Lovelock rozwinął swoje idee Gaja po pracy dla NASA nad wykrywaniem życia na Marsie.
Hipoteza Gai proponuje, aby żywe i nieożywione części Ziemi tworzyły złożony, wzajemnie oddziałujący system, który może być uważany za jeden organizm. Nazwana na cześć greckiej bogini Gai, zgodnie z sugestią powieściopisarza Williama Goldinga, zakłada, że biosfera ma regulujący wpływ na środowisko Ziemi, który działa na rzecz podtrzymania życia.
Podczas gdy pomysł ten został łatwo zaakceptowany przez wielu w środowisku ekologów, nie został on powszechnie przyjęty przez innych naukowców. Wśród jej bardziej znanych krytyków są biolodzy ewolucyjni Richard Dawkins, Ford Doolittle i Stephen Jay Gould. Lovelock odpowiedział na tę krytykę za pomocą modeli takich jak Daisyworld, które ilustrują, jak efekty na poziomie indywidualnym mogą w odpowiednich okolicznościach przełożyć się na planetarną homeostazę.
Globalne ocieplenie
W wydanej w 2006 roku książce Lovelocka "The Revenge of Gaia" (Zemsta Gai) argumentuje on, że niszczenie lasów deszczowych osłabia zdolność Gai do kontrolowania gazów cieplarnianych w atmosferze. Jeśli tak, to negatywne sprzężenia zwrotne planety osłabłyby, a globalne ocieplenie nadal by się nasilało.
Ocieplenie oceanów powoduje rozszerzenie oceanicznej warstwy termokliny oceanów tropikalnych nad wody Arktyki i Antarktyki. Zapobiegłoby to podnoszeniu się oceanicznych składników odżywczych do wód powierzchniowych i wyeliminowałoby zakwity fitoplanktonu. Ponieważ fitoplankton i lasy są głównymi sposobami, w jakie Gaja pobiera dwutlenek węgla, usuwając go z atmosfery, eliminacja tego środowiskowego bufora spowoduje, według Lovelocka, że większość Ziemi stanie się niezdatna do zamieszkania przez ludzi i inne formy życia do połowy tego stulecia, wraz z masowym rozszerzaniem się pustyń tropikalnych. Ten dość skrajny pogląd jest wyznawany tylko przez kilku innych naukowców.
W swojej najnowszej książce, "Znikające oblicze Gai", sugeruje, że być może jesteśmy już poza punktem krytycznym dla klimatu Ziemi, który przechodzi w stan permanentnego gorąca. Biorąc pod uwagę te warunki, Lovelock spodziewa się, że ludzka cywilizacja będzie miała trudności z przetrwaniem. Spodziewa się, że zmiana będzie podobna do paleoceńsko-eoceńskiego maksimum termicznego, kiedy atmosferyczne stężenie CO2 wynosiło 450 ppm. W tym momencie Ocean Arktyczny miał temperaturę 23°C i żyły w nim krokodyle, a reszta świata to były głównie zarośla i pustynie.
Inżynieria klimatyczna
We wrześniu 2007 roku Lovelock i Chris Rapley zaproponowali budowę pomp oceanicznych, które miałyby pompować wodę spod termokliny, aby "nawozić algi w wodach powierzchniowych i zachęcać je do kwitnienia". Podstawowym założeniem było przyspieszenie transferu dwutlenku węgla z atmosfery do oceanu poprzez zwiększenie fotosyntezy i zwiększenie eksportu węgla organicznego (jako "morskiego śniegu") do głębin oceanu. Schemat podobny do tego zaproponowanego przez Lovelocka i Rapleya jest niezależnie rozwijany przez firmę komercyjną.
Lovelock powiedział później, że jego propozycja miała na celu wzbudzenie zainteresowania, a kolejnym krokiem będą badania.
