^[19] 염분이 열 현무암 암석을 통한 해수 순환과 중앙 해령에서 열수 분출구로 나타나는 것에 의해서도 강하게 영향을 받을 수 있다는 것이 제안되었다. 그러나 해수의 구성은 평형 상태와는 거리가 멀며, 유기적 과정의 영향 없이는 이 사실을 설명하기 어렵다. 한 가지 제안된 설명은 지구 역사 전반에 걸쳐 염전의 형성에 있다. 이것들은 박테리아 집단이 생명 과정 동안 이온과 중금속을 고정하여 생성된다고 가정된다.^[18]

지구의 생지화학적 과정에서 원천과 싱크는 원소의 이동이다. 우리의 바다와 바다에 있는 염 이온의 구성은 다음과 같다. 나트륨(Na⁺), 염소(Cl⁻), 황산염(SO₄²⁻), 마그네슘(Mg²⁺), 칼슘(Ca²⁺) 및 칼륨(K⁺). 염분을 구성하는 원소는 쉽게 변하지 않으며 해수의 보존적인 특성이다.^[18] 염분을 입자 형태에서 용해된 형태로 그리고 그 반대로 변화시키는 많은 메커니즘이 있다. 열자기 설계의 다면적인 격자를 가로지르는 철 원천의 금속 구성을 고려할 때, 원소의 이동은 가설적으로 이온, 전자 등의 이동을 재구성하는 데 도움이 될 뿐만 아니라 지구의 지자기장의 자기체 균형을 유지하는 데에도 잠재적이고 불가사의하게 도움이 될 것이다. 나트륨 즉, 염의 알려진 원천은 풍화, 침식 및 암석의 용해가 강으로 운반되어 바다에 퇴적될 때이다.

지중해가 가이아의 신장이라는 것은 2001년에 서신 저자인 케네스 후가 ([http://scimar.icm.csic.es/scimar/index.php/secId/6/IdArt/209/ 여기])에서 밝혔다. 후는 지중해의 "건조"가 기능하는 가이아 "신장"의 증거라고 제안한다. 이 경우와 이전에 제안된 경우에는 생물학이 아니라 판의 움직임과 물리가 조절을 수행한다. 이전의 "신장 기능"은 "백악기 (남대서양), 쥐라기 (멕시코 만), 페름기-트라이아스기 (유럽), 데본기 (캐나다), 그리고 캄브리아기/선캄브리아 시대(곤드와나) 염호 거대체의 퇴적" 동안 수행되었다.^[20]

가이아 이론은 지구의 대기 구성이 생명체의 존재에 의해 역동적인 정상 상태로 유지된다고 주장한다. 대기 구성은 현대 생명체가 적응한 조건을 제공한다. 비활성 기체를 제외한 모든 대기 가스는 유기체에 의해 생성되거나 유기체에 의해 처리된다.

지구 대기의 안정성은 화학 평형의 결과가 아니다. 산소는 반응성이 높은 화합물이며, 결국 지구 대기와 지각의 기체와 광물과 결합해야 한다. 산소는 산소 대재앙이 시작되기 약 5천만 년 전에 소량으로 대기에 지속적으로 존재하기 시작했다.^[21] 캄브리아기 이후로 대기 중 산소 농도는 대기 부피의 15%에서 40% 사이에서 변동해 왔다.^[22] 대기 메탄의 흔적(연간 10만 톤 생산)^[23]은 산소 대기에서 메탄이 연소성이 있기 때문에 존재해서는 안 된다.

지구 대기의 건조한 공기에는 (부피 기준으로) 약 78.09%의 질소, 20.95%의 산소, 0.93%의 아르곤, 0.039%의 지구 대기 중 이산화탄소, 그리고 메테인을 포함한 소량의 다른 기체가 포함되어 있다. 러브록은 원래 산소 농도가 약 25%를 초과하면 산불과 산림 화재의 빈도가 증가할 것이라고 추측했다. 그러나 이러한 메커니즘은 산소 수준이 너무 낮아지면 산소 수준을 높이지 못할 것이다. 식물이 O₂를 견고하게 과잉 생산한다는 것을 보여줄 수 있다면, 아마도 높은 산소 농도의 산불 조절기만 필요할 것이다. 석탄기와 백악기의 지질 시대에 O₂가 25%를 초과했을 때의 석탄층에서 화재로 인한 숯의 발견에 대한 최근 연구는 러브록의 주장을 뒷받침했다.

3. 1. 1. 지구 표면 온도 조절

지구상에 생명체가 탄생한 이후 태양이 제공하는 에너지는 25~30% 증가했다.^[11] 그러나 지구 표면 온도는 생명체가 서식할 수 있는 수준을 유지해 왔으며, 상당히 규칙적인 최저 및 최고 한계에 도달했다. 러브록은 또한 초기 대기에서 메탄 생성균이 높은 수준의 메탄을 생성하여 석유화학 스모그와 유사한 상황을 만들었다고 가정했다. 이는 어떤 면에서 타이탄의 대기와 유사하다.^[12] 그는 이것이 오존층이 형성될 때까지 자외선을 차단하는 데 도움이 되어 일정 수준의 항상성을 유지했다고 제안한다. 그러나 눈덩이 지구^[13] 연구는 "산소 충격"과 감소된 메탄 수치가 후론기, 스터티안기 및 마리노안/바랑게르 빙하기 동안 지구가 거의 완전히 고체 "눈덩이"가 되도록 이끌었다고 제안한다. 이러한 시대는 팬페로조익 이전 생물권이 완전히 자체 조절할 수 있는 능력에 반하는 증거이다.

아래에 설명된 온실가스 CO₂의 처리 과정은 지구 온도를 생명체 서식 가능한 한계 내에서 유지하는 데 중요한 역할을 한다.

가이아 가설에서 영감을 받은 CLAW 가설은 해양 생태계와 지구의 기후 사이에서 작동하는 피드백 루프를 제안한다.^[14] 이 가설은 특히 디메틸황화물을 생성하는 특정 식물 플랑크톤이 기후 강제력의 변화에 반응하며, 이러한 반응이 지구 대기의 온도를 안정시키는 음의 피드백 루프로 이어진다고 구체적으로 제안한다.

현재 인구 증가와 그들의 활동이 미치는 환경적 영향, 예를 들어 온실 가스의 증가는 환경에서 음의 피드백이 양의 피드백이 되도록 할 수 있다. 제임스 러브록은 이것이 극도로 가속화된 지구 온난화를 초래할 수 있다고 말했다. 그러나 그는 이후 그 영향은 더 느리게 나타날 가능성이 있다고 말했다.^[15]

3. 1. 2. 해양 염분 조절

해양 염분은 매우 오랜 시간 동안 약 3.5%로 일정하게 유지되어 왔다.^[18] 해양 환경에서 염분의 안정성은 대부분의 세포가 상당히 일정한 염분을 필요로 하고 일반적으로 5%를 초과하는 값을 허용하지 않기 때문에 중요하다. 일정한 해양 염분은 오랫동안 미스터리였는데, 강에서 유입되는 염분 유입을 상쇄하는 과정이 알려져 있지 않았기 때문이다. 최근에는^[19] 염분이 열 현무암 암석을 통한 해수 순환과 중앙 해령에서 열수 분출구로 나타나는 것에 의해서도 강하게 영향을 받을 수 있다는 것이 제안되었다. 그러나 해수의 구성은 평형 상태와는 거리가 멀며, 유기적 과정의 영향 없이는 이 사실을 설명하기 어렵다. 한 가지 제안된 설명은 지구 역사 전반에 걸쳐 염전의 형성에 있다. 이것들은 박테리아 집단이 생명 과정 동안 이온과 중금속을 고정하여 생성된다고 가정된다.^[18]

지구의 생지화학적 과정에서 원천과 싱크는 원소의 이동이다. 우리의 바다와 바다에 있는 염 이온의 구성은 다음과 같다. 나트륨(Na⁺), 염소(Cl⁻), 황산염(SO₄²⁻), 마그네슘(Mg²⁺), 칼슘(Ca²⁺) 및 칼륨(K⁺). 염분을 구성하는 원소는 쉽게 변하지 않으며 해수의 보존적인 특성이다.^[18] 염분을 입자 형태에서 용해된 형태로 그리고 그 반대로 변화시키는 많은 메커니즘이 있다. 열자기 설계의 다면적인 격자를 가로지르는 철 원천의 금속 구성을 고려할 때, 원소의 이동은 가설적으로 이온, 전자 등의 이동을 재구성하는 데 도움이 될 뿐만 아니라 지구의 지자기장의 자기체 균형을 유지하는 데에도 잠재적이고 불가사의하게 도움이 될 것이다. 나트륨 즉, 염의 알려진 원천은 풍화, 침식 및 암석의 용해가 강으로 운반되어 바다에 퇴적될 때이다.

지중해가 가이아의 신장이라는 것은 2001년에 서신 저자인 Kenneth J. Hsu가 ([http://scimar.icm.csic.es/scimar/index.php/secId/6/IdArt/209/ 여기])에서 밝혔다. 후는 지중해의 "건조"가 기능하는 가이아 "신장"의 증거라고 제안한다. 이 경우와 이전에 제안된 경우에는 생물학이 아니라 판의 움직임과 물리가 조절을 수행한다. 이전의 "신장 기능"은 "백악기(남대서양), 쥐라기(멕시코만), 페름기-트라이아스기(유럽), 데본기(캐나다), 그리고 캄브리아기/선캄브리아기(곤드와나) 염호 거대체의 퇴적" 동안 수행되었다.^[20]

3. 1. 3. 대기 중 산소 농도 조절

가이아 가설은 지구의 대기 구성이 생명체의 존재에 의해 역동적인 정상 상태로 유지된다고 주장한다. 대기 구성은 현대 생명체가 적응한 조건을 제공한다. 비활성 기체를 제외한 모든 대기 가스는 유기체에 의해 생성되거나 유기체에 의해 처리된다.

지구 대기의 안정성은 화학 평형의 결과가 아니다. 산소는 반응성이 높은 화합물이며, 결국 지구 대기와 지각의 기체와 광물과 결합해야 한다. 산소는 대산소 사건이 시작되기 약 5천만 년 전에 소량으로 대기에 지속적으로 존재하기 시작했다.^[21] 캄브리아기 이후로 대기 중 산소 농도는 대기 부피의 15%에서 40% 사이에서 변동해 왔다.^[22] 메탄의 흔적(연간 10만 톤 생산)^[23]은 산소 대기에서 메탄이 연소성이 있기 때문에 존재해서는 안 된다.

지구 대기의 건조한 공기에는 (부피 기준으로) 약 78.09%의 질소, 20.95%의 산소, 0.93%의 아르곤, 0.039%의 이산화탄소, 그리고 메탄을 포함한 소량의 다른 기체가 포함되어 있다. 러브록(Lovelock)은 원래 산소 농도가 약 25%를 초과하면 산불과 산림 화재의 빈도가 증가할 것이라고 추측했다. 그러나 이러한 메커니즘은 산소 수준이 너무 낮아지면 산소 수준을 높이지 못할 것이다. 식물이 O₂를 견고하게 과잉 생산한다는 것을 보여줄 수 있다면, 아마도 높은 산소 농도의 산불 조절기만 필요할 것이다. 석탄기와 백악기의 지질 시대에 O₂가 25%를 초과했을 때의 석탄층에서 화재로 인한 숯의 발견에 대한 최근 연구는 러브록의 주장을 뒷받침했다.

3. 2. 탄소 순환과 가이아 이론

가이아 과학자들은 생명체가 탄소 순환에 참여하는 것을 생명체에 적합한 조건을 유지하는 복잡한 과정 중 하나로 본다. 지구 대기 중 이산화탄소(CO₂)의 유일한 중요한 자연적 공급원은 화산 활동이며, 유일한 중요한 제거는 탄산염암의 침전을 통해 이루어진다.^[24] 탄소 침전, 용해 및 고정은 토양의 세균과 식물 뿌리의 영향을 받는데, 이들은 기체 순환을 개선하거나 산호초에서 탄산칼슘이 해저에 고체로 침착된다. 탄산칼슘은 생명체가 탄소질 껍질과 껍데기를 만드는 데 사용된다. 생명체가 죽으면 껍질이 떨어져 일부는 얕은 바다 바닥에 쌓여 백악과 석회암 퇴적물로 변환되지만, 대부분은 탄소 보상 심도 아래의 바다에 다시 용해된다.

이러한 유기체 중 하나는 풍부한 코콜리토포어 조류인 ''에밀리아니아 헉슬레이''로, 구름 형성에 역할을 할 수 있다. CO₂ 과잉은 코콜리토포어 생명체의 증가로 보상되어 해저에 고정된 CO₂의 양이 증가한다. 최근 대기 중 CO₂ 농도가 증가했으며, 해양 조류 대발생 농도도 증가하고 있다는 증거가 있다.^[25]

지의류 및 기타 유기체는 지표면의 풍화 작용을 가속화하고, 뿌리, 균류, 박테리아 및 지하 동물의 활동 덕분에 토양에서도 암석의 분해가 더 빨리 일어난다. 대기 중 CO₂ 수준이 상승하면 온도가 상승하고 식물이 자라, 더 많은 CO₂를 소비하고 토양으로 처리하여 대기에서 제거한다.

4. 비판과 논쟁

1969년부터 1977년까지 초기 가이아 가설은 과학자들로부터 거의 주목받지 못하다가, 이후 포드 두리틀(Ford Doolittle)^[44], 리처드 도킨스(Richard Dawkins)^[44], 스티븐 제이 굴드(Stephen Jay Gould) 등 여러 과학자들로부터 비판을 받았다. 러브록은 자신의 가설이 그리스 여신의 이름을 따왔고 많은 비과학자들에 의해 지지받았기 때문에 가이아 가설이 신종 이교도(neo-Pagan) 종교로 해석되었다고 말했다. 특히 많은 과학자들은 그의 저서 『가이아, 지구 생명에 대한 새로운 시각』(Gaia, a New Look at Life on Earth)에서 제시된 접근 방식이 목적론(teleological)—사물이 목적을 가지고 있으며 목표를 향해 나아간다는 믿음—이라고 비판했다. 1990년 이러한 비판에 답변하면서 러브록은 "우리의 글 어디에도 행성 자기 조절이 의도적이거나 생물군(biota)의 예지력이나 계획을 포함한다는 생각을 표현한 적이 없다"라고 말했다.

스티븐 제이 굴드는 가이아 가설이 "메커니즘이 아닌 은유"라고 비판했다.^[45] 그는 자기 조절 항상성이 달성되는 실제 메커니즘을 알고 싶어 했다. 가이아 가설을 옹호하면서 데이비드 아브람은 굴드가 "메커니즘" 자체가 은유—매우 일반적이고 종종 인식되지 않는 은유—라는 사실을 간과했다고 주장한다. 이 은유는 우리가 자연 및 생명 시스템을 마치 외부에서 조직되고 만들어진 기계인 것처럼 생각하게 만든다(자기생산적(autopoietic) 또는 자기 조직적인 현상이 아닌). 아브람에 따르면, 기계적 은유는 생명체의 능동적이거나 작용적인 특성을 간과하게 만들지만, 가이아 가설의 유기체적 은유는 생물군집과 생물권 전체의 능동적인 작용을 강조한다. 가이아 가설의 인과 관계와 관련하여 러브록은 단일 메커니즘이 책임지는 것이 아니며, 다양한 알려진 메커니즘 간의 연결 관계는 결코 알 수 없을 수도 있으며, 이는 다른 생물학 및 생태학 분야에서 당연한 것으로 받아들여지고 있으며, 그의 가설에 대한 특별한 적대감은 다른 이유 때문이라고 주장한다.

러브록 자신은 자신의 언어와 생명체의 의미에 대한 이해를 명확히 하는 것 외에도, 대부분의 비판을 비판자들의 비선형 수학에 대한 이해 부족과 모든 사건이 사전에 특정 원인에 즉시 귀속되어야 하는 선형화된 탐욕스러운 환원주의(greedy reductionism)의 형태 때문이라고 생각한다. 그는 또한 그의 비판자 대부분이 생물학자이지만 그의 가설에는 생물학 이외의 분야에서의 실험이 포함되어 있으며, 일부 자기 조절 현상은 수학적으로 설명할 수 없을 수도 있다고 말한다.

가이아 가설은 과학계에서 여전히 광범위하게 회의적으로 받아들여지고 있다. 예를 들어, 2002년과 2003년 ''Climatic Change'' 저널에는 찬반 양측의 주장이 제시되었다.^[5]^[6] 가이아 가설에 대한 중요한 반론 중 하나는 생명체가 환경을 조절하는 역할을 하기보다는 환경에 해로운 영향을 미치거나 불안정하게 만드는 많은 사례들이 존재한다는 점이다.^[5]^[6] 최근 출판된 몇몇 책에서는 가이아 가설을 비판하며, "...가이아 가설은 명확한 관측적 증거가 부족하고 이론적으로도 상당한 어려움이 있다"^[48]는 의견부터 "오염된 은유, 사실, 사이비 과학 사이에 불편하게 걸쳐 있는 가이아를 차라리 배경에 두는 편이 낫다"^[7]는 의견, 그리고 "가이아 가설은 진화론이나 지질 기록의 경험적 증거에 의해 뒷받침되지 않는다"^[49]는 의견까지 다양한 견해를 제시하고 있다. CLAW 가설^[14]은 초기에는 직접적인 가이아 피드백의 잠재적 사례로 제시되었지만, 구름 응결핵에 대한 이해가 향상됨에 따라 신뢰성이 낮아졌다.^[50] 2009년에는 가이아 가설과 정반대로, 생명체가 행성 조건에 매우 해로운(생물 살상적인) 영향을 미친다는 메데이아 가설이 제안되었다.^[51]

2013년 가이아 가설에 대한 책 형태의 평가에서 토비 티렐(Toby Tyrrell)은 관련 분야의 최신 증거를 고려하여 다음과 같은 결론을 내렸다. "저는 가이아가 막다른 길이라고 생각합니다. 하지만 가이아에 대한 연구는 많은 새롭고 생각을 자극하는 질문들을 만들어냈습니다. 가이아를 거부하는 동시에, 우리는 러브록(Lovelock)의 독창성과 넓은 시야를 인정하고, 그의 대담한 개념이 지구에 대한 많은 새로운 아이디어를 자극하고, 지구를 연구하는 데 전체론적 접근 방식을 지지하는 데 기여했음을 인식할 수 있습니다." 다른 곳에서는 그는 "가이아 가설은 우리 세계가 작동하는 방식을 정확하게 보여주는 그림이 아닙니다."^[52]라는 결론을 제시한다. 이 진술은 가이아의 "강한" 형태와 "중간" 형태, 즉 생물군이 지구를 최적의 상태(강도 5) 또는 생명체에 유리한 상태(강도 4)로 만들기 위해 작용하는 원리를 따르거나 항상성 유지 메커니즘으로 작용한다는(강도 3) 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 후자는 러브록이 주장한 가이아의 "가장 약한" 형태이다. 티렐은 이를 거부한다. 그러나 그는 생명체의 진화와 환경 사이에 밀접한 연관성이 있고 생물학이 물리적, 화학적 환경에 영향을 미친다는 것을 주장하는 가이아의 두 가지 약한 형태인 공진화 가이아와 영향력 있는 가이아는 모두 신뢰할 만하지만, 이러한 의미에서 "가이아"라는 용어를 사용하는 것은 유용하지 않으며, 이 두 가지 형태는 이미 자연 선택과 적응의 과정으로 설명되고 받아들여졌다고 생각한다.

발표 당시 반응은 좋지 않았다. 과학자들은 가이아 가설을 무시했다. 또한 가이아 가설에 대해서는 발표 당시 강한 비판이 있었다. 비판가로는 포드 두리틀(Ford Doolittle), 리처드 도킨스(Richard Dawkins)를 들 수 있다. 스티븐 제이 굴드(Stephen Jay Gould)도 마찬가지이다.

러브록은 그러한 비판가들에게 저서에서 감사의 말을 전하고 있다. 당시 가이아 이론이 이론적 측면에서 아직 약한 부분이 있다는 것을 깨닫게 해주었다는 것이다.

대부분의 과학자들은 가이아 이론을 "생물군에 의한 예측이나 계획이 없이는 성립할 수 없는 목적론적인 개념일 것이다"라고 생각했다. 즉, 대부분의 과학자들은 "세균이나 나무나 동물이 최적 생활 조건을 결정하기 위해 회의를 열지는 않는다"라고 생각했던 것이다.

가이아 가설을 실제로 뒷받침하는 다양한 증거·자료(=현상 그 자체)가 여러 개 있었지만, 당시 과학자 대부분은 행성 제어의 메커니즘을 이해하지 못했기 때문에, 그러한 현상이 존재한다는 것 자체를 부정하고, 결국 가이아 가설에 "목적론"이라는 낙인을 찍었다(찍었다). (주: 과학자 중에는 이른바 "메커니즘"을 중시하는 사람이 많아, 현상이 실제로 있다는 증거가 제시되어도, 자신의 이론이 미숙해서 현상을 설명할 수 없을 때, 하필이면 과학에서 가장 중요해야 할 《증거 그 자체》나 《현상 그 자체》를 거절하거나 무시함으로써, 자신들이 애착을 느끼는 기존의 이론 체계에 고집하고, 그것을 지키려는 실수를 저지르는 경우가 있다.) 생물학자나 과학자 중에는 "자연은 절대적이고, 일방적으로 생물에 영향을 주고 있을 것이다"라든가 "자연은 생물의 영향을 받을 리가 없다"라든가 "자연은 객관적이어야 한다(그렇지 않으면 곤란하다)"라는 생각(현재, 차분히 검토해 보면, 사실 별로 근거가 있다고 말하기 어려운 생각, 일종의 고정관념)을 무의식적으로 가지고 있는 사람이 있다.

현재는 지구가 지구 그 자체의 기구와 조성을 조절하고 있다는 것이 많은 과학자들에게 이해되고 있지만, 가이아 이론이 발표되었을 당시에는 주류 과학자들에게 지구가 생명의 영향을 받고 있다(지구가 생명에 의한 조절을 받고 있다)는 것을 납득시킬 수 있을 것이라고는 전혀 생각하지 못했다,고 러브록은 말하고 있으며, 당시 학계는 그러한 분위기였다.

4. 1. 목적론적 비판

발표 당시 가이아 이론에 대한 반응은 좋지 않았고, 과학자들은 가이아 가설을 무시했다. 포드 두리틀(Ford Doolittle), 리처드 도킨스(Richard Dawkins), 스티븐 제이 굴드(Stephen Jay Gould) 등은 가이아 가설에 대해 강하게 비판했다. 러브록은 이러한 비판이 가이아 이론의 이론적 취약점을 깨닫게 해주었다며 비판가들에게 감사를 표했다.

대부분의 과학자들은 가이아 이론을 생물군에 의한 예측이나 계획 없이는 성립할 수 없는 목적론적인 개념으로 간주했다. 즉, 세균, 나무, 동물 등이 최적 생활 조건을 결정하기 위해 회의를 열지 않는다는 것이다.

가이아 가설을 뒷받침하는 다양한 증거와 자료가 있었지만, 당시 과학자들은 행성 제어 메커니즘을 이해하지 못했기 때문에 이러한 현상의 존재 자체를 부정하고 가이아 가설에 "목적론"이라는 낙인을 찍었다. 일부 과학자들은 "자연은 절대적이고 일방적으로 생물에 영향을 주며, 생물의 영향을 받을 리 없다"거나 "자연은 객관적이어야 한다"는 고정관념을 무의식적으로 가지고 있었다. 이는 자신의 이론이 미숙하여 현상을 설명할 수 없을 때, 증거나 현상 자체를 거부하고 기존 이론 체계에 집착하는 오류를 범하는 것이다.

현재는 지구가 자체 기구와 조성을 조절한다는 사실이 많은 과학자들에게 이해되고 있지만, 가이아 이론 발표 당시에는 주류 과학자들이 지구가 생명의 영향을 받는다는 것을 납득하리라고는 전혀 생각하지 못했다고 러브록은 회고했다.

4. 2. 자연선택과의 모순

러브록은 전 지구적인 생물학적 되먹임 기작이 자연 선택을 통해 진화할 수 있다고 제안하며, 생존을 위해 자신의 환경을 개선하는 유기체가 환경을 파괴하는 유기체보다 더 잘 살아남는다고 주장했다. 그러나 1980년대 초 W. Ford Doolittle과 리처드 도킨스는 개별적으로 가이아 이론의 이러한 측면에 반대했다. 두들리틀은 개별 유기체의 게놈에 러브록이 제안한 되먹임 기작을 제공할 수 있는 것이 없으며, 따라서 가이아 가설은 타당한 메커니즘을 제시하지 못하고 비과학적이라고 주장했다.^[44] 도킨스는 유기체가 공동으로 행동하려면 예측과 계획이 필요한데, 이는 현재 진화에 대한 과학적 이해와 모순된다고 말했다. 그는 두들리틀과 마찬가지로 되먹임 고리가 시스템을 안정화시킬 수 있다는 가능성을 거부했다.

마굴리스는 1999년에 "다윈의 위대한 비전은 틀리지 않았지만, ''불완전했다''"고 주장했다. 그녀는 지구의 대기, 수권 및 암석권의 구성이 항상성과 마찬가지로 "설정점" 주변에서 조절되지만, 그 설정점은 시간에 따라 변한다고 썼다.

진화생물학자 W. D. 해밀턴은 가이아 개념을 코페르니쿠스적이라고 부르며, 가이아의 자기 조절이 다윈의 자연 선택을 통해 어떻게 일어나는지 설명하려면 또 다른 뉴턴이 필요할 것이라고 덧붙였다. 최근 포드 두들리틀은 ITSNTS(It's The Song Not The Singer) 제안을 바탕으로^[46] 자연 선택에 의한 진화에서 차별적 지속성이 차별적 번식과 유사한 역할을 할 수 있음을 제안하여, 자연 선택 이론과 가이아 가설 사이의 조정 가능성을 제공했다.^[47]

4. 3. 메데이아 가설

5. 가이아 이론과 한국

5. 1. 한국의 환경 문제와 가이아 이론

5. 2. 한국의 환경 정책과 가이아 이론

5. 3. 한반도 생태계와 가이아 이론

6. 결론

참조

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