Ecología y cambio climático global

En el número 81 de la revista "ciencias" enero-marzo de 2006 podemos encontrar un excelente artículo de Omar Raúl Masera, investigador del Centro de Investigaciones en Ecosistemas de la UNAM, Campus Morelia, bajo el título "La ecología global desde la perspectiva del cambio climático" Raúl Masera ofrece un ensayo bastante completo.

Llenos de nuevos conceptos en el ideario científico ambiental que han permeado el lenguaje político y ahora incluso el bagaje popular es más que común escuchar palabras como servicios ecológicos, manejo sustentable, cambio climático, actividad antrópica, y otros más que para adornar un discurso, ensalsar un proyecto o permear una charla como de nivel y seria, las más de las veces quienes las utilizan ni siquiera tienen una idea clara de las mismas, pero esto quedaría mejor en mi blog dedicado a la comunicación de la ciencia, asi que me concentro en el comentario sobre el contenido del artículo.

El autor hace énfasis en que, si bien el tema esta bastante manoseado, el cambio climático global es considerado por las Naciones Unidas, como el problema ambiental más grave que enfrentará el planeta en el siglo XXI. Ante la magnitud del crecimiento poblacional humano en el planeta, nos recuerda como Vitousek y otros ecólogos hablan de una dominación humana del globo terráqueo, supuesto nada halagador y que lejos de demostrar la "superioridad" humana, debería constituirse más bien en una enérgica llamada de atención para todos.

Con datos y cifras precisas nos hace conscientes de que, en términos globales, los seres humanos hemos transformado o degradado entre treinta y nueve y cincuenta por ciento de la superficie del planeta, la velocidad de extinción de especies aumentó entre cien y mil veces respecto a los valores previos a nuestra presencia en la tierra, utilizamos el sesenta por ciento del escurrimiento superficial de agua dulce accesible y hemos aumentado la concentración de dióxido de carbono (CO2) en treinta por ciento respecto a los niveles preindustriales.

Es muy valioso el análisis que hace respecto a los aspectos sociales que profundizan las desigualdades tanto al interior de los países como entre éstos. Un ciudadano promedio de los Estados Unidos consume en promedio entre cuarenta y doscientas veces más recursos que su equivalente en la India; los miembros de los estratos acomodados de México consumen varias decenas de veces más que los estratos más pobres; África en su conjunto tiene ahora niveles de pobreza e indicadores de desarrollo económico y social más bajos que hace treinta años.

Con cifras duras y crudas el autor nos sacude en un llamado a la cordura y a demostrar que el conocimiento no servirá de nada si no es puesto en marcha, interiorizado y aplicado, globalmente cada año se emiten a la atmósfera más de once mil millones de toneladas de carbono -11 gigatoneladas de carbono o GtonC- equivalentes de gases de efecto invernadero (GEI). Las emisiones globales de dióxido de carbono alcanzan aproximadamente 7.4 GtonC por año, 6.4 por la producción de energía y una por la deforestación.

Nuestro país no está al margen de esta debacle, México contribuye cada año con 188 toneladas de C equivalente, cerca del dos por ciento de las emisiones mundiales. De seguir las tendencias actuales, las emisiones del país podrían aumentar cincuenta por ciento para el año 2010, lo cual puede ocasionar grandes sequías y reducción en la superficie apta para el cultivo. Aumentarían los riesgos de inundaciones y se producirían cambios en la distribución geográfica de más de la mitad de los bosques. Se estima que habría una gran inestabilidad para la vida silvestre, reorganizaciones en los ecosistemas con el surgimiento de nuevos predadores y parásitos, y varias especies deberán convivir en territorios mucho menores a los actuales.

Con toda la capacidad técnica, académica, social, política y empresarial hoy es más urgente que nunca impulsar el Mecanismo de Desarrollo Limpio (MDL) que promueve el protocolo de Kyoto, dicho MDL permite la colaboración entre países en vías de desarrollo y los industrializados en la reducción de emisiones. Se hace evidente tambien que los países en vías de desarrollo necesitan otros paradigmas para alcanzar niveles de vida aceptables para el conjunto de su población, partiendo de las responsabilidades comunes pero diferenciadas, para ello habrá que ejecutar acciones que sigan una lógica de largo plazo, lo cual encaja cada vez menos en las limitadas agendas y urgencias políticas de cada cuatrienio o sexenio.

Un nicho de acción importante es el enfocado al sector forestal para conservar los bosques existentes y aumentar la densidad de biomasa de los actuales sistemas de uso del suelo. En México estamos perdiendo 670 mil hectáreas cada año. Cada hectárea de selva convertida en potrero lleva asociada una pérdida de entre cien y doscientas toneladas de carbono en los primeros cinco años. Recuperarlo implica plantar entre treinta y setenta hectáreas de bosque. La segunda alternativa significa la reforestación de áreas degradadas, el establecimiento de plantaciones comerciales -para obtener madera, papel o energía- y el impulso a los sistemas agroforestales.

Entra en juego aquí el pago por servicios ambientales (PSA), que sin embargo puede ser suceptible de un manejo inadecuado tal como ha venido ocurriendo en Costa Rica, en donde grandes empresas invierten en bosques para garantizarse el PSA pero lucrando con ello.

El futuro de la Tierra tal como la conocemos está estrechamente ligado a las decisiones que en este siglo tomemos. La sustentabilidad del globo terráqueo depende de la adecuada articulación de las decisiones de miles de millones de habitantes -los cuales viven mundos social, cultural y ambientalmente muy distintos- desde sus ámbitos locales hasta los niveles nacionales, internacional y global. Tendremos que aprender a trabajar en la unidad de la diversidad.

ARTÍCULO: "La ecología global desde la perspectiva del cambio climático" Revista ciencias / Facultad de Ciencias UNAM Número 81 enero marzo 2006 / AUTOR: Omar Raúl Masera, Centro de Investigaciones en Ecosistemas de la UNAM. Campus Morelia.

Energía para la vida

El trabajo biológico, como cualquier tipo de trabajo, necesita de una fuente de energía. Las células obtienen su energía por medio de reacciones químicas que determinan cambios en los niveles energéticos de las sustancias reaccionantes y de los productos de reacción. Parte de la energía que se libera en estas reacciones se utiliza en la síntesis de moléculas altamente energéticas y que luego ceden su energía a las células para la realización de trabajos biológicos. Una de estas moléculas es el adenosin trifosfato (ATP).

Uno de los procesos metabólicos más impresionantes para mi, ha sido desde siempre la fotosíntesis, por medio de la cual, las plantas verdes pueden elaborar grandes moléculas orgánicas a partir de otras más pequeñas, llamadas precursores. Para ello captan la energía radiante del sol y destinan parte de ella a la producción de ATP, que es luego utilizado en la síntesis de glucosa y un polímero de ésta, el almidón, a partir de dióxido de carbono y agua. Estas moléculas pueden ser almacenadas y movilizadas después como fuente de alimento para la propia planta o para los animales herbívoros. Los animales y otros organismos que no pueden efectuar la fotosíntesis han de obtener sus moléculas alimenticias, como la glucosa, ya sintetizadas.

En un día claro, la luz solar que baña los campos representa una tremenda cantidad de energía (se habla aquí de la luz, no del calor, que es otra forma de energía) y las plantas saben utilizarla por medio de la clorofila, sustancia que les da el color verde y que es un convertidor de energía lumínica a energía química. Las moléculas de clorofila tienen una estructura tal que pueden absorber la energía de la luz, al absorberla aumentan su contenido de energía y quedan capacitadas para romper las moléculas del agua de su entorno y desprender por un lado hidrógeno y electrones y por otro agua y oxígeno. Un ejemplo lo hará más claro: imagínate una gran campana en cuyo interior hay un vaso de crital; al descargar en ella un golpe de mazo la campana no se mueve por ser muy pesada sino que transmite la energía del movimiento (cinética) del mazo en energía de vibración resonando fuertemente; la vibración se transmite al aire y al vaso que, al vibrar sus moléculas fuertemente, se hace pedazos. Éste fenómeno asi descrito puede parecer de lo más sencillo y práctico, pero analizado a detalle es de una complejidad asombrosa.

La energía no se crea ni se destruye, solamente se transforma; el rompimiento de las moléculas de agua en el interior de las células de la hoja determina una serie de reacciones que, como ya mencionábamos termina con la síntesis de dos moléculas, el adenosin trifosfato ATP y el dinocleótido fosfatado de adenina NADPH. En estas moléculas se captura la energía que la planta recibió de la luz.

Parecería que el problema se ha solucionado pues ahora el vegetal dispone de energía química utilizable para sus trabajos de nutrición, crecimiento, etc. Pero el ATP y el NADPH son en extremo reactivos, inestables; sería como transportar nitroglicerina de un lado a otro; debe tenerse la energía en una molécula más "tranquila". Para ello el ATP y el NADPH donan su energía a una molécula muy perezosa que es el bióxido de carbono, el cual se activa y reacciona con otra molécula en las células de las hojas; después de varias transformaciones se obtienen como productos resultantes glucosa, sacarosa, almidón y otros compuestos. La energía contenida en estos productos es la que utilizará la planta en sus procesos vitales y cuando nos comemos los frutos, semillas y hojas incorporamos esos alimentos energéticos a nuestro organismo.

Es a través de estos procesos como las plantas pueden secuestrar elementos inorgánicos (C, O, N, H, etc.) para la construcción de moléculas orgánicas, las plantas, pues, "producen" vida. Característa única ya que ningún animal es capaz de realizar dicha proeza.

La planta verde más modesta, un pasto o un diente de león, es en cambio, capaz de realizar esta síntesis admirable.

Einstein y los granos de polen

Ramón Peralta y Fabi, de la Facultad de Ciencias de la UNAM nos obsequia en el número 80 de la revista "ciencias" que edita esa Facultad de la UNAM un exquisito artículo acerca del interés de Albert Einstein en el movimiento browniano.

Guiados de la mano de Peralta Fabi nos introducimos en el fascinante mundo de la física, los átomos y las probabilidades, en una narración rica en su desarrollo literario el autor nos hace comprender el interés de Albert Einstein por probar la existencia fisica de los átomos como partículas elementales, que si bien todo científico de su época da por hecho, muy pocos habían caminado por el fangoso terreno que permitiese comprobar dicha existencia.

A menudo la ciencia basa su conocimiento en la fe, no en la misma fe de los creyentes religiosos, pero una fe al fin, sólo una mente ecléctica como la de Einstein pudo haber jugado con la idea de los granos de polen descritos por Robert Brown y dar vueltas y mas vueltas hasta lograr construir todo un edificio teórico que ayudase a comprobar la existencia real de los átomos.

Peralta Fabi nos recuerda con cuanta familiaridad estamos acostumbrados hoy día a aceptar sin reparo la existencia de los átomos, no obstante nunca jamás nadie los ha visto y es muy improbable que lleguemos a hacerlo por más que nuestra tecnología se desarolle al máximo.

Si un día vamos al cine y observamos en la oscuridad el haz de luz que emite el proyector, nos daremos cuenta de que hay muchas partículas, muy pequeñas, que se están moviendo incesantemente. Veremos que lo hacen en forma zigzagueante y en todas direcciones. Observaremos que ¡también se mueven hacia arriba! ¿Qué partículas son éstas? Sencillamente son las partículas de polvo que hay en el aire.

Observemos con cuidado la bocanada de humo que lanza al aire un fumador. Veremos que está compuesta de pequeñísimas partículas que se están moviendo continuamente en todas las direcciones, también en zigzag.

Otro caso es el siguiente: Póngase polvo de color en un vaso y luego, poco a poco, viértase agua sobre él. Observaremos que las partículas de polvo, una vez que empiezan a estar en contacto con el líquido se mueven en forma incesante, accidentada y en todas las direcciones. En particular veremos que se mueven también ¡hacia arriba! Si esperamos un intervalo de tiempo lo suficientemente grande nos daremos cuenta de que el polvo se mezcla con el agua, formando lo que se llama una suspensión. Esta mezcla con el tiempo se homogeniza sin que ocurra, como uno esperaría intuitivamente, que las partículas de polvo caigan y se depositen en el fondo del vaso. Veremos que algunas partículas efectivamente caen, pero hay otras que suben.

El hecho común en estos tres casos es que partículas muy pequeñas se hallan inmersas en un fluido. En el caso del haz de luz del cine, el fluido es el aire de la sala; en el caso del fumador, el fluido es también el aire de la atmósfera y en el tercer caso, el fluido es el agua.

El movimiento descrito arriba, que lleva a cabo una partícula muy pequeña que está inmersa en un fluido, se llama movimiento browniano. Este movimiento se caracteriza por ser continuo y muy irregular. La trayectoria que sigue la partícula es en zigzag.

En el caso del movimiento browniano, la lógica de Einstein es maravillosa -nos cuenta Peralta Fabi- directa y contundente: hay átomos, luego, deben manifestarse. Son muchos, son pequeños y la dinámica debe ser complicada, por lo tanto el lenguaje es de probabilidades y estadística.

La explicación del movimiento browniano, como resultado de la presencia de átomos que colisionan ininterrumpidamente con la partícula, y las predicciones precisas para experimentos diseñados con este fin, desempeñaron un papel crucial para que se aceptara la existencia de los átomos.

En sus palabras, cuarenta y seis años más tarde, Einstein nos dice que la motivación para su trabajo del movimiento browniano fue que "quería encontrar hechos que garantizaran, en la medida de lo posible, la existencia de átomos de un tamaño finito y determinado".

ARTÍCULO: "Átomos, polen y probabilidades" Revista ciencias / Facultad de Ciencias UNAM Número 80 octubre diciembre 2005 / AUTOR: Ramón Peralta y Fabi, Facultad de Ciencias de la UNAM.

Actividad Solar, Clima y Seres Vivos

Interesante resulta el artículo publicado en "ciencia", la revista de la Academia Mexicana de Ciencias en su número de enero marzo 2006, por la Dra. Blanca Mendoza, el Dr. Juan Ramírez y la Dra. Rosa Díaz acerca de los efectos de la actividad solar en el clima y en los seres vivos.

En el mismo se da cuenta de, cómo es que periodos de intensa actividad solar repercuten directamente en el clima del planeta, ya que alteran el campo geomagnético, las radiotelecomunicaciones se ven afectadas debido a ionización adicional de radioación ultravioleta y de rayos x en la ionosfera. El papel que el Sol juega en la dinámica del clima en la Tierra, apenas empieza a entenderse y los científicos están muy interesados en ello, debido que, de acuerdo a estudios recientes, la influencia que ejerce a nivel planetario es más importante de lo que hasta ahora se consideraba, por lo que es de gran importancia mantener observaciones rigurosas del comportamiento solar.

Por otra parte la actividad solar parece influir grandemente en la salud humana, Leonidovich Chizhevski, naturalista ruso sugirió a principios del siglo XX la relación entre el sol y la salud humana a través de sus estudios de "heliobiología" y que, al parecer, la ciencia moderna confirma:

Tan sólo en México se han realizado estudios de carácter epidemiológico de la morbilidad citadina, encontrándose una relación entre el aumento en la tasa de infartos y los decrementos Forbush (fénomeno que se presenta durante las tormentas solares en donde contrario a lo esperado las radiaciones solares se reducen), y de mortalidad en el país, que muestra un incremento en la muerte por infartos al miocardio después de grandes tormentas magnéticas y después de un decremento Forbush.

Artículo: "Efectos de la actividad solar en el clima y en los seres vivos" número 1 volumen 57 Revista ciencia / enero marzo de 2006, Academia Mexicana de Ciencias. AUTORES: Dra. Blanca Mendoza, coordinadora de posgrado en Ciencias de la Tierra UNAM -contacto: blanca@geofisica.unam.mx- ; Dr. Juan Ramírez, investigador del Centro de Ciencias de la Atmósfera UNAM -contacto: juaramir@itesm.mx- y Dra. Rosa Díaz -contacto: cuasar@exite.com-