The Gaia hypothesis, in its strongest form, states that the Earth’s atmosphere, oceans, and biota form a tightly coupled system that maintains environmental conditions close to optimal for life. According to Gaia theory, optimal conditions are intrinsic, immutable properties of living organisms. It is assumed that the role of Darwinian selection is to favor organisms that act to stabilize environmental conditions at these optimal levels. In this paper, an alternative form of Gaia theory based on more traditional Darwinian principles is proposed. In the new approach, environmental regulation is a consequence of population dynamics, not Darwinian selection. The role of selection is to favor organisms that are best adapted to prevailing environmental conditions. However, the environment is not a static backdrop for evolution, but is heavily influenced by the presence of living organisms. The resulting co-evolving dynamical process eventually leads to the convergence of equilibrium and optimal conditions. A simple Daisyworld model is used to illustrate this convergence phenomenon. Sensitivity analysis of the Daisyworld model suggests that in stable ecosystems, the convergence of equilibrium and optimal conditions is inevitable, provided there are no externally driven shocks to the system. The end result may appear to be the product of a cooperative venture, but is in fact the outcome of Darwinian selection acting upon ‘‘selfish’’ organisms.
Titre de l'article
La sélection darwinienne mène à Gaia
La sélection darwinienne mène à Gaia
Introduction à l'article
L’atmosphère, les océans, et la biodiversité sont en étroite relation pour maintenir des conditions environnementales favorables à la vie, on parle de l’hypothèse Gaïa. Au contraire, la théorie de l’évolution darwinienne présente que seuls les organismes les mieux adaptés à leurs environnements sont favorisés. Cependant, deux problèmes se posent avec ce modèle ; le premier est que la théorie darwinienne agit contre les effets d’autorégulation. Le second est que le modèle ne récompense pas les individus qui rétrocontrôle l’environnement. En effet, l’altération des roches par les plantes et les bactéries permet l’élimination du CO2 atmosphériques équilibrant les entrées de CO2 dans l’atmosphère (volcan) et la fixation du CO2 atmosphérique (fixation par les océans, le sol). Par conséquent, un mécanisme de rétroaction à grande échelle existe et régule la température, mais comment la température peut atteindre un équilibre favorable aux plantes et aux bactéries ?
L’atmosphère, les océans, et la biodiversité sont en étroite relation pour maintenir des conditions environnementales favorables à la vie, on parle de l’hypothèse Gaïa. Au contraire, la théorie de l’évolution darwinienne présente que seuls les organismes les mieux adaptés à leurs environnements sont favorisés. Cependant, deux problèmes se posent avec ce modèle ; le premier est que la théorie darwinienne agit contre les effets d’autorégulation. Le second est que le modèle ne récompense pas les individus qui rétrocontrôle l’environnement. En effet, l’altération des roches par les plantes et les bactéries permet l’élimination du CO2 atmosphériques équilibrant les entrées de CO2 dans l’atmosphère (volcan) et la fixation du CO2 atmosphérique (fixation par les océans, le sol). Par conséquent, un mécanisme de rétroaction à grande échelle existe et régule la température, mais comment la température peut atteindre un équilibre favorable aux plantes et aux bactéries ?
Expériences de l'article
Le modèle Daisyworld représente deux espèces de marguerites, l'un blanche et l'autre noire, se développent en fonction de la luminosité du Soleil. Il existe deux types de rétrocontrôle, le premier sur la sélection présente l’environnement comme une extantion de l’organisme tel qu’il est utilisé dans le modèle Daisyworld original. Le second rétrocontrôle agit que la croissance et la dynamique des populations, les ressources régulent les populations et inversement les populations régules les ressources. Ainsi, les caractéristiques environnementales fluctuent en fonction des populations prédominantes telles que les plantes et les bactéries régules les flux de CO2 dans l’atmosphère (rétroactions négatives à court terme) ; les nutriments présents dans les océans sont régulés par les réseaux trophiques pélagiques. Pour cela, un nouveau modèle Daisyworld a été crée avec une seulement les marguerites blanches répondants aux conditions optimales (Darwin) et aux conditions d’équilibre (Gaia).
Le modèle Daisyworld représente deux espèces de marguerites, l'un blanche et l'autre noire, se développent en fonction de la luminosité du Soleil. Il existe deux types de rétrocontrôle, le premier sur la sélection présente l’environnement comme une extantion de l’organisme tel qu’il est utilisé dans le modèle Daisyworld original. Le second rétrocontrôle agit que la croissance et la dynamique des populations, les ressources régulent les populations et inversement les populations régules les ressources. Ainsi, les caractéristiques environnementales fluctuent en fonction des populations prédominantes telles que les plantes et les bactéries régules les flux de CO2 dans l’atmosphère (rétroactions négatives à court terme) ; les nutriments présents dans les océans sont régulés par les réseaux trophiques pélagiques. Pour cela, un nouveau modèle Daisyworld a été crée avec une seulement les marguerites blanches répondants aux conditions optimales (Darwin) et aux conditions d’équilibre (Gaia).
Résultats de l'article
Le nouveau modèle Daisyworld présente les mêmes paramètres, seulement l’ajout d’un nouveau paramètre : la sélection darwinienne va moduler l’évolution des températures optimale et d’équilibre. L’augmentation de la luminosité permet une augmentation de la croissance et de l’albédo se traduisant en une augmentation de la couverture qui permet de compenser l’énergie ajoutée. Ainsi, lorsque le système peut atteindre un état d’équilibre, la sélection naturelle permettra une convergence des températures optimales et d’équilibre. Par ailleurs, la présence de plusieurs espèces dans une même niche écologique tant à ce que les espèces les plus reproductrices entraîne l’extinction des autres espèces, observation retrouvée chez les espèces de planctons lors du refroidissement de la Terre par l’apparition des nuages. En conclusion, l’auto-régulation est le résultat de la dynamique des populations qui est une caractéristique de la sélection naturel dicté par Darwin.
Le nouveau modèle Daisyworld présente les mêmes paramètres, seulement l’ajout d’un nouveau paramètre : la sélection darwinienne va moduler l’évolution des températures optimale et d’équilibre. L’augmentation de la luminosité permet une augmentation de la croissance et de l’albédo se traduisant en une augmentation de la couverture qui permet de compenser l’énergie ajoutée. Ainsi, lorsque le système peut atteindre un état d’équilibre, la sélection naturelle permettra une convergence des températures optimales et d’équilibre. Par ailleurs, la présence de plusieurs espèces dans une même niche écologique tant à ce que les espèces les plus reproductrices entraîne l’extinction des autres espèces, observation retrouvée chez les espèces de planctons lors du refroidissement de la Terre par l’apparition des nuages. En conclusion, l’auto-régulation est le résultat de la dynamique des populations qui est une caractéristique de la sélection naturel dicté par Darwin.
Rigueur de l'article
Cet article est très rigoureux, il présente des références bibliographiques intéressantes et reprend bien les caractéristiques du modèle connu de Daisyworld en incluant la sélection naturelle.
Cet article est très rigoureux, il présente des références bibliographiques intéressantes et reprend bien les caractéristiques du modèle connu de Daisyworld en incluant la sélection naturelle.
Ce que cet article apporte au débat
Cet article apporte au débat, une nouvelle perspective d’étude incluant la théorie de Darwin. Ainsi, ce ne sont pas deux sciences qui s’opposent mais des théories qui se complètent pour comprendre le système des rétroactions qui favorise la vie sur Terre.
Cet article apporte au débat, une nouvelle perspective d’étude incluant la théorie de Darwin. Ainsi, ce ne sont pas deux sciences qui s’opposent mais des théories qui se complètent pour comprendre le système des rétroactions qui favorise la vie sur Terre.
Remarques sur l'article
Par conséquent, le darwinisme favorise la croissance des organismes “fort” en fonction de l’environnement, mais l’environnement lui-même est forte influencé par la présence de la vie. Donc, il existe une coévolution entre la dynamique des populations et l’environnement pour arriver à des conditions d’équilibre propices à la vie.
Par conséquent, le darwinisme favorise la croissance des organismes “fort” en fonction de l’environnement, mais l’environnement lui-même est forte influencé par la présence de la vie. Donc, il existe une coévolution entre la dynamique des populations et l’environnement pour arriver à des conditions d’équilibre propices à la vie.
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