Primera Parte: http://www.forovegetariano.org/foro/...erra-Espacio-I
Los humanos y la fitomasa
Podemos ser más cuantitativos y poner esto en contexto introduciendo una nueva medida de sostenibilidad Ω
Ω = P/BN [1]
que combina a propósito las quizás dos variables críticas que afectan al estatus de la energía del planeta: el total de fitomasa y la población mundial. La ecuación 1 cumple esta combinación al dividir la energía química almacenada en fitomasa P (en julios) por la energía necesaria para alimentar a la población mundial durante un año (julios por año, figura 5). El denominador representa la energía básica (metabólica) necesaria para la población mundial. Se obtiene al multiplicar la población mundial N por sus necesidades metabólicas per cápita durante un año (B = 3,06 × 109 julios/persona·año calculado a partir de una dieta de 8,4 x 106 julios/persona·día). La expresión simple de Ω da el número de años con las tasas actuales de consumo que el depósito de fitomasa global podría alimentar a la raza humana. Al hacer la suposición conservadora pero completamente irreal de que toda la fitomasa pudiese ser cosechada para alimentar a los humanos (esto eso, toda ella es comestible), conseguimos una estimación máxima absoluta del número de años de alimentos que le restan a la humanidad. La figura 5 muestra que en los años 0-2000 Ω ha disminuido predecible y dramáticamente de 67.000 a 1.029 años (por ejemplo, en el año 2000, P = 19,3 × 1021 julios, B = 3,06 × 109 julios/persona·por año, y N = 6,13 × 109 personas; esto es, Ω =1,029 años). En solo 2000 años, nuestra especie sola ha reducido Ω en un 98,5%. La anterior es una drástica subestimación por cuatro razones. Primera, obviamente no podemos consumir todos los depósitos de fitomasa para alimentos; la preponderancia de la fitomasa gobierna la bioesfera. Segunda, al basar nuestra estimación en el metabolismo biológico humano no incluye aquella alta proporción de gasto de energía extrametabólico utilizado actualmente para alimentar la población y nuestra economía. Tercera, la estimación de arriba no tiene en cuenta que tanto la población humana global como la tasa de uso de energía per cápita no son constantes, sino que aumentan a ritmos casi exponenciales. No intentamos extrapolar para predecir las futuras trayectorias, que deben en última instancia dar un giro hacia abajo a medida que depósitos esenciales de energía se agoten. Finalmente, destacamos que no solamente ha disminuido rápidamente el depósito global de energía de fitomasa, sino lo que es más importante, el dominio humano sobre la parte restante también ha aumentado rápidamente. Mucho antes de la hipotética fecha límite cuando el depósito global de fitomasa esté completamente agotado, la energía de la biosfera y de todas sus especies habitantes se habrán alterado drásticamente, con profundos cambios en la función biogeoquímica y la biodiversidad restante. El muy conservador índice Ω muestra con qué rapidez los cambios en el uso de la tierra, la apropiación de PPN, la contaminación y otras actividades están agotando los depósitos de fitomasa para alimentar las casi exponenciales trayectorias de crecimiento de la población y la economía. Dado que el índice Ω es conservador, también destaca el muy poco tiempo que queda para hacer cambios y conseguir un futuro sostenible para la biosfera y la humanidad. Ya estamos firmemente en la zona de incerteza científica en la que cualquier perturbación podría desencadenar un cambio de estado castastrófico en la biosfera y la población y economía humanas (31). A medida que nos acercamos rápidamente al equilibrio químico del espacio exterior, las leyes de la termodinámica ofrecen poco espacio para la negociación.
Fig. 5. Número de años de fitomasa alimenticia potencialmente disponible para alimentar a la población humana global. Calculado a partir de la energía total de fitomasa almacenada del planeta dividida por las necesidades energéticas metabólicas para alimentar la población mundial para 1 año (esto es, julios/julios por año = años) suponiendo una dieta de 8,4-MJ per cápita para todo el año. La línea con una tendencia rápidamente decreciente indica el dominio de la fitomasa por parte de la humanidad. Por razones dadas en el texto, estos valores son muy conservadores. Queda poco margen para continuar con seguridad la actual tendencia.
Discusión
La trayectoria de Ω mostrada en la figura 5 tiene al menos tres implicaciones para el futuro de la humanidad. Primera, no hay razón para esperar una trayectoria diferente en el próximo futuro. Algo como el actual nivel de destrucción de energía de la biomasa será necesario para mantener la actual población mundial con su economía y producción de alimentos subsidiadas por los combustibles fósiles. Segunda, dado que la batería Tierra-Espacio está siendo descargada cada vez más rápidamente (figura 3) para mantener una población cada vez mayor, la capacidad de amortiguar los cambios disminuirá y los restantes gradientes de energía experimentarán perturbaciones en aumento. Como cada vez más gente dependerá de menos opciones energéticas disponibles, su nivel de vida y su misma supervivencia serán cada vez más vulnerables a fluctuaciones como sequías, epidemias, agitación social y guerra. Tercera, hay una considerable incerteza en cómo funcionará la biosfera cuando Ω decrezca del actual Ω = ∼1.029 años a una inexplorada región de funcionamiento termodinámico. La biosfera global, la población humana y la economía obviamente se estrellarán mucho antes de Ω = 1 año. Si H. sapiens no se extingue, la población humana disminuirá drásticamente cuando nos veamos forzados a volver a llevar un estilo de vida de cazadores-recolectores o simples horticultores. Además, la Tierra tras el colapso de la civilización humana será un lugar muy diferente que el de la biosfera que mantuvo el auge de la civilización. Habrá un legado de larga duración de clima, paisajes y ciclos biogeoquímicos alterados, stocks de combustibles fósiles, metales y menas nucleares agotados y dispersos y una biodiversidad disminuida. La especie más poderosa en los 3,5 mil millones de historia de la vida ha transformado la Tierra y dejado una marca que perdurará mucho después de su desaparición. Muchas de las organizaciones y autores que han reconocido lo serio de la amenazante crisis de energía sugieren la posibilidad de conseguir algún nivel de sostenibilidad de la población mundial y de la economía poniendo en marcha tecnologías de energía renovable (32, 33). Nosotros también reconocemos la importancia de la energía solar y otras renovables para amortiguar las consecuencias ecológicas y socioeconómicas a medida que la biosfera vuelva a un estado de homeoestásis entre la PPN y la respiración. Hay de hecho un gran suministro de energía solar que todavía no ha sido aprovechado para su uso humano. Como hemos mencionado más arriba, la luz solar es energía muy dispersa de baja calidad. En consecuencia, las actuales tecnologías dependen en gran manera de los combustibles fósiles para diseñar, explotar, construir y operar los sistemas de captura y distribución (34) y expandir los todavía por diseñar pero obligatorios sistemas de almacenamiento de energía a gran escala. Además, mientras algunos despliegues de sistemas solares (por ejemplo en techos, carreteras y aparcamientos) causan poca reducción directa de biomasa, un mayor despliegue indudablemente daría como resultado un aumento de consecuencias indirectas en la biomasa tanto al fabricar como al instalar colectores solares y otras infraestructuras. El paradigma de la batería Tierra-Espacio clarifica por qué las inversiones totales en curso y adelantadas en energía solar y otras renovables deben equilibrarse con la energía producida, esto es, una mayor Tasa de Retorno Energético (4, 35) y por qué su producción e instalación deben no impactar negativamente en el presupuesto de biomasa restante de la Tierra. La lógica presentada arriba es indiscutible, porque las leyes de la termodinámica son absolutas e inviolables. A menos que los depósitos de fitomasa se estabilicen, la civilización humana es insostenible. El paradigma de la batería destaca la necesidad de seguir refinando las estimaciones de degradación global de biomasa (13) y su correspondiente contenido en energía química y de combustibles fósiles recuperables. Recalca la necesidad de un mayor reconocimiento de la importancia central de la biomasa viva y la trayectoria pasada, presente y futura de una Ω en descenso. La historia ofrece un mensaje mixto sobre la capacidad de los humanos de innovar y actuar a tiempo para evitar el colapso. A escala local y regional, muchas civilizaciones pasadas (por ejemplo, Grecia, Roma, Angkor Vat, Teotihuacan) no consiguieron adaptarse para cambiar las condiciones sociales y ecológicas y se estrellaron catastróficamente. Al mismo tiempo, el ingenio humano y las innovaciones tecnológicas permitieron que la población mundial y la economía creciesen a tasas casi exponenciales. Este crecimiento ha estado alimentado por la explotación de nuevos recursos de energía, haciendo la transición entre la animal, hídrica, eólica, madera, carbón, petróleo, gas natural, nuclear, solar fotovoltáica, geotérmica y otras. Las implicaciones de colapsos pasados localizados y del crecimiento global son de una relevancia cuestionable para la situación actual, sin embargo, porque ahora, por primera vez en la historia, la humanidad se enfrenta a un límite energético químico global. El paradigma de la batería Tierra-Espacio proporciona un marco sencillo para comprender los efectos históricos de los humanos sobre la dinámica energética de la biosfera, incluyendo los inalterables límites termodinámicos que ahora plantean serios retos al futuro de la humanidad. La biomasa viva es el capital de energía que hace funcionar la biosfera y mantiene la población humana y la economía. Hay una necesidad urgente no solo de detener el agotamiento de este capital biológico, sino de movernos tan rápidamente como sea posible hacia un equilibrio aproximado entre PPN y respiración. Simplemente, no hay tanque de reserva de biomasa para el planeta Tierra. Las leyes de la termodinámica no tienen piedad. El equilibrio es inhóspito, estéril y final.
Materiales y métodos
Para calcular omega en la figura 5, hemos usado los datos de aumento de la población N desde los años 0 a 1950 y desde 1950 a 2000 del US Census Bureau (36, 37). En todos los casos, si hubo una variación en las estimaciones de población para un año dado, para ser conservadores, utilizamos la más baja. El contenido de energía de la fitomasa P requirió una función continua para representar todos los años entre 0 y 2000. Usamos ecuaciones de segundo orden para ajustar los puntos de referencia en la figura 3. Los primeros 3 puntos de referencia (años 0-1800) fueron representados como energía de fitomasa= [35 − 1,70 × 10−6 (años)2 − 1,801 × 10−3 (años) − 1,8031 × 10−3 ] zeta julios. Los restantes puntos de referencia (años 1800-2000) fueron representados como energía de fitomasa = [35 − 3,386 × 10−5 (años)2 + 9,373−2 (años) − 67,770] zeta julios.
Agradecimientos:
Agradecemos a los estudiantes de Ingeniería Ambiental de la Universidad de Georgia por comprometerse continuamente con preguntas y discusiones profundas que ampliaron los puntos clave en esta investigación. Este trabajo ha estado financiado en parte por la National Science Foundation Macrosystems Biology Grant EF 1065836 (a J.H.B.).
Notas:
1 Brown JH, et al. (2004) Toward a metabolic theory of ecology. Ecology 85(7):1771–1789.
2 Sibly RM, Brown JH, Kodric-Brown A (2012) Metabolic Ecology, A Scaling Approach (John Wiley & Sons, Ltd, West Sussex, UK).
3 Payne JL, et al. (2011) The evolutinary consequences of oxygenic photosynthesis: A body size perspective. Photosynthesis Res 107(1):37–57.
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6 Whittaker RH (1970) Communities and Ecosystems (Macmilliam, New York).
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John R. Schramski a,1, David K. Gattie a, y James H. Brown b,1
a College of Engineering, University of Georgia, Athens, GA 30602; and b Department of Biology, University of New Mexico, Albuquerque, NM 87131
Edited by B. L. Turner, Arizona State University, Tempe, AZ, and approved June 8, 2015 (received for review May 4, 2015)
Extraído de: http://rumbocolision.blogspot.com.es...osfera-la.html