盖娅学说认为，是生命决定环境，而不是环境决定生命。目前对这一理论尚存争议，但可以肯定，由此必能产生一门新学科。

基姆 · 诺沃诺克（Jim Lovelock），这位与英国大多数科学家见解截然不同的人说：“地球是活的”。上周，一大批生物学家、地质学家及气候学家会聚于加利福利亚的圣地亚哥，共同研讨诺沃诺克的这一观点。诺沃诺克把它称为盖娅假说，这个学说以古希腊神话中的大地女神盖娅的名字命名。与会者认为，盖娅学说作为一个很好的课题，正在趋向成熟。

诺沃诺克援引一位地质学创始人詹姆斯 · 霍顿（Jams Huton）于1875年所讲的话说：“我认为地球是一个特大的有机体。”诺沃诺克的助手，盖娅学说的另一位创始人，波斯顿大学的生物学家莱恩 · 玛格丽斯（Lynn Margulis）在会上阐明了支配我们这个行星生命的原动力。他俩认为是地球的生命力对大气、海洋起着调节和控制作用。并不是具有生命力的地球适应环境，而是改变环境，使之适合自己。

—般人对上述见解有三种反应。（一）你根本就不考虑它，美国哈佛大学毕业的Dick Hol-land说：“在我看来，一个十分微弱的生命层能够改变整个星球，是十分荒谬的。”（二）你可以设法搞清它，并研究它。（三）你把它当成一种使科学偏离现代卓有成效方向的异端邪说。“我不打算给盖娅下定义。”诺沃诺克在研讨会沾宴会上这么说。曾经有人问他：“是否有可能对盖娅假说进行证明”他回答说：“那样做会使人感到全身发冷并打颤，我不认为这样的证明有什么必要，我们认为证明盖娅假说的做法是令人难以理解和过了时的，对此我只能表示惊讶！”

科罗拉多州Boulder国家大气研究中心的斯坦芬 · 施耐德（Stephen Schneider）竭力劝说美国地球物理学会举办研讨会，他说可以认为盖娅学说是一种极具有启发性的思想。它要求科学家们进一步探索地球在空间及其轨道上的状态及运行机制。

玛格丽斯说：“人们能够从物理规律及化学成分两方面充分认识火星与金星，人类居住的地球当然也不应例外。”很显然，今天非盖娅科学在自然规律的研究方面，也留下了一些人们还无法回答的问题，例如她提出的，尽管很早以前化学家们就预言说大气中的氮和氧有可能完全反应都变成硝酸，但是不知为什么在今天的大气中仍然还有如此之多的氮与氧？为什么还有这么多的甲烷、氨及氢？她说：“这些特殊化学物质都是细菌及其它微生物制造的。”

地球上的生物群对大气和海洋的影响相当强烈。目前盖娅学说的兴起，无疑使这一情况变得格外引人注目。这一“基本”情况是东京联合国大学的Walter Shearer发现的。地球上局部气候受热学森林影响，树木通过直接汽化与蒸腾把降落到它们根部附近3/4的雨水重新送回到大气中去。森林中有各种细菌，其内部的脂蛋白为空气里的水蒸气凝结成冰提供了必需的凝结核，暴雨云即由此开始形成。Shearer说细菌比灰尘要多成百成千倍，它们有助于过往空气中的水蒸气凝结成雨水。

上周研讨会的一个中心是研究生物群对环境的影响究竟是无规则的，还是能表现出一定的规律？是环境影响着复杂的有机物，还是生物群以某种方式，全面并普遍地实现对环境的控制和调节。

除了大气中的某些气体成分外，我们这个行星上的生物还离不开所必需的温度，这里有一个人们目前尚无法回答的问题。那就是在该行星最初的那段时期里，太阳提供给地球的能量只有今天的1/3，但是，为什么今天地球的环境温度竟与当初相差无几？多数研究人员认为，到上个世纪人类从事大规模生产活动对大气产生干扰时为止，我们这个行星的“温度自动调节”一直由低浓度的二氧化碳控制。这种具有温室效应的气体能够收贮太阳辐射来的热量，并防止它们散发到周围空间里去。然而，有谁能给我们指出地球真正的“温庠自动控制器”是什么？在行星温度自动调节的过程中，是否不能缺少生物？

—群地球化学工作者未正式发表他们的研究报告，但是他们认为是大地的板块结构通过“碳化 - 硅化循环”完成这一工作的。这个十分重要的循环中，空气里的二氧化碳溶进雨水，碳化物慢慢从空气中析离出来，然后形成碳酸盐类岩石。这些岩石经过风吹雨打的侵蚀随水流向海洋。在海里，它们沉到海底形成沉积物。处于海底的板块向四周围伸展，直到最后，海底的沉积物又随之滑移到大陆架下面。地壳深处的沉积物受到高温高压作用放出二氧化碳气体，这样的二氧化碳气体也可以从大气层的火山喷发物中找到。

假定大气温度上升，那么下面的分析和判断应该说是正确的。海水这时将把更多的水蒸气排放到空气中，因此形成大量降雨，空气里的二氧化碳在降雨过程中，因受到冲刷而减少，所以空气变冷。假定气温下降，降雨将随之减少，加上火山喷发释放的二氧化碳，空气中的二氧化碳逐渐积累增多，形成一个温室，促使环境温度重新回升。

由上面的推断可以判定，火星是一个无生命的行星，因为火星没有板块结构，无法实现二氧化碳的反复循环，这个问题在地球上则变为：生物对于二氧化碳的循环是否特别重要？在全球性的气温调节中，二氧化碳所起的作用是否那么重要？

生物作用一般地说应包括两方面：碳酸钙经过风雨侵蚀后，随水流向海洋，其中一大部分将被浮游生物吸收构成其外壳，这些有机物死后，它们的外壳与残骸最终沉入海底。另一方面，活着的有机物对加速碳酸钙岩石的风化所起的作用也非同小可。

美国国家航空航天局的Jim Kasting和Jim Walker认为，生物作用并不那么重要，Walker在会上说：“是的，目前地球上大量（碳酸盐沉入海底的）沉积作用是生物造成的，但是，非生物性的机械作用，也可能很快就占优势。”这些碳酸盐最也可能自行沉入海底，问题在于，假如所有生物都灭绝了的话，岩石的分解作用将更加激烈，不过最重要的还是让二氧化碳在空气中大量积累，但是这样又将导致气温的上升，Kasting和Walker估计也许会上升10°C。

另一个问题是“风化”。土壤中微生物对加快岩石风化十分重要。这些微生物能造成一种环境，在这样的环境里，碳酸和有机酸能够得到积累。不过目前还没人知道，各种不同的土壤究竟是怎么影响风化速率的。

诺沃诺克指出，与岩石相接触的土壤里二氧化碳含量比裸露于空气中岩石里的二氧化碳含量高20 ~ 40倍，Easting说：“调节空气二氧化碳浓度的，主要是物理作用，而不是生物作用。”这一争论已成为盖娅学说争论的主要议题。

盖娅假说更接近于科学的一个巨大成就也许应该是硫循环。诺沃诺克及其同事们发现大海里各种浮游生物能产生大量的甲硫醚（DMS）。在硫酸盐悬浮微粒氧化以后DMS就会成为偏远海洋上空形成云提供必需的凝结核。

尽管云层中有很多凝结核，往往不会形成更多的降雨，而只能形成较少的降雨，这是因为微小的雨滴自己不会变得足够大降落下来。不过DMS对提高云层的漫反射系数及反射性能似乎很重要。在确定有多少太阳的辐射热能够到达地面，有多少热量被反射回太空时，浸反射系数是一个极为重要的参数。Charlson说：“只要DMS微粒数发生很小的变化，就能使海洋上空稀薄云层的漫反射系数发生很大变化，如果DMS的产生停止，地球的温度就会升高好几度。”

以上这些让人很自然地联想到酸雨。事实上在北半球的空气里，有四分之三的悬浮微粒是硫酸盐，而不是DMS，因此DMS不会造成空气污染，让施耐德感到迷惑不解的是，目前同南半球相比较，北半球的空气污染看上去已相当严重，大量的太阳辐射热被云层反射回太空，足以使全球气温变暖的速度降低下来。

盖娅学说的研究者们认为DMS在调节、控制着全球气温的变化，气温升高促使浮游生物本身及它们产生DMS的数量猛增。可惜的是，今天还没有人把它与用盖娅学说的方法预报气温长期变化联系起来，这是当前研究中缺少的一个环节。

假如你发现盖娅正在产生影响，那么这时她一定处于非常凶暴的状态。Gleen Whaw指出大气中的悬浮微粒的确能长期保持适当尺寸，不变得太大也不变得太小。这些有一定大小（大约为0.5微米）的悬浮微粒对太阳辐射有很强的干扰作用。

Shaw说：“我们有一种威力十分强大的机器能把空中的云层涂白，使行星冷却、并引起长期干旱。”

浮游生物在产生DMS的过程中，也许曾使用碳，但他们为什么专门制造DMS？致力于盖娅学说研究的人并不认为浮游生物对于我们这个行星是彻底的利他主义者。他们认为，可能是因为浮游生物缺少氮时只好吸取硫，用以代替氮作为它生长的建筑材料，同时放出废物DMS。

上面提到的这些，大概和纽约大学Ken Caldeira的见解有关系。他说产生DMS的浮游生物在缺乏氮的时候，很容易受到紫外线的伤害。因此它们采取的最好办法是设法在四周形成一层作为保护层的云。

对盖娅学说几乎一无所知的是那些生物学家。Paul Ehrlicb就是这样的一个人。他在70年代就曾预言“到80年代中期，可能由于人口过多，会导致10多亿人饥饿死亡。”他说：“生物以各种方式创造一个适合于自己的良好环境是不可能的。我在加利福利亚对蝴蝶所进行的研究表明，在适当的情况下，它们有时也破坏其宿主植物而造成死亡。”

在上周的会议上，人们对盖娅学说再一次提出批评。有人认为地球上曾出现过适合于其全部居民的某种气候条件。大约30亿年前，地球上就出现了具有光合作用的有机物，这些有机物以其固有的方式改变大气成分，使之由原来的具有还原作用及氢占优势逐渐变到后来具有氧化作用及氧占优势。

地球上多数早期生物种类，一般不受连续的不太大变化的环境影响。正如Ehrlich所指出的那样，“厌氧微生物并不希望具有光合作用的有机物出现。因为具有光合作用的有机物将迫使这些厌氧微生物退到像白蚁内脏那样的地方，利他主义者们则很少发生变化。”

地球表面生物的稳定性和灵活性所经历的最大考验也许是该行星每30亿年会碰到一次的大规模生物灭绝。最著名的一次生物灭亡发生在白垩纪和第三纪之间，那时曾有70%的生物死亡。

多数研究者认为，地球上大规模的生物灭亡是一次或一连串的巨大彗星与地球碰撞引起的。彗星碰撞理论的创始人阿尔瓦雷茨（Walter Alvarez）认为这里有四个问题需要解释说明。当彗星与地球发生碰撞时，大量尘雾的遮盖所形成的黑暗会阻碍光合作用的进行吗？这种尘雾会不会引起气温大幅度下降？某次彗星与地球的海洋部分碰撞时把大量的水蒸气排放到空气中，会不会造成一次大规模的剧烈温室升温？要不然也许是某一次碰撞造成的摧毁严重到这种地步，把空气中的氮在降雨时转移到雨水中，以致使海水变为酸性，最后导致各种碳基生物在海里消失。

面对这一发展趋势，阿尔瓦雷茨提出，灾变对于进化可以说是一件好事。在生物学壁龛将被填满时，它们进化的速度势必会降低下来。他说：“但是，在大规模的生物灭绝之后，生物的发展与进化将更快。”恐龙大批灭绝之后，哺乳动物与鸟类开始了向前飞速发展与进化的历程。纽约大学的Michael Rampino接着说，生物圈生存能力的恢复是否在某些方面依赖于其本身的大规模灭亡？我们能否把盖娅学说改名为Jim地球生理学或天体地球生理学？Rampino为我们描绘一幅这样的图景：地球这个行星每30亿年就有一次穿越密集的彗星区，这时地球通常会受彗星的直接碰撞，不过在每次碰撞之后，地球就又充满了发展和进化的活力。Rampino还向与会者介绍了他的Shiva。Shiva是以印度教的破坏与再造之神的名字命名的。Rampino把它跟盖娅学说相提并论，“地球系统与银河系所施加的压力相适应。”他得到的结论是“盖娅可能是整个星系的特征。”

［New Scientist，1988年3月17日］