Ecología y evolución. 2ª Parte: Efecto invernadero. Tema 5 de Biología NS Diploma BI Curso

Transcripción

1 Ecología y evolución 2ª Parte: Efecto invernadero Tema 5 de Biología NS Diploma BI Curso

2 Antes de comenzar Pregunta guía Qué evidencias existen de que el hombre está modificando el efecto invernadero natural? Conocimientos previos Actividad1 de la wiki conoces el ciclo del carbono?

3 El ciclo del carbono El carbono es un elemento fundamental para los seres vivos, siendo parte de la definición de vida en la Tierra (vida basada en el carbono). El carbono no sólo se encuentra en la biosfera en forma de biomoléculas, sino que también se encuentra en la atmósfera como CO 2 y CH 4, como CO 2 disuelto en la hidrosfera y en la litosfera como carbonatos y combustibles fósiles en rocas. Para entender el efecto invernadero es necesario conocer el ciclo del carbono y como éste es reciclado. Observa la siguiente animación y contesta las preguntas: Cuáles son las fuentes del CO 2 atmosférico? Respiración, descomposición, difusión y combustión de combustibles fósiles. Cuál es el sumidero del CO 2 atmosférico? Fotosínstesis y algo de difusión en los ecositemas acuáticos. Web Sumanasinc Qué procesos retornan el CO 2 a la litosfera? Descomposición de la materia orgánica y depósitos marinos de carbonatos.

4 El ciclo del carbono Web de la Universidad de Alberta

5 Dibuja y rotula el ciclo del carbono

6 La hipótesis de Gaia Esta hipótesis fue propuesta en 1969 por el científico británico James Lovelock. En ella, considera toda la biosfera de la Tierra como un único organismo. Esta idea viene del hecho de que la Tierra posee características de autorregulación que mantienen las condiciones necesarias para soportar la vida, como la regulación de la temperatura y la regulación del oxígeno y dióxido de carbono atmosférico, entre otros. Video1

7 La hipótesis de Gaia y TdC Otros científicos, sin embargo, prefieren ver estas interacciones como los piñones de las ruedas de una máquina finamente ajustada. Qué diferencia puede suponer para el trabajo científico considerar la naturaleza como un organismo (la hipótesis Gaia)? Qué utilidad tienen estas metáforas?

8 Gases de efecto invernadero Estos gases se encuentran de manera natural en la troposfera, primera capa de la atmósfera, que se extiende hasta los 15 km de altitud. Los gases de efecto invernadero incluyen: - Vapor de agua. - Dióxido de carbono (CO 2 ) - Metano (CH 4 ) - Óxidos de nitrógeno (NO x ) La presencia de estos gases de efecto invernadero es indispensable para el mantenimiento de la vida en la Tierra, ya que son responsables de atrapar la radiación en la troposfera.

9 Gases de efecto invernadero Sin ellos, la temperatura en la Tierra no sería lo suficientemente cálida como para sustentar la vida.

10 Efecto invernadero 1) Emisión de radiación de onda corta (muy energética) llega a la Tierra procedente del Sol. Parte de este calor se pierde al espacio. 2) Radiación de onda larga (menos energética) es reemitida por la superficie terrestre, mayoritariamente en forma de calor (espectro infrarrojo). 3) Este calor es atrapado por los gases de efecto invernadero, incrementando la temperatura de la atmósfera y océanos. Animación1 + Video2

11 Absorción de radiación infrarroja: Efecto Invernadero La energía infrarroja emitida por la Tierra es absorbida en su mayor parte en la atmósfera por los gases de efecto invernadero y reenviada de nuevo a la Tierra. Este fenómeno se llama Efecto Invernadero y garantiza las temperaturas templadas del planeta. Cuando este efecto invernadero ocurre a una tasa superior a la normal, provoca un aumento de la temperatura de forma continuada, viéndose amenazados los ecosistemas así como los patrones climáticos y oceánicos.

12 Incremento del efecto invernadero Existe una estrecha correlación entre los elevados niveles de gases de efecto invernadero y el aumento del efecto invernadero. A medida que los niveles de estos gases incrementa, más radiación es reflejada de vuelta hacia la Tierra en vez de perderse hacia el espacio. Antropogénico = causado por el hombre. Aunque se observa una correlación, dónde encuentran los científicos la evidencia para una relación causal? Algunos científicos se muestran escépticos acerca de este incremento del efecto invernadero, esgrimiendo que en la historia de la Tierra han habido fluctuaciones en los niveles de estos gases/temperatura global. Video3 Web Earthguide

13 Calentamiento y enfriamiento relativo de varios gases Aunque muchos gases, tanto naturales como antropogénicos, juegan un papel en el aumento del efecto invernadero, a los científicos les interesa más el dióxido de carbono, el metano y los óxidos de nitrógeno. Centrarse en el estudio del CO 2 es comprensible: - Permanece en la atmósfera durante largos periodos de tiempo. - Se produce en grandes cantidades. - Es familar y fácil de comunicar al público su importancia.

14 Evidencias de incremento en el nivel de CO 2 atmosférico Obtener datos históricos conlleva un mayor esfuerzo y la fiabilidad de los resultados producidos es más variable. Las muestras de hielo son una buena fuente para la obtención de datos. Los investigadores analizan la concentración de CO 2 de las burbujas de aire atrapadas las muestras de hielo y estiman su datación en función de su profundidad. Desde hace tiempo, se vienen recolectado datos fácilmente de forma experimental. A lo largo de 40 años, Charles Keeling midió el CO 2 atmosférico desde su observatorio en Mauna Loa (Hawaii), llegando a ser la curva de Keeling un icono de la climatología. Se observa una clara tendencia, junto con los ciclos anuales, pudiendo ser utilizada por las estaciones de campo como un método de estandarización.

15 En busca de CO 2 en el hielo Video4 Averigua como los investigadores generan datos de CO 2 a partir de las burbujas de gas en las muestras de hielo. Cómo estiman la temperatura?

16 TAREA: Análisis de mediciones de CO 2 atmosférico El Carbon Dioxide Information Analysis Centre (CDIAC) tiene una excelente base de datos de mediciones de CO 2 atmosférico. Web CDIAC

17 TAREA: Análisis de mediciones de CO 2 atmosférico Usando una hoja de cálculo: 1) Copia los datos medios anuales en una hoja desde el año de tu nacimiento hasta la actualidad. 2) Realiza un gráfico de dispersión y añade la línea de tendencia. 3) Qué observas? Qué niveles de CO 2 se esperan para el año 2014? 4) Dentro de Data, selecciona Climate y después selecciona Temperature. 5) Selecciona Monthly surface air temperature time series area-averaged over the 30- degree latitudinal belts of the globe después seleciona Annual temperature deviations given by season. 6) Calcula el valor medio para el hemisferio donde se encuentre tu estación desde el año de tu nacimiento. 7) Realiza un gráfico de dispersión y añade la línea de tendencia. 8) Qué observas? Qué niveles de temperatura se esperan en cada hemisferio se esperan para el año 2014? 9) Compara los niveles de temperatura con los de CO 2 para el resto de estaciones.

18 TAREA: Análisis de mediciones de CO 2 atmosférico Tendencia: Existe un incremento del CO2 atmosférico año tras año. Fluctuaciones anuales: Las variaciones anuales en los niveles de CO 2 se corresponden con los veranos del hemisferio norte. El hemisferio norte tiene Fluctuaciones la mayor proporción anuales: de masa terrestre y en esta época del año, más árboles y otros plantas tienen hojas. Este incremento de la superficie foliar aumenta el grado de fotosíntesis, y una mayor absorción de CO 2 atmosférico. Los picos anuales se corresponden con los inviernos.

19 Consecuencia del aumento de la temperatura global sobre los ecosistemas árticos Un incremento en la temperatura global resultará en un cambio en las características de los biomas de la Tierra. La regiones geográficas críticas desarrollarán las características de sus biomas vecinos más cálidos: los nichos ecológicos presentes cambiarán, lo que implicará un cambio en las poblaciones. Los ecosistemas árticos son un ejemplo de medio ambiente amenazado. A medida que las temperaturas y las precipitaciones aumenten, habrá un cambio en las especies presentes, ya que nuevas especies migrarán a este área aprovechando las oportunidades de los nuevos nichos. Web Damocles

20 Consecuencia del aumento de la temperatura global sobre los ecosistemas árticos Los ecosistemas árticos consisten en áreas de permanente desierto helado y grandes áreas de vegetación sin árboles, conocida como tundra. La poca vegetación existente a lo largo de todo el año consiste fundamentalmente en líquenes y pastos. La mayor del tiempo las temperaturas están muy por debajo del punto de congelación, por lo que la humedad, el suelo y los nutrientes orgánicos permanecen congelados (permafrost). Durante la breve estación de crecimiento, cuando las temperaturas son menos frías, la superficie de permafrost se derrite, promoviendo un espectacular crecimiento vegetal.

21 Consecuencia del aumento de la temperatura global sobre los ecosistemas árticos Año tras año disminuye durante el verano la cubierta de hielo, provocando la pérdida de hábitats.

22 Consecuencia del aumento de la temperatura global sobre los ecosistemas árticos La National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) publica anualmente información con datos de temperatura y cambios en las características biológicas y físicas locales. Principales efectos: - La fusión del permafrost provoca un aumento de la velocidad de descomposición de detritos previamente retenidos y acumulados en él. - Expansión de la zona de distribución de hábitats propios de especies de climas templados, sustituyendo a las especies árticas, como el zorro ártico. - Pérdida de hábitats de hielo. - Cambios de distribución de especies depredadoras con la consiguiente alteración de los niveles tróficos superiores. Artic Report Card - Mayor éxito de las especies causantes de plagas, incluidos organismos patógenos. - Elevación en el nivel del mar y cambio de las pautas climáticas. Video5

23 Principio de Precaución Este principio sostiene que si los efectos de un cambio inducido por los seres humanos fueran muy intensos, quizás incluso catastróficos, los responsables del cambio (y no sus objetores) deben demostrar que éste no será perjudicial antes de proceder o proseguir con su aplicación. Este caso es lo contrario de lo que ocurre habitualmente en la realidad, en la que las personas preocupadas por el cambio tienen que demostrar que éste sí será perjudicial para evitar que dicho cambio siga adelante.

24 Principio de Precaución Deben prohibirse aquellas actividades que constituyan un riesgo o amenaza. El principio de precaución se aplica a aquellas actividades cuyas consencuencias pueden ser severas. Ejemplo: Siembra experimental a cielo abierto de plantas modifcadas genéticamente. El peso de las pruebas recae sobre aquellos cuyas acciones pudieran ser perjudiciales. Es su responsabilidad realizar primero pruebas o test que evidencien que su actividad no es perjudicial, antes de que se les permita empezar o continuar con sus acciones. Debería aplicarse el principio de precaución al calentamiento global? Video6 No tener la evidencia de que algo pudiera ser un problema, no es una razón para no tomar una acción

25 Principio de Precaución y calentamiento global En el caso del calentamiento global, se están recolectando evidencias diarias que sugieren que hay un componente antropogénico en el aumento del efecto invernadero. El principio de precaución dicta que deberíamos tomar acciones para reducir las emisiones antropogénicas de CO 2, mientras obtenemos más evidencias que prueben que es la causa del calentamiento global. De esta forma, si se demuestra un impacto humano, habremos tomados medidas con suficiente antelación como para reducir el daño. Si no tomamos medidas, para cuando se demuestre el origen antropogénico habremos causado más daño mientras tanto. Primero, no dañar Primun non nocere Cómo se relaciona el juramento hipocrático de los médicos con el principio de precaución? Independientemente de la posición de cada uno en el debate abierto sobre el cambio climático, es responsabilidad de todos estar informados y dar los pasos necesarios hacia un futuro más sostenible y menos perjudicial.

26 Principio de Precaución y calentamiento global Para evaluar la relevancia de este principio como una justificación para tomar una acción de envergadura con objeto de combatir las amenzas derivadas del calentamiento global, primero debemos identificar las posibles consecuencias que pueden resultar si no se reduce el nivel creciente de CO 2 atmosférico, y las acciones necesarias para que impedir lo anterior. Probables consecuencias del calentamiento global Se derriten completamente los casquetes polares y los glaciares aumentando el nivel del mar. El calentamiento del agua del mar provoca su expansión en volumen, provocando un mayor aumento del nivel del mar. Hundimiento permanente de las zonas costeras, donde vive mucha gente y donde se encuentran las zonas de cultivo más productivas El aumento de la temperatura del mar afectaría al proceso fotosintético por las algas, aumentando el nivel de CO 2. Destrucción de bosques por el calentamiento global, ya que muchas especies de árboles no soportan tales temperaturas. Interrupción del las corrientes oceánicas que el agua caliente desde las regiones tropicales, afectando a redes tróficas de las que se alimenta el hombre. Acciones efectivas para combatir estas amenazas Usar alternativas energéticas a los combustibles fósiles. Desarrollar fuentes de energía nuclear que cubran las necesidades domésticas, industriales y comerciales. Desarrollar fuentes de biodiesel a partir de residuos orgánicos o a partir de cultivos de cereales. Reducir al mínimo el consumo de petróleo para calentar los hogares mediante el diseño de casas térmicamente aisladas. Reducir el uso de petróleo en los sistemas de transporte. Acabar con la deforestación de los bosques y selvas tropicales, ya que son los mayores sumideros de CO 2.

27 Principio de Precaución y calentamiento global Para ser efectivas, se necesita que las acciones tomadas en respuesta a estos desafíos: - Que sean acordadas internacionalmente y aceptadas por todas las naciones para su cumplimiento simultáneo. - Reconocer que los países industrializados deben compartir sus beneficios con países menos desarrollados.

28 Evaluando el Principio de Precaución Cómo podemos, como comunidad internacional, decidir hacer lo correcto? Cuáles son los pros y los contras de realizar una acción, de acuerdo con el principio de precaución?