4. Cambio global
Impacto de la actividad humana sobre el sistema Tierra

6. COLECCIÓNDIVULGACIÓN
Cambio global
Impacto de la actividad humana
sobre el sistema Tierra
Carlos M. Duarte (coord.)
Sergio Alonso
Gerardo Benito
Jordi Dachs
Carlos Montes
Mercedes Pardo
Aida F. Ríos
Rafel Simó
Fernando Valladares
CONSEJO SUPERIOR DE INVESTIGACIONES CIENTÍFICAS
Madrid, 2006

7. Con la COLECCIÓN DIVULGACIÓN, el CSIC cumple uno de sus principales objetivos: proveer de materiales rigurosos y divulgativos a un amplio
sector de la sociedad. Los temas que forman la colección responden a la demanda de información de los ciudadanos sobre los temas que más les afectan:
salud, medio ambiente, transformaciones tecnológicas y sociales… La colección está elaborada en un lenguaje asequible, y cada volumen está coordi-
nado por destacados especialistas de las materias abordadas.
COMITÉ EDITORIAL
Pilar Tigeras Sánchez, directora
Susana Asensio Llamas, secretaria
Miguel Ángel Puig-Samper Mulero
Alfonso Navas Sánchez
Gonzalo Nieto Feliner
Javier Martínez de Salazar
Jaime Pérez del Val
Rafael Martínez Cáceres
Carmen Guerrero Martínez
Catálogo general de publicaciones oficiales
http://publicaciones.administracion.es
© CSIC, 2006
© Carlos M. Duarte (coord.), Sergio Alonso, Gerardo Benito, Jordi Dachs, Carlos Montes, Mercedes Pardo, Aida F. Ríos, Rafel Simó y Fernando Valladares,
2006
Foto portada: vista aérea de la línea de costa en Shark Bay, Australia Occidental. Fotografía de Susana Agustí.
Reservados todos los derechos por la legislación en materia de Propiedad Intelectual. Ni la totalidad ni parte de este libro, incluido el diseño de la cubierta puede
reproducirse, almacenarse o transmitirse en manera alguna por medio ya sea electrónico, químico, mecánico, óptico, informático, de grabación o de fotocopia, sin
permiso previo por escrito de la editorial.
Las noticias, asertos y opiniones contenidos en esta obra son de la exclusiva responsabilidad del autor o autores. La editorial, por su parte, sólo se hace responsable
del interés científico de sus publicaciones.
ISBN: 978-84-00-08452-3
NIPO: 653-06-073-7
Depósito legal:
Edición a cargo de Cyan, Proyectos y Producciones Editoriales, S.A.

8. Índice
Agradecimientos 11
Sobre los autores 13
1. Presentación ................................................... 17
2. Introducción ................................................... 21
3. ¿Qué es el cambio global? ..................................... 23
4. La maquinaria de la biosfera .................................. 31
4.1. Los motores del clima . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
4.2. El ciclo del agua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
4.3. Los ciclos de los elementos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
4.4. El papel de los organismos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

9. 5. La maquinaria de la biosfera en el Antropoceno .............. 43
5.1. Perturbaciones en el ciclo del agua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
5.2. Perturbaciones en los ciclos de elementos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
5.3. Emisiones de materiales a la atmósfera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
5.4. Aerosoles, hielo y albedo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
5.5. Contaminantes y nuevas sustancias en la biosfera . . . . . . . . . . . . . . . . 60
5.6. Desertificación, cambios en el uso del suelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
5.7. Detección y observación de perturbaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
5.8. Incertidumbres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
6. Cambio climático .............................................. 73
6.1. ¿Qué es el cambio climático? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
6.2. Incertidumbres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
6.3. Cambio climático: ¿realidad, futuro o especulación? . . . . . . . . . . . . . . 79
7. Escenarios de cambio global ................................... 85
7.1. Escenarios climáticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
7.2. Cambio global y ecosistemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
7.3. Escenarios del cambio global . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
8. El impacto social del cambio global ........................... 105
8.1. El ecosistema social . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
8.2. Áreas relevantes para la comprensión del impacto social
del cambio global . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
8.3. El impacto en la población como base demográfica: salud,
estructura demográfica y flujos migratorios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
8.4. El impacto en la base económica de la sociedad: economía, usos
del territorio, asentamientos humanos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114

10. 8.5. El impacto en la organización social: estructura social y política,
conflictos, normas y valores sociales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
8.6. El impacto en el patrimonio histórico-natural. El papel de los
espacios protegidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
8.7. Perspectivas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
9. ¿Cómo afrontar el cambio global? Mitigación y adaptación
al cambio global . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
9.1. Cómo construir capacidad adaptativa frente al cambio global . . . . . . 128
9.2. El papel de la ciencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
9.3. El papel de las tecnologías . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
9.4. El papel de la política . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
9.5. El papel de la educación y sensibilización ambiental . . . . . . . . . . . . . . 146
9.6. El papel de los medios de comunicación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
9.7. El papel de los ciudadanos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
9.8. El papel de las empresas y el sector privado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
9.9. El papel de lo imprevisible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
10. Perspectiva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
11. Enlaces recomendados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163

11. Viento catabático desplazándose sobre un
glaciar en Bahía Esperanza (Península Antártica).
Fotografía: C. M. Duarte.

12. Agradecimientos
A gradecemos a Xavier Bellés la invitación a escribir esta obra; a Regino Martínez
y X.A. Padín, su ayuda en la compilación de datos; a Javier Bustamante, los datos
facilitados; a Iván López, Esther Lorenzo, Ángeles Yuste, X. A. Álvarez-Salgado, Beatriz
Ramírez y Esteban Manrique sus aportaciones y recomendaciones sobre el texto; a
Susana Agustí, la cesión de fotografías; a Taro Takahashi, Nicolás Gruber, Jorge
Sarmiento, Christopher Sabine, Fiz F. Pérez, Iván López, Esther Lorenzo, Ángeles
Yuste, X. A. Álvarez-Salgado, Beatriz Ramírez y Esteban Manrique. la utilización
de algunas figuras de sus publicaciones; y a Mariano Muñiz, director del Centro de
Ciencias Medioambientales (CSIC), la hospitalidad durante las sesiones de trabajo para
escribir esta obra.
11

13. Torrente en Puerto Mont (Chile).
Fotografía: C. M. Duarte.

14. Sobre los autores
Carlos M. Duarte, coordinador de esta Sergio Alonso es catedrático de
obra, es profesor de Investigación del Meteorología en la Universitat de les
CSIC en el Instituto Mediterráneo de Illes Balears. Fue gestor del Programa
Estudios Avanzados (IMEDEA, CSIC- Nacional de I+D sobre el Clima y
Universidad de les illes Balears) y fue miembro de la delegación española para
presidente del Comité Español de IGBP la Convención Marco de Naciones
entre 2000 y 2005. Ha sido elegido en Unidas sobre el Cambio Climático. Es
2006 presidente de la Asociación presidente de la sección de Meteorología
Americana de Limnología y y Ciencias de la Atmósfera de la
Oceanografía. Su investigación se centra Comisión Española de Geodesia y
en el estado y funcionamiento de los Geofísica. Su investigación está centrada
ecosistemas marinos y el impacto del en meteorología y clima del
cambio global sobre éstos. Mediterráneo occidental.
13

15. Gerardo Benito es investigador del Jordi Dachs es científico titular del Carlos Montes es catedrático de
Centro de Ciencias Medioambientales CSIC en el Instituto de Investigaciones Ecología en la Universidad Autónoma
del CSIC, en Madrid. Actualmente, es Químicas y Ambientales de Barcelona de Madrid. Es presidente de la
presidente de la Comisión Internacional y vocal del subcomité SOLAS (surface Fundación Interuniversitaria Fernando
de Paleohidrología Global de INQUA, ocean-lower atmosphere) del IGBP. Su González Bernáldez para el estudio y la
miembro del comité español de IGBP, investigación se centra en el ciclo de los gestión de los espacios naturales. Su
como representante del programa contaminantes orgánicos y la materia investigación se centra en el análisis de
internacional PAGES (Past Global orgánica, con especial énfasis en los las interrelaciones entre ecosistemas y
Changes), y miembro del comité procesos de deposición atmosférica y las humanos bajo la trama conceptual de los
español de INQUA. Su investigación se múltiples interacciones entre el océano sistemas socioecológicos y la resiliencia.
centra en los riesgos naturales, la y la atmósfera que regulan el transporte,
reconstrucción de registros hidrológicos destino e impacto de los compuestos
del pasado para su interpretación orgánicos.
paleoclimática, y en temas relacionados
con la hidrología y la erosión de suelos.
14

16. Mercedes Pardo Buendía, profesora de Aida F. Ríos es investigadora científica Rafel Simó es científico titular en el
Sociología del Medio Ambiente en el del CSIC en el Instituto de Institut de Ciències del Mar del CSIC,
departamento de Ciencia Política y Investigaciones Marinas de Vigo y en Barcelona. Es representante español
Sociología de la Universidad Carlos III presidenta del Comité Español de IGBP en el programa internacional SOLAS
de Madrid, fue vicepresidenta (International Geosphere-Biosphere (Surface Ocean - Lower Atmosphere
del Grupo de Investigación de Programme) y miembro de CEICAG. Study) y miembro del comité español de
Sociología y Medio Ambiente de la Su investigación se centra en el sistema IGBP. Su investigación se centra en los
Asociación Internacional de Sociología, del carbono en agua de mar, intercambios de materia entre la biota
es presidenta del Comité Español especialmente en la captación de CO2 marina y la atmósfera, particularmente
de Investigación en Cambio Global, antropogénico por parte del océano gases y aerosoles, y sus respuestas al
CEICAG. Su investigación aborda y su relación con el cambio global. cambio global.
la sociología del medio ambiente,
de la energía, la ciudad, los residuos, las
políticas medioambientales, los valores
sociales y la participación pública.
15

17. Fernando Valladares, investigador
científico del CSIC, es ecólogo terrestre
y trabaja en la interfase entre la
ecofisiología, centrada en mecanismos,
y la ecología de poblaciones y
comunidades, centrada en procesos, para
comprender la respuesta de las plantas a
cambios ambientales y condiciones
adversas. Su actividad científica la
combina con la participación en comités
y sociedades nacionales e internacionales
relacionadas con el cambio global
(AEET, ESA, BES, IGBP), con el
establecimiento de una red española de
seguimiento a largo plazo de ecosistemas
(www.redote.org) y con la docencia
universitaria.
16

18. 1. Presentación
L a dependencia que tiene la humanidad de la naturaleza, con la consiguiente
responsabilidad de cuidarla para las generaciones futuras, es un axioma ubicuo
y ancestral, presente en todos los pueblos de la Tierra, como lo demuestra la
sorprendente convergencia entre pensamientos como los siguientes:
Trata bien a la Tierra: no te ha sido dada por tus padres; te ha
sido prestada por tus hijos.
Proverbio Cachemir
No heredamos la Tierra de nuestros ancestros, la recibimos prestada
de nuestros hijos.
Proverbio Kenyata
Debemos proteger el bosque para nuestros hijos, nuestros nietos y
los niños no natos. Debemos proteger el bosque para aquellos que
no pueden hablar por sí mismos, como los pájaros, los animales,
los peces y los árboles.
Qwatsinas, Nación amerindia Nuxalk
17

19. En realidad, la capacidad de tener presentes a las generaciones futuras, es decir, a
los miembros no natos de nuestra especie, es precisamente uno de nuestros hechos
diferenciales como especie. También lo es la capacidad, que nos ofrece la tecnología,
de haber multiplicado nuestro poder de transformación y de consumo, la capacidad de
utilizar nuestro conocimiento para duplicar la esperanza de vida y la capacidad
de utilizar la tecnología para reemplazar el lento proceso de la evolución y generar
decenas de miles de nuevos compuestos químicos, que no están inscritos en nuestro
genoma, sino que hemos externalizado y desarrollado a través de la tecnología.
Estas capacidades y las enormes perspectivas que ofrecen para la mejora de nuestra
calidad de vida se han utilizado sin plena conciencia de las consecuencias que,
conjuntamente, tienen sobre la naturaleza y sobre el funcionamiento del planeta
Tierra; posiblemente porque la capacidad de contemplar el planeta como unidad
funcional se ha adquirido recientemente, a través del desarrollo de plataformas de
observación, como los satélites y las redes de sensores.
Estas observaciones han aportado evidencias inequívocas de que la actividad
humana está afectando de forma profunda a la mayor parte de los procesos que,
conjuntamente, determinan el funcionamiento de la biosfera. La consiguiente
concienciación que ello ha producido, junto con la consideración del posible
incremento de las perturbaciones en el funcionamiento del planeta Tierra,
conforman un desafío de proporciones colosales, que requieren del concierto
de la comunidad científica, los líderes políticos y toda la sociedad.
Desde el Consejo Superior de Investigaciones Científicas asumimos plenamente este
reto, que esperamos afrontar con la ayuda de nuestros colegas de la universidad, de
los organismos de investigación y del sector privado.
Sin embargo, reconocemos que nuestros esfuerzos serán baldíos si no cuentan
con la complicidad de la sociedad. El primer paso para despertar esa complicidad es
conocer, porque sin conocimiento no puede haber reacción. Así pues, la obra que
aquí se presenta persigue el objetivo de informar a la sociedad sobre qué es el cambio
global, cuáles son sus motores, cuáles sus consecuencias y cómo podemos actuar,
desde nuestras distintas responsabilidades, para mitigar y modular esas consecuencias.
Para ello hemos contado con la colaboración de un equipo multidisciplinar de
investigadores, que han sabido aportar una visión integradora de esta importante
cuestión.
18

20. Espero que la publicación de esta obra marque un punto de inflexión en el nivel de
comprensión de la sociedad y de su compromiso con este problema. Desde luego el
organismo que presido volcará toda su capacidad en aportar el conocimiento
necesario para tomar las decisiones oportunas que nos permitan afrontar este desafío
del que depende el futuro la humanidad.
Madrid, 4 de septiembre de 2006.
CARLOS MARTÍNEZ
Presidente del Consejo Superior
de Investigaciones Científicas
19

21. Colores de otoño en el parque Mont Royal
(Montréal, Canadá).
Fotografía: C. M. Duarte.

22. 2. Introducción
E l cambio global y el cambio climático
son problemas que han trascendido el
ámbito de la investigación científica
han percibido hasta hace poco, sino
como una realidad a la cual nos hemos
de adaptar y un desafío al que hemos de
para percolar el tejido de la sociedad, responder.
hasta encontrarse recogidos en Líderes mundiales, como el ex
superproducciones de Hollywood vicepresidente y candidato a presidente
(El día después de mañana, dirigida por de los EE.UU. Al Gore, perciben en el
Roland Emmerich), documentales de cambio global y el cambio climático
éxito (Una verdad inconveniente, el mayor desafío de la humanidad, ya
dirigido por David Guggenheim que no compromete únicamente a las
a partir de un libro de Al Gore), personas que consciente o
best-sellers (Estado de miedo, de M. inconscientemente incidimos
Crichton), modificar el diseño y coste o atenuamos el problema con nuestras
de nuestras viviendas (e.g. mediante la opciones personales y estilo de vida, sino
futura regulación de dotación de que compromete, de forma
energías renovables en los edificios), y particularmente aguda, a las
nuestras opciones vitales (e.g. adquirir generaciones futuras, nuestros hijos,
vehículos menos contaminantes, etc.). nietos y sus descendientes. Al Gore
El cambio global y el cambio climático afirmó, en su presentación en el Foro
son realidades instaladas Económico Global de Génova, que “el
definitivamente entre nosotros, no ya Mundo está entrando en un periodo de
como problemas del futuro, como se consecuencias” debido a que se está
21

23. produciendo “una colisión entre el El objetivo de este volumen es
diseño actual de la civilización y la comunicar en un lenguaje claro y
1.400 Tierra”. accesible, sin abandonar el rigor
1.200
José Luis Rodríguez Zapatero, científico, qué son el cambio global
presidente del Gobierno español, y el cambio climático, qué relación
1.000 declaró (16-2-2005) con motivo de la tienen entre sí, cuáles son sus causas
entrada en vigor del Acuerdo de Kioto y consecuencias, cómo van a afectar a la
Registros
800
que “el diagnóstico está hecho y es sociedad, particularmente a la española,
600 muy concluyente: tenemos que frenar y qué podemos hacer para paliar estos
400
el deterioro de nuestro medio impactos.
ambiente, porque el mundo no nos
200 pertenece, pero la responsabilidad sí”
0
e identificó el cambio climático como
1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 “el mayor problema ambiental” en el
presente.
Figura 2.1. Número de registros sobre Reflejo de este proceso es el hecho de
cambio global (cambio global, cambio
que la presencia del cambio global en
climático y calentamiento global) en una
muestra de los medios de comunicación
los medios de comunicación ha
españoles (ABC, El Mundo, El País, La aumentado exponencialmente en la
Vanguardia). última década, reflejando un mayor
grado de conocimiento social de este
problema (figura 2.1.), con más de 706
informaciones en esos mismos medios
hasta el 8 de agosto de 2006.
De hecho, el flujo de información es
tan intenso y presenta tantas
contradicciones internas que los
ciudadanos, los gestores públicos y el
sector privado pueden verse
confundidos, debilitando esta confusión
su capacidad de responder y adaptarse
al desafío que el cambio global plantea
ya y seguirá planteando, con más
fuerza, en el futuro.
22

24. 3. ¿Qué es el cambio
global?
E l término cambio global define al
conjunto de cambios ambientales
afectados por la actividad humana, con
esencial del cambio global que dificulta
la predicción de su evolución.
De hecho, el cambio es algo
especial referencia a cambios en los consustancial al planeta Tierra que, a lo
procesos que determinan el largo de sus miles de millones de años
funcionamiento del sistema Tierra. Se de historia, ha experimentado cambios
incluyen en este término aquellas mucho más intensos que los que se
actividades que, aunque ejercidas avecinan. Incluso muchos de los
localmente, tienen efectos que cambios más importante en la biosfera
trascienden el ámbito local o regional han estado forzados por organismos,
para afectar el funcionamiento global como fue el paso de una biosfera pobre
del sistema Tierra. El cambio climático en oxígeno y con alta irradiación
se refiere al efecto de la actividad ultravioleta a una biosfera con un 21%
humana sobre el sistema climático de oxígeno y una capa de ozono que
global, que siendo consecuencia del filtra los rayos ultravioleta, consecuencia
cambio global afecta, a su vez, a otros del desarrollo de la fotosíntesis en
procesos fundamentales del bacterias. Por ello, la elección de los
funcionamiento del sistema Tierra. La términos cambio global y cambio
interacción entre los propios sistemas climático para referirse a los efectos
biofísicos entre sí y entre éstos y los indicados anteriormente es
sistemas sociales, para amplificar o desafortunada, pues su antónimo, la
atenuar sus efectos, es una característica constancia global y climática, no ha
23

25. existido en la agitada historia del hidrología, oceanografía, uso del conjunción de dos fenómenos
planeta Tierra. Sin embargo, hay dos territorio, producción vegetal, etc.) desde relacionados: el rápido crecimiento de la
características del cambio global que el espacio. El uso de satélites para la población humana y el incremento,
hacen que los cambios asociados sean observación del planeta es relativamente apoyado en el desarrollo tecnológico, en
únicos en la historia del planeta: en reciente, iniciándose en 1960 con las el consumo de recursos per cápita
primer lugar, la rapidez con la que este primeras imágenes del satélite por la humanidad. El crecimiento de la
cambio está teniendo lugar, con meteorológico estadounidense TIROS-1, humanidad es un proceso imparable
cambios notables (e.g. en concentración pero ha aumentado notablemente para desde la aparición de nuestros ancestros
de CO2 atmosférico) en espacios de conformar un sistema de observación del en el planeta, hace aproximadamente un
tiempo tan cortos para la evolución del planeta en la actualidad (recomendamos millón de años hasta alcanzar la
planeta como décadas; y en segundo visitar los observatorios de la Tierra de la población actual, superior a los 6.000
lugar, el hecho de que una única NASA: earthobservatory.nasa.gov millones de habitantes (figura 3.1.). La
especie, el Homo sapiens, es el motor y de la Agencia Espacial Europea: reconstrucción de la evolución de la
de todos estos cambios. www.esa.int/esaEO/index.html). El población humana (Cohen, 1995)
Las características específicas del periodo instrumental se inició en la muestra un crecimiento exponencial
cambio global han llevado a proponer segunda mitad del siglo XIX, con las sostenido durante casi un millón de años,
el término Antropoceno para referirse primeras redes de observatorios un hecho que posiblemente no tenga
a la etapa actual del planeta Tierra. El meteorológicos iniciada en los EE.UU. en parangón en la historia de la vida en el
Antropoceno es un término propuesto 1849. Los cambios anteriores al registro planeta, de no ser por el crecimiento
en el año 2000 por el químico instrumental se han derivado de paralelo de las especies (animales, plantas
atmosférico y premio Nobel Paul observaciones indirectas como anillos de y microorganismos) asociados a la
Crutzen, junto a su colega E. Stoermer, crecimiento en árboles longevos, cambios humanidad (figura 3.1.). Este
para designar una nueva era geológica en la composición isotópica de los crecimiento continuará en los próximos
en la historia del planeta en la que la esqueletos carbonatados de años, alcanzándose un máximo de
humanidad ha emergido como una microorganismos marinos, que permiten población humana en torno a 9.000
nueva fuerza capaz de controlar los reconstruir la temperatura en el pasado, o millones (con un margen entre 7,6 y
procesos fundamentales de la biosfera análisis de burbujas atrapadas en hielo, 10,6 millones) de habitantes hacia el año
(Crutzen y Stoermer, 2000). que han permitido reconstruir la 2050 (Naciones Unidas, 2003), con una
El conjunto de cambios que composición atmosférica a lo largo de leve disminución a continuación derivada
constituyen el cambio global está millones de años. Estos registros han principalmente del impacto del virus del
sustanciado por observaciones e inferencia permitido confirmar que las tasas de sida en África y Asia.
de distinta naturaleza. Hoy en día, el cambios en sistemas claves del sistema El crecimiento de la población humana
esfuerzo de observación sobre el planeta es Tierra en la actualidad sobrepasan conlleva un aumento de los recursos,
considerable e implica, de forma frecuentemente las registradas en el alimento, agua, espacio y energía
destacada, el uso de satélites que observan pasado. consumidos por la población humana.
un número de propiedades importantes Las claves del cambio global en el Dado que los recursos del planeta Tierra
del planeta (e.g. fuegos, meteorología, Antropoceno se han de buscar en la son finitos, es evidente que ha de existir
24

26. un techo a la población humana.
La primera voz de alarma en cuanto al
crecimiento incontrolado de la población 104
humana fue la del demógrafo británico
Thomas R. Malthus, quien en su obra
Un ensayo sobre el principio de la 1.000
población (1798) predijo que la población
humana excedería la capacidad de
Población humana
100
producir alimento. De hecho existen
(millones)
registros mucho más antiguos que alertan
de los peligros de la sobrepoblación 10
humana, destacando entre ellos la Épica
Atrahasis babilónica, transcrita alrededor
1
de 1600 a.C. Esta preocupación ha
llevado a muchos investigadores a realizar
cálculos de la capacidad de carga de la 0,1
población humana del planeta 107 106 105 104 1.000 100 10 1
o el número máximo de personas que el Años desde el presente
planeta puede soportar. La mayor parte
de estas estimaciones oscilan entre los
6.000 y 15.000 millones de habitantes Figura 3.1. Reconstrucción del crecimiento de
(Cohen, 1995), con un valor mediano evapotranspiración de las plantas, de al la población humana desde la aparición
de nuestros ancestros hace algo más de un
cercano a los 10.000 millones de menos 200 m3 por año, que, teniendo millón de años hasta el presente.
habitantes, cifra a la que se aproximan en cuenta pérdidas e ineficiencias, así Fuente: Cohen, 1995.
mucho las proyecciones demográficas como la presencia de un porcentaje de
para el siglo XXI. carne en la dieta, que requiere mucha
Estas estimaciones de capacidad de más agua, podría situarse en torno a
carga de la población humana están 600 m3 por año (Cohen, 1995).
basadas en aproximaciones de la Teniendo en cuenta otros consumos de
cantidad máxima de recursos agua para uso doméstico, industrial,
disponibles, como alimentos y agua. etc., el consumo directo e indirecto por
Por ejemplo, dada una cantidad habitante por año sería en torno a
mínima de calorías para mantener un 1.000 m3 por año, con lo que, teniendo
ser humano de alrededor de 2.000 en cuenta los recursos de agua dulce
kcal/día, que requiere una producción disponibles, la población máxima que
de cereales para la que serían necesarias, se puede mantener se sitúa en torno a
teniendo en cuenta pérdidas por 10-16.000 millones de habitantes, en el
25

27. 50
40
% de la superficie global
30
que regulan el funcionamiento de la
20
biosfera. Sin embargo, el crecimiento de
la población ha ido acompañado de un
rápido incremento en el consumo per
10 cápita de recursos tales como territorio,
agua y energía. El consumo de
territorio ha supuesto una conversión
0 de ecosistemas sin perturbar, que la
1700 1750 1800 1850 1900 1950
humanidad ha usado y usa como
recolectores, a ecosistemas domesticados
Cultivos Pastizales Bosques Otros
como pastizales o campos de cultivo,
o ecosistemas totalmente antropizados
Figura 3.2. Territorio transformado. Progresión de la transformación de la superficie global de como zonas urbanas. La transformación
bosques y otros ecosistemas naturales a pastizales y campos de cultivo. La superficie urbana está
del territorio es un proceso que se inició
en torno al 2% de la superficie terrestre global.
Fuente: Goldewijk & Battjes, 1997.
con el desarrollo de la agricultura, hace
unos 10.000 años, pero que se ha
acelerado tras la revolución industrial,
escenario más favorable. Sin embargo, Nacionales Unidas, que sitúan la con el aumento explosivo de la
estas estimas no consideran, en su población humana en alrededor de población humana y el desarrollo
mayoría, si esta población máxima sería 9.000 millones de habitantes en 2150 de maquinaria pesada capaz de
sostenible a largo plazo, y no (United Nations, 2003) sugieren que a transformar grandes superficies en
introducen en sus cálculos las asimetrías lo largo del siglo XXI nos acercaremos plazos cortos de tiempo. Desde 1700
en la disponibilidad y uso de los al límite de la población humana en el hasta el presente la superficie
recursos limitantes entre regiones ni las planeta. domesticada ha aumentado de un 6%
tendencias al aumento en las tasas de El crecimiento de la población a un 40% de la superficie terrestre,
uso de estos recursos por la humanidad. humana es, sin duda, un componente con un dominio de la conversión a
En cualquier caso, estos cálculos, fundamental de la creciente influencia pastizales (Goldewijk & Battjes, 1997).
comparados con las proyecciones de de nuestra especie sobre los procesos El rápido crecimiento de zonas urbanas
26

28. supone aún una pequeña fracción del
territorio transformada, ya que las áreas Uso de energía per cápita (MW-h/año)
urbanas ocupan aproximadamente un
16
2% del territorio del planeta
(Goldewijk & Battjes, 1997; figura 14
3.2.).
El consumo de agua se incrementó 12
por un factor de 10, pasando de unos
600 a más de 5.200 km3 anuales durante 10
el siglo XX, a lo que contribuyó el
8
aumento del consumo per cápita de agua
desde 350 a 900 m3 anuales
6
(Shiklomanov, 1993). Este incremento
tiene múltiples componentes, 4
incluyendo los cambios en la dieta con
un aumento del consumo de carne, que 2
requiere más agua para el mismo aporte
calórico que una dieta vegetariana, el 0
1860 1900 1950 1980 1987
desarrollo a fines del siglo XIX de
infraestructuras sanitarias que utilizan Figura 3.3. Estimas de consumo de energía
agua para impulsar los residuos y la per cápita.
migración de la población a zonas Fuente: Cohen, 1995.
urbanas, donde su consumo de agua se Kilogramos de equivalente de petróleo (KGOE) Consumo de agua
7.928
duplica. Finalmente, el uso de energía 8.000 1,6
per cápita se ha multiplicado por 15 6.000
1,4
1,2
desde la Revolución Industrial (figura
Km3 per cápita
4.000 3.621 1,0
3.3.), con el desarrollo del transporte 0,8
y la extensión de la climatización de los 2.000 1.487 1.265 1.088 890 0,6
espacios habitados. Estas cifras globales 0 0,4
Norteamérica
Europa
Medio Este/
África del norte
Centroamérica/
Caribe
Sudamérica
Asia
de incremento del uso de territorio, 0,2
0
agua y energía per cápita ocultan
Norte-
américa
Europa
Oceanía
Asia
Suda-
mérica
África
enormes desequilibrios regionales, con
oscilaciones que varían 10 veces desde
los países cuyos ciudadanos consumen Figura 3.4. Distribución del consumo per
cápita de energía y agua en distintas áreas
más recursos (Canadá y EE.UU.) a los
geográficas.
países cuyos ciudadanos apenas Fuente: World Resources Institute.
alcanzan niveles mínimos de
27

29. Figura 3.5. Imagen nocturna del planeta subsistencia en el uso de agua, alimento La presión total de la humanidad
Tierra el 27 de noviembre de 2000. La
y energía, típicamente ubicados en Asia sobre los recursos del planeta se puede
imagen fue generada por C. Mayhew
y R. Simmon (NASA/GSFC) a partir de y África (figura 3.4.). Estos computar, de manera simplificada,
cientos de imágenes de los satélites DMSP. desequilibrios reflejan no sólo como el producto del tamaño de la
diferencias geográficas en la población y el consumo per cápita de
disponibilidad de recursos, sino, recursos, de forma que es posible
principalmente, diferencias en estilos de calcular que esta presión se ha
vida. La desigual distribución de multiplicado por un factor de entre
consumo de recursos en la Tierra es 10 y 15 veces en total desde la revolución
incluso visible desde el espacio, en las industrial, con un peso similar del
impactantes fotografías nocturnas incremento de la población y el
de la Tierra de la NASA que reflejan la aumento del consumo per cápita en ese
combinación del binomio densidad aumento. El imparable incremento del
de población y consumo de energía per consumo total de recursos, que avanza
cápita (figura 3.5.). a un ritmo mucho mayor que el
28

30. incremento de la población, supone que no es la causa inmediata de que cambie el futuro? ¿Podemos adaptarnos y paliar
la capacidad de carga del planeta se el clima o se extingan especies, sino que los impactos de estos cambios? Estas
alcanzará a un nivel de población global desencadena una serie compleja de cuestiones, fundamentales para nuestra
más reducido de la prevista en mecanismos, que interactúan entre sí, sociedad, no pueden encontrar respuesta
los cálculos anteriores, dado que los y que devienen en los cambios en el en una disciplina particular de la ciencia,
individuos de los países más planeta que estamos constatando. requiriendo el concurso de la práctica
consumistas tienen un peso El incremento de uso de recursos de totalidad de las ciencias naturales así
desproporcionado —equivalente al la biosfera por la humanidad plantea como las ciencias sociales, lo que da idea
consumo de diez ciudadanos de países una serie de cuestiones fundamentales del carácter transversal de la problemática
pobres— sobre el consumo de recursos. tales como: ¿cómo ha afectado el del cambio global. El texto que sigue
Por otro lado, los cambios que este aumento del uso de recursos por la tiene por objeto atender a estas cuestiones
consumo de recursos generan sobre el humanidad al clima? ¿Cómo ha presentando sin ambages datos objetivos,
funcionamiento de la biosfera, que se afectado al funcionamiento de la escenarios posibles y las incertidumbres
detallan a lo largo de esta obra, afectan biosfera? ¿Cómo ha afectado a los que pueden afectarles, para concluir con
a su vez al uso de recursos por la ecosistemas? ¿Cómo repercuten estos una discusión de cómo el lector puede
humanidad. Es evidente que el cambios sobre la sociedad? ¿Se puede jugar un papel fundamental en paliar los
consumo de recursos por la humanidad predecir la evolución de estos efectos en problemas que aquí se exponen.
Referencias
COHEN, J. E. (1995). How many people can the Earth support? Norton, Nueva York.
CRUTZEN, P. J., AND E. F. STOERMER. (2000). The “Anthropocene”. Global Change Newsletter. 41: 12-13.
MALTHUS, T. R. (1978). Un Ensayo sobre el Principio de la Población. Oxford's Word Classics, 1993. Oxford.
UNITED NATIONS (2003). Population Division of the Department of Economic and Social Affairs of the United Nations Secretariat,
World Population Prospects: The 2004 Revision and World Urbanization Prospects: The 2003 Revision. http://esa.un.org/unpp.
29

31. Convergencia de desierto y océano en Point
Peron (Shark Bay, Australia Occidental).
Fotografía: C. M. Duarte.

32. 4. La maquinaria
de la biosfera
L Los procesos físicos, químicos y
biológicos que tienen lugar en el
sistema Tierra están conectados entre sí
4.1. Los motores del clima
No es fácil definir de una forma precisa
y entre la Tierra, océano y atmósfera. lo que es el clima de la Tierra, y menos
La maquinaria de la biosfera ha venido en una obra como la presente. Desde
funcionando dentro de dominios un punto de vista físico podemos decir
caracterizados por límites bien definidos que es el estado del sistema climático
y patrones periódicos. Sin embargo, (atmósfera, hidrosfera, litosfera,
este funcionamiento está siendo criosfera y biosfera), o sea, nuestro
perturbado como consecuencia de la planeta, cuando resulta forzado por la
actividad humana. energía que proviene del Sol.
Para poder entender mejor la El clima queda caracterizado por las
“maquinaria” de la biosfera hay que condiciones ambientales
observarla desde el punto de vista (principalmente temperatura y
del clima, del ciclo del agua y de precipitación, aunque no sólo) en
los elementos y del papel que juegan los intervalos de tiempo largos. Es
organismos que se van a ver afectados importante remarcar que el intervalo
por las perturbaciones antropogénicas. de tiempo debe ser largo, pues
31

33. considerando alcances temporales externas a la Tierra como internas. excentricidad cambia en el
cortos (digamos de unos pocos días) Estas causas, además, son cambiantes en transcurso del tiempo con una
nos estaríamos refiriendo al tiempo el transcurso del tiempo, lo que hace periodicidad de unos 100.000 años.
meteorológico y no al clima. En esta que su reajuste para establecer el clima Esto hace que la Tierra se
caracterización es importante conocer, sea complejo y sea entonces razonable encuentre a una distancia del Sol
no sólo los valores medios de las pensar que el clima resultante no tenga que no va siendo igual año tras año
variables consideradas, sino su porqué ser algo inalterable. En realidad al recorrer su órbita, que además es
variabilidad, tanto espacial como se sabe que el clima de la Tierra ha sido cambiante. También la inclinación
temporal. Esto quiere decir que en el pasado diferente al actual del eje del mundo con respecto al
diferentes lugares geográficos tienen (piénsese, por ejemplo, en las eras plano de la trayectoria (oblicuidad)
climas diferentes (lo cual parecería una geológicas, con la alternancia de es variable, lo que hace que, como
evidencia), pero también que, en un glaciaciones y periodos interglaciares) y si la Tierra fuera una gran peonza,
lugar concreto, la caracterización será también distinto en el futuro. Una la prolongación de su eje de
ambiental puede ser diferente en el buena parte de esas causas son naturales rotación señale puntos diferentes
transcurso de los años (por ejemplo, las y las dividimos en externas e internas al de la cúpula celeste, con ciclos de
primaveras actuales y las primaveras de cambio climático. alrededor de 41.000 años. Por otra
nuestra infancia). parte, la elipse orbital cambia de
El ser humano recibe sensorialmente a) Causas externas (al sistema orientación en el espacio, dando
a través de la atmósfera la percepción climático) lugar a lo que se llama precesión de
del clima. Gracias a esto, la ciencia ha los equinoccios. Esto hace que las
desarrollado instrumentos de medidas • Actividad solar, incluidas las estaciones astronómicas se den en
para sustituir a nuestros sentidos, cuyos manchas solares. Afecta a la propia diferentes lugares de la órbita con
resultados se han ido archivado, desde fuente de energía, por lo tanto a la periodicidades aproximadas de
hace cientos de años, y ahora nos radiación que finalmente se recibe 19.000 y 23.000 años. El resultado
resultan muy útiles. Mediante un en la cima de la atmósfera, que final es que, aunque fuera
tratamiento estadístico adecuado de sería como el combustible del constante la energía emitida por el
series largas de variables meteorológicas motor que representaría el sistema Sol, es diferente la energía
se puede deducir información de los climático. Se sabe que el Sol incidente en el sistema y, además,
valores medios y de la variabilidad manifiesta ciclos en su actividad se distribuye de forma diferente
espacio-temporal anteriormente pero, por el momento, no se sobre la superficie del planeta. Lo
mencionada. conoce cómo el sistema anterior constituye la llamada
Todos los procesos que se dan en climático respondería a ellos teoría de los ciclos de
nuestro planeta son posibles gracias a la produciendo finalmente cambios Milankovitch, la cual permite
energía que procede del Sol en forma en el clima. explicar, junto con algún
de radiación electromagnética. Sin • Movimiento relativo Tierra-Sol. La mecanismo interno, la sucesión
embargo, el clima queda determinado Tierra describe una trayectoria de las eras geológicas,
por un buen número de causas, tanto elíptica alrededor del Sol cuya anteriormente indicadas.
32

34. • Impacto de meteoritos o cometas. Tierra las cosas son radicalmente hasta unos 35º de latitud en cada
Corresponde ésta a una causa bien diferentes. Los constituyentes hemisferio, es mayor la radiación
diferente de las anteriores. Se trata atmosféricos absorben relativamente solar absorbida por el sistema que la
de algo difícilmente predecible, poca radiación solar (sobre todo en radiación infrarroja emitida hacia el
pero de consecuencias importantes ausencia de nubes) pero absorben espacio. Por el contrario, en el resto
si el tamaño del bólido es fuertemente la radiación infrarroja predomina la radiación emitida sobre
suficientemente grande. Su que emite la Tierra y la propia la absorbida, existiendo entonces allí
impacto contra la superficie del atmósfera. En consecuencia se un déficit de energía. La tendencia
planeta puede originar una nube produce un calentamiento en las natural a destruir los desequilibrios se
de polvo y/o de agua de tal capas bajas de la atmósfera, que lleva a cabo por medio de los dos
magnitud que la radiación solar modifica el balance de radiación, fluidos de la Tierra (atmósfera y
incidente no alcance el suelo con la alcanzando una temperatura media océanos), aunque la reducción total
intensidad que lo hacía antes del de 15ºC al nivel de la superficie. no se produce. Un cambio en la
impacto. En esas condiciones, la Este comportamiento de la distribución del balance de energía
temperatura puede descender de atmósfera, radiativamente diferente (por ejemplo, debido a los
una forma apreciable, dando lugar para la radiación solar que para la parámetros orbitales) alteraría los
a un cambio en el clima. La terrestre, recibe el nombre popular sistemas mundiales de vientos y
extinción de algunas especies, entre de efecto invernadero, ya que guarda corrientes marinas.
ellas los dinosaurios, en el llamado cierta semejanza con el • Dinámica interna del sistema
límite KT, parece que tuvo este comportamiento de esa estructura. (vientos, corrientes,
origen. El principal responsable del efecto retroalimentaciones). La atmósfera
invernadero es el vapor de agua y el océano, por medio de vientos y
b) Causas internas (al sistema (aproximadamente en un 80% del corrientes marinas, tienden a reducir
climático) efecto total) y el segundo, a bastante la diferencia entre el aporte neto de
distancia, el dióxido de carbono energía en latitudes bajas y el déficit
• Efecto invernadero. Parte de la (CO2). El efecto invernadero es en latitudes altas. Los vientos y
radiación que proviene del Sol, decisivo en el clima que posee el corrientes marinas juegan un papel
aproximadamente un 30%, es planeta, ha permitido la vida, al muy importante en la definición
reflejado hacia el espacio. Con el menos en la forma que la climática regional. Sin embargo, una
resto, si la Tierra no dispusiera de conocemos, y cualquier modificación vez establecidos los flujos fluidos, sus
atmósfera, la superficie del planeta se en dicho mecanismo alteraría el múltiples efectos actúan sobre las
encontraría a una temperatura media clima. causas que los producen, en una
de -18ºC, justo la necesaria para • Desigual distribución del balance de especie de ciclos sin fin. Estos
mantener el balance de radiación. La energía. Aunque el planeta en su procesos reciben el nombre de
Luna, que no posee atmósfera, se conjunto se encuentra en equilibrio realimentaciones y son una
encuentra a una temperatura media de radiación, ese equilibrio no se da característica de lo que se llaman
como la indicada; sin embargo, en la en cada lugar. En latitudes bajas, efectos no lineales, de los que el
33

35. sistema climático posee en (con una concentración mucho
(a) abundancia. Cuando muchos de estos menor, en la actualidad del orden de
1,5
360 Dióxido de carbono procesos de retroalimentación actúan unas 380 ppm1). Si la composición
340 1,0 simultáneamente, como ocurre en el atmosférica cambia, se modifica el
CO2 (ppm)
320
300
0,5 sistema climático, resulta muy difícil efecto invernadero y, en
280 0,0 predecir el resultado, aunque es consecuencia, la temperatura media
260 evidente que existe. Una de las pocas superficial del planeta. En la figura
Forzamiento radiativo Wm-2
posibilidades de tratar este problema 4.1., panel (a), se pueden observar las
Concentración atmosférica
1.750 Metano 0,5
es mediante la simulación numérica importantes variaciones que se han
1.500 0,4
CH4 (ppb)
0,3 de dichos procesos. producido en la evolución de la
1.250
0,2 • Cambio de la composición concentración de los gases
1.000
0,1
750
atmosférica. El efecto invernadero es favorecedores del efecto invernadero
0,0
consecuencia de la diferente (dióxido de carbono, metano y óxido
310 Óxido nitroso
0,1 absorción de la radiación solar y nitroso) desde la Revolución
5
0,1 terrestre por la atmósfera. Esta Industrial.
N2O (ppb)
290 0
0,0 absorción la realizan los gases que la • Presencia de aerosoles en la
5
270 0,0 constituyen y también las partículas atmósfera. En la atmósfera se
que se encuentren en suspensión en encuentra una gran cantidad de
250
1000 1200 1400 1600 1800 2000
el aire. Cualquier cambio partículas materiales en suspensión.
Año en la composición atmosférica, Su origen se halla principalmente en
(b) o en la concentración de sus el suelo y en la superficie de los
Azufre componentes, altera las propiedades océanos, siendo las de origen marino
por tonelada de hielo
Concentración de
2–
sulfato mg SO4
50 de absorción y, en consecuencia, el de gran importancia meteorológica
efecto invernadero. La composición pues sin ellas sería prácticamente
25
de la atmósfera, desde que la Tierra imposible que se formaran las nubes,
0
es Tierra, ha sido cambiante. Ahora al ser necesario un núcleo sólido para
1600 1800 2000 predominan nitrógeno (N2) y que se produzca la nucleación que da
Año
oxígeno (O2), aunque los mayores lugar a las proto-gotas de nube. Las
Figura 4.1. Evolución de las
contribuyentes al efecto invernadero erupciones volcánicas y también las
concentraciones de (a) gases con efecto son el vapor de agua (cuya actividades humanas introducen
invernadero y (b) aerosoles. concentración no supera el 4% en partículas en el aire. El nombre
volumen de la atmósfera) y el CO2 genérico que se le da a esa masa en
1. Partes por millón, medida de concentración para constituyentes poco abundantes. Equivale a una fracción molar
de μmol/mol. De forma semejante, una fracción molar de nmol/mol se representa por ppb (partes por “billion”
—mil millones—) y pmol/mol por ppt (partes por “trillion” —billón en castellano—). Si se toma en consideración el
comportamiento no ideal de los gases, a veces se utilizan concentraciones en volumen (ppmv, ppbv, pptv),
diferentes de las anteriores.
34

36. forma de partículas es el de Atmósfera
aerosoles2. Los aerosoles atmosféricos 13.000
también participan en el efecto
invernadero, aunque su Transporte neto
comportamiento es más complejo a la superficie
terrestere
que el de los gases, ya que tanto
atenúan la radiación solar como 111.000 71.000
40.000
absorben radiación terrestre. El panel
(b) de la figura 4.1. muestra la
evolución de la deposición de
Caudal de los ríos
aerosoles de tipo sulfato en el hielo Hielo
33.000.000
de Groenlandia que, evidentemente,
Agua en el suelo 40.000
depende de la concentración en el 122.000
385.000 425.000
aire.
• Papel de las nubes. Algo parecido a lo Agua subterránea
15.300.000
anterior ocurre con las nubes; pueden Océanos
tender a favorecer o atenuar el efecto 1.350.000.000
invernadero dependiendo de su tipo
y altura. Así, las nubes altas (como,
Figura 4.2. Ciclo global del agua. Los volúmenes almacenados están en km3, mientras que los flujos
por ejemplo, los cirroestratos) dejan
(indicados con flechas) en km3/año.
pasar la radiación solar pero Fuente: Schlesinger, 1997.
absorben la terrestre, mientras
que las nubes medias (por ejemplo, volumen o composición pueden producir El agua se encuentra en la superficie
los altocúmulos) impiden casi impactos importantes en los sistemas terrestre en un estado de equilibrio
completamente el paso de la biológicos, y en particular en los sistemas dinámico, circulando entre los océanos,
radiación solar. antrópicos. La historia de la humanidad ha la atmósfera y los ambientes
estado siempre marcada por la continentales en un sistema de
disponibilidad de agua, favoreciendo el intercambio conocido como ciclo
4.2. El ciclo del agua florecimiento de civilizaciones en periodos hidrológico. Las vías de flujo en este
de abundancia (e.g. Antiguo Egipto y las intercambio incluyen la precipitación,
El agua constituye el elemento principal de inundaciones del Nilo), o su colapso en evaporación, evapotranspiración por la
nuestro planeta, cubriendo sus dos terceras periodos de ausencia prolongada (e.g. vegetación, recarga, descarga y
partes. El agua resulta esencial para la vida Mesopotamia), llegando incluso a provocar escorrentía. El volumen total de agua
en la Tierra, y cambios menores en su su desaparición (e.g. Civilización Maya). en la Tierra es de 1.400 millones de
2. Desde el punto de vista de una disolución, la atmósfera en su conjunto sería un aerosol, pero no es éste el uso que se da al término en las ciencias atmosféricas sino el que se ha
indicado en el texto.
35

37. en ríos, lagos, suelos y en acuíferos
relativamente someros. Estas fuentes de
Precipitación (P)
vs.
agua accesible para el uso humano
evaporación (E) representan menos del 1% del conjunto
Frío P<E P=E P>E del agua dulce terrestre (UNEP, 2002).
Cálido
La distribución del agua dulce resulta
Frentes
regionalmente muy desigual. La
L L L
evaporación en los océanos varía entre
los 4 mm/día en los trópicos, a
30º Anticiclones
H H H subtropicales
<1mm/día en los polos. Esta diferencia
favorece el movimiento de vapor de
agua en la atmósfera y de calor latente
Células de L
hacia las regiones polares. En latitudes
0º ITCZ
Hadley bajas y altas de los dos hemisferios
(figura 4.3.) predomina la precipitación
Anticiclones sobre la evaporación. Por el contrario,
H H subtropicales
H 30º en latitudes intermedias lo que
predomina es la evaporación,
L L Frentes exportándose este exceso de agua hacia
las latitudes bajas anteriormente
Cálido
indicadas. Este transporte se efectúa
Frío
a través de la circulación atmosférica.
En la actualidad el 54% del agua dulce
terrestre ya está siendo utilizada por la
humanidad. En los últimos 70 años, el
Figura 4.3. Esquema de los principales
kilómetros cúbicos (aprox. 400 veces el consumo de agua se ha incrementado
elementos de la circulación general de la
atmósfera y distribución de la relación volumen del Mediterráneo), la mayor seis veces, mientras que la población
latitudinal de la precipitación versus parte (97%) se encuentra almacenada mundial se ha triplicado. De acuerdo
evaporación. ITCZ: Zona de convergencia en los océanos, y solamente el 2,8% con las Naciones Unidas, 1,2 billones
intertropical.
corresponde a agua dulce (figura 4.2.). de personas en el mundo todavía no
La mayor parte del agua dulce presenta tienen acceso a sistemas de agua
una distribución geográfica irregular y potable, y entre 2,5 y 3,3 billones de
frecuentemente se encuentra en estado personas (casi la mitad de la población
sólido (hielo o nieves perpetuas) o en mundial) carecen de infraestructuras
acuíferos profundos, dificultando su básicas de saneamiento. La mayor
utilización. La principal fuente de agua parte de los recursos hídricos (70%)
para el consumo humano se encuentra se utilizan en la agricultura, donde se
36

38. mantienen sistemas de riego ineficientes el cambio global (climático y íntimamente relacionados. El proceso
con pérdidas de evaporación de hasta el ambiental), produciéndose una contrario es la mineralización de la
60%. Por su parte, la industria utiliza alteración del ciclo hidrológico cuyos materia orgánica, que tiene lugar como
el 22% de los recursos de agua globales resultados son actualmente difíciles de resultado de la respiración de los
y, escasamente, el 8% se destina a usos prever con precisión. organismos para extraer la energía
domésticos y de servicios. En España, la contenida en las moléculas orgánicas o
situación es similar con el 80% de los procesos fotoquímicos capaces de
recursos utilizados en la agricultura 4.3. Los ciclos de los elementos remineralizar la materia orgánica, con el
(24.200 Hm3), frente al 14% de consiguiente consumo de oxígeno y
abastecimiento a núcleos urbanos Los principales elementos que aumento de CO2 así como de los otros
(4.300 Hm3/año), y el 6% destinado a constituyen los tejidos vivos de los elementos que forman la materia
la industria (1.900 Hm3 /año). organismos y que explican el 95% de la orgánica (N, P, S), incorporándose
En la Tierra, además del ser humano, biosfera, son carbono, hidrógeno, nuevamente al ciclo en forma inorgánica.
existe una gran comunidad de usuarios oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre La materia formada durante el proceso
que comprende al resto de los seres (C, H, O, N, P y S). Para mostrar los fotosintético puede ser de consistencia
vivos que, como nosotros, requieren ciclos elegimos C, N y S que van a blanda o dura, como en el caso de
de un mínimo de cantidad y calidad de presentar importantes perturbaciones por algunos organismos acuáticos que poseen
agua para sobrevivir. Igualmente, la actividad antropogénica. Estos elementos caparazones calcáreos. Así, cuando los
el agua es imprescindible para el también se encuentran en la naturaleza organismos mueren sus caparazones se
funcionamiento de la geodinámica no viva acumulados en depósitos. depositan en el fondo formando
externa y la atmósfera del sistema sedimentos calizos en los que el carbono
terrestre. El conjunto de los elementos Ciclo del carbono queda retirado del ciclo durante miles
bio-geo-físicos presentes en la Tierra El ciclo del carbono es de gran interés en y millones de años. Este carbono se
son vitales en la subsistencia y biogeoquímica porque la mayor parte de incorpora lentamente al ciclo cuando se
desarrollo del ser humano, dado que le los tejidos están compuestos de carbono, van disolviendo los carbonatos cálcicos.
proveen de recursos naturales (comida, además el papel como gas invernadero El carbono se encuentra en diferentes
combustible, medicinas, etc.) y de del CO2 ha incrementado el interés y el formas, como dióxido de carbono tanto
servicios (seguridad medioambiental, esfuerzo científico en comprender y en gas como disuelto el agua, ácido
sumideros de carbono, etc.). Los usos cuantificar los intercambios de carbono carbónico, carbonato y bicarbonato.
y abusos que el ser humano realiza de asociados al ciclo de este elemento. El El ciclo global del carbono consta de
los recursos hídricos incluyendo la elemento carbono es básico en la tres principales reservas de carbono: la
contaminación del agua, y el desarrollo formación de moléculas orgánicas de atmosférica, la oceánica y la terrestre.
urbanístico e industrial desmesurado, carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos En la figura 4.4. se pueden observar, en
incrementan el estrés hídrico de muchas nucleicos. Los organismos fotosintéticos, negro, tanto las reservas naturales como
regiones y amenaza la subsistencia de usando la luz solar como energía captan los flujos a través de las distintas
muchos seres vivos. Este estrés actual CO2 y producen materia orgánica y reservas. Los océanos son grandes
sobre los recursos hídricos se agrava por oxígeno. Así pues CO2 y O2 están depósitos de CO2 (38.000 Pg)
37

39. Atmósfera
590+161
(3,3 Pg/año)
Cambio
0,2 59,6 60 1,9 Sumidero 1,7 de uso de
PPN & terrestre 5,4
Condiciones respiración la Tierra
meteorológicas 70,6 70 21,9 20
Combustibles
Vegetación fósiles
terrestre & Detritus 3700-220
2300+65 - 124
0,4 0,8 forma orgánica e inorgánica. Un gran
Ríos
Superficie oceánica 50 Biota marina número de transformaciones
3
Erosión 900 +18 39 bioquímicas de nitrógeno son posibles
0,2 90,2 1,6
101
11 ya que el nitrógeno se encuentra en la
Aguas intermedias
y océano profundo naturaleza en gran número de estados
37.000 +100
0,2
de oxidación: amonio (-3), nitrógeno
Depósitos en PgC Superficie de los molecular (+0), óxido de nitrógeno
Flujos y tasas en Pgc/año sedimentos 150
(+1), nitrito (-3) y nitrato (+5). La
forma más abundante de nitrógeno en
la atmósfera es el nitrógeno molecular
Figura 4.4. Los flujos (representados por flechas) están en Pg (1015 g) C año-1 y los reservorios (N2) que es la especie menos reactiva.
(representados por cajas) en Pg C. Las flechas y cifras en negro representan el ciclo natural y las Al igual que el ciclo del carbono, el
flechas y cifras en rojo representan la alteración de los flujos y reservorios por la actividad humana. del nitrógeno consiste en varios
Fuente: Sarmiento y Gruber, 2002.
depósitos y procesos mediante los cuales
se intercambia nitrógeno Los procesos
conteniendo unas 50 veces más que la misma cantidad es captada por principales que componen el ciclo del
atmósfera (590 Pg) y unas 20 veces más producción de la vegetación terrestre. nitrógeno son: la fijación e
que la tierra (2.300 Pg). La captación La contribución de C inorgánico y incorporación de nitrógeno,
de CO2 por parte de los océanos se ve orgánico de los ríos al océano es de mineralización, nitrificación y
favorecida por la solubilidad de CO2 y 0,8 Pg C año-1. desnitrificación. En la fijación de
su capacidad tampón. El intercambio nitrógeno el N2 se convierte en amonio.
de carbono entre los distintos depósitos Ciclo del nitrógeno Este proceso es esencial porque es la
(atmósfera, océano y tierra) nos indica El nitrógeno es un elemento esencial única manera en la que los organismos
si éstos se están comportando como para los seres vivos ya que es un pueden obtener el nitrógeno
sumideros o fuentes. En el ciclo natural componente fundamental del ADN, directamente de la atmósfera. Existen
los flujos son muy pequeños. El océano ARN y las proteínas. El nitrógeno es un algunas bacterias terrestres, como
emite 0,4 Pg C año-1 mientras que esa elemento muy versátil que existe en Rhizobium o marinas como
38