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Cambios globales

AP Ciencias Ambientales · Tema 9

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8:14

Cambio global

En mil novecientos ochenta y cinco, científicos que estudiaban el cielo sobre la Antártida encontraron algo aterrador: un agujero en la capa de ozono, el fino escudo que mantiene el…

Narración en inglés · Subtítulos en inglés + 中文 quemados en pantalla

9.1

Agotamiento del ozono estratosférico

Syllabus

Comprensión duradera (STB-4): Las actividades humanas locales y regionales pueden tener impactos a nivel global.

Objetivo de aprendizaje STB-4.A: Explicar la importancia del ozono estratosférico para la vida en la Tierra.

  • STB-4.A.1 La capa de ozono estratosférica es importante para la evolución de la vida en la Tierra y para la salud y supervivencia continuas de la vida en el planeta.
  • STB-4.A.2 El agotamiento del ozono estratosférico es causado por factores antropogénicos, como los clorofluorocarbonos (CFC), y factores naturales, como el derretimiento de cristales de hielo en la atmósfera al inicio de la primavera antártica.
  • STB-4.A.3 Una disminución del ozono estratosférico aumenta los rayos UV que llegan a la superficie terrestre. La exposición a los rayos UV puede provocar cáncer de piel y cataratas en los seres humanos.

Fuente: College Board AP Course and Exam Description

Agotamiento del ozono estratosférico

La capa de ozono 臭氧层, situada en las alturas de la estratosfera, absorbe la radiación ultravioleta dañina. Los CFC 氯氟烃 (clorofluorocarbonos, utilizados anteriormente como refrigerantes y propelentes) ascienden y liberan cloro que destruye el ozono, adelgazándolo (la llamada "agujero de ozono" sobre la Antártida). El aumento de la radiación UV que alcanza la superficie incrementa el riesgo de cáncer de piel, cataratas y daños en los cultivos.

Un mapa satelital de la NASA del Hemisferio Sur con una gran mancha azul oscura de ozono muy bajo centrada sobre la Antártida
El agujero de ozono 臭氧洞 sobre la Antártida (en azul oscuro) en un mapa de la NASA: es donde la capa de ozono se ha adelgazado más
Vocabulario Entrenar
Inglés Chino Pinyin
ozone layer/ˈəʊzəʊn ˈleɪə/ 臭氧层 chòu yǎng céng
ultraviolet/ˌʊltrəˈvaɪəlɪt/ 紫外线 zǐ wài xiàn
9.2

Reducción del agotamiento del ozono

Syllabus

Comprensión perdurable (STB-4): Las actividades humanas a nivel local y regional pueden tener impactos a escala global.

Objetivo de aprendizaje STB-4.B: Describir los químicos utilizados como sustitutos de los clorofluorocarbonos (CFC).

  • STB-4.B.1 La destrucción del ozono puede mitigarse reemplazando los productos químicos que lo destruyen por sustitutos que no dañen la capa de ozono. Los hidrofluorocarbonos (HFC) son uno de esos reemplazos, pero algunos son gases de efecto invernadero potentes.

Fuente: College Board AP Course and Exam Description

El Protocolo de Montreal 蒙特利尔议定书 (1987) eliminó progresivamente los CFCs a nivel mundial y constituye un éxito ambiental poco común: la capa de ozono se está recuperando lentamente. Los sustitutos (como los HFC y HCFC) reemplazaron a los CFCs, aunque algunos de ellos son también gases de efecto invernadero.

Vocabulario Entrenar
Inglés Chino Pinyin
CFCs/ˌsiː ef ˈsiːz/ 氯氟烃 lǜ fú tīng
Montreal Protocol/ˌmɒntrɪˈɔːl ˈprəʊtəkɒl/ 蒙特利尔议定书 méng tè lì ěr yì dìng shū
9.3

Efecto invernadero

Syllabus

Comprensión perdurable (STB-4): Las actividades humanas a nivel local y regional pueden tener impactos a escala global.

Objetivo de aprendizaje STB-4.C: Identificar los gases de efecto invernadero.

  • STB-4.C.1 Los principales gases de efecto invernadero son el dióxido de carbono, el metano, el vapor de agua, el óxido nitroso y los clorofluorocarbonos (CFC).
  • STB-4.C.2 Aunque el vapor de agua es un gas de efecto invernadero, no contribuye significativamente al cambio climático global porque tiene un tiempo de residencia corto en la atmósfera.
  • STB-4.C.3 El efecto invernadero produce las temperaturas de la superficie necesarias para que exista vida en la Tierra.

Objetivo de aprendizaje STB-4.D: Identificar las fuentes y la potencia de los gases de efecto invernadero.

  • STB-4.D.1 El dióxido de carbono, que tiene un potencial de calentamiento global (PCG) de 1, se utiliza como punto de referencia para comparar diferentes gases de efecto invernadero y sus impactos en el cambio climático global. Los clorofluorocarbonos (CFC) tienen el PCG más alto, seguidos por el óxido nitroso y luego el metano.

Fuente: College Board AP Course and Exam Description

El efecto invernadero

El efecto invernadero 温室效应 mantiene la Tierra cálida: los gases de efecto invernadero 温室气体 dejan entrar la luz solar pero retienen el calor infrarrojo saliente. Este efecto natural hace que la Tierra sea habitable. El problema radica en el efecto invernadero potenciado: los seres humanos añaden gases adicionales que atrapan más calor.

Los gases de efecto invernadero absorben el calor que emite la Tierra y devuelven parte de él
Los gases de efecto invernadero absorben el calor que emite la Tierra y devuelven parte de él hacia ella
Vocabulario Entrenar
Inglés Chino Pinyin
greenhouse effect/ˈɡriːnhaʊs ɪˈfekt/ 温室效应 wēn shì xiào yìng
greenhouse gases/ˈɡriːnhaʊs ˈɡæsɪz/ 温室气体 wēn shì qì tǐ
methane/ˈmiːθeɪn/ 甲烷 jiǎ wán
global warming potential (GWP)/ˈɡləʊbl ˈwɔːmɪŋ pəˈtenʃl/ 全球变暖潜能值 quán qiú biàn nuǎn qián néng zhí
Global climate change/ˈɡləʊbl ˈklaɪmət tʃeɪndʒ/ 气候变化 qì hòu biàn huà
sea levels/siː ˈlevlz/ 海平面 hǎi píng miàn
9.4

Aumento de los gases de efecto invernadero

Syllabus

Comprensión duradera (STB-4): Las actividades humanas locales y regionales pueden tener impactos a nivel global.

Objetivo de aprendizaje STB-4.E: Identificar las amenazas para la salud humana y el medio ambiente planteadas por un aumento en los gases de efecto invernadero.

  • STB-4.E.1 El cambio climático global, causado por el exceso de gases de efecto invernadero en la atmósfera, puede dar lugar a una variedad de problemas ambientales, incluidos el aumento del nivel del mar debido al deshielo de las capas de hielo y la expansión del agua oceánica, así como la propagación de vectores de enfermedades desde los trópicos hacia los polos. Estos problemas pueden derivar en cambios en la dinámica poblacional y en movimientos de población como respuesta a dichos cambios.

Fuente: College Board AP Course and Exam Description

Las actividades humanas aumentan los gases de efecto invernadero: $\text{CO}_2$ por la quema de combustibles fósiles y la deforestación, metano 甲烷 de la ganadería, los vertederos y los arrozales, y óxido nitroso de los fertilizantes. El metano atrapa mucho más calor por molécula que $\text{CO}_2$, pero es menos abundante.

Para comparar los gases de manera justa, utilizamos el potencial de calentamiento global (GWP) 全球变暖潜能值: cuánto calor atrapa una unidad de un gas durante un período determinado, en relación con $\text{CO}_2$. $\text{CO}_2$ es la referencia, con GWP = 1, por lo que cada otro gas se mide en comparación con ella. Clasificados por GWP: los CFC tienen el valor más alto, seguidos del óxido nitroso y luego el metano: todos atrapan mucho más calor por molécula que $\text{CO}_2$. Sin embargo, el GWP por sí solo no determina el impacto: $\text{CO}_2$ sigue causando la mayor parte del calentamiento en general porque se libera en una cantidad muy superior. El examen espera ambos conceptos: un GWP alto y la cantidad emitida.

La minería y combustión del carbón: quemar combustibles fósiles es el principal impulsor del aumento del CO2 atmosférico
La minería y combustión del carbón: quemar combustibles fósiles es el principal impulsor del aumento del CO2 atmosférico
9.5

Cambio climático mundial

Syllabus

Comprensión Duradera (STB-4): Las actividades humanas locales y regionales pueden tener impactos a nivel global.

Objetivo de Aprendizaje STB-4.F: Explicar cómo los cambios en el clima, tanto a corto como a largo plazo, afectan a los ecosistemas.

  • STB-4.F.1 La Tierra ha experimentado cambios climáticos a lo largo del tiempo geológico, con grandes desplazamientos en las temperaturas globales que causan períodos de calentamiento y enfriamiento, registrados mediante datos de $\text{CO}_2$ y núcleos de hielo.
  • STB-4.F.2 Los efectos del cambio climático incluyen el aumento de temperaturas, el deshielo del permafrost y del hielo marino, el ascenso del nivel del mar y el desplazamiento de poblaciones costeras.
  • STB-4.F.3 Los ecosistemas marinos se ven afectados por los cambios en el nivel del mar; algunos son positivos, como en los nuevos hábitats creados sobre las plataformas continentales ahora inundadas, y otros negativos, como en las comunidades más profundas que ya podrían no estar dentro de la zona fótica del agua marina.
  • STB-4.F.4 Los vientos generados por la circulación atmosférica ayudan a transportar calor por toda la Tierra. El cambio climático puede alterar estos patrones de circulación, ya que los cambios de temperatura pueden afectar las celdas de Hadley y la corriente en chorro.
  • STB-4.F.5 Las corrientes oceánicas, o la cinta transportadora oceánica, llevan calor por todo el mundo. Cuando estas corrientes cambian, pueden tener un gran impacto en el clima global, especialmente en las regiones costeras.
  • STB-4.F.6 El cambio climático puede afectar al suelo mediante cambios en la temperatura y las precipitaciones, lo cual puede impactar la viabilidad del suelo y potencialmente aumentar la erosión.
  • STB-4.F.7 Las regiones polares de la Tierra muestran tiempos de respuesta más rápidos al cambio climático global porque el hielo y la nieve en estas regiones reflejan la mayor cantidad de energía de vuelta al espacio, creando un ciclo de retroalimentación positiva.
  • STB-4.F.8 A medida que la Tierra se calienta, este hielo y nieve se derriten, lo que significa que menos energía solar es radiada de vuelta al espacio y, en su lugar, es absorbida por la superficie terrestre. Esto provoca a su vez un mayor calentamiento de las regiones polares.
  • STB-4.F.9 El tiempo de respuesta del cambio climático global en el Ártico se debe a ciclos de retroalimentación positiva que involucran el derretimiento del hielo marino y el descongelamiento de la tundra, y la subsiguiente liberación de gases de efecto invernadero como el metano.
  • STB-4.F.10 Una consecuencia de la pérdida de hielo y nieve en las regiones polares es el efecto sobre las especies que dependen del hielo para su hábitat y alimento.

Fuente: College Board AP Course and Exam Description

El cambio climático mundial 气候变化 es la variación a largo plazo del clima provocada por el efecto invernadero intensificado: aumento de las temperaturas medias, deshielo, subida del nivel del mar 海平面, fenómenos meteorológicos más extremos y cambios en los patrones de lluvia. Afecta a los ecosistemas, la agricultura y las comunidades humanas en todo el mundo.

Un alto muro de hielo glaciar con un gran trozo cayendo al mar en una nube de salpicaduras
Un glaciar 冰川 desprendiéndose y desintegrándose en el mar. El calentamiento derrite el hielo terrestre, lo que añade agua al océano y eleva el nivel del mar
9.6

Calentamiento de los océanos

Syllabus

Comprensión duradera (STB-4): Las actividades humanas locales y regionales pueden tener impactos a nivel global.

Objetivo de aprendizaje STB-4.G: Explicar las causas y efectos del calentamiento de los océanos.

  • STB-4.G.1 El calentamiento de los océanos es causado por el aumento de gases de efecto invernadero en la atmósfera.
  • STB-4.G.2 El calentamiento de los océanos puede afectar a las especies marinas de diversas formas, incluyendo la pérdida de hábitat, así como cambios metabólicos y reproductivos.
  • STB-4.G.3 El calentamiento de los océanos está provocando el blanqueamiento coralino, que ocurre cuando la pérdida de algas dentro de los corales provoca que estos se decoloreen y adquieran un color blanco. Algunos corales se recuperan y otros mueren.

Fuente: College Board AP Course and Exam Description

A medida que el clima se calienta, los océanos absorben la mayor parte del calor adicional. El calentamiento oceánico causa blanqueamiento de corales 珊瑚白化 (los corales expulsan sus algas y pueden morir), desplaza los rangos de distribución de las especies, reduce el oxígeno disuelto y, junto con el deshielo, eleva el nivel del mar a través de la expansión térmica.

Una colonia de coral ramificada completamente blanqueada, junto a un arrecife más oscuro y saludable
Una colonia de coral blanqueada: el agua más cálida hizo que expulsara sus algas coloridas, dejando al descubierto su esqueleto blanco desnudo. Si el calor persiste, el coral muere
Vocabulario Entrenar
Inglés Chino Pinyin
coral bleaching/ˈkɒrəl ˈbliːtʃɪŋ/ 珊瑚白化 shān hú bái huà
ocean acidification/ˈəʊʃn əˌsɪdɪfɪˈkeɪʃn/ 海洋酸化 hǎi yáng suān huà
calcium carbonate/ˈkælsɪəm ˈkɑːbəneɪt/ 碳酸钙 tàn suān gài
invasive species/ɪnˈveɪsɪv ˈspiːsiːz/ 入侵物种 rù qīn wù zhǒng
endangered species/enˈdeɪndʒəd ˈspiːsiːz/ 濒危物种 bīn wēi wù zhǒng
habitat fragmentation/ˈhæbɪtæt ˌfræɡmənˈteɪʃn/ 栖息地破碎化 qī xī dì pò suì huà
The ozone hole/ðɪ ˈəʊzəʊn həʊl/ 臭氧洞 chòu yǎng dòng
A glacier/ə ˈɡleɪʃə/ 冰川 bīng chuān
9.7

Acidificación de los océanos

Syllabus

Comprensión duradera (STB-4): Las actividades humanas a nivel local y regional pueden tener impactos a escala global.

Objetivo de aprendizaje STB-4.H: Explicar las causas y efectos de la acidificación oceánica.

  • STB-4.H.1 La acidificación oceánica es la disminución del pH de los océanos, principalmente debido al aumento de las concentraciones de $\text{CO}_2$ en la atmósfera, y puede expresarse mediante ecuaciones químicas.
  • STB-4.H.2 A medida que se libera más $\text{CO}_2$ a la atmósfera, los océanos, que absorben una gran parte de ese $\text{CO}_2$, se vuelven más ácidos.
  • STB-4.H.3 Las actividades antropogénicas que contribuyen a la acidificación oceánica son aquellas que conducen a un aumento de las concentraciones de $\text{CO}_2$ en la atmósfera: la quema de combustibles fósiles, las emisiones de vehículos y la deforestación.
  • STB-4.H.4 La acidificación oceánica daña los corales porque la acidificación dificulta su capacidad para formar conchas, debido a la pérdida de carbonato cálcico.

Fuente: College Board AP Course and Exam Description

El océano absorbe aproximadamente una cuarta parte de nuestras $\text{CO}_2$, lo que forma ácido carbónico – acidificación oceánica 海洋酸化. Un pH más bajo dificulta que corales, moluscos y plancton construyan carbonato de calcio 碳酸钙 conchas y esqueletos, amenazando las cadenas alimentarias marinas.

Explorar

Cómo se acidifica el océano

Los océanos absorben CO$_2$, que forma ácido carbónico y reduce el pH del agua de mar. Incluso una pequeña caída implica un gran aumento de la acidez (la escala es logarítmica) y daña a los organismos que construyen conchas.

9.8

Especies invasoras

Syllabus

Comprensión duradera (EIN-4): La salud de una especie está estrechamente relacionada con su ecosistema, y los cambios ambientales menores pueden tener un gran impacto.

Objetivo de aprendizaje EIN-4.A: Explicar los problemas ambientales asociados con las especies invasoras y las estrategias para controlarlas.

  • EIN-4.A.1 Las especies invasoras son aquellas que pueden vivir e, incluso, prosperar fuera de su hábitat normal. Las especies invasoras a veces pueden ser beneficiosas, pero se consideran invasoras cuando amenazan a las especies nativas.
  • EIN-4.A.2 Las especies invasoras suelen ser especies generalistas y seleccionadas por la tasa r (r-selected), por lo que pueden superar en competencia a las especies nativas por los recursos.
  • EIN-4.A.3 Las especies invasoras pueden controlarse mediante una variedad de intervenciones humanas.

Fuente: College Board AP Course and Exam Description

Una especie invasora 入侵物种 es una especie no nativa que se propaga y daña su nuevo ecosistema. Al carecer de depredadores naturales, compite con las especies nativas, propaga enfermedades y reduce la biodiversidad (kudzu, mejillones cebra, pitones birmanas). El comercio y los viajes humanos las dispersan por todo el mundo.

Una ladera de árboles completamente cubierta bajo un espeso manto verde de enredaderas de kudzu
La enredadera invasora kudzu sofocando un grupo de árboles. Sin depredadores naturales en su nuevo hogar, cubre y mata lo que alcanza
9.9

Especies en peligro de extinción

Syllabus

Comprensión duradera (EIN-4): La salud de una especie está estrechamente vinculada a su ecosistema, y los cambios ambientales menores pueden tener un gran impacto.

Objetivo de aprendizaje EIN-4.B: Explicar cómo las especies se vuelven en peligro de extinción y las estrategias para combatir este problema.

  • EIN-4.B.1 Una variedad de factores puede llevar a que una especie quede amenazada de extinción, como ser cazada intensamente, tener una dieta limitada, ser superada por especies invasoras o tener requisitos específicos y limitados de hábitat.
  • EIN-4.B.2 No todas las especies estarán en peligro de extinción cuando se expongan a los mismos cambios en su ecosistema. Las especies que son capaces de adaptarse a los cambios en su entorno o que son capaces de mudarse a un nuevo entorno tienen menos probabilidades de enfrentarse a la extinción.
  • EIN-4.B.3 Las presiones selectivas son cualquier factor que cambia los comportamientos y la aptitud de los organismos dentro de un entorno.
  • EIN-4.B.4 Las especies en un ecosistema dado compiten por recursos como el territorio, la comida, las parejas y el hábitat, y esta competencia puede conducir al peligro de extinción o a la extinción misma.
  • EIN-4.B.5 Las estrategias para proteger las poblaciones animales incluyen penalizar legalmente la caza furtiva, proteger los hábitats de los animales y establecer legislación.

Fuente: College Board AP Course and Exam Description

Una especie en peligro de extinción está en riesgo de extinguirse. Las causas se resumen como HIPPO: pérdida de Hábitat, especies Invasoras, Contaminación, crecimiento de la Población (humana) y Sobreexplotación. La protección incluye leyes (como la Ley de Especies en Peligro de Extinción), áreas protegidas y reproducción en cautiverio.

Un arrecife de coral: la pérdida de hábitat, el calentamiento y la acidificación ponen en riesgo de extinción a toda la comunidad del arrecife
Un arrecife de coral: la pérdida de hábitat, el calentamiento y la acidificación ponen a toda la comunidad del arrecife en riesgo de extinción
Explorar

Una población bajo presión

Cuando las muertes superan a los nacimientos, una población disminuye hacia la extinción. Por debajo de un tamaño crítico, la baja diversidad genética y los eventos aleatorios dificultan la recuperación.

9.10

Impactos humanos sobre la biodiversidad

Syllabus

Comprensión duradera (EIN-4): La salud de una especie está estrechamente ligada a su ecosistema, y los cambios ambientales menores pueden tener un gran impacto.

Objetivo de aprendizaje EIN-4.C: Explicar cómo las actividades humanas afectan la biodiversidad y las estrategias para combatir este problema.

  • EIN-4.C.1 HIPPCO (destrucción del hábitat, especies invasoras, crecimiento poblacional, contaminación, cambio climático y sobreexplotación) describe los principales factores que conducen a una disminución de la biodiversidad.
  • EIN-4.C.2 La fragmentación del hábitat ocurre cuando grandes hábitats se dividen en áreas más pequeñas y aisladas. Las causas de la fragmentación del hábitat incluyen la construcción de carreteras y tuberías, la deforestación para la agricultura o el desarrollo urbano, y la tala de árboles.
  • EIN-4.C.3 La escala de la fragmentación del hábitat que tiene efectos adversos sobre los habitantes de un ecosistema determinado variará de una especie a otra dentro de ese mismo ecosistema.
  • EIN-4.C.4 El cambio climático global puede causar la pérdida de hábitat mediante cambios en la temperatura, las precipitaciones y el aumento del nivel del mar.
  • EIN-4.C.5 Algunos organismos han sido domesticados parcial o totalmente y ahora son manejados con fines económicos, como las colonias de abejas melíferas y el ganado doméstico. Esta domesticación puede tener un impacto negativo en la biodiversidad de dicho organismo.
  • EIN-4.C.6 Algunas formas en que los humanos pueden mitigar el impacto de la pérdida de biodiversidad incluyen la creación de áreas protegidas, el uso de corredores de hábitat, la promoción de prácticas sostenibles de uso de la tierra y la restauración de hábitats perdidos.

Fuente: College Board AP Course and Exam Description

Juntos, la pérdida de hábitat, el cambio climático, la contaminación, las especies invasoras y la sobreexplotación están provocando una rápida pérdida de biodiversidad; algunos lo llaman una sexta extinción masiva. Reducir estas presiones, conservar el hábitat y aplicar prácticas sostenibles son las formas de frenar este proceso y proteger los servicios ecosistémicos de los que depende toda la vida.

Un factor específico y muy examinado es la fragmentación del hábitat: grandes hábitats continuos se dividen en fragmentos más pequeños y aislados debido a carreteras, oleoductos y desarrollo urbano. La fragmentación es peor que la simple pérdida de área, porque los fragmentos pequeños aíslan las poblaciones entre sí, reducen la diversidad genética y exponen más zona de borde a depredadores y especies invasoras.

In-situ and ex-situ conservation protect species
La conservación in situ y ex situ protegen a las especies

Ejemplo resuelto. El CO$_2$ atmosférico aumentó de aproximadamente 280 ppm antes de la industrialización a unos 420 ppm hoy. El porcentaje de aumento es $\dfrac{420-280}{280}\times100\% = \dfrac{140}{280}\times100\% = 50\%$. Este aumento de aproximadamente el 50 % en el principal gas de efecto invernadero de larga duración es el motor principal del efecto invernadero intensificado y del calentamiento moderno.

9.10

Consejos para el examen

  • Mantener el agotamiento de la capa de ozono (los CFC permiten que entre más radiación UV) y el cambio climático (los gases de efecto invernadero atrapan más calor) como dos problemas diferentes.
  • Explicar el efecto invernadero natural y la versión potenciada debido al exceso de CO₂ y metano.
  • Conectar el calentamiento oceánico (blanqueamiento de los corales) y la acidificación de los océanos (CO₂ → ácido carbónico → conchas más débiles).
  • Una especie invasora es peligrosa porque no tiene depredadores naturales en su nuevo hogar.
  • Resumir las amenazas a la biodiversidad con HIPPO (Pérdida de hábitat, Especies invasoras, Contaminación, Población, Sobreexplotación).

Lecciones interactivas sobre este tema

Trátalo paso a paso, con ejercicios de verificación instantánea.

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