Ecología Agrícola y Protección Ambiental 1
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- Carlos Santos Naranjo
- hace 7 años
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1 Ecología Agrícola y Protección Ambiental 1 XV- Causas, mecanismos y consecuencias del cambio global El cambio global puede ser definido como los cambios en el ambiente mundial que pueden alterar la capacidad del planeta Tierra para mantener la vida. Estos cambios incluyen las alteraciones en el clima, en la productividad de la tierra, en los recursos de los océanos y otros cuerpos de agua, en la composición química de la atmósfera y en los sistemas ecológicos (U.S. Global Change Research Program) Algunas definiciones: 1- El Planeta Tierra es un sistema integrado: Los procesos biológicos interactúan fuertemente con los procesos físicos y químicos para crear el ambiente planetario. Los procesos biológicos juegan un papel mucho más importante del que originalmente se pensaba en mantener los ambientes terrestres dentro de los límites habituales. 2- El cambio global es real: las actividades humanas están influenciando significativamente el funcionamiento de los sistemas terrestres en diferentes formas; los cambios producidos por el hombre son claramente identificables más allá de la variabilidad natural y son de la misma magnitud o aún mayores que las fuerzas naturales en extensión e impacto. 3- El Cambio Global es complejo: el Cambio Global no puede ser visto en términos simplísticos de causa-efecto. Los efectos en cascada de las actividades humanas interactúan entre ellos, y a su vez con los cambios en escalas locales y regionales en formas multidimensionales. 4- La dinámica terrestre esta caracterizada por límites críticos: las actividades humanas pueden disparar inadvertidamente cambios con consecuencias catastróficas para el sistema terrestre. El sistema terrestre ha operado en diferentes estados quasi-estables, con la ocurrencia de cambios abruptos entre estos estados durante al menos los últimos años. 5- La Tierra está operando en un estado sin precedentes: en términos de ciertos parámetros ambientales claves, el sistema terrestre se ha desplazado bien por afuera del rango natural de variabilidad que conocemos al menos para los últimos años. La naturaleza de los cambios que están ocurriendo ahora, y en forma simultánea, en la Tierra no tienen precedentes en magnitud y velocidades de cambio. 1 Material de lectura elaborado por Villagra, Villalba y Boninsegna para el estudio del tema Cambio Global, de la materia Ecología Agrícola y Protección Ambiental, correspondiente a la carrera Ingeniería Agronómica de la Facultad de Ciencias Agrarias. UNCuyo. Última actualización año
2 CAMBIO CLIMÁTICO GLOBAL Fig. 1 - Principales componentes del cambio climático global. Crecimiento de la población humana La causa última del cambio global es el crecimiento poblacional humano y sus consecuencias en la demanda de recursos desde la agricultura y las industrias. A continuación se detallan algunas pautas de este crecimiento poblacional. - Población humana creció más de ocho veces desde principio del siglo XVIII. - Aumento en la esperanza de vida se ha duplicado en la mayoría de los países. - La tasa anual de crecimiento de la población mundial creció 50 veces desde 0.04% por año entre el año 1 y el 1650, hasta el 2,1% entre 1865 y1970, lo que representa la tasa máxima de crecimiento de la historia. Actualmente es de 1.6%. - El hombre se apropia del 40% del total de la actividad fotosintética. - La influencia del hombre sobre el ambiente se incrementó más rápido que la población humana. Por ejemplo, mientras la población se cuadruplicó entre 1860 y1991, el consumo de energía creció 93 veces (de 10 9 megawatts-hora/año a 93x10 9 megawatts-hora/año). - Junto con el crecimiento poblacional, creció la inequitatividad de la distribución de los ingresos. El 15% de la población utiliza el 79% de los recursos. - Cambio en la forma de organización. Globalización. - La población mundial se duplicará en 43 años de continuar la tasa de crecimiento actual (1.6% por año) 2
3 - La población de los países menos desarrollados crece a un tasa del 1.9% anual mientras que los países más desarrollados crece a una tasa del 0.4% anual. - El futuro es altamente impredecible. Se han realizado distintas proyecciones. Proyecciones de alto crecimiento predicen que el número de hijos por mujer bajará hasta 2,5 durante el siglo 21. En este escenario la población crecerá a 12.5 mil millones de habitantes para En la proyección baja, la fertilidad bajará a 1.7 hijos por mujer. En este escenario, la población alcanzará los 7.8 mil millones de habitantes para el 2050 (Cohen, 1995). Crecimiento de la población humana Población (miles de millones) Mayor que exponencial! Años antes del presente Fig. 2 Crecimiento de la población humana en los últimos años. Factores que inciden en el crecimiento poblacional (Villee, 1996): a) Tasa de natalidad que es afectada por: -Urbanización -Importancia de los menores en actividades productivas -Programas educativos -Oportunidades educativas y acceso al empleo de las mujeres -Disponibilidad de métodos para la planificación familiar b) Tasa de mortalidad afectada por: -Avances de medicina -Nutrición -Condiciones sanitarias c) Expectativas de vida Puede la Tierra soportar la cantidad de habitantes proyectadas para el 2050? Con qué calidad de vida? Las estimaciones varían mucho entre los distintos autores y métodos, y, lo que es peor, es que la variabilidad aumenta con el paso del tiempo, lo que contradice lo esperable para las mediciones de una constante natural. Lo que pasa es que dependen de los supuestos que se tengan en cuenta sobre las limitaciones naturales y las elecciones humanas. 3
4 Si se tiene en cuenta sólo los límites superiores de las estimaciones la mediana de la capacidad de carga es de 12 mil millones de habitantes. Si se tiene en cuenta los límites inferiores, la mediana es 7.7 mil millones de habitantes. Los métodos para estimar la capacidad de carga son: 1) el ajuste de curvas de históricas de crecimiento poblacional y extrapolarlas al futuro. 2) Un único factor limitante del tamaño poblacional, por ejemplo: alimento disponible/requerimiento por persona. 3) Varios factores limitantes, pero para cada zona uno es el principal y el que se tiene en cuenta. Ley del mínimo. 4) restricciones interactuantes incluidos en modelos. La capacidad de carga humana depende de los factores limitantes naturales y de las elecciones individuales y colectivas sobre la distribución de los recursos, la tecnología, la estructura familiar, los gustos, etc., es decir los factores culturales. Otra discusión es si la capacidad de carga debe calcularse por naciones o a nivel global. En general, la capacidad de carga no puede calcularse para una nación independientemente de la región ya que comparte los recursos globales. Uso de la energía La mayor parte de las actividades humanas se sustentan finalmente en el uso de la energía. El consumo de energía crece proporcionalmente con el crecimiento de la población. El 90% de la energía proviene de combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas). La energía se distribuye en forma desequilibrada. América del Norte con el 7% de la población consume el 30% de la energía. La energía utilizada es principalmente de combustibles fósiles. El 14% de biomasa y el 5% de otras energías renovales (que son las de mayor crecimiento). Tendencias en el uso de las fuentes de energía: mayor uso de energías renovables como la eólica, solar, geotérmico e hidroeléctrico. Entre los fósiles está aumentando el uso del Gas Natural El uso de energía por habitante también es desparejo, por ejemplo mientras en USA el uso de combustibles líquidos es de 1740 l por año en China es de 38. Cambio en el uso de la Tierra y en la cobertura de la Tierra (Vitousek, 1994) - Cambio en la Cobertura de la Tierra: es la alteración del tipo de comunidad que cubre un área y/o de las condiciones físicas. Ej: paso de bosque a pastizal. - Cambio en el uso de la Tierra: implica cambios en la forma que el hombre utiliza un área. Ej: paso de una agricultura de bajos insumos a una de altos insumos. - Generalmente uno de estos cambios trae aparejado el otro, por eso vamos a hablar indistintamente de uno y otro Causas El desarrollo de los sistemas agrícolas desde la domesticación de plantas y animales hace años ha tenido grandes efectos sobre el ambiente. Debido al reemplazo de ecosistemas por los agroecosistemas necesarios para mantener los sistemas urbanos industriales. En los últimos años, este proceso se aceleró gracias a la aplicación de la tecnología que permitió el manejo de los ciclos biogeoquímicos, los flujos tróficos de energía y el ciclo hidrológico. El 4
5 crecimiento poblacional y el deseo de desarrollo estimuló la expansión de la agricultura en los países en desarrollo. Hay un fuerte consenso en que el cambio en el uso de la tierra es hoy, y por algunas décadas, el principal de los muchos componentes interactuantes del cambio global. El cambio en el uso de la tierra ocurre en forma heterogénea, hectárea por hectárea, y su significado global es la consecuencia de la suma de muchos cambios locales en muchas áreas. No hay mediciones directas sobre el cambio en el uso de la tierra. Sin embargo, los datos de cambio en el uso de la tierra están registrados en las imágenes satelitales de las últimas dos décadas. Alrededor del 40% de la productividad terrestre potencial es usada por el hombre o se pierde por cambio en el uso de la tierra: 4% es consumido directamente por el hombre, 26,7% ocurre en sistemas dominados por el hombre y 11% se pierde por disminución de la productividad. Uno de los cambios que muchas veces no se tiene en cuenta es el cambio en los métodos de aprovechamiento. El paso de sistemas de aprovechamiento agropecuario extensivo a sistemas intensivos de aprovechamiento, con mayor capacidad de transformación del espacio y mayores consecuencias a nivel global. En general, los cambios agrarios ocurren bajo la presión demográfica; aunque,evidentemente, intervienen otros factores. En Africa, bajo presión demográfica, está ocurriendo una progresiva sedentarización de la agricultura itinerante y el acortamiento de las largas barbechadas. A cada fase demográfica expansiva le corresponde un proceso técnico que amplia la capacidad de carga. Consecuencias - El efecto del cambio de uso afecta a todos los niveles de organización, desde el genético al global. - La agricultura y el cambio en uso de la tierra contribuye de distintas formas al calentamiento global. - La deforestación y el drenaje de los humedales contribuyen a la restitución del Co2 a la atmósfera. En el Siglo XIX el cambio de uso fue el principal contribuyente al incremento en la concentración de CO2 y hoy debe aportar una pequeña cuota. - Afecta el clima local y regionalmente al alterar las vías de distribución y partición de la energía solar. Por ejemplo, el paso de bosques a pasturas aumenta la temperatura y disminuye la humedad a nivel local, esto puede llevar a una disminución del establecimiento de los pastos. A nivel regional, también puede cambiar el clima, a través de cambios en la circulación atmosféricas. - Un tercio a un medio de las tierras han sido modificadas. La principal consecuencia es la fragmentación de hábitats y la consecuente extinción de especies y tipos genéticos. - El efecto biótico del cambio de uso no se limita a la zona alterada sino que la fragmentación y el efecto borde influencia substancialmente áreas no directamente disturbadas. Ej: Skole et al. (1993) encuentra que en el Amazonas km2 fueron deforestadas para el 88, mientras que fueron afectadas por efecto borde y km quedaron como bosques aislados. - El cambio en el uso de la tierra es la principal causa de la pérdida de biodiversidad, - Fragmentación genera la reducción de la base genética de la biota. Cuando los fragmentos son cada vez menores y no están unidos por corredores, los habitats se vuelven no viables para ciertas poblaciones. 5
6 - Cambio en el uso del suelo trae aparejado también degradación del suelo, salinización, procesos erosivos y desertificación. La magnitud de estos procesos y la sensibilidad a los mismos depende del la condiciones ambientales de cada una. Ejemplo de estos son los procesos erosivos en las zonas áridas y la pérdida de fertilidad del suelo en las zonas tropicales. - El cambio de uso también se relaciona con la calidad del agua (salinización y eutroficación, su disponibilidad y distribución. Importancia de la pérdida de diversidad biológica La biodiversidad se define como la variedad y variabilidad de los seres vivos y de los complejos ecológicos que integran. Se manifiesta en todos los sistemas jerárquicos, desde ecosistemas completos a hasta las estructuras químicas que componen las bases moleculares de la herencia. En un sentido estricto, es una medida de la heterogeneidad de un sistema. - La disminución de la riqueza puede afectar los distintos niveles del funcionamiento de los ecosistemas. - La pérdida de riqueza es relevante en sistemas de baja diversidad. - La pérdida de grupos funcionales es más grave que la pérdida de especies. - La respuesta del ecosistema ante la pérdida de diversidad depende de la composición de la comunidad. - Procesos ecosistémicos como el ciclo del nitrógeno, uso del agua, productividad, etc. son más variables en sistemas de baja diversidad Qué es el "Calentamiento Global"? El término Calentamiento Global se refiere a la observación acerca de que la atmósfera cercana a la superficie del planeta se está calentando, sin ninguna implicación en lo referente a la causa o magnitud. Este calentamiento es una de las muchas clases de cambio climático que la Tierra ha sufrido en el pasado y que continuará experimentando en el futuro. Los aumentos de la temperatura tendrán impactos significativos en las actividades humanas: en dónde podemos vivir, qué alimentos podemos cultivar y cómo o dónde los podemos cultivar, y en dónde pueden prosperar esos organismos que consideramos pestes. Para estar preparados frente a los efectos de estos impactos potenciales necesitamos saber cuánto se está calentando el planeta, hace cuánto que el mismo se está calentando y la causa del calentamiento. Las respuestas a estas preguntas nos proveen con una base mejor para tomar decisiones relacionadas a temas tales como el manejo del recurso agua y el planeamiento agrícola. El efecto invernadero es un término que describe cómo el vapor de agua, el dióxido de carbono y otros gases en la atmósfera ayudan a mantener la temperatura en la superficie de la Tierra. La atmósfera se asemeja a la función de un invernadero permitiendo que la luz solar (radiación solar o de onda corta) pase a través de ella para calentar el planeta, y luego absorbiendo buena parte del calor (radiación termal o de onda larga) que irradia la superficie de la Tierra e irradiándolo nuevamente de vuelta a la misma superficie. La vida en la Tierra sería muy diferente sin el efecto Invernadero. El mismo sirve para mantener la temperatura media anual en el largo plazo del planeta aproximadamente 32 C más alto de lo que sería la temperatura de la Tierra sin el Efecto Invernadero. Es razonable esperar que la Tierra se calentase a medida que las concentraciones de gases tipo invernadero en la atmósfera se incrementen por sobre los niveles naturales, en forma similar a lo que ocurre cuando las ventanas de un invernadero se encuentran cerradas en un día soleado y cálido. Este calentamiento adicional es comúnmente llamado Calentamiento de tipo invernadero. 6
7 El Calentamiento Global es aceptado como un hecho por la mayoría de la comunidad científica. Sin embargo, el Calentamiento de tipo invernadero es más controversial porque implica que sabemos qué es lo que está causando el calentamiento del planeta. Aunque se sabe con seguridad que las concentraciones atmosféricas de estos gases invernadero se están incrementando de forma dramática por culpa de la actividad humana, no se sabe exactamente cómo los incrementos de estos gases invernadero influyen en los cambios observados en el clima terrestre y en las temperaturas globales. Sin embargo, es altamente probable que el agregado de estos gases a la atmósfera, este aumentando el efecto invernadero y favoreciendo así el calentamiento global. La quema de combustibles fósiles, como petróleo, carbón y gases naturales, es una fuente de energía que despiden CO 2 en la atmósfera. El CO 2 es uno de los gases invernadero primarios en la atmósfera que en la actualidad atrapa el calor y calienta la tierra. Los científicos pueden medir la cantidad de CO 2 en la atmósfera de la tierra y han descubierto que las cantidades de este gas están aumentando. Teniendo en cuenta este aumento, existe la posibilidad que una mayor cantidad de CO 2 conduzca a un aumento del efecto invernadero. El gráfico siguiente muestra claramente que el CO 2 ha aumentado en la atmósfera a través del tiempo. El gráfico tiene también la forma de una sierra, subiendo y bajando ligeramente cada año. Concentración de CO 2 (ppm) Datos paleoclimáticos de los últimos 1000 años Al comenzar la década de 1970 los paleoclimatólogos comenzaron a construir un detallado programa de acción referente a cómo la temperatura del planeta cambió a lo largo de los siglos antes de 1850 y de que se extendiera espacialmente el uso de los termómetros. De esto surgió una visión incompleta del clima de los últimos 1000 años, basado en datos limitados de anillos de árboles, documentos históricos, sedimentos y otras fuentes de datos paleoclimáticos (proxy). En la actualidad hay muchos más registros paleoclimáticos disponibles alrededor del mundo, proveyendo una visión mucho más completa de los cambios pasados en la temperatura de la Tierra. 7
8 Fig. 3 Variaciones de las temperaturas de la tierra para los últimos 140 años basado en registros instrumentales. En los años recientes ha habido un importante avance en nuestra comprensión del cambio de la temperatura global a lo largo de los últimos 400 a 1000 años. A pesar de que cada una de las reconstrucciones de la temperatura difieren entre si (debido a los diferentes métodos de calibración y a los datos usados) todos muestran algunos patrones similares de cambio de la temperatura. Es realmente asombroso el hecho de que cada registro revela que el siglo XX es el más cálido del registro total, y que el calentamiento se vuelve más dramático después de Las características similares entre las distintas reconstrucciones paleoclimáticas brindan una mayor confianza en las importantes conclusiones que siguen: Desde el siglo XIX ha ocurrido un calentamiento global dramático. Las recientes temperaturas cálidas registradas en los 90 son ciertamente las temperaturas más cálidas habidas en el planeta, por los menos en los últimos 1000 años. Fig. 4 Variaciones de la temperatura de la tierra durante los últimos 1000 años basados en registros instrumentales y en recostrucciones. 8
9 Algunas consecuencias del calentamiento global para Argentina Las precipitaciones provenientes del Atlantico aumentan (primavera-verano) mientras las del Pacifico (otoño-invierno) disminuyen. Las consecuencias de este cambio en las precipitaciones son: Disminución de los glaciares y del caudal de los ríos desde el paralelo 32 hacia el sur. Aumento de las precipitaciones de verano en el llano. Aumento de la frecuencia de tormentas eléctricas y fuegos en el monte. Aumento de la erosión y peligro de aluviones en el pie de monte. Además: Al disponer de mayor energía en el sistema climático, los extremos del clima se acentúan: sequías extremas y precipitaciones extremas Tormentas de mayor intensidad Extremos de temperaturas Oscilaciones de temperatura en corto tiempo. La mayor frecuencia e intensidad de las tormentas aumenta la probabilidad de fuegos en el monte Un efecto posible del aumento de la temperatura es la desestabilización de las pendientes en alta montaña, haciendo mas frecuentes e importantes los deslizamientos y avalanchas de nieve, de barro y de detritos. El aumento de la temperatura y la disminución de las precipitaciones esta causando aumento en la mortalidad del bosque en la Patagonia. Para mitigar los efectos de los probables cambios en el clima se debería: Generar políticas de Estado para una cultura del uso, cuidado y protección de los recursos naturales en todos sus aspectos y con especial énfasis en el recurso agua. Este tema es de vital importancia para la supervivencia y el desarrollo de la Provincia. Generar políticas de Estado sobre el manejo de los desperdicios de cualquier tipo, evitando contaminaciones especialmente en las fuentes de agua de la Cordillera. Participar a nivel Nacional e Internacional en la definición y aplicación de normas globales para el control y mantenimeinto de la calidad de vida en nuestro planeta. El agua dulce será el bien mas preciado del Siglo XXI!! Referencias Cohen, J.E. (1995). Population growth and Earth's human carrying capacity. Science, 269: Skole, D. & Tucker, C. (1993). Tropical deforestation and habitat fragmentation in the Amazon: satellite data from 1978 to Science, 260: Villee, C.A. (1996). Un mundo cambiante. In: (Ed.). Biología, McGraw-Hill. pp. Vitousek, P.M. (1994). Beyong global warming: ecology and global change. Ecology, 75:
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