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26 août 2002

L'hypothèse Gaïa forte
est-elle toujours à proscrire ?
citation de Lee Smolin, commentaires par Jean-Paul Baquiast

Je trouve dans un premier livre de Lee Smolin, The Life of the Cosmos, Oxford University Press, 1997, aussi remarquable bien qu'un peu plus
ancien que Three Roads to Quantum Gravity, quelques paragraphes concernant l'hypothèse Gaïa (1). Ce propos s'inscrit dans une démonstration d'une richesse considérable, visant à montrer que notre univers serait évolutif par auto-organisation, et résulterait d'une compétition permanente entre générations d'univers, se reproduisant à travers les trous noirs comme les rganismes vivants le font par les mécanismes de eproduction biologique. Une telle théorie est loin d'avoir fait l'unanimité, mais elle a l'intérêt de proposer des logiques semblables de développement, qu'il s'agisse des systèmes vivants ou des entités physiques ou mentales. Nous examinerons les deux livres de Lee Smolin dans un prochain numéro.

Il est tout à fait intéressant de voir sous la plume d'un scientifique de haut vol que l'hypothèse Gaïa n'est peut-être pas totalement à rejeter, y compris sous sa forme "forte" selon laquelle l'écosystème terrestre aurait la capacité de conserver son homéostasie (c'est-à-dire son équilibre actuel), même en présence de fortes perturbations. Ceci pourrait vouloir dire que les craintes relatives aux effets pernicieux des activités humaines sur l'environnement seraient excessives. Voilà qui, incidemment, ferait plaisir à M. George W. Bush Jr.

Pages 148 et 149 (traduites et ici condensés)

"Résumée simplement, Gaïa suppose que la sélection naturelle entre les premières espèces bactériennes a produit des organismes qui peuvent, par le rôle qu'ils jouent dans les cycles chimiques de la biosphère, réguler le contenu de l'atmosphère et des océans. Non seulement ils pourraient réguler leur propre chimie interne, ce que font tous les êtres vivants, mais ils pourraient développer des mécanismes permettant de réguler, entre autres, la quantité d'oxygène dans l'atmosphère, la température moyenne de la terre, la salinité des mers. A partir de ce principe général, il est possible de formuler diverses hypothèses relatives aux mécanismes spécifiques impliqués dans cette régulation. Il s'agit de bonnes hypothèses scientifiques, pouvant être expérimentées et réfutées par l'observation. Il en résulte que Gaïa n'est pas une idée mystique, mais relève du domaine de la science.

A mon avis, la plupart de ces hypothèses ont jusqu'à présent résisté à l'expérimentation (peut-être pas cependant à un degré tel que l'idée générale de Gaïa puisse être entièrement confirmée). De ce fait, je dois confesser que je trouve incompréhensible qu'elle fasse l'objet de tant de controverses. Je vais mentionner plusieurs points qui la rendent plausible :

Le premier est que, du point de vue physique, la stabilité des conditions de la biosphère est impressionnante. Les paramètres moyens ont été stables pendant des centaines de millions d'années, alors que les cycles biologiques ont été bien plus courts. De plus, il faut ajouter que pendant cette durée la quantité d'énergie solaire reçue par la terre a changé d'un facteur d'environ 30%.

La seule explication de la stabilité d'un tel système loin de l'équilibre doit tenir à l'existence de mécanismes feed-back qui contrôlent la vitesse des divers cycles impliqués. Ces mécanismes, selon Gaïa, sont biologiques. S'il s'agissait de mécanismes purement physiques, on ne voit pas pourquoi ils maintiendraient inchangés les délicats paramètres nécessaires à l'optimum vital…

Certains critiques font valoir l'impossibilité que des micro-organismes évolutionnaires jouent un rôle dans la régulation de l'environnement, car cela représenterait un poids et donc un désavantage sélectif par rapport à ceux qui ne se chargeraient pas de cette tâche. Cette critique semble négliger le rôle des effets collectifs dans la sélection naturelle. …Les espèces n'évoluent pas individuellement dans une niche particulière préexistante. Les niches et l'environnement en général sont crées par l'évolution d'ensemble des espèces. Dans ce cas, une espèce ne peut muter sans provoquer des effets sur les autres…D'intéressantes études sur ce thème ont été faites par Per Bak, Stuart Kauffman et leurs collègues…. "

J'arrête là la citation. Aussi séduisante que soit l'argumentation de Lee Smolin, on ne peut peut-être pas cependant en conclure que l'environnement (autrement dit Gaïa) sortira inchangé des changements brutaux et rapides que lui imposent actuellement l'humanité. Même si les paramètres d'oxygénation, de température ou de salinité se rétablissent au bout d'un certain temps, suite à leur dérangement du à l'explosion de la production de gaz à effet de serre, ce rétablissement risque d'intervenir trop tard pour la survie de certaines espèces fragiles, y compris les populations humaines vivant à quelques mètres au-dessus du niveau de la mer.

Cependant, la plupart des gens, sans le savoir nécessairement, sont des disciples convaincus de Lovelock et de Gaïa. Ils considèrent en effet intuitivement que "cela s'arrangera toujours", c'est-à-dire que la nature saura résister aux agressions humaines, nuage noir au dessus de l'Asie ou pas. Ils ne se mobilisent donc pas comme il le faudrait contre la dégradation de l'environnement. Il faudrait donc étudier sérieusement et de façon coordonnée l'évolution des paramètres de la biosphère considérés comme vitaux et le rôle des processus biologiques ou physiques susceptibles de maintenir leur équilibre actuel. Il nous semble que les travaux du Pr. Gilbert Chauvet en physiologie intégrative, cherchant à modéliser la façon dont un organisme vivant maintient son homéostasie, pourraient trouver là une application essentielle (voir http://www.automatesintelligents.com/biblionet/2001/aout/g_chauvet.html).

(1) Sur Gaïa, j'écrivais en janvier 2001 le petit texte suivant http://www.automatesintelligents.com/actu/010125_actu.html :
L'écologie peut-être plus ou moins radicale, voire mystique. L'hypothèse dite Gaïa, selon laquelle la Terre constituerait un être vivant capable de s'auto-réguler présente l'intérêt de mettre en évidence les liens entre les différentes dynamiques à l'oeuvre sur notre globe. Elle peut être interprétée d'une façon finaliste qui relèverait de la métaphysique (il existe une force vitale qui s'impose à tous les composants terrestres, y compris les minéraux, les océans, l'atmosphère). Elle peut également donner lieu à des actes de foi mal venus relativement aux capacités d'auto-régénération face aux agressions que l'homme fait subir à l'environnement. Pour les automaticiens cependant, elle a l'intérêt de mettre l'accent sur d'éventuels automatismes naturels de type feed-back, qui méritent de toutes façons d'être modélisés et étudiés.
Le modèle Gaïa a été lancé par le chimiste de l'atmosphère James Lovelock et la biologiste Lynn Margulis dans les années '60 '70, puis développé sous forme d'un modèle simple "Daisyworld" dans lequel la compétition entre des marguerites noires et blanches régulait les échanges de chaleur terrestre. Depuis lors, les tenants de l'écologie radicale "Deep ecology", ceux qui militent pour la réduction des émissions de gaz à effets de serre, et leurs adversaires plus conservateurs, continuent à discuter autour de ce thème - d'autres diront ce mythe - de Gaïa.
Ces discussions sont de toutes façons intéressantes et doivent être considérées par les chercheurs d'aujourd'hui, pensons-nous, comme
faisant partie d'une culture générale indispensable.

Pour en savoir plus
Quelques extraits du livre de Lovelock et Margulis, The Gaia hypothesis : http://www.magna.com.au/~prfbrown/gaia.html
Per Bak: How Nature works. Le concept de criticalité auto-organisée (la criticalité est le fait de montrer des structures à toutes les échelles) :
http://jasss.soc.surrey.ac.uk/4/4/reviews/bak.html. Voir aussi http://www.maths.ex.ac.uk/~mwatkins/zeta/bakreviews.html
Stuart Kauffman Home page : http://www.santafe.edu/sfi/People/kauffman/
Voir aussi sur le livre de S. Kauffman, At home in the Universe, 1995 : http://home.planet.nl/~gkorthof/kortho32.htm

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