Temario II

Un malentendido

Desafortunadamente para Lovelock, los biólogos no tardaron en descalificar la Hipótesis de Gaia, considerándola como pseudo-ciencia. En realidad todo se trató de un malentendido, lo que demuestra que aún entre científicos existen malentendidos. Los biólogos entendieron que Lovelock proponía que la Tierra era un ser vivo, cuando en realidad sólo decía que la Tierra se comportaba en muchos sentidos como un ser vivo, no que era un ser vivo. Mientras duró el malentendido uno de los argumentos de los biólogos era que las diferentes especies de seres vivos buscan su propia supervivencia, y que nunca colaboran en forma altruista para un fin común. Si acaso llegan a colaborar, como en los casos de simbiosis, necesitan estar tan cerca unas de otras que difícilmente afectan al ambiente. A lo más, como en el caso de los castores que pueden crear lagos artificiales, el alcance de sus efectos está limitado a pocos kilómetros. Pensar en colaboraciones que alcancen a toda la Tierra y por millones de años era simplemente impensable. Que la vida pudiese controlar la temperatura de la Tierra para su propio beneficio se antojaba, y todavía se antoja, como una especie de argumento místico ya superado hace siglos por la ciencia. Tampoco ayudó mucho que movimientos como new age (nueva era) acogieran la Hipótesis de Gaia con mucho entusiasmo, lo cual confundió a muchos científicos quienes se negaban a acreditar estas ideas como científicas.

Lovelock ahora agradece a sus críticos por haberlo estimulado a buscar un sistema de control homeostático que pudiese estar actuando al nivel de toda la Tierra. Se propuso resolver el problema de que la temperatura de la Tierra no había aumentado de manera paralela a la luminosidad del Sol en la escala de cientos y miles de millones de años. ¿Si el Sol está cada vez más caliente, cómo es que la Tierra se las podría arreglar para mantener constante su temperatura? Lo que Lovelock hizo no fue descubrir cómo lo hace la Tierra, eso lo veremos más adelante, sino cómo podría hacerlo. Esto es, que diseñó un mecanismo para que la Tierra pudiera lograr ese fin. Sus talentos de inventor salieron a relucir. Y, como veremos más adelante, nadie creía que eso era posible. En ese entonces Lovelock ya era considerado como un gran inventor. Había inventado instrumentos para medir cantidades pequeñísimas de contaminantes como los clorofluorcarbonos (CFC), los principales compuestos industriales responsables del famoso Hoyo del Ozono. También se le atribuye la invención del horno de microondas, aunque no lo diseñó para preparar comida sino para revivir hámsteres congelados en experimentos criogénicos.

El Mundo de Margaritas

Busquen la palabra Daisyworld o Mundo de Margaritas. Así le llamó Lovelock al sistema de control homeostático que ideó para demostrar que su propuesta era una posibilidad real. Supuso que el Sol aumentaba su luminosidad con el tiempo y como consecuencia la Tierra estaría cada vez más caliente. Supuso además, que en la Tierra existían dos tipos de flores (daisies o margaritas), unas blancas y otras negras, así como suelo raso sin margaritas. Las blancas absorben menos luz que el suelo y el suelo menos que las negras. Por lo tanto, las negras tenderán a calentarse más que el suelo y el suelo más que las blancas. En cada caso el grado de calentamiento modifica los alrededores de las margaritas y del suelo. Se tiene además, que ambos tipos de margaritas se reproducen mejor a una temperatura media, y mueran a temperaturas menores de una mínima y mayores de una máxima. Esto es todo.

Veamos ahora qué pasaría si la Tierra sin margaritas tuviera una temperatura menor a la mínima. Obviamente ninguna margarita podría existir. Sin embargo, si ponemos una margarita negra ésta hará que su alrededor se caliente y, si la temperatura sube más allá de la mínima, entonces empezarán a reproducirse. Se reproducirán tanto negras como blancas, pero las negras tendrán ventaja porque el planeta está frío. ¿Pero qué pasará si hay demasiadas? Pues el planeta se calentará más allá de la temperatura máxima. Sin embargo, como también hay margaritas blancas, éstas al reproducirse estarán afectando su entorno hacia un enfriamiento. Y si el Sol aumenta su luminosidad, pues entonces las favorecidas serán las blancas, porque ellas pueden bajar la temperatura. Y si la bajan demasiado, favorece a las negras que la pueden aumentar. Y si la aumentan demasiado, pues eso favorece a las blancas que la pueden bajar. Y si la bajan demasiado… ¿Se entiende?

Simple, brillante y demoledor. Lovelock se sacudió las críticas de los biólogos utilizando los mismos argumentos manejados por ellos. Mostró cómo dos especies que actúan en su propio beneficio pueden terminar creando condiciones que las beneficien a ambas. La idea es importante pero más importante es que sea realista. Una manera de demostrarlo es hacer un modelo matemático con ecuaciones basadas en las leyes físicas y mostrar que los efectos anticipados son realmente posibles en un planeta como la Tierra. La investigación de Lovelock incluyó el desarrollo de las ecuaciones y su solución. De hecho, el trabajo se realizó como tesis de doctorado de uno de sus estudiantes. Ya existen en Internet programas interactivos que ustedes pueden utilizar y hasta jugar con las variables para experimentar con el modelo. http://www.gingerbooth.com/flash/daisyball/DaisyBall.html es la liga que utilizaremos. En esta liga hay dos opciones, DaisyWorld and DaisyBall. La última considera que la Tierra tiene una inclinación de 23.5 grados con respecto al plano de su órbita con respecto al Sol, y que la cantidad de luz por metro cuadrado que llega a la Tierra depende de la latitud. DaisyWorld y DaisyBall utilizan las mismas ecuaciones pero en este último se resuelven para diferentes latitudes. Por eso verán que unas margaritas se concentran en el ecuador y otras en los polos. Consulten las ecuaciones en DaisyWorld-theMathy piensen cómo las resolverían ustedes. ¿Cuál resuelven primero?

Siéntanse libres de cambiar las diferentes variables en la opción de avanzado (advanced), para familiarizarse con el simulador. Empiecen con la opción por omisión (default), y revisen que la temperatura de la Tierra realmente se estabiliza cuando hay margaritas en comparación con la situación cuando no las hay. Cambien albedos, temperaturas máximas y mínimas, luminosidad, etc. Para volver a la opción por omisión utilicen restore defaults.

El examen tendrá algunas preguntas específicas sobre las gráficas de la opción por omisión, en su modalidad de DaisyBall . Por ejemplo ¿Cuál es la temperatura de la Tierra para el Sol actual, cuando hay margaritas blancas y negras? Al inicio del calentamiento por las margaritas negras ¿Por qué prosperan las margaritas blancas? Y ¿Por qué las margaritas negras disminuyen cuando aparecen las blancas? Por otro lado, para luminosidades grandes, inmediatamente antes de que mueran todas las margaritas, la temperatura de la Tierra es muy inferior a la máxima de 40 grados que pueden soportar las margaritas. La pregunta sería: ¿Por qué entonces se mueren las margaritas en masa?

Una de las variables del simulador de Gaia es la cantidad mínima de suelo raso en donde no existen margaritas. La variable la llaman deathrate y por omisión tiene el valor de 0.3, significando que al menos 30% del terreno está sin margaritas. La deathrate puede variar desde 0 hasta 1.0 y según podrán observar la estabilización de la temperatura depende mucho del valor que utilicen. ¿Cuál es el mínimo terreno libre de margaritas para que la temperatura sea la adecuada para las margaritas? ¿Y cuál es el máximo terreno libre de margaritas para que la temperatura sea la adecuada para las margaritas? Utilicen como criterio de temperatura adecuada el que ésta no sea inferior a 21.5 ni mayor a 23.5 para luminosidad =1.0.

Otra de las opciones a las que se puede acceder en la opción de avanzado (advanced) es la de seleccionar un solo tipo de margaritas. La opción supone que sólo hay margaritas negras. La opción de sólo margaritas blancas se puede acceder optando por una sola especie y moviendo el albedo de las margaritas negras al lugar de las blancas. Vean qué pasa en cada caso y traten de explicarlo.