Tema 5 - Hacia un Desarrollo Sostenible

Desde el descubrimiento del fuego por nuestros antepasados de la especie  Homo erectus y debido al progreso tecnológico y al extraordinario aumento de la población humana, se han disparado las necesidades energéticas y materiales de la humanidad hasta el punto de no poder ser cubiertas por la naturaleza en la que habitamos. Urge una gestión sostenible de la naturaleza por parte de la humanidad.


 El equilibrio sostenible entre la naturaleza y los seres humanos depende en gran medida de la explosión demográfica, pero ese es uno de los aspectos a tratar en este tema. Para empezar vamos, a tratar otros temas relacionados con lo que nos ocupa. El movimiento 15-M ha puesto sobre la mesa el tema de la economía sostenible, de la necesidad de cambiar el modelo económico como única forma de combatir el paro en nuestro país.


Representaciones gráficas

  Las gráficas constituyen un instrumento para describir y reflejar los resultados de un experimento. El procedimiento que se sigue para representar una gráfica en el siguiente: 1. En una tabla de datos se recogen las variaciones de una magnitud en función de otra. Así se obtienen parejas de datos que reciben el nombre de coordenadas de un punto. 2. Estas coordenadas se representan en un sistema de referencia cartesiano.
Los científicos saben que muchos fenómenos naturales se ajustan bastante bien a alguna función matemática que se puede representar como una gráfica. Esto les permite interpolar los valores que faltan dentro de un intervalo conocido (por ejemplo, la altura de una persona) y extrapolar lo que ocurrirá fuera del intervalo que han estudiado.

 

¿Una progresión imparable?

Según Malthus, el  crecimiento de la población humana  sigue una progresión geométrica (aquella en la que cada valor de la progresión es el resultado de multiplicar el valor anterior por una razón), mientras que el crecimiento de la producción de alimentos que nos sustentan, aumenta según una progresión aritmética (cada valor de la progresión es el resultado de sumar al valor anterior una razón) consiguientemente, pensaba Malthus, las condiciones de vida de la humanidad, deben ir a peor…… uf!, hasta ahora se ha equivocado en los países del primer mundo.
 
Podríamos considerar el futuro de la humanidad como lo que ocurre cuando metemos un paramecio (microorganismo unicelular) en una botella con nutrientes que cuando se divide, a las seis horas da lugar a dos y estos, seis horas después, a cuatro, ocho, dieciseis …, seguiría una función exponencial  f(x) =  2 elevado a x.
En una semana serían 268 millones de paramecios, esto no llega a ocurrir nunca por que antes se habrían acabado los nutrientes. Si fuera el caso de la humanidad ¿cuándo seríamos conscientes de que nos quedaremos sin alimento para todos? Por las características de las funciones exponenciales, aunque nos diésemos cuenta de esto cuando la botella (la naturaleza, el planeta) estuviese al 10 % de su capacidad, apenas dispondríamos de un día (de la semana de los paramecios)  para tomar las medidas correctoras necesarias….

SISTEMAS LINEALES Y NO LINEALES

Cuando dos variables están relacionadas, pueden formar un sistema lineal en el que el resultado de un esfuerzo conjunto es igual a la suma  de los esfuerzos por separada (un albañil poniendo baldosas) y uno no lineal o caótico en el que la interacción de las partes hace que lo que haga una parte dependa de lo que hacen las demás (tres albañiles poniendo baldosas al mismo tiempo) A este último tipo pertenecen las relaciones dentro de la naturaleza y en nuestra relación con ella.

En los sistemas no lineales o caóticos, dado que las partes se influyen entre sí, resulta muy complicado realizar predicciones. Como en el clima, el aumento de la cantidad de CO2 atmosférico, aumenta el efecto invernadero y por tanto la temperatura, lo que a su vez provoca más evaporación del agua oceánica que provoca un mayor efecto invernadero pero las nubes reflejan parte de la luz que reciben por lo que baja la temperatura, favorece la formación de nubes que provocan precipitaciones de nieve que a su vez reflejan la luz con lo que…. Se entiende como tantos expertos en el cambio climático no se ponen de acuerdo en sus consecuencias.

El efecto invernadero no es el causante de todos nuestros males. El hecho de que la temperatura media permanezca constante en la tierra indica que tanta energía como recibimos del Sol es devuelta al espacio a lo largo del año. Éste equilibrio haría que la temperatura media fuese de -18º C, pero gracias al efecto invernadero natural que devuelve parte de la energía a la Tierra  la TM es de 15 º C lo que hace a la Tierra habitable

 

La emisión de gases de efecto invernadero por las actividades humanas hace que el efecto invernadero natural se esté incrementando por la actividad humana y  que la Tierra no libere toda la energía recibida del Sol, lo que está provocando el aumento de la  temperatura media del planeta: Calentamiento global.

-La atmósfera
Las capas principales de la Tierra son: troposfera, estratosfera e ionosfera.

 

 

Troposfera. Es la capa de la tierra que está en contacto con la superficie. Su espesor medio es de 12 Km. En ella ocurren los fenómenos meteorológicos y se concentran la mayoría de los gases que forman la atmósfera. Esta capa reúne las condiciones necesarias para que se desarrolle la vida en la Tierra.
Estratosfera. Esta capa se extiende desde la troposfera hasta una altura aproximada de 50 Km. Está formada por capas de gases. Aquí se encuentra la capa de ozono que protege a los seres vivos de la acción dañina de los rayos ultravioleta procedentes del Sol.
Ionosfera. Esta capa alcanza una altura de 400 Km. En ella apenas existen gases. En la ionosfera se reflejan las ondas de radio y televisión. Esto permite que al ser devueltas a la Tierra puedan recibirse en otros puntos de la superficie terrestre.

-El ciclo del agua El ciclo del agua es el conjunto de procesos mediante los que el agua circula de forma cíclica desde la atmósfera hasta la superficie terrestre y de nuevo a la atmósfera.

Los procesos que intervienen en el ciclo del agua son evaporación, transpiración, condensación y precipitación.
1. Evaporación. El sol evapora el agua de la Tierra y de los océanos y mares.
2. Transpiración. Las plantas absorben agua del suelo y, mediante la transpiración, la devuelve en forma de vapor a la atmósfera. De este modo contribuyen a la formación de nubes.
3. Condensación. El vapor de agua procedente de la evaporación y la transpiración, al ascender y enfriarse, se condensa y se originan las nubes.
 4. Precipitación. Las precipitaciones hace que el agua regrese a la superficie terrestre en forma de lluvia, nieve o granizo.
5. Escorrentía. Parte del agua que procede de las precipitaciones se infiltra en el subsuelo a través de rocas permeables y forma las aguas subterráneas.
6. Otra parte del agua procedente de las precipitaciones fluye por la superficie terrestre y desemboca en los mares y océanos.

EL AIRE QUE RESPIRAMOS 

Composición del aire

Inspiramos O₂ y espiramos CO₂ por la respiración celular, el dióxido de carbono forma parte de la vida, pero las cantidades crecientes  que la actividad humana está depositando en la atmósfera y su efecto invernadero lo han convertido en un contaminante a combatir.

También inspiramos polvo, arena, polen, esporas, microorganismos y tóxicos procedentes del consumo de combustibles, óxidos  de S y N que mezclados con H₂O de las nubes provocan la lluvia ácida con efectos devastadores sobre los bosques

El ozono, O3 que a una altura de 30 Km, en la Estratosfera, nos protege de los dañinos rayos ultravioletas del Sol cuando se produce en la Troposfera es un fuerte contaminante por su alto poder oxidante. 

Recordar el agujero en la capa de ozono que años atrás tanto  preocupó al mundo por el incremento de los rayos UVA que llegaban hasta la superficie y el incremento de enfermedades relacionadas con ellos como el cáncer de piel. Era producido por las emisiones a la atmosfera de unos gases conocidos como CFC utilizados como propelentes en los esprais y como líquidos refrigerantes. La prohibición de su fabricación y uso zanjó  el problema radicalmente y actualmente la capa de ozono protectora se regenera rápidamente.  

 

AGUA

 

Actualmente, más que escasear el agua dulce, el problema está en su irregular distribución.  

Un 97% es salado, pero su fitoplancton (la mayoría de las plantas terrestres) produce O₂ y absorbe CO2 y además los océanos redistribuyen el calor por toda la Tierra, haciendo el clima menos extremo.  

Del 3% de agua dulce, el 70% está en forma de hielo, es la utilizable por todos los seres vivos (+ humanos). El 80 % para la agricultura ¿Tiene sentido el regadío subsidiado, el riego por encharcamiento (como los romanos), aspersión,  o se hace imprescindible la extensión  del riego por goteo?

 

 

SUELO 

 
Todos los seres vivos y en especial las plantas, de las que todos dependemos, además de agua y gases, necesitan nutrientes, sales minerales, abonos naturales para desarrollarse.
En los océanos estas sales están disueltos, en tierra están en el suelo, de donde los toman por la raíces, convirtiéndolos en materia orgánica que aprovechan las plantas de las que nos alimentamos los animales… sin un suelo fértil no pueden vivir las plantas ni los animales. También viven muchas especies (descomponedores esenciales)
La vegetación protege al suelo del viento, arroyos… por eso su peor enemigo es la deforestación para distintos fines de interés humano. La pérdida de suelo que acompaña a la destrucción de la cubierta vegetal conduce a la desertización, sin suelo no crece la vegetación.  
También se contaminan los suelos por la agricultura, ganadería, industria, minería, residuos urbanos… pudiendo llegar los contaminantes a la cadena alimentaria (el caso “de los pepinos”)
Además, las ciudades están construidas en los mejores suelos y con abundante agua, su crecimiento,  el asfaltado provoca la pérdida de buen suelo  agrícola y la contaminación de las aguas superficiales y subterráneas.

LA DIVERSIDAD

 
Es la variedad de distintos seres vivos. Se calcula que hay entre 3 y 50. 10⁶ de especies distintas. Se conocen dos millones. Hoy han desaparecido el 99% de las especies que han existido por cambios ambientales importantes (como las glaciaciones) o  cataclismos (dinosaurios).  
Cada especie es una variedad genética aquilatada en cientos de millones de años de relación con la naturaleza y cada pérdida es irreparable ante futuras necesidades ambientales y humanas.
 
Se calcula que nunca han desaparecido tantas especies como en la actualidad (entre 10³ y 10⁵ veces más rápido que en cualquier época geológica anterior).  


Las especies nos aportan alimentos (el 75% de los alimentos proceden de siete especies: patata, trigo, arroz, maíz, cebada, batata y tapioca. Se han cultivado 7. 10³ y  hay 75. 10^{3  especies vegetales} comestibles… su pérdida sería irreparable para la humanidad), medicinas, genes que podrían solucionar problemas actuales o futuros.

El aumento de la población ha provocado impactos como la destrucción de ecosistemas, la sobreexplotación de especies de interés comercial (pescado, carne madera) y la introducción de especies invasores que tienen un efecto devastador sobre la biodiversidad.

ALTERNATIVAS A LA DEGRADACIÓN AMBIENTAL

 

1.) Energías Renovables.  El 80% del consumo energético proviene en la actualidad de la quema de combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas natural), que producen CO₂, causante del efecto invernadero, se agotan rápidamente y su consiguiente encarecimiento.

Urge la utilización de energías más o menos limpias como la geotérmica, hidráulica, impacto ambiental como la mareomotriz o la de las olas, la biomasa (CO₂), biocarburantes (CO₂), solar (placas que consumen mucha energía en su fabricación), eólica (impacto).

            2.) Aire limpio. Ya en el silo XV ciertos autores ingleses denunciaban el olor nauseabundo de las calles de Londres causados por los “gases infernales y subterráneos” que desprendía la quema del carbón mineral…

3.) Calidad del agua. La vida es inseparable del agua líquida y aunque el 70% del planeta está cubierto de agua, sólo el 3% es dulce y de esta, la mayoría es hielo.

            La actividad humana está unida al uso masivo del agua dulce en la industria, agricultura y ganadería produciendo además, vertidos residuales que la contaminan, haciéndola perder las condiciones necesarias para los usos que tenía en su estado previo (productos químicos, microorganismos, elevación de temperatura, residuos  orgánicos y ganaderos, abonos, pesticidas, metales pesados -Hg y Pb-, pinturas y disolventes, hidrocarburos….. que le hacen perder al agua su calidad)

En las últimas décadas ha mejorado la tecnología para el tratamiento de los efluentes, pero la situación es extraordinariamente preocupante

           

4.) Lucha contra la desertificación. La pérdida de suelo fértil por la eliminación de la cubierta vegetal protectora por deforestación, pastoreo intensivo, incendios forestales, urbanización y agricultura en suelos marginales.

            La desertificación es una de las principales dificultades para aumentar la producción de alimentos y conservar la biodiversidad.

            Urge la gestión adecuada del agua, proteger la cubierta vegetal y fomentar una agricultura y ganadería acorde con las posibilidades del suelo y su preservación. La protección del suelo es más rentable y económica que su recuperación.

En Andalucía  y el levante español es un problema grave, pues el clima subárido (lluvias torrenciales) favorece los arroyos y la desertización.

5.) Las tres “R”. El desarrollo tecnológico y la sociedad de consumo han disparatado la producción de residuos sólidos (las menos agresivas del medio), líquidos y gaseosos –más y más contaminantes-. Proceden de la agricultura, ganadería, pesquerías y aprovechamiento forestal; lo minería, la medicina y las ingentes cantidades de basura de hogares, comercios y construcción.

            Contra los residuos biodegradación (microorganismos que consumen ciertas sustancias residuales) y biorremediación (favorecer la biodegradación, añadiendo abonos a los vertidos petrolíferos para favorecer el desarrollo de los  microorganismos que lo degradan).

            Pero lo más urgente es frenar el impacto de los residuos sobre el medio mediante tres acciones (Las tres “R”):

•         Reducir la cantidad de residuos.
•          Reutilizar en lugar de usar y tirar.
•         Reciclar los desechos, especialmente papel, vidrio y metales (recogida selectiva y el tratamiento de los residuos para su reciclado es costoso y debería pagarlo el que los produce, “El que contamina paga”, pero al final lo pagamos los consumidores con un sobrecoste en nuestras compras.

 6.) Disminuir la exposición a los riesgos naturales. Se viene observando un aumento de los riesgos climáticos asociados al cambio climático. El aumento de la cantidad de energía en la atmósfera, provocan violentos huracanes, inundaciones, vientos…. cuyos efectos son devastadores debido a las grandes concentraciones de la población en las ciudades (más del 50% de la humanidad vive en ellas) que además, muchas de ellas están situadas en lugares de riesgo como costas bajas o zonas sísmicas ……. Los expertos esperan que en cualquier momento ocurra el primer desastre natural que produzca un millón de muertos en una de estas megaciudades. años.

  

Principales contaminantes atmosféricos y sus impactos.

Monóxido de carbono. Gas inodoro que procede de la combustión incompleta de hidrocarburos. Se produce cuando no hay suficiente ventilación. El impacto en áreas urbanas con mucho tráfico o en zonas industriales el monóxido del carbono puede alcanzar  niveles que desencadenan dolores de cabeza, mareos y fatiga.
En concentraciones altas este gas resulta letal al impedir que el oxígeno se una a la hemoglobina, pudiendo causar la muerte en cuestión de minutos.

Hidrocarburos poli cíclicos aromáticos (HPA). Se producen en la combustión incompleta de la materia orgánica. Los HPA del aire proceden de centrales eléctricas térmicas de vehículos y calefacciones de la incineración de materia orgánica y de los incendios forestales. El impacto, algunos HPA, como los benzopirenos, son potentes carcinógenos y no sólo se hallan en la atmósfera, también se encuentran en el suelo y en el agua.

óxidos de nitrógeno y de azufre. Son emitidos por las centrales térmicas, las fábricas y las calderas al quemar carbón, gasóleo y gasolina. Una vez en el aire, reaccionan con el vapor de agua y forman  ácido sulfúrico y nítrico, que caen de nuevo al suelo en forma de lluvias ácidas, incluso a miles de kilómetros de distancia de la fuente emisora. El impacto, estos ácidos provocan caídas en el pH de suelos, ríos, largos e incluso pueden verse afectadas zonas concretas del océano. También pueden dañar directamente a los seres vivos, sobre todo a las hojas de los árboles, debilitándolas, alterando la fotosíntesis y minando la salud de los bosques. La lluvia ácida afecta igualmente a edificios y monumentos, acelerando su corrosión, así como la salud humana, ya que puede ocasionar trastornos respiratorios.

Partículas. De orígenes dispares, en forma de humo, polvo, vapores y compuestos orgánicos volátiles. Provienen de actividades humanas cómo las centrales eléctricas, medios de transporte, fertilizantes, pinturas y otros productos. En menor medida también son generados por procesos naturales como el vulcanismo y los incendios forestales. El impacto, de las partículas es muy variable, puede ir desde la simple reducción de visibilidad hasta ser la causa de enfermedades de tipo respiratorio y cancerígeno.

Clorofluorocarbonos (CFC). Gases de síntesis, inventados en 1930 para usarlos como refrigerantes y propelentes de aerosoles. Más adelante se aplicaron en la industria del plástico y la electrónica. El impacto, los CFC destruyen el ozono estratosférico. Está destrucción del ozono podría incrementar la radiación ultravioleta que llega a la Tierra. Esta radiación dañina aumenta los riesgos de cáncer de piel y de padecer cataratas oculares.

El agujero de ozono 

Las imágenes de la derecha muestran el agujero de ozono sobre la Antártida en 1998 y 2007. Las zonas azul y violeta corresponden a las de menor cantidad de ozono.
En la página www.ozonewatch.gsfc.nasa.gov/index.html de la Nasa se puede consultar el estado del agujero de ozono en los últimos siete días.
También se puede acceder a los registros históricos que existen desde 1979.

Se denomina agujero de la capa de ozono a la zona de la atmósfera terrestre donde se producen reducciones anormales de la capa de ozono, fenómeno anual observado durante la primavera en las regiones polares y que es seguido de una recuperación durante el verano.



Gases de efecto invernadero y cambio climático

Un invernadero es un terreno dedicado al cultivo de plantas que se halla protegido por algún material , generalmente plástico, de forma que la luz solar calienta el aire interior pero el calor no sale con facilidad. De esta manera se mantienen unas temperaturas más altas y estables. De modo similar, la luz procedente del Sol calienta la Tierra y esta libera parte del calor en forma de radiación infrarroja. Existen gases en la atmósfera que tienen la capacidad de retener parte de los infrarrojos, así que no todo el calor que había entrado sale de nuevo. Gracias a los gases de efecto invernadero vivimos en un planeta confortable, ya que sin ellos la Tierra sería un lugar gélido e inhóspito.

En la atmósfera se hallan más de una treintena de gases de efecto invernadero , algunos de ellos muy potentes, pero sus concentraciones son tan bajas que su influencia es prácticamente despreciable en relación con los dos responsables principales: el vapor de agua y el dióxido de carbono. El más importante es el vapor de agua, que retiene las dos terceras partes del calor que absorbe la atmósfera. Al formar parte del ciclo del agua, su concentración varía continuamente, por lo que no es posible determinar con exactitud su cantidad en el aire (llega hasta un 4%). Además el agua puede ayudar a calentar o a enfriar, como sucede  cuando forma nubes y obstaculiza el paso de la luz del Sol. Hoy en día se desconoce exactamente en qué medida el vapor de agua afecta al clima, y aunque se continúa investigando, los científicos están orientando sus esfuerzos hacia otros gases sobre los que sí podemos intervenir.
Gracias al efecto invernadero Como ya sabemos, si la Tierra no tuviese efecto invernadero, su temperatura seria de -18ºC. Gracias al efecto invernadero, la temperatura media de nuestro planeta es realmente de 15ºC. Estos 33ºC de diferencia se los debemos a los siguientes compuestos:

• Vapor de agua (0-4% del aire), unos 20,6ºC.
• Dióxido de carbono (335 ppm en el aire), unos 7,2ºC.
• Ozono de la troposfera (0,03 ppm), unos 2,4ºC.
• Óxido de di nitrógeno (0,3 ppm), unos 1,4ºC.
• Metano (1,7 ppm), unos 0,8ºC.
• CFC y otros (2 ppm), unos 0,6ºC.

Actividades

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Las predicciones de Malthus Considerando aceptados mil postulados, afirmo que la capacidad de crecimiento de la población en infinitamente mayor que la capacidad de la Tierra para poder producir alimentos para el ser humano. La población, si no se encuentra obstáculos aumenta en progresión geométrica. Los alimentos tan solo aumentan en progresión aritmética. Basta con poseer las más elementales nociones de números para poder apreciar la inmensa diferencia a favor de la primera de estas dos fuerzas. No veo manera por la que el ser humano pueda eludir el peso de esta ley, que abarca y penetra toda la naturaleza animada. Ninguna pretendida igualdad, ninguna reglamentación agraria, por radical que sea, podrá eliminar, durante un siglo siquiera, la presión de esta ley, que aparece, pues, como decididamente opuesta a la posible existencia de una sociedad cuyos miembros puedan todos tener una vida de reposo, felicidad y relativa holganza y no sientan ansiedad ante la dificultad de proveerse de los medios de subsistencia que necesitan ellos y sus familias.

Thomas Robert MALTHUS

Primer ensayo sobre la población, 1798

 

 

 

Comentad en clase esta cita de Malthus. Razona si existe alguna variable que él no consideró y que pudo hacer que no se cumplieran sus predicciones.

No se cumplieron en cierta medida, en los países ricos debido a la capacidad de producir alimentos y pensamientos, también al aumento de población.
En los países pobres sí se ha cumplido debido a que no tienen recursos ni medios para subsistir

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Crecimiento de la población
Con los datos de esta tabla, realiza un gráfico que exprese la variación de la población humana.

Año                          Millones de personas
1.d.c                                100 (estimados)
1600                                500
1810                               1000
1910                               2000
1940                               3000
1961                               4000
1986                               5000
2000                               6000

a. ¿Cuántos seres humanos había el año que tú naciste? Aproximadamente 5600 personas.
b. ¿Cuál fue la tasa de crecimiento anual entre 1810 y 1910? ¿Y entre 1940 y 1960? ¿Y entre 1986 y 2006? 1810 y 1910: 1000 personas 1940 y 1960: 2000 personas 1986 y 2006: 10000 personas aproximadamente.