Download Diapositiva 1

Temas de la clase pasada
Introducción a ciclos biogeoquímicos
Ciclo del agua
Ciclo del oxígeno
Ciclo del fósforo
Ciclo del azufre
Temas de hoy
Ciclo del nitrógeno
Ciclo del carbono
Cambio climático
Ciclos C y N.
Bibliografía:
Ecología. Begon Harper y Townsend
Ecología Smith y Smith
Ecología. Ricklefs
1
Ciclo del Nitrógeno
Atmósfera
Principalmente gaseoso
NOx
H2O
Relámpagos
N2
HNO3
industria
amonio
nitratos
bacterias
N orgánico
Tierra
fitoplancton
bacterias
nitratos
Océano
Ciclos C y N.
2
Ciclo del nitrógeno
+ reducido
Amonificación
Nitrógeno
orgánico
Fijación de
N2
Amonio
N2 Nitrógeno
molecular
Nitrificación por
bacterias
N2 O
NO
Nitrificación por
bacterias
+ oxidado
Ciclos C y N.
Nitrito
NO2
Nitrato
NO3-
Desnitrificación por bacterias
en ausencia de oxígeno
3
Efectos antrópicos sobre el ciclo del nitrógeno
Fijación de
N2
Amonificación
Nitrógeno
orgánico
Natural:
relámpagos,
organismos
+
Amonio
+
N2 Nitrógeno
molecular
Combustión
Nitrificación por
bacterias
Humana:
industrias y
cultivos
N2 O
NO
Nitrificación por
bacterias
Ciclos C y N.
Nitrito
NO2
Nitrato
NO3-
Desnitrificación por
bacterias
Pérdida de
humedales
4
Ciclos C y N.
Cultivos
Industrial
Org acuat
Organismos
acuáticos
N total almacenado: 296000 Tg/año
Organismos
terrestres
350
300
250
200
150
100
50
0
Relámpagos
Tg de N fijados por año
Fuentes de Fijación de Nitrógeno
5
La actividad del hombre incrementó la concentración de amonio y óxidos
de nitrógeno en la atmósfera
Concentración de óxido nitroso en la atmósfera (ppm)
Ciclos C y N.
6
Las consecuencias de los cambios producidos por el hombre en el ciclo del nitrógeno
Aumento de amonio y óxidos
de nitrógeno en la atmósfera
Lluvia ácida
Efecto
invernadero
Escala
regional
Escala
global
Combustión de depósitos de Materia
orgánica
Aumento del nitrógeno
disponible para los seres
vivos
Fijación artificial de N
Disminución de bacterias
desnitrificantes
Pérdida de otros nutrientes,
CiclosCa
C yy
N.K
como
+ N en ríos y
estuarios
Aumento en la fijación
de CO2
7
Producción de lluvia ácida
NOx
Ciclos C y N.
8
bacterias
Daños que produce la lluvia ácida
Acidificación de cuerpos de
agua
Deterioro de
bosques de
montaña
Corrosión de
edificios y
estatuas
pH en base de nubes
muy bajo: 3,6
Disminución de peces,
anfibios y otros organismos
Se diluye al precipitar: 4,6
Ciclos C y N.
El efecto sobre agua y suelo depende de la capacidad de
neutralización
9
Regiones del mundo más afectadas por la lluvia ácida
Ciclos C y N.
10
Distribución del Carbono en reservorios
Unidades: Gt: 1017g
Biomasa: 560
CO2 , CO, CH4= 720
Materia muerta= 1200
C inorgánico= 37400
C orgánico
disuelto= 1000
Biomasa= 3
Hidrocarburos fósiles= 3800
Ciclos C y N.
Roca sedimentaria: 340.000.000
11
Transformaciones del carbono a lo largo del ciclo
H2O
+ Reducido
Carbono
orgánico
CH2O
FS
consume
energía
Perdido hacia
la atmósfera
Metano CH4
Metanogénesis
Ganancia neta de
energía
Respiración
Libera energía
CO2
Liberación
de energía
Con H2
sin O2
+ Oxidado
Ciclos C y N.
Los cambios ocurren por acción de seres vivos
12
H2O
Efecto del hombre sobre el ciclo del carbono
+Combustión
def
Perdido hacia
la atmósfera
H2O
+ Reducido
Carbono
orgánico
+ ganado
Metano CH4
Metanogénesis
CH2O
FS consume
energía
Ganancia neta de
energía
Respiración
Libera energía
CO2
Liberación
de energía
Con H2
sin O2
+ Oxidado
Ciclos C y N.
Los cambios ocurren por acción de seres vivos
13
H2O
Unidades: Gt: 1017g
5
2
120
60
60
 Balance = 5
 Observado = 3
105 + 2
Balance de emisiones y
consumos de CO2 de la
Ciclos C y N.
atmósfera
¿?
105
14
“Bomba biológica de
carbono”: hay un transporte
de carbono hacia el fondo del
océano
CO2
Difusión y
disolución
FS
CO2 + H2O
Zona con luz
para FS
Difusión y
afloramiento
Zona sin luz
para FS
R
CH2O + O2
Sedimentación
R
CO2 + H2O
CH2O en MO muerta + O2
Sedimentación
Ciclos C y N.
C en sedimentos
15
Incremento en la concentración de CO2 desde 1955 hasta 2005
Ciclos C y N.
16
Cambios en las emisiones de carbono entre 1800 y 2000 debido a
distintas actividades
Ciclos C y N.
17
Emisiones de carbono entre 1800 y 2000 en distintas regiones de la
Tierra
Ciclos C y N.
18
Emisiones antropógenicas de origen industrial o por uso de la
Tierra en distintas regiones
Ciclos C y N.
19
Cambios en la atmósfera durante la era industrial
Ciclos C y N.
20
Efectos del aumento del CO2 atmosférico
•¿¿Aumento en la producción de las plantas??
•Cambios en las relaciones de competencia entre plantas
C3, C4 y CAM
•Aumento de la relación carbono:nitrógeno en plantas.
•Déficit de nitrógeno para descomponedores
•Aumento del efecto invernadero
Ciclos C y N.
21
La radiación solar y terrestre
Sol
Radiación de
onda corta
Absorción
UV
Ventana de
radiación
Longitudes de
absorción de
gases
invernaderos
Radiación
infrarroja
Tierra
Los gases de invernadero en la atmósfera absorben parte de la
radiación infrarroja emitida por la Tierra, lo que mantiene una mayor
temperatura que en planetas sin atmósfera o con otra composición
Ciclos C y N.
El principal gas de invernadero es el vapor de agua
22
¿Qué es el Clima?
El clima abarca los valores estadísticos sobre los
elementos del tiempo atmosférico en una región durante un
período representativo: temperatura, humedad, presión,
viento y precipitaciones, principalmente.
Estos valores se obtienen con la recopilación de forma
sistemática y homogénea de la información meteorológica,
durante períodos que se consideran suficientemente
representativos, de 30 años o más
Ciclos C y N.
23
Variaciones climáticas
El clima está determinado por el balance entre la
radiación incidente y la emitida por la Tierra y por su
redistribución en el planeta
Este balance está influido por
Manchas solares
Variaciones en la
radiación solar
incidente
Órbita terrestre
Inclinación del eje terrestre
Composición de la atmósfera: Gases
invernadero
Albedo por hielos
Variaciones en la
reflexión
Cubierta vegetal
Aerosoles
Ciclos C y N.
24
Nubes
Características de los Subsistemas que determinan el clima
Atmósfera
Baja densidad
> Respuesta térmica
> Capacidad calorífica del
océano
El aire de la capa baja de
la atmósfera depende de
la del océano superficial
Océano
> Masa y densidad
Respuesta térmica más lenta
Temperaturas actuales son
resultado de procesos pasados
En superficie: últimos decenios
En profundidad: últimos miles de
años
C y N.
LaCiclos
capa
alta ( estratósfera) está desacoplada
25
Mantos de hielo
Glaciares
Criósfera
Hielo marino
Rta térmica lenta
debido a su masa
Mantos de nieve
Albedo: reflejo de la radiación solar
< temperatura
Retroalimentación positiva
+ hielo
Ciclos C y N.
+ reflejo
< temperatura26
Cambia la reflexión (el
albedo)
Cambia la evaporación
Biósfera
Disminuye la amplitud térmica
Influye sobre ciclos de los gases
invernadero
Litósfera
Ciclos C y N.
Intercambio con la
atmósfera
Vulcanismo
Aporte de
aerosoles
27
Causas de variabilidad en el clima
Clima: estado promedio (30 años) de la atmósfera. OMM
Cambios en la energía del sol.
Manchas solares: ciclos de
11- 22 años
Cambios en la órbita terrestre:
ciclos de más de 20.000 años
Cambios en la
composición de la
atmósfera
Alteraciones
geológicas
Ciclos C y N.
vulcanismo
Desplazamientos de continentes
y corrientes marinas
Movimientos tectónicos
28
Variabilidad antrópica en el clima
Cambios en la composición de la atmósfera
Efecto invernadero
Aerosoles
Cambios en la cobertura vegetal
Cambia la
reflexión y
evaporación
Cambios por urbanización
“Islas de calor”
Ciclos C y N.
29
GASES INVERNADERO
Forzamiento radiativo por unidad de masa y tiempo de vida de
distintos gases invernadero
FR
CO2
1
CH4
58
N2O
206
Tiempo de vida
1
14,5
120
CFC11
3,97
50
CFC12
3,75
102
Forzamiento radiativo: Cambio en el balance de radiación al
nivel de tope de la tropósfera
El efecto total depende de la cantidad y de la capacidad de forzamiento por
Ciclos C y N.
unidad
30
Forzamiento radiativo total desde el comienzo del período
industrial
Ciclos C y N.
31
CO2 por combustión
CH4 por agricultura y
otros
Ciclos C y N.
CO2 por deforestaciòn
N2O por
agricultura y
otros
32
¿Cómo sabemos si el clima cambió?
Series de tiempo
temp
Registros
Años
•Período abarcado
•Confiabilidad de los datos
•Cobertura espacial de los datos
Ciclos C y N.
Reconstrucción
paleoclimática
•Burbujas de gas en hielo Antártico
33
Reconstrucción paleoclimática. Testigo de Vostok, perforación del hielo
antártico hasta 2000 m de profundidad a partir del cual se puede
analizar el contenido de burbujas de aire atrapadas a distintas
profundidades (aprox años)
Se mide CO2 y la relación entre isótopos da estimación de temperaturas
reinantes.
Registros en los últimos siglos y años
Ciclos C y N.
34
Prueba irrefutable de que el
planeta se está calentando...
Ciclos C y N.
35
A escalas continentales, regionales y de cuencas oceánicas
se han observado cambios a largo plazo.
Cambios en la temperatura y cobertura de hielos en el Ártico
Cambios en la magnitud e intensidad de las precipitaciones
Cambios en la salinidad del océano
Cambios en los vientos
Aumento de eventos extremos como tormentas, sequías, olas
Ciclos C y N.
36
de calor e intensidad de ciclones tropicales
Ciclos C y N.
37
¿Variabilidad natural o cambios antropogénicos?
Apartamiento de la temperatura media anual respecto
al período 1860- 1990
Ciclos C y N.
38
Planeta
Ciclos C y N.
39
Ciclos C y N.
40
La cobertura de nieve y hielo del Artico están disminuyendo
La cobertura de Nieve
en primavera
mostró una gran
disminución durante
los 1980s
El hielo sobre el mar
Artico disminuyó
un 2.7% por década
(En verano:
-7.4%/década)
Ciclos C y N.
41
Los glaciares y los
suelos congelados están
disminuyendo
Ciclos C y N.
42
El incremento en temperatura fue mayor en los últimos años
Ciclos C y N.
43
Ciclos C y N.
44
Cambios en las precipitaciones: incremento de intensidad de
lluvias
Ciclos C y N.
45
Modelo con
forzantes
naturales
Modelo con
forzantes naturales
+ antropogénicos
Modelo con
forzantes
antropógenicos
En gris: cambios esperados
de acuerdo a los modelos
Ciclos C y N.
En rojo: observado
46
Cambios en el clima que predicen los modelos de
acuerdo a los cambios introducidos por el hombre
•Aumento de temperatura
Más pronunciado en invierno
Más pronunciado en mínimas
Más pronunciado en latitudes altas
> Número de días calurosos
< Número de días con heladas
•Aumento de eventos extremos
Ciclos C y N.
•Cambios en la precipitación
47
Predicciones de los modelos climáticos
•Aumento de 1-3,5 º C para el 2100.
•Corrimiento de isotermas. Un cambio de 3 C equivale a correrse
300-400 km a nivel del mar o 500 m en altura
•Derretimiento de hielos y expansión térmica del mar:
inundación de tierras bajas
•El efecto sería mayor en zonas extremas (polos) que en zonas
templadas y cálidas. Habría disminución de la amplitud térmica
diaria (por > efecto durante la noche)
•Mayor incremento en invierno que en verano, de noche que
de día.
Ciclos C y N.
48
PRECIPITACIÓN.
• Todos los modelos predicen aumento en la precipitación global,
pero algunas regiones van a ser más secas.
•Incremento en eventos extremos
Ciclos C y N.
49
Escenario predicho en Argentina
Región centro- Norte: Incremento en
temperaturas mínimas, pero
disminución en la máxima
Veranos más largos
Inviernos más moderados
Precipitaciones
= T media
Más evidente en la
Patagonia
Centro y norte: incremento del
23%
Centro- oeste: reducción del
50%
Desplazamiento hacia el sur
C y N.
delCiclos
anticiclón
del Atlántico
> Frecuencia de vientos del
E en el río de la Plata 50
La cuenca del Plata. Observaciones
Incremento de 10- 40% en precipitaciones en Misiones y
Corrientes en los últimos 40 años
Corrimiento isoyetas hacia el oeste
Expansión de la frontera agrícola hacia el oeste
Incremento en el caudal de los ríos
El Río de la Plata aumentó 1,7 mm/año en el último siglo
Mayor frecuencia de sudestadas
Ciclos C y N.
51
Región de Cuyo y Comahue
Disminución de 50- 60% en el caudal de los ríos desde 1980
Disminución de nevadas en los Andes
Ciclos C y N.
52
Protocolo de Kyoto. 1992- 2005.
Reducción del 5,2% en las emisiones entre 2008 y 2012 respecto a
1990
2010 pico de emisión de CO2
CO2
CH4
N2O
HFC
PFC
SF6
Ciclos C y N.
Bonos de carbono: equivalente en pesos de la
disminución de emisión
53
¿Tuvo algún efecto el Protocolo de Kioto?
Para la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre
el Cambio Climático (Cmnucc) desde la entrada en vigor
del Protocolo de Kioto "se ha logrado una reducción del
22,6 por ciento en las emisiones de gases de efecto
invernadero con respecto a los niveles de 1990 en 37
países industrializados y la UE
Segundo periodo del Protocolo de Kioto
La decimoctava Conferencia de las Partes (COP 18) sobre cambio climático
ratificó el segundo periodo de vigencia del Protocolo de Kioto desde el 1 de
enero de 2013 hasta el 31 de diciembre de 2020.
La duración de este segundo periodo será de ocho años, con metas concretas al
2020. Este proceso denotó un débil compromiso de los países industrializados,
tales como Estados Unidos, Rusia,y Canadá, los cuales no respaldaron la
prórroga.
La canalización de financiamiento y tecnología de apoyo a países en desarrollo
tuvo avances importantes. Los países desarrollados reiteraron su compromiso
de continuar el financiamiento a largo plazo, con miras a movilizar 100 mil
millones de dólares para adaptación y mitigación hasta el 2020.
Las partes acordaron seguir con esfuerzos para implementar Planes Nacionales
de Adaptación en países en desarrollo. Para ello, iniciaron diálogos sobre el
mecanismo de daños y pérdidas que permitan el reconocimiento financiero a
países víctimas de desastres climáticos significativos.
Modelos climáticos
Predicciones de variaciones en T·,
precipitaciones y eventos extremos
Ecología
Predicciones de consecuencias sobre
seres vivos
Individuos
Poblaciones
Comunidades
Ciclos C y N.
Biomas
56
Consecuencias del cambio de temperatura sobre los organismos
Nivel individual
Efectos Fisiológicos
Efectos Fenológicos
•Aumento de tasa de fotosíntesis,
respiración y crecimiento
Posibles desajustes
•Cambios en los óptimos
Efectos sobre poblaciones, comunidades y ecosistemas
•Cambios en las relaciones de competencia
•Extinciones
•Cambios en los rangos de distribución
•Cambios en la composición de las comunidades
Ciclos C y N.
•Cambios
en las funciones de los ecosistemas
57
Cambios en la distribución geográfica:
Atlántico N
Zooplancton de aguas cálidas se expandió 1000
km al N en los últimos 40 años
Zooplancton de aguas frías contrajo su distribución
Ciclos C y N.
58
Cambios en la disponibilidad de hábitat por
cambios en temperatura y precipitación
Ej Proteas en África
Muchas especies pueden perder hábitats
Aumenta el riesgo de extinción
Áreas protegidas pueden quedar mal ubicadas
Ciclos C y N.
59
Riesgo de invasiones
El caso de la acacia en Australia
Introducida desde África
Se convirtió en peste
De acuerdo a su “nicho fundamental”
> Temperatura > área a invadir
> CO2 > eficiencia en áreas secas > área a
invadir
Ciclos C y N.
60
Distribución de la Acacia bajo 3 escenarios climáticos
Clima actual
2·C + y 10% más
precipitación
Ciclos C y N.
2·C + y 10%
menos
precipitación
61
La hormiga Argentina
Modelo de nicho en base a distribución original y área
invadida
Temperatura
Precipitación
Días con heladas
Días húmedos
Elevación
Pendiente
Se predice disminución en áreas tropicales
Ciclos C y N.
Aumento en latitudes altas
62
Diferentes efectos de los cambios climáticos y en
los gases atmosféricos
especies r y K estrategas
Especialistas y generalistas
Aves migratorias
Rango de movimientos
Ciclos C y N.
63
Efectos sobre poblaciones
Los osos polares
Oscilación Artica: > temperaturas
Menos crías
Ciclos C y N.
Efecto por capa de hielo o indirecto por presas
64
Efectos sobre pestes
áfidos
Disminuirían con aumento de CO2
Aumento de riesgo de dengue, fiebre amarilla.
cólera
Ciclos C y N.
65
Efectos sobre explotación de pesquerías
Bacalao
Datos y posibles
escenarios de cambios
Efecto sobre juveniles
Ciclos C y N.
Efecto sobre hábitat
66
Efectos sobre bosques
Incendios, peste, tormentas
Ciclos C y N.
67