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Límites planetarios: Guiando el desarrollo humano en un planeta cambiante

Actualizado: jul 19



Fuente; Science 13 de febrero de 2015:

Autores: Will Steffen, Katherine Richardson, Johan Rockström, Sarah E. Cornell, Ingo Fetzer, Elena M. Bennett, Reinette Biggs, Stephen R. Carpenter, Wim de Vries, Cynthia A. de Wit, Carl Folke, Dieter Gerten, Jens Heinke, Georgina M. Mace, Linn M. Persson, Veerabhadran Ramanathan, Belinda Reyers, Sverker Sörlin

De los nueve límites planetarios introducidos en 2009, se identifican tres (incluido el cambio climático) que podrían empujar al sistema terrestre a un nuevo estado si se cruzara y que también tienen una influencia dominante en los límites restantes.


Cruzando los límites de la sostenibilidad mundial

El concepto de límite planetario (LP), introducido en 2009, tenía por objeto definir los límites ambientales dentro de los cuales la humanidad puede operar con seguridad. Este enfoque ha demostrado ser influyente en la elaboración de políticas de sostenibilidad mundial. Steffen y otros proporcionan un análisis actualizado y ampliado del marco de los límites planetarios. De los nueve límites originales propuestos, identifican tres (incluido el cambio climático) que podrían empujar al sistema terrestre a un nuevo estado si se cruzara y que también tienen una influencia dominante en los límites restantes. También desarrollan el marco del límite planetario de manera que pueda aplicarse útilmente en un contexto regional.




Resumen estructurado

INTRODUCCIÓN

Existe una necesidad urgente de un nuevo paradigma que integre el desarrollo continuo de las sociedades humanas y el mantenimiento del sistema de la Tierra (ST) en un estado resistente y equilibrado. El marco de límites planetarios (LP) contribuye a ese paradigma al proporcionar un análisis basado en la ciencia del riesgo de que las perturbaciones humanas desestabilicen el Sistema Tierra a escala planetaria. Aquí se actualizan y refuerzan los fundamentos científicos del marco de límites planetarios.


JUSTIFICACIÓN

La relativamente estable época del Holoceno, de 11.700 años de duración, es el único estado del sistema terrestre (ST) que sabemos con certeza que puede soportar a las sociedades humanas contemporáneas. Cada vez hay más pruebas de que las actividades humanas están afectando el funcionamiento de este sistema hasta un grado que amenaza la resistencia del sistema terrestre (ST), su capacidad de persistir en un estado similar al Holoceno frente a las crecientes presiones y shocks humanos. El marco del límite planetario se basa en procesos críticos que regulan el funcionamiento del sistema terrestre. Al combinar una mejor comprensión científica del funcionamiento del ST con el principio de precaución, el marco del LP identifica los niveles de perturbaciones antropogénicas por debajo de los cuales es probable que el riesgo de desestabilización del ST siga siendo bajo -un "espacio operativo seguro" para el desarrollo de la sociedad mundial. Una zona de incertidumbre para cada LP pone de relieve el área de riesgo creciente. El nivel actual de impacto antropogénico en el ST y, por consiguiente, el riesgo para la estabilidad del ST, se evalúa en comparación con el LP propuesto (véase la figura).



Estado actual de las variables de control de siete de los límites planetarios.

La zona verde es el espacio operativo seguro, la amarilla representa la zona de incertidumbre (riesgo creciente), y la roja es una zona de alto riesgo. El límite planetario propiamente dicho se encuentra en la intersección de las zonas verde y amarilla. Las variables de control se han normalizado para la zona de incertidumbre; por lo tanto, el centro de la figura no representa valores de 0 para las variables de control. La variable de control mostrada para el cambio climático es la concentración atmosférica de CO2. Los procesos para los cuales los límites a nivel global no pueden ser cuantificados todavía están representados por cuñas grises; éstas son la carga de aerosoles atmosféricos, entidades novedosas y el papel funcional de la integridad de la biosfera.



RESULTADOS

Tres de los límites planetarios LP (cambio climático, agotamiento del ozono estratosférico y acidificación de los océanos) permanecen esencialmente inalterados con respecto al análisis anterior. Se han establecido ahora límites a nivel regional, así como LP agregados a nivel mundial, para la integridad de la biosfera (anteriormente "pérdida de biodiversidad"), los flujos biogeoquímicos, el cambio de los sistemas terrestres y el uso del agua dulce. En la actualidad, sólo se puede establecer una frontera regional (el monzón de Asia meridional) para la carga de aerosoles atmosféricos. Aunque no podemos identificar un solo LP para las entidades nuevas (definidas aquí como nuevas sustancias, nuevas formas de sustancias existentes y formas de vida modificadas que tienen el potencial de producir efectos geofísicos y/o biológicos no deseados), se incluyen en el marco del PB, dado su potencial para cambiar el estado del sistema terrestre ST. Dos de los LP -cambio climático e integridad de la biosfera- se reconocen como LP "centrales" en base a su importancia fundamental para el ST. El sistema climático es una manifestación de la cantidad, distribución y equilibrio neto de energía en la superficie de la Tierra; la biosfera regula los flujos de material y energía en el ST y aumenta su resistencia a los cambios abruptos y graduales. Los niveles de perturbación antropogénica de cuatro de los procesos/características del ST (cambio climático, integridad de la biosfera, flujos biogeoquímicos y cambio del sistema terrestre) superan el LP propuesto (véase la figura).


CONCLUSIONES

Los LP son niveles de perturbación humana del ST con base científica, más allá de los cuales el funcionamiento del ST puede ser alterado sustancialmente. La transgresión de los LP crea así un riesgo sustancial de desestabilizar el estado holocénico del ST en el que han evolucionado las sociedades modernas. El marco de los LP no dicta cómo deben desarrollarse las sociedades. Se trata de decisiones políticas que deben incluir la consideración de las dimensiones humanas, incluida la equidad, no incorporadas en el marco del LP. No obstante, al identificar un espacio operativo seguro para la humanidad en la Tierra, el marco de LP puede hacer una valiosa contribución a los encargados de la adopción de decisiones en la tarea de trazar los cursos deseables para el desarrollo de la sociedad.


Los 9 límites planetarios - Por Stockholm Resilience Center


Estimaciones de cómo han cambiado las diferentes variables de control de siete límites planetarios desde 1950 hasta la actualidad. El polígono sombreado en verde representa el espacio operativo seguro. Fuente: Steffen et al. 2015


Agotamiento del ozono estratosférico

La capa de ozono estratosférico de la atmósfera filtra la radiación ultravioleta (UV) del sol. Si esta capa disminuye, una mayor cantidad de radiación UV llegará al nivel del suelo. Esto puede causar una mayor incidencia de cáncer de piel en los seres humanos, así como daños en los sistemas biológicos terrestres y marinos.


La aparición del agujero de ozono en la Antártida fue la prueba de que el aumento de las concentraciones de sustancias químicas antropogénicas que agotan la capa de ozono, al interactuar con las nubes estratosféricas polares, había superado un umbral y llevado a la estratosfera antártica a un nuevo régimen.


Afortunadamente, gracias a las medidas adoptadas a raíz del Protocolo de Montreal, parece que estamos en el camino que nos permitirá mantenernos dentro de este límite.



Pérdida de la integridad de la biosfera (pérdida de biodiversidad y extinciones)

La Evaluación de los Ecosistemas del Milenio de 2005 llegó a la conclusión de que los cambios en los ecosistemas debidos a las actividades humanas fueron más rápidos en los últimos 50 años que en cualquier otro momento de la historia de la humanidad, lo que aumenta los riesgos de cambios bruscos e irreversibles.


Los principales impulsores del cambio son la demanda de alimentos, agua y recursos naturales, que provocan una grave pérdida de biodiversidad y conducen a cambios en los servicios de los ecosistemas. Estos impulsores son constantes y no muestran indicios de disminuir con el tiempo, o están aumentando en intensidad. Las elevadas tasas actuales de daño y extinción de los ecosistemas pueden frenarse mediante esfuerzos para proteger la integridad de los sistemas vivos (la biosfera), mejorando el hábitat y la conectividad entre los ecosistemas, al tiempo que se mantiene la elevada productividad agrícola que necesita la humanidad.


Se está investigando para mejorar la disponibilidad de datos fiables que puedan utilizarse como "variables de control" para este límite.


Contaminación química y liberación de nuevas entidades

Las emisiones de sustancias tóxicas y de larga duración, como los contaminantes orgánicos sintéticos, los compuestos de metales pesados y los materiales radiactivos, representan algunos de los principales cambios impulsados por el hombre en el medio ambiente planetario. Estos compuestos pueden tener efectos potencialmente irreversibles en los organismos vivos y en el entorno físico (al afectar a los procesos atmosféricos y al clima).


Incluso cuando la absorción y la bioacumulación de la contaminación química se sitúan en niveles inferiores a los letales para los organismos, los efectos de la reducción de la fertilidad y el potencial de daño genético permanente pueden tener efectos graves en ecosistemas muy alejados de la fuente de contaminación. Por ejemplo, los compuestos orgánicos persistentes han causado reducciones drásticas en las poblaciones de aves y han perjudicado la reproducción y el desarrollo de los mamíferos marinos.


Hay muchos ejemplos de efectos aditivos y sinérgicos de estos compuestos, pero todavía no se conocen bien desde el punto de vista científico. En la actualidad, no podemos cuantificar un único límite de contaminación química, aunque el riesgo de traspasar los umbrales del sistema terrestre se considera lo suficientemente bien definido como para incluirlo en la lista como prioridad para la adopción de medidas de precaución y para seguir investigando.


Cambio climático

Las pruebas recientes sugieren que la Tierra, que ya ha superado las 390 ppmv de CO2 en la atmósfera (hoy ya estamos en niveles de 420 ppm), ya ha traspasado el límite planetario y se está acercando a varios umbrales del sistema terrestre.


Hemos llegado a un punto en el que la pérdida de hielo marino polar de verano es casi seguramente irreversible. Este es un ejemplo de un umbral bien definido por encima del cual los rápidos mecanismos de retroalimentación física pueden llevar al sistema de la Tierra a un estado mucho más cálido con niveles del mar metros más altos que los actuales. El debilitamiento o la inversión de los sumideros de carbono terrestres, por ejemplo, a causa de la destrucción continua de las selvas tropicales del mundo, es otro punto de inflexión potencial, en el que las retroalimentaciones del ciclo climático del carbono aceleran el calentamiento de la Tierra e intensifican los impactos climáticos.


Una cuestión importante es saber cuánto tiempo podemos permanecer por encima de este límite antes de que los cambios grandes e irreversibles sean inevitables.


Acidificación de los océanos

Alrededor de una cuarta parte del CO2 que la humanidad emite a la atmósfera acaba disolviéndose en los océanos. Allí forma ácido carbónico, alterando la química del océano y disminuyendo el pH del agua superficial. Este aumento de la acidez reduce la cantidad de iones de carbonato disponibles, un "bloque de construcción" esencial utilizado por muchas especies marinas para la formación de conchas y esqueletos.


Más allá de un umbral de concentración, esta acidez creciente dificulta el crecimiento y la supervivencia de organismos como los corales y algunas especies de mariscos y plancton. La pérdida de estas especies cambiaría la estructura y la dinámica de los ecosistemas oceánicos y podría provocar una reducción drástica de las poblaciones de peces. En comparación con la época preindustrial, la acidez de la superficie del océano ya ha aumentado un 30%.


A diferencia de la mayoría de los impactos humanos sobre el medio ambiente marino, que suelen ser de escala local, el límite de la acidificación oceánica tiene ramificaciones para todo el planeta. También es un ejemplo de lo estrechamente interconectados que están los límites, ya que la concentración atmosférica de CO2 es la variable de control subyacente para los límites del clima y de la acidificación de los océanos, aunque se definen en términos de diferentes umbrales del sistema terrestre.


El consumo de agua dulce y el ciclo hidrológico global

El ciclo del agua dulce se ve fuertemente afectado por el cambio climático y su límite está estrechamente vinculado al límite climático, aunque la presión humana es ahora la fuerza motriz dominante que determina el funcionamiento y la distribución de los sistemas mundiales de agua dulce.


Las consecuencias de la modificación de las masas de agua por parte del ser humano incluyen tanto los cambios en el caudal de los ríos a escala mundial como los cambios en los flujos de vapor derivados del cambio de uso del suelo. Estos cambios en el sistema hidrológico pueden ser abruptos e irreversibles. El agua es cada vez más escasa: es probable que en 2050 unos 500 millones de personas sufran estrés hídrico, lo que aumenta la presión para intervenir en los sistemas hídricos.


Se ha propuesto un límite hídrico relacionado con el uso consuntivo de agua dulce y los requisitos de flujo ambiental para mantener la resiliencia general del sistema terrestre y evitar el riesgo de umbrales locales y regionales "en cascada".


Cambio del uso de la tierra

El suelo se convierte para uso humano en todo el planeta. Los bosques, las praderas, los humedales y otros tipos de vegetación se han convertido principalmente en tierras agrícolas. Este cambio de uso de la tierra es uno de los motores de las graves reducciones de la biodiversidad, y tiene repercusiones en los flujos de agua y en el ciclo biogeoquímico del carbono, el nitrógeno y el fósforo y otros elementos importantes.


Aunque cada incidente de cambio de la cubierta terrestre se produce a escala local, los impactos agregados pueden tener consecuencias para los procesos del sistema terrestre a escala global. Un límite para los cambios humanos en los sistemas terrestres debe reflejar no sólo la cantidad absoluta de tierra, sino también su función, calidad y distribución espacial. Los bosques desempeñan un papel especialmente importante en el control de la dinámica vinculada al uso de la tierra y al clima, y son el centro del límite para el cambio del sistema terrestre.


Flujos de nitrógeno y fósforo hacia la biosfera y los océanos

Los ciclos biogeoquímicos del nitrógeno y el fósforo han sido modificados radicalmente por el ser humano como consecuencia de numerosos procesos industriales y agrícolas. Tanto el nitrógeno como el fósforo son elementos esenciales para el crecimiento de las plantas, por lo que la producción y aplicación de fertilizantes es la principal preocupación.


Las actividades humanas convierten actualmente más nitrógeno atmosférico en formas reactivas que todos los procesos terrestres de la Tierra juntos. Gran parte de este nuevo nitrógeno reactivo se emite a la atmósfera en diversas formas en lugar de ser absorbido por los cultivos. Cuando llueve, contamina los cursos de agua y las zonas costeras o se acumula en la biosfera terrestre. Del mismo modo, una proporción relativamente pequeña de los fertilizantes de fósforo aplicados a los sistemas de producción de alimentos es absorbida por las plantas; gran parte del fósforo movilizado por los seres humanos también termina en los sistemas acuáticos. Éstos pueden quedarse sin oxígeno a medida que las bacterias consumen las floraciones de algas que crecen en respuesta al elevado suministro de nutrientes.


Una parte importante del nitrógeno y el fósforo aplicados llega al mar y puede llevar a los sistemas marinos y acuáticos a superar sus propios umbrales ecológicos. Un ejemplo a escala regional de este efecto es la disminución de las capturas de camarones en la "zona muerta" del Golfo de México, causada por los fertilizantes transportados en los ríos desde el Medio Oeste de Estados Unidos.


Carga de aerosoles atmosféricos

Se propuso un límite planetario de aerosoles atmosféricos principalmente por la influencia de los aerosoles en el sistema climático de la Tierra. A través de su interacción con el vapor de agua, los aerosoles desempeñan un papel fundamental en el ciclo hidrológico que afecta a la formación de nubes y a los patrones de circulación atmosférica a escala global y regional, como los sistemas monzónicos en las regiones tropicales. También tienen un efecto directo sobre el clima, al modificar la cantidad de radiación solar que se refleja o absorbe en la atmósfera.


Los seres humanos modifican la carga de aerosoles mediante la emisión de contaminación atmosférica (muchos gases contaminantes se condensan en gotas y partículas), y también a través de los cambios en el uso del suelo que aumentan la liberación de polvo y humo en el aire. Ya se han observado cambios en los regímenes climáticos y en los sistemas monzónicos en entornos muy contaminados, lo que proporciona una medida regional cuantificable para un límite de aerosoles.


Otra razón para establecer un límite de aerosol es que los aerosoles tienen efectos adversos en muchos organismos vivos. La inhalación de aire altamente contaminado provoca la muerte prematura de unas 800.000 personas al año. Por tanto, los efectos toxicológicos y ecológicos de los aerosoles pueden estar relacionados con otros umbrales del sistema terrestre. Sin embargo, el comportamiento de los aerosoles en la atmósfera es extremadamente complejo, ya que depende de su composición química y de su ubicación geográfica y altura en la atmósfera.


Aunque muchas relaciones entre los aerosoles, el clima y los ecosistemas están bien establecidas, todavía quedan por determinar muchos vínculos causales.


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