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Bien es sabido que desde tiempos inmemoriales, el hombre lleva explotando los recursos que el planeta Tierra nos suministra de “forma gratuita”.

Recursos mineros, agrícolas, animales, combustibles, agua, etc. Muchos de estos recursos han sido durante años (y actualmente algunos siguen siendo) extraídos y explotados sin control ni gestión alguna, respondiendo únicamente a la codicia humana. Pero esto que denominamos explotación gratuita, ¿realmente lo es? La codicia humana está claro que no tiene límites, pero ¿y nuestro planeta, los tiene? ¿Hasta qué punto y durante cuánto tiempo sería la Tierra capaz de soportar todas estas acciones?

Johan Rockström, científico y profesor de Ciencias Ambientales en la Universidad de Estocolmo y sus colaboradores publicaron en la revista científica Nature, en el año 2009, un artículo titulado, en su traducción al español: “Un espacio operativo seguro para la humanidad”, en el que responden a los interrogantes anteriores. El principal objetivo de este trabajo fue la identificación y cuantificación de los límites del planeta Tierra, límites que no deben ser transgredidos si se quiere continuar “operando” en la estabilidad planetaria.

Esta estabilidad en la que, en principio deberíamos encontramos, se conoce en términos geológicos como Holoceno. Se trata de una época interglaciar que comenzó hace aproximadamente 12000 años, cuando terminaron las glaciaciones y el clima global se suavizó. Es además una época de estabilidad en cuanto a cambio ambiental se refiere, ya que éste ocurre de manera natural y la capacidad reguladora de la Tierra mantiene estables las condiciones que permiten el desarrollo humano: temperaturas regulares, disponibilidad de agua dulce y flujos biogeoquímicos que fluctúan en un estrecho rango. Sin embargo esta estabilidad está en peligro desde que comenzó la revolución industrial, a finales de los años 80, pues se ha llegado a una situación en la que se podrían dañar los sistemas que en condiciones naturales permanecerían estables. El impacto ambiental que ésta tuvo, con el creciente uso de los combustibles fósiles, la agricultura industrializada, la química orgánica de síntesis, etc. han llevado a que actualmente se conozca a este periodo como Antropoceno, es decir, una nueva época geológica dominada por las actividades humanas (Crutzen , 2010). Desde este momento dichas acciones se han convertido en la principal causa de cambio ambiental, acciones que además rompen con este equilibrio supuesto para el Holoceno. Los resultados de la alteración de esta estabilidad podrían ser irreversibles y supondrían la imposibilidad y regresión del desarrollo humano, así como cambios ambientales abruptos. Sin esta presión humana, el periodo Holoceno se esperaría que durase varios miles de años.

antropoceno

Límites plantarios para el mantenimiento del estado Holoceno

Los límites que proponen Rockström y colaboradores definen un espacio operativo seguro para la humanidad en relación con el sistema de la Tierra. Además proponen que éstos están asociados con los procesos biofísicos o sistemas del planeta.

Dichos espacios definidos permiten determinar cuál es la situación actual de la Tierra, cómo se ve afectada por la acción y desarrollo humano en el Holoceno, cómo estamos en una situación de inseguridad para nosotros mismos y el nivel de riesgo que representa cada sistema.

Así se determinaron 10 procesos biofísicos o sistemas y sus límites planetarios (los tres primeros con límites ya sobrepasados y los tres siguientes con límites que están comenzando a ser sobrepasados). Estos son:
– Cambio climático
– Tasa de pérdida de biodiversidad (terrestre y marina)
– Ciclo del nitrógeno
– Ciclo del fósforo
– Agotamiento del ozono estratosférico
– Acidificación de los océanos
– Uso global del agua dulce
– Cambios en los usos de la tierra
– Carga de aerosoles atmosféricos
– Contaminación química

Muchos subsistemas de la Tierra reaccionan de forma abrupta, no lineal y son particularmente sensibles alrededor de los niveles umbral de ciertas variables clave. Si estos umbrales son cruzados, podrían cambiar a un nuevo estado, teniendo consecuencias desastrosas para los seres humanos. La mayoría de estos umbrales se pueden definir por un valor crítico para una o más variables control, por ejemplo, la concentración de dióxido de carbono, la tasa de extinción o el porcentaje de tierra usada para cultivos.

En la tabla se muestran los 10 procesos o sistemas de la tierra, los parámetros que los definen, los límites propuestos que no deben ser transgredidos, los valores actuales (2009) y los valores anteriores a la revolución industrial.

Procesos o sistemas del planeta Parámetros Límites propuestos Estatus actual Valores pre-industriales
 

Cambio climático

Concentración de CO2 en la atmósfera, en partes por millónCambios en el forzamiento radiativo, en vatios por metro cuadrado 350 

 

1

387 

 

1,5

280 

 

0

 Pérdida de biodiversidad  Tasa de extinción (nº de especies por millón de especies al año) 10 >100 0,1-1
  Ciclo del N Cantidad de N2 eliminado de la atmósfera por actividades humanas, en millones de toneladas anuales 35 121 0
  Ciclo del P Cantidad de P fluyendo en los océanos, en millones de toneladas anuales 11 8,5-9,5 -1
Pérdida de ozono estratosférico Concentración de ozono 276 283 290
 Acidificación de océanos Estado global de saturación media de aragonito de la superficie marina 2,75 2,90 3,44
Uso global del agua dulce Consumo humano de agua dulce, en km3 anuales 4000 2600 415
 Cambios en los usos del suelo Porcentaje de terreno convertido en tierras agrícolas 15 11,7 Bajo
Carga de aerosoles atmosféricos Concentración de partículas en general en la atmósfera, sobre una base regional Sin determinar Sin determinar Sin determinar
  Contaminación química Por ejemplo, concentración de compuestos orgánicos persistentes, disruptores endocrinos, metales pesados… Sin determinar Sin determinar Sin determinar 

 

En la imagen, se observa de forma más gráfica, los diez sistemas planetarios, representados como sectores, así como el espacio operativo seguro, representado por un disco verde. Si la franja roja de los sistemas sobrepasa el disco verde, significa que ese sistema planetario ha excedido los límites seguros, es decir, ha superado el nivel de seguridad operativo para nosotros mismos. Esto se ve que ha ocurrido con la pérdida de biodiversidad, con el ciclo del nitrógeno y con el cambio climático.

planetary boundaries
Los sistemas planetarios que han excedido los límites seguros son prioritarios en su estudio, pues cuanto antes se conozcan y se traten de implantar medidas paliativas y/o correctoras, menor será el daño ambiental causado, menor el riesgo al que estaremos expuestos y será más fácil intentar remediar los efectos dañinos que se hayan producido. Por esto se detallan a continuación los tres sistemas planetarios que ya han sobrepasado estos límites de seguridad de los que se viene hablando.

1. Cambio climático

En el estudio del cambio climático se utilizan dos parámetros:
– La concentración atmosférica de CO2, expresada en partes por millón de volumen. Antes de la revolución industrial existía una temperatura media de la que nos hemos desviado debido, en parte, al gran aumento en las emisiones de CO2 por la quema de combustibles fósiles. El valor preindustrial era de 280ppm, el máximo recomendable de 350 y en 2013 se han alcanzaron las 395 ppm, lo que significa que se han sobrepasado los límites seguros y que de esta forma se está contribuyendo a un cambio climático global. Muchos modelos postulan que un incremento del 50% en la concentración de CO2 en la atmósfera llevaría a aumentar entre 4 y 8 ºC la temperatura global del planeta, lo que llevaría a consecuencias desastrosas en los modelos sociales actuales.

foto cambio climático
Con esta gran cantidad de CO2 en la atmósfera, ésta pierde la capacidad de amortiguar las emisiones, ya que se altera el equilibrio u homeostasis océano-atmósfera (al ser el CO2 un ácido débil, se disuelve en el mar). Esto significa que actualmente los océanos se están acidificando al tener que amortiguar más cantidad de CO2 y por ello también están próximos a sobrepasar su propio límite de seguridad.
El forzamiento radiativo (radiación), medido en vatios por metro cuadrado. Este concepto hace referencia a cómo un gas o proceso fuerza a la atmósfera a ganar vatios (w) por unidad de superficie en la parte alta de la troposfera. Si se ganan vatios, aumenta la temperatura y aumenta también el efecto invernadero y viceversa. El valor preindustrial es de cero, el límite de 1 y actualmente estamos en valores de 1,5 W.m2. Entre las causas humanas que contribuyen al forzamiento radiativo tenemos las emisiones de gases de vida media larga, conocidos como gases de efecto invernadero, que absorben la radiación infrarroja (calor) reflejada por la tierra e impiden que ésta se escape a capas altas de la atmósfera, calentándose. Algunos ejemplos de estos gases son: CO2, que no es el de mayor efecto invernadero, pero como su concentración es mayor, su efecto también se multiplica, vapor de agua, metano (CH4), NOx (óxidos de nitrógeno reactivo), ozono (O3), CFCs artificiales y aerosoles…

 Transgredir estos límites propuestos supone un incremento en el riesgo de cambio climático irreversible, con la consecuente pérdida por deshielo de los casquetes polares, subidas en el nivel del mar, alteración de las corrientes marinas y cambios bruscos en los sistemas forestales y agrícolas, con la consecuente pérdida de biodiversidad que esto conllevaría.

2. Pérdida masiva de biodiversidad

La pérdida de biodiversidad se mide con la tasa de extinción, que es el número de especies que se pierden por millón y por año. La extinción de las especies es un proceso natural, en el que no tiene por qué intervenir la acción humana, pero en el Antropoceno, esta tasa de extinción se ha acelerado masivamente (la tasa actual es mayor de 100, los limites están en 10 y los valores preindustriales en 0), debido a los cambios en los usos del suelo (conversión de ecosistemas naturales en tierras de cultivo o en áreas urbanas) y del agua, a la introducción de especies invasoras, a la urbanización, furtivismo, etc. Esta pérdida de biodiversidad puede suponer alteraciones en las interacciones con otros límites, por ejemplo pudiendo incrementar la vulnerabilidad de los ecosistemas terrestres y acuáticos a los cambios en el clima y a la acidificación de los océanos.

3. Ciclo del nitrógeno y del fósforo

El aumento de nitrógeno y fósforo en la tierra por las nuevas técnicas de agricultura industrial, centrada en el uso de fertilizantes químicos, está perturbando sus propios ciclos de autorregulación.

Cada año son transformadas (fijadas) 120 toneladas de N2 atmosférico en formas reactivas del mismo (NOx) que se acumulan en los distintos ecosistemas, nitrificándolos excesivamente, puesto que el límite seguro está situado en 35 toneladas. En el ciclo del nitrógeno, dicha fijación puede darse por causas naturales o por causas antropogénicas. Las naturales o biológicas son la actividad de ciertas bacterias del suelo, que son capaces de fijar el N2 atmosférico en formas reactivas del mismo (rompen el triple enlace del nitrógeno), las tormentas eléctricas, en las que se alcanzan temperaturas superiores a los 1100 Cº, pudiéndose romper este triple enlace y formándose así gases reactivos (Nx y Ox) y a las erupciones volcánicas donde se expulsan gases a temperaturas muy altas, ocurriendo lo mismo que en el caso anterior. Todas estas formas reactivas volverán a la tierra y serán aprovechadas por las plantas, cerrándose el ciclo.
nitrogenoLas causas antropogénicas son la quema de combustibles fósiles a altas temperaturas y la agricultura industrial. Esto aumenta la concentración natural de nitrógeno reactivo, habiendo un excedente del mismo que no puede ser aprovechado por el metabolismo de las plantas y que provocará la nitrificación de acuíferos y suelos, con la consiguiente contaminación del agua potable y pérdida de biodiversidad en los ecosistemas acuáticos y terrestres.

etapas ciclo N
 En el caso del fósforo, éste se acumula como resultado de procesos geológicos. El hombre lo extrae de las rocas fosfatadas y lo utiliza como fertilizante o como aditivo en las pastas dentífricas, acabando en ríos, lagos y océanos y produciendo eutrofización de aguas (ambientes carentes de oxígeno), lo que lleva a la muerte de los organismos acuáticos y contaminación del agua potable.

Transgredir el límite de nitrógeno-fósforo puede hacer más vulnerable a los ecosistemas marinos, lo que podría reducir su capacidad para absorber CO2, afectando por lo tanto al límite del cambio climático y al de biodiversidad.

Como conclusión general se puede extraer que si un límite es transgredido, a continuación, otros límites también se encontrarán en grave riego. Para algunos de los aspectos que trata Rockström falta aún investigar, pero lo que sí está claro es que la evidencia hasta la fecha sugiere que, siempre y cuando los umbrales no se crucen, la humanidad tiene el libre ejercicio de largo plazo social y desarrollo económico. De esta forma se asegura la continuidad en la estabilidad prevista para el Holoceno.

Referencias y recursos on-line

Crutzen, P. J. Nature 415, 23 (2002).
Dansgaard, W. et al. Nature 364, 218–220 (1993).
Gruber, N. & Galloway, J. N. Nature 451, 293–296 (2008).
Lenton, T. M. et al. Proc. Natl Acad. Sci. USA 105, 1786–1793 (2008).
Machenzie F. T., Ver L. M. & Lerman, A. Chem. Geol. 190,13–32 (2002).
Petit, J. R. et al. Nature 399, 429–436 (1999).
Rioual, P. et al. Nature 413, 293–296 (2001).
Rockstrom, J. et al. A safe operating space for humanity. Nature 461, 472-475 (2009).
Sala, O. E. et al. Science 287, 1770–1776 (2000).
Scheffer, M., Carpenter, S. R., Foley, J. A., Folke C. & Walker,B. H. Nature 413, 591–596 (2001).
Steffen, W., Crutzen, P. J. & McNeill, J. R. Ambio 36, 614–621 (2007).

http://geoconceicao.blogspot.com.es/2013/02/epoca-antropocena.html
http://www.taringa.net/posts/ciencia-educacion/16654514/El-cambio-climatico-Repercusiones-en-la-fauna-y-flora.html
http://www.eluniverso.org.es/

 

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