Hace
16 años se publicó originalmente el artículo que se reproduce a continuación. Seguramente
la situación general ha cambiado significativamente en este periodo, pero
muchas tendencias están claramente señaladas en él y desgraciadamente han
conducido a una peor situación de lo que estos científicos llaman “sistema
Tierra”. Los datos, que ya fueron mencionados en este blog en otra ocasión,
hablan por sí solos. Los números entre paréntesis indican una referencia
bibliográfica que se incluirá en un listado al final de la tercera parte de
este artículo.
La Dominación Humana de
los Ecosistemas de la Tierra
(2ª parte)
Peter M. Vitousek,
Harold A. Mooney, Jane Lubchenco, Jerry M. Melillo
“Human Domination of
Earth’s Ecosystems”, Science, Vol. 277, 25 de julio de 1997. Traducción propia sin ánimo de lucro.
Alteraciones de los ciclos biogeoquímicos
El carbono. La vida en
la Tierra se basa en el carbono, el CO2 en la atmósfera es la fuente
primaria para la fotosíntesis. La humanidad añade CO2 a la atmósfera
mediante la minería y la quema de combustibles fósiles, el residuo de la vida
del pasado lejano, y convirtiendo bosques y praderas en ecosistemas agrícolas y
otros ecosistemas de baja biomasa. El resultado neto de ambas actividades es
que el carbono orgánico de rocas, organismos y suelos es soltado a la atmósfera
como CO2.
El incremento
moderno de CO2 representa la señal más clara y la más documentada de
la alteración humana del sistema Tierra. Gracias a la previsión de Roger
Revelle, Charles Keeling y otros, que iniciaron en 1957 mediciones cuidadosas y
sistemáticas del CO2 atmosférico y que siguieron tomando a pesar de
crisis de presupuestos y cambios en las modas científicas, hemos observado cómo
la concentración de CO2 se ha incrementado constantemente desde las
315 partes por millón (ppm) a las 362 ppm. El análisis de las burbujas de aire
extraídas de las cápsulas de hielo antártico y groenlandés extiende el registro
mucho más atrás; la concentración de CO2 fue más o menos estable
alrededor de las 280 ppm durante miles de años hasta alrededor de 1800 y se ha
incrementado exponencialmente desde entonces (17).
No hay duda de
que este incremento ha sido causado por la actividad humana, hoy día
principalmente mediante la quema de combustibles fósiles. Las fuentes de CO2
pueden ser trazadas isotópicamente; antes del periodo de extensas pruebas
nucleares en la atmósfera, el carbono reducido a 14C era un indicador
específico de CO2 derivado de la quema de combustibles fósiles,
mientras que el carbono reducido a 13C
caracterizó al CO2 derivado tanto de los combustibles fósiles como
de la transformación de la tierra. Mediciones directas en la atmósfera y
análisis de los isótopos de carbono en los anillos de los árboles muestran que
tanto el 13C
como el 14C
en el CO2 fueron diluidos en la atmósfera en relación al 12C mientras la
concentración de CO2 en la atmósfera se incrementó.
 |
| EQ ecuador, NP polo norte, SP polo sur. Elaborado por A. S. Denning a partir de información en (18). |
La quema de
combustibles fósiles añade ahora 5,5 ± 0,5 miles de millones de
toneladas métricas de CO2-C a la atmósfera anualmente, en su mayor
parte en las regiones económicamente desarrolladas de la zona templada (18)
(Fig. 4). La acumulación anual de CO2-C ha promediado recientemente
3,2 ± 0,2 miles
de millones de toneladas métricas (17). Los otros términos principales en el
balance del carbono atmosférico son el flujo neto océano-atmósfera, la
liberación neta de carbono durante la transformación de la tierra y el
almacenamiento neto en la biomasa terrestre y la materia orgánica del suelo.
Todos estos términos son más pequeños y menos fiables que la quema de
combustibles fósiles o la acumulación atmosférica anual; representan ricas
áreas de la investigación actual, el análisis y, a veces, la controversia.
El incremento
causado por la humanidad en el CO2 atmosférico representa ya un
cambio de casi un 30% en relación a la era pre-industrial (Fig. 2) y el CO2
continuará incrementándose en el futuro inmediato.
El agua. El agua es
esencial para toda la vida. Su movimiento por la gravedad, y por medio de la
evaporación y la condensación, contribuye a hacer funcionar los ciclos
biogeoquímicos de la Tierra y a controlar su clima. Muy poca agua de la que hay
en la Tierra es utilizable directamente por los humanos; la mayoría o es salina
o está congelada. Globalmente, la humanidad utiliza hoy día más de la mitad de
los flujos de agua dulce y razonablemente accesibles, correspondiendo
aproximadamente un 70% de este uso a la agricultura (20) (Fig. 2). Para casar
las crecientes demandas con el suministro limitado de agua dulce, la humanidad
ha alterado extensamente los sistemas fluviales a través de desviaciones y
embalses. En los Estados Unidos, sólo el 2% de los ríos fluyen sin impedimentos
y, hacia el final de este siglo[I],
el curso de alrededor de dos tercios de todos los ríos de la Tierra estará
regulado (21). En la actualidad, hasta el 6% del caudal de los ríos de la
Tierra se evapora como consecuencia de las manipulaciones humanas (22). Los
principales ríos, incluidos el Colorado, el Nilo y el Ganges, son utilizados
tan extensamente que poca agua alcanza el mar. Las masas monumentales de agua
tierra adentro, incluyendo el Mar de Aral y el Lago Chad, han sido reducidas en
su extensión enormemente debido a las desviaciones para la agricultura. La
reducción del volumen del Mar de Aral condujo a la defunción de los peces
autóctonos y a la pérdida de otra biota; la pérdida de una pesquería principal;
la exposición del lecho del mar, cargado de sal, teniendo como resultado que se
convirtiera en una fuente importante del polvo llevado por el viento; la
producción de un clima local más seco y continental, una disminución en la
calidad del agua en la región y un incremento de las enfermedades humanas (23).
Las presas y
los impedimentos en el curso de los ríos hacen posibles las reservas de agua que
pueden ser utilizadas para la generación de electricidad, así como para la
agricultura. Las vías fluviales también son gestionadas para el transporte,
para el control de inundaciones y para diluir residuos químicos. Juntas, estas
actividades han alterado profundamente los ecosistemas de agua dulce de la
Tierra, hasta un grado mayor de lo que lo han sido los ecosistemas terrestres.
La construcción de presas también afecta indirectamente a los hábitats
bióticos; por ejemplo, el represamiento del río Danubio ha alterado la química
de la sílice de todo el Mar Negro. El gran número de presas en funcionamiento
(36.000) en el mundo, junto con las muchas que están planificadas, garantiza
que los efectos de la humanidad sobre los sistemas biológicos acuáticos continuarán
(24). Cuando el agua de la superficie está dispersa o sobreexplotada, los
humanos usan el agua subterránea –y en muchas zonas las aguas subterráneas
utilizadas son aguas no renovables, o aguas fósiles (25). Por ejemplo, tres
cuartos del suministro de agua de Arabia Saudita proceden actualmente de agua
fósil (26).
Las
alteraciones del ciclo hidrológico pueden afectar al clima regional. El regadío
incrementa la humedad atmosférica en zonas semiáridas, a menudo incrementando
la frecuencia de precipitaciones y tormentas (27). En contraste, la
transformación de la tierra desde el bosque al campo agrícola o a pastos
incrementa el albedo y disminuye la rugosidad superficial; las simulaciones
sugieren que el resultado neto de esta transformación es el incremento de la
temperatura y la disminución de las precipitaciones regionalmente (7, 26).
Los conflictos
originados del uso global del agua serán exacerbados en los años venideros, con
una población humana creciente y con las tensiones que los cambios globales
impondrán sobre la calidad del agua y su disponibilidad. De todas las
cuestiones de seguridad medioambiental que afrontan las naciones, la más
importante será la de un suministro adecuado de agua pura.
El nitrógeno. El nitrógeno
(N) es único entre los elementos principales requeridos para la vida, puesto
que su ciclo incluye una inmensa reserva atmosférica (N2) que debe
ser fijada (combinada con carbono, hidrógeno u oxígeno) antes de poder ser
utilizado por la mayoría de organismos. El suministro de este nitrógeno fijado
controla (al menos en parte) la productividad, el almacenamiento de carbono y
la composición de especies en muchos ecosistemas. Antes de la importante
alteración humana del ciclo del nitrógeno, de 90 a 130 millones de toneladas
métricas de nitrógeno (t) eran fijadas cada año biológicamente en la
tierra; la cantidad de fijación biológica en los sistemas marinos se conoce con
menos seguridad, pero quizá se fijasen esas mismas cifras (28).
La actividad
humana ha alterado sustancialmente el ciclo global del nitrógeno mediante la
fijación de N2 –de forma deliberada con los fertilizantes e
inadvertidamente durante la quema de combustibles fósiles. La fijación
industrial de nitrógeno como fertilizante se incrementó de menos de 10 t/año en 1950 a 80 t/año en 1990; después de una breve
disminución causada por los trastornos económicos en la antigua Unión
Soviética, se espera que se incremente a >135 t/año hacia 2030 (29). El cultivo de soja, alfalfa y otras
leguminosas que fijan nitrógeno simbióticamente realzan la fijación en
alrededor de otras 40 t/año y la
quema de combustibles fósiles añade globalmente >20 t/año de nitrógeno reactivo a la atmósfera –algunas por la fijación
de N2, pero más por la movilización de nitrógeno en el combustible.
En total, la actividad humana añade al menos tanto nitrógeno fijado a los
ecosistemas terrestres como lo hacen todas las fuentes naturales juntas (Fig.
2) y esa misma actividad moviliza >50 t/año
más durante la transformación de la tierra (28, 30).
La alteración
del ciclo del nitrógeno tiene múltiples consecuencias. En la atmósfera, éstas
incluyen (i) una creciente concentración global del óxido nitroso, gas de
efecto invernadero; (ii) aumentos importantes en los flujos de gases reactivos de
nitrógeno (dos tercios o más de las emisiones de óxido nítrico y de amoníaco
son globalmente causadas por los humanos) y (iii) una contribución sustancial a
la lluvia ácida y al smog fotoquímico que aflige zonas urbanas y
agrícolas en todo el mundo (31). El nitrógeno reactivo que se emite a la
atmósfera se deposita a favor del viento, donde puede influir en la dinámica de
los ecosistemas receptores. En regiones donde el nitrógeno fijado era escaso,
el nitrógeno añadido aumenta generalmente la productividad y el almacenamiento
de carbono dentro de los ecosistemas y finalmente incrementa las pérdidas de
nitrógeno y cationes de los suelos, en una serie de procesos denominada
“saturación de nitrógeno” (32). Donde el nitrógeno añadido aumenta la
productividad de los ecosistemas, normalmente disminuye también su diversidad
biológica (33).
El nitrógeno
fijado por los humanos también puede trasladarse de la agricultura, los
sistemas de alcantarillado y los sistemas terrestres saturados de nitrógeno
hasta los arroyos, los ríos, las aguas subterráneas y, finalmente, hasta los
océanos. Los flujos de nitrógeno a través de arroyos y ríos han aumentado
notablemente a medida que la alteración humana del ciclo del nitrógeno se ha
acelerado; el nitrato de los ríos está altamente correlacionado con la población
humana de las cuencas fluviales y con la suma de los inputs de nitrógeno
generado por los humanos a esas zonas (8). Los incrementos de nitrógeno en los
ríos conducen a la eutrofización de la mayoría de los estuarios, causando la
proliferación de algas molestas, incluso tóxicas, y amenazando la
sostenibilidad de las pesquerías marinas (16, 34).
Otros ciclos. Los ciclos
del carbono, el agua y el nitrógeno no son los únicos que se ven alterados por
la actividad humana. La humanidad es también la mayor fuente de gases oxidados de
azufre en la atmósfera; éstos afectan a la calidad regional del aire, a la
biogeoquímica y al clima. Además, la minería y la movilización de fósforo y de
muchos metales exceden sus ciclos naturales; algunos de los metales que son concentrados
y movilizados son altamente tóxicos (incluyendo el plomo, el cadmio y el
mercurio) (35). Más allá de cualquier duda, la humanidad es una de las más
importantes fuerzas biogeoquímicas de la Tierra.
Las sustancias
químicas orgánicas sintéticas. Las sustancias químicas orgánicas sintéticas
han proporcionado a la humanidad muchos servicios beneficiosos. Sin embargo,
muchas son tóxicas para los humanos y para otras especies y algunas son
peligrosas en concentraciones tan bajas como 1 parte por mil millones. Muchas
sustancias químicas persisten en el entorno durante décadas; algunas son tanto
tóxicas como persistentes. Los compuestos organoclorados de larga vida
suministran los ejemplos más claros de las consecuencias ecológicas de los
compuestos persistentes. Los insecticidas como el DDT y sus similares junto con
los compuestos industriales como los bifenilos policlorados (PCBs) fueron
utilizados ampliamente en Norteamérica en los años 50 y 60. Se transportaron
globalmente, se acumularon en los organismos y aumentaron su concentración a
través de las cadenas tróficas; devastaron las poblaciones de algunos
depredadores (notablemente las de halcones y águilas) y se introdujeron en
partes del suministro alimentario humano en concentraciones mayores de lo que
era prudente. El uso doméstico de estos compuestos fue eliminándose
paulatinamente en los años 70 en los Estados Unidos y en Canadá y sus
concentraciones declinaron de allí en adelante. No obstante, los PCBs en
particular siguen siendo rápidamente detectables en muchos organismos, algunas
veces acercándose a los umbrales de la preocupación por la salud pública (36).
Continuarán circulando a través de los organismos vivos durante muchas décadas.
Las sustancias
químicas sintéticas no necesitan ser tóxicas para causar problemas
medioambientales. El hecho de que los persistentes y volátiles
clorofluorocarbonados (CFCs) sean totalmente no-tóxicos, contribuyó a su
extendido uso como refrigerante e, incluso, como gas propulsor en los
aerosoles. El descubrimiento subsiguiente de que los CFCs conducen a la
descomposición del ozono estratosférico y especialmente el descubrimiento
posterior del agujero de ozono antártico y el rol de los CFCs en éste
representan grandes sorpresas en las ciencias ambientales globales (37).
Además, la respuesta del sistema político internacional a aquellos
descubrimientos es la mejor ilustración existente de que el cambio
medioambiental global puede afrontarse efectivamente (38).
Los compuestos
particulares que representan serias amenazas para la salud y el medioambiente,
pueden ser -y a menudo han sido- retirados progresivamente (a pesar de que la
producción de PCBs esté creciendo en Asia). Sin embargo, cada año la industria
química produce más de 100 millones de toneladas de sustancias químicas
orgánicas, representando unos 70.000 compuestos diferentes con alrededor de
1.000 nuevos compuestos añadidos anualmente (39). Solamente una pequeña
fracción de las muchas sustancias químicas producidas y liberadas en el entorno
es examinada adecuadamente respecto a sus peligros para la salud o su impacto
medioambiental (40).
[I] Hay que tener en cuenta que los autores se
referían al final del siglo pasado, el siglo XX. [N. del T.].
