Introducci¢: el sistema terrestre i el canvi global En aquesta primera part, tal com hem dit, definirem el problema, ‚s a dir, quŠ volem dir quan parlem de canvi global en el medi ambient. Un cop definit, podrem, en les parts i els cap¡tols posteriors, analitzar-ne les causes d'origen hum…. Per a comprendre aquest problema, hem d'observar com funciona la Terra, el planeta on vivim. I el primer que descobrim ‚s que funciona com un sistema, o com un conjunt de sistemes. Un sistema, segons el Diccionari de Pompeu Fabra, "‚s un tot org…nic, un conjunt les parts del qual estan coordinades segons una llei, i contribueixen a un determinat objecte". Doncs b‚, la Terra ‚s un sistema, que anomenarem des d'ara sistema terrestre. En efecte, t‚ una sŠrie de components, parts o elements b…sics interrelacionats, i estan lligats o coordinats per unes lleis de funcionament que tenen una l•gica interna i que aqu¡ anomenarem processos. Es important subratllar la condici¢ de sistema del nostre planeta, ja que canvis efectuats en un sol dels seus components oden difondre's i estendre's pel conjunt de la Terra, a trav‚s d'una tupida xarxa d'interrelacions. Aix• ‚s el que descriurem en el present cap¡tol. Comen‡arem per definir el que ‚s el sistema terrestre, a partir de la descripci¢ dels seus principals components i de les interrelacions que hi ha entre ells. Aclarits aquests conceptes, analitzarem els processos de funcionament del sistema i els seus equilibris interns. El que hem anomenat lleis o normes que lliguen o orienten el funcionament del sistema. A partir d'aqu¡ detallarem els principals canvis que s'observen en aquests processos que regulen el funcionament de la Terra. Es tracta de canvis d'…mbit global, ‚s a dir, que afecten el conjunt de la Terra. Explicarem posteriorment els efectes potencials que aquests canvis poden tenir per al sistema terrestre i per a la vida al nostre planeta. S¢n efectes que ja han comen‡at a fer-se notar i que poden esdevenir m‚s importants en els futurs cinquanta anys. Acabarem el cap¡tol definint, com a conclusi¢ de tot el que haurem descrit, el que s'ent‚n per canvi global en el medi ambient. 1. El sistema terrestre 1.1 Un nou concepte El concepte d'evoluci¢ del sistema terrestre com a organisme integrat ‚s un concepte antic. Malgrat tot, fins fa poc, l'estudi de la Terra era basat principalment en disciplines especialitzades, com s¢n ara la geologia i l'oceanografia. Ambdues disciplines operaven concentrades en l'estudi d'un sol component del sistema terrestre. D'altra banda, els instruments de mesura i d'observaci¢ han estat limitats fins fa poc temps. De fet, les connexions globals entre els diferents components de la Terra comen‡aren a ‚sser conegudes el segle passat. La comprensi¢ i el coneixement sobre aquestes connexions, fins al punt de poder estudiar el sistema terrestre des d'un punt de vista unificat, s¢n fets molt recents. Avui els fa possibles l'existŠncia d'una sŠrie d'instruments nous: les tŠcniques d'observaci¢ global (en bona mesura gr…cies als satŠlžlits) i el desenvolupament de models conceptuals i numŠrics que integren de manera sistem…tica els diferents components i processos del sistema terrestre. S¢n aquests aven‡os els que permeten parlar avui d'una nova ciŠncia o disciplina cient¡fica: la CiŠncia del Sistema Terrestre o, m‚s genŠricament, les CiŠncies de la Terra. Una disciplina cridada a un r…pid desenvolupament en els propers anys. 1.2 Els components del sistema: terra, aigua, aire i vida Comencem, doncs, per descriure el que podem anomenar components del sistema terrestre. Quan mirem la Terra des de l'espai, veiem una esfera d'un marbre multicolor. Els n£vols i els territoris nevats apareixen com si fossin taques blanques com de cot¢ que s'entreteixeixen amb el fons blau intens dels oceans. Les clarianes de la cobertura de n£vols revelen l'existŠncia dels continents, d'un color torrat, amb taques de color m‚s clar que corresponen a les regions desŠrtiques. Els components essencials del sistema terrestre s¢n quatre: la Terra s•lida, l'aigua, l'aire i els ‚ssers vius. Els tres primers solen englobar-se en el terme geosfera, el sistema que inclou els components no vius del sistema terrestre. El darrer component se sol conŠixer amb el nom de biosfera, que ‚s el ®sistema integrat de vida i de suport a la vida inclosos dins l'embolcall perifŠric del planeta Terra¯. Entre ambd¢s sistemes hi ha una relaci¢ molt estreta. La vida a la Terra depŠn de l'existŠncia i el funcionament de la geosfera, i aquesta no tindria la configuraci¢ actual sense l'existŠncia d'‚ssers vius. Tots aquests components del sistema terrestre es troben compostos per tres tipus d'elements: la matŠria, l'energia i la informaci¢. Tots tres elements s¢n molt importants. Cal destacar, per menys obvi, la transcendŠncia de la informaci¢ present en tots els components del sistema terrestre. Quan desapareix una espŠcie animal, per exemple, es trenca una cadena informativa molt important. Per posar sols un exemple: un ordinador personal pot emmagatzemar de 7.000 a 300.000 bits d'informaci¢, mentre que una £nica cŠlžlula bacteriana de dues micres de di…metre cont‚ aproximadament un bili¢ (un mili¢ de milions) de bits. 1.3 La Terra s•lida i l'escor‡a terrestre EL primer component de la geosfera ‚s la Terra s•lida, que forma la base del globus terraqi. La composici¢ de la Terra s•lida pot veure's en la figura I. 14. Al nivell m‚s profund, entre 5.150 i 6.371 m des de la superf¡cie terrestre, hi trobem el nucli intern. Est… fet de metall s•lid i ‚s d'una gran densitat. M‚s amunt, entre els 2.900 i els 5.150 m des de la superf¡cie, hi ha el que anomenem nucli extern. Es compon de metall l¡quid: ferro, n¡quel i silici. La seva densitat ‚s menor. En acostar-nos m‚s a la superf¡cie, entre els 700 i els 2.900 m de profunditat, hi ha l'anomenat mantell inferior. Sembla compost per •xids densos, com s¢n ara l'•xid de magnesi o el di•xid de silici. En aquestes capes, la densitat augmenta gradualment a mesura que ens acostem a la superf¡cie. Molt a prop de la superf¡cie, hi ha el mantell superior. Entre els 200 i els 700 m de profunditat trobem silicats densos de magnesi i ferro. M‚s amunt, entre els 40 i els 200 m de profunditat, hi ha roques b…siques d'olivina i piroxŠ. La seva densitat augmenta r…pidament. Finalment, arran de superf¡cie i en contacte amb l'aire i l'aigua, hi ha l'escor‡a. s la capa que hi ha entre la superf¡cie i els primers 40 m de profunditat, i est… formada per roques sil¡cies. La seva densitat ‚s escassa. Aquesta darrera ‚s la part que m‚s ens interessa de la Terra s•lida, perquŠ ‚s la que t‚ una relaci¢ m‚s directa i freqent amb els sistemes de la geosfera i la biosfera, malgrat que constitueix menys del 0,0001% del volum total del planeta. En aquest aspecte ‚s important conŠixer la composici¢ mitjana de l'escor‡a terrestre, tal com la podem conŠixer a trav‚s de les an…lisis qu¡miques de les roques. La composici¢ queda reflectida en la figura de la p…gina segent: Nom‚s uns pocs elements hi s¢n abundants, i molts hi s¢n for‡a escassos. L' oxigen constitueix prop de la meitat de la massa de l'escor‡a terrestre: la major part es combina amb el silici, en diferents proporcions, per a formar els silicats. El silici, el ferro i l'alumini conjuntament constitueixen prop del 40% de l'escor‡a terrestre, i l'altre 10% el formen el calci, el sodi, el potassi i el magnesi. Els metalls m‚s coneguts, com el coure o el zinc, s¢n massa escassos per a considerar-los individualment. Junts representen l'1,4% restant de l'escor‡a terrestre. L'escor‡a terrestre no ‚s plana. L'acci¢ dels moviments tect•nics de plaques, juntament amb l'erosi¢ de l'aigua i els vents, ha configurat muntanyes i valls, que tenen un paper important en el sistema clim…tic. El desnivell m…xim ‚s de prop de 9 m sobre el nivell del mar i d'uns 10 m a sota el nivell del mar. 1.4 L'aigua El segon gran component del sistema terrestre ‚s l'aigua. El terme com£ per a designar les diferents formes d'aigua de la superf¡cie terrestre, tant la dels oceans com la dels mars poc profunds, els llacs, els rius, les aiges subterr…nies o els glaciars, ‚s el d'hidrosfera. s a dir, l'aigua l¡quida i el gel. De tota aquesta aigua, menys del 0,5% ‚s als continents en forma de llacs i rius. La major part, m‚s del 80%, ‚s als oceans i els mars poc profunds. La resta, el 18% aproximadament, s¢n sediments enterrats d'origen mar¡. Aix• vol dir que l'aigua dol‡a representa tan sols l'1,2% del total, del qual el 23% (el 0,28% del total) s¢n aiges dolces subterr…nies. Ho podem veure en aquesta figura: Prop del 70% de la superf¡cie terrestre est… coberta pels oceans. El paper dels oceans ‚s cabdal, com veurem m‚s endavant, tant en la conformaci¢ del clima com en la regulaci¢ del sistema de la vida (biosfera) i en el funcionament del cicle hidrol•gic. El clima es modifica tant per la capacitat dels oceans d'absorbir energia de la radiaci¢ solar i de transportar-la, mitjan‡ant els corrents, arreu del m¢n, com pel cicle d'evaporaci¢ i de precipitaci¢ que s'inicia a la interfase aire-mar. Els oceans tenen un paper important en l'abund…ncia de l'oxigen i del di•xid de carboni necessaris per als processos vitals. En certa manera, els oceans representen una gran cubeta de reacci¢ que ‚s el dest¡ final de tot el material fet part¡cules i dissolt. Finalment, els oceans es troben units a la resta de la hidrosfera a trav‚s del cicle hidrol•gic: l'aigua evaporada dels oceans baixa novament en forma de pluja o neu sobre els continents i torna als oceans en forma de rius i aiges subterr…nies. 1.5 L'aire El tercer component ‚s l'aire, ‚s a dir, la massa de gasos que envolta la superf¡cie terrestre i que fa possible la vida. s el que es coneix amb el nom d'atmosfera. Dins l'atmosfera, hom sol distingir diversos nivells o capes: la troposfera ‚s la que va des de la superf¡cie terrestre fins a 10 m de la Terra, l'estratosfera ‚s la que se situa entre 10 m i 50 m de la superf¡cie, i la mesosfera ‚s la que s'est‚n des dels 50 fins als 100 m d'al‡ada. La composici¢ de l'atmosfera queda reflectida en aquesta figura, referida a l'aire sec al nivell del mar: s a dir, un 78% de nitrogen, un 21% d'oxigen, un 0,9% d'arg¢ i un 0,03% de di•xid de carboni, barrejats amb percentatges variables de vapor d'aigua. Aquesta composici¢ ‚s bastant constant fins a una al‡ada de 100 m de la superf¡cie terrestre. A partir d'aquest nivell, les molŠcules gasoses simples poden dissociar-se en ions i radicals lliures mitjan‡ant reaccions de fotodissociaci¢ provocades per les radiacions solars d'ona curta que arriben a la part alta de l'atmosfera. L'oxigen i el nitrogen s¢n importants des del punt de vista biol•gic i tenen cicles caracter¡stics d'interacci¢ amb els organismes vius, com veurem m‚s endavant. L'oxigen, que s'obt‚ directament de l'atmosfera, ‚s necessari per a l'oxidaci¢ de l'aliment. Aquest aliment proporciona energia. El gas nitrogen ‚s qu¡micament no reactiu. s necessari per als organismes vius per a formar amino…cids essencials per a la vida, i s'ha d'obtenir directament de l'atmosfera, utilitzant processos naturals que converteixen el gas nitrogen en sals solubles. Aquest proc‚s, nom‚s el realitzen els microorganismes que contenen l'enzim nitrogenasa. Alguns d'aquests microorganismes viuen en relaci¢ simbi•tica amb les plantes lleguminoses i del gŠnere Alnus. El di•xid de carboni ‚s utilitzat en la fotos¡ntesi per a sintetitzar matŠria org…nica nova amb l'ajuda de la radiaci¢ solar i un catalitzador: la clorofilžla. Aquest proc‚s ‚s exclusiu del m¢n vegetal. L'arg¢ ‚s un gas inert. La resta de gasos constitueixen menys del 0,04% del volum total de l'atmosfera. 1.6 La vida Dins d'aquest sistema no viu -fet de terra, d'aigua i d'aire- es desenvolupa la vida. Ja hem dit que la biosfera ‚s el sistema integrat de vida i de suport a la vida, comprŠs dins de l'embolcall perifŠric del planeta Terra juntament amb l'atmosfera que l'envolta. La biosfera inclou milions de plantes, animals i ‚ssers vius en desenvolupament constant. S¢n 2.000 milers de milions de tones de matŠria org…nica. Des del punt de vista de la seva composici¢ qu¡mica, els elements m‚s importants de la biosfera s¢n l'hidrogen, l'oxigen, el carboni, i, en molta menys mesura, el nitrogen. Si comparem aquesta composici¢ amb la resta de sistemes que conformen la Terra, tindrem la taula segent: Com veurem de seguida, aquests elements que componen la biosfera interrelacionen amb la resta del sistema terrestre a trav‚s de cicles autoregulats. Com es desprŠn de la seva import…ncia a la taula, podem observar que el carboni ‚s l'element de la vida. 1.7 El sistema terrestre: una sŠrie de processos interactius La geosfera i la biosfera s¢n sistemes estretament relacionats. L'existŠncia d'un depŠn del funcionament de l'altre i al rev‚s, a trav‚s de sistemes de transferŠncia d'energia i de matŠria. s f…cil de comprendre que la vida dels animals i les plantes depŠn de l'escor‡a terrestre, de l'aigua i de l'aire. s menys •bvia, per• igualment certa, la dependŠncia de la geosfera de la natura viva del planeta. Si no existissin els ‚ssers vius, per exemple, l'atmosfera tindria una composici¢ similar a la dels gasos que emeten els autom•bils i faria impossible la vida a la Terra. El sistema terrestre integra, doncs, el conjunt d'aquestes relacions entre la natura viva i la natura morta, com tamb‚ tots els processos de funcionament dels diferents sistemes que hem definit fins aqu¡: la Terra s•lida, l'aigua, l'aire i la vida. El sistema terrestre es configura, aix¡, com una sŠrie relacionada de processos interactius que operen en una …mplia gamma d'escales espacials i temporals. No es tracta d'una colžlecci¢ de components individuals. Les interaccions s¢n l'essŠncia del sistema terrestre. Un cop s'ha introdu‹t un canvi en un dels seus components, aquest canvi pot propagar-se a trav‚s del sistema terrestre sencer. Prenem com a exemple l'acci¢ volc…nica. Els efectes de les erupcions poden ser de tipus local, en per¡odes de temps d'hores o de dies. Per• tamb‚ poden afectar …rees m‚s …mplies, en per¡odes de temps de mesos o d'anys, a trav‚s de la deposici¢ de pols i gasos volc…nics en les capes altes de l'atmosfera. Despr‚s de l'erupci¢ de Bali l'any 1963, observacions fetes al sud d'Austr…lia indicaven un canvi significatiu en la qualitat i la quantitat de radiaci¢ solar que arribava a la superf¡cie. El nivell de coneixement que tenim avui dels diversos subsistemes que conformen el sistema terrestre ‚s for‡a desigual. La Terra s•lida ‚s encara menys coneguda, doncs, malgrat les possibilitats d'an…lisi que ens ofereixen els moviments tect•nics, els terratrŠmols i els volcans; molts fen•mens que els afecten queden encara ocults a l'observaci¢ directa. El que podem anomenar Terra fluida (aigua i aire) i biol•gica (‚ssers vius) ‚s m‚s coneguda, ja que pot ser estudiada a la superf¡cie terrestre. 2. Els processos i els sistemes naturals f¡sics Hem vist que el sistema terrestre es basa en un conjunt interactiu de sistemes naturals f¡sics. Descriurem aqu¡, breument, com funcionen els principals d'aquests sistemes. Per a fer-ho, cal distingir aquells processos o sistemes que operen dins del que hem anomenat la Terra s•lida, d'aquells que ho fan dins de la Terra fluida (aigua, aire) o biol•gica (‚ssers vius). 2.1 Processos que operen en la Terra s•lida Els processos que operen en l'…mbit de la Terra s•lida dominen la transformaci¢ del sistema terrestre en escales temporals llargues, ‚s a dir, de milions d'anys o m‚s. Per aquesta ra¢, podem dir que operen en escales de temps molt m‚s llargues que les que afecten les activitats humanes, i que ens interessen poc, atŠs l'objectiu d'aquest llibre. Aix• ‚s cert amb algunes excepcions, com per exemple els fen•mens d'erosi¢ i de deposici¢, que afecten els models d'£s de la terra i les erupcions volc…niques; o els moviments de plaques, que provoquen els terratrŠmols. s bo, per tant, saber almenys que una part important de la recerca de les ciŠncies de la Terra s'adre‡a a comprendre aquests processos. Els canvis que es produeixen en aquests processos estan dominats per les energies internes de la Terra, molt en especial per la radioactivitat. Les principals recerques que es desenvolupen avui pretenen determinar els moviments de les plaques de l'escor‡a terrestre amb la consegent deformaci¢ i evoluci¢ dels continents, dissenyar el mapa de la composici¢, l'estructura i els models de convecci¢ dels mantells terrestres, i dilucidar com funciona el mecanisme de dinamo que opera en el nucli terrestre i que posa en funcionament el camp magnŠtic de la Terra. Tamb‚ tenen interŠs els estudis que es fan de la hist•ria geol•gica de la Terra a partir de l'an…lisi de les roques sediment…ries que formen l'escor‡a terrestre. Aquest estudi permet observar la cont¡nua tensi¢ entre l'acci¢ constructiva de les forces internes de la Terra i els efectes destructius de l'erosi¢ i del clima en la superf¡cie terrestre. Finalment, s'est… investigant la hist•ria de la Terra primitiva. Aquesta recerca ‚s interessant, ja que la Terra primitiva ha exercit una notable influŠncia en l'evoluci¢ subsegent del nostre planeta. En aquest sentit, poden ser £tils els estudis sobre la formaci¢ de la Terra, el desenvolupament del seu nucli i els mantells, i els or¡gens de l'atmosfera, la hidrosfera i la biosfera. Un resum dels principals processos desenvolupats en l'…mbit de la Terra s•lida, el tenim en la figura segent. 2.2 Processos que operen en la Terra fluida i biol•gica Als efectes de l'objectiu d'aquest llibre, ens interessen m‚s directament els processos que operen en la Terra fluida (aire i aigua) i biol•gica (‚ssers vius), perquŠ s¢n processos que operen en escales de temps rellevants per a la recerca sobre les activitats humanes: a partir de centenars d'anys. Dins d'aquesta escala temporal i en aquest …mbit, els processos es poden descriure englobats dins dos grans sistemes: el sistema clim…tic i els cicles biogeoqu¡mics. Tots dos sistemes estan lligats entre ells per processos f¡sics i qu¡mics, especialment pel proc‚s de formaci¢ i moviment de l'aigua, com a vapor, com a l¡quid i com a gel. Per aix• parlarem al final de la humitat global com el proc‚s que lliga el sistema clim…tic i els cicles biogeoqu¡mics. 2.2.1 El sistema clim…tic El sistema clim…tic lliga conjuntament l'atmosfera, els oceans, la superf¡cie o escor‡a terrestre i els ‚ssers vius, com s¢n les plantes i els animals. A. La radiaci¢ solar El funcionament d'aquest sistema parteix fonamentalment de les radiacions i l'energia solars. Una part important de les radiacions solars s¢n reflectides immediatament una altra vegada cap a l'espai pels n£vols. L'energia no reflectida cap enfora pels n£vols o la neu ‚s absorbida per l'atmosfera o arriba a l'escor‡a terrestre. Del 47% d'energia solar que arriba a l'escor‡a, un 40% servir… per a evaporar l'aigua de la hidrosfera i sols la resta ‚s absorbida per la superf¡cie dels continents. Quan la superf¡cie de la Terra s'escalfa, envia radiaci¢ i energia de retorn a l'espai. Aquest tipus de radiaci¢ s'assembla a l'escalfor que sentim asseguts a una certa dist…ncia d'una estufa de llenya o d'un foc de camp. Si calculem com hauria de ser la superf¡cie del planeta, basats en la calor que radia cap a l'espai, arribem a la conclusi¢ que tot el globus hauria de ser un erm gla‡at, 33 C de mitjana m‚s fred del que ‚s avui. La for‡a que ens salva d'aquest glacial dest¡ ‚s l'atmosfera. La capa d'aire que envolta la Terra cont‚, com hem vist abans, gasos com el vapor d'aigua i el di•xid de carboni, que absorbeixen la calor radiada per la superf¡cie terrestre i en reemeten una part cap a l'escor‡a terrestre a temperatures molt m‚s baixes. Podem dir que atrapen la radiaci¢ de la Terra. Aquest mecanisme d'escalfament planetari s'anomena efecte hivernacle. Aquest efecte hivernacle ‚s cabdal. Al planeta Venus, el m‚s proper a la Terra, l'efecte ‚s m‚s fort, ja que t‚ una espessa capa de di•xid de carboni que escalfa la seva superf¡cie a una mitjana de 470 C. Al planeta Mart passa el contrari, l'efecte ‚s massa feble, i la temperatura mitjana en la seva superf¡cie ‚s de 60 C sota zero, ja que t‚ una atmosfera molt prima. A cap dels dos planetes ‚s possible la vida. El paper dels n£vols dins el sistema clim…tic ‚s doble. D'una banda, reflecteixen la radiaci¢ del Sol cap enfora de la Terra i, per tant, refreden el planeta. D'altra banda, altres n£vols escalfen la Terra, atrapant la calor a prop de la superf¡cie augmentant l'efecte hivernacle de l'atmosfera. Avui podem dir, per•, que el sistema de n£vols exerceix, tot sumat, un poder¢s efecte de refredament global del planeta. Dins del sistema clim…tic es produeix el que s'anomena balan‡ global de radiacions. De la mateixa manera que ho fa el balan‡ d'una empresa, el balan‡ de radiacions ha de quadrar. Aix• vol dir que l'energia solar que arriba a la Terra ha de ser igual a l'energia que marxa del planeta. Si no fos aix¡, els oceans podrien arribar a evaporar-se o congelar-se. B. La m…quina de calor global L'energia solar no arriba amb la mateixa for‡a a tots els indrets de la Terra. A les regions polars cobertes de gel arriba molt poca energia solar, especialment a l'hivern. La Terra absorbeix m‚s radiaci¢ solar als equadors que a les latituds inferiors. Aix¡, doncs, el balan‡ de radiacions s'equilibra a nivell del conjunt de la Terra, per• no pas a cada lloc. El que passa ‚s que l'energia absorbida a prop de l'equador s'escampa a les regions m‚s fredes del globus, transportada pels vents de l'atmosfera i pels corrents dels oceans. Aix¡, l'aire i l'aigua actuen com una gegantina m…quina de calor global, d'una forma similar a com ho fa una locomotora de vapor. Una m…quina que tendeix a igualar les temperatures del m¢n. L'atmosfera transporta energia i arrossega masses d'aire humit i sec. A trav‚s de l'evaporaci¢, l'aire absorbeix, damunt els oceans c…lids, vapor d'aigua. Aquest vapor d'aigua viatja a les regions m‚s fredes i a l'interior dels continents, i es condensa i precipita com a pluja o neu, tot alliberant calor a l'interior de l'atmosfera. La f¡sica i la din…mica atmosfŠriques tenen, doncs, un paper cabdal en la determinaci¢ de la temperatura de la superf¡cie terrestre, com tamb‚ en la formaci¢ i l'actuaci¢ dels n£vols, de les pluges i dels vents. Transportant aigua, reactius qu¡mics i pols a trav‚s del m¢n, i proveint una part substancial del sistema de suport a la vida, l'atmosfera es converteix en el motor del sistema clim…tic. Les previsions climatol•giques han estat basades en els darrers cent anys en l'an…lisi d'aquest subsistema i en la construcci¢ de models d'ordinador basats en ell. C. El paper de l'aigua L'aigua t‚, tamb‚, un paper clau en el clima. En primer lloc, com hem vist, en la formaci¢ de les pluges, els huracans i les tempestes de neu. Per• no sols en aquest terreny. Tamb‚ t‚ un paper cabdal a trav‚s del proc‚s d'evaporaci¢ des dels s•ls humits i les plantes. Aquesta evaporaci¢ ajuda a refredar la superf¡cie terrestre, de la mateixa manera que la suor refreda els nostres cossos en Špoques de calor. Quan patim una sequera d'estiu, i el s•l s'asseca, les temperatures augmenten perquŠ l'escor‡a terrestre no pot ja usar l'evaporaci¢ per a refredar-se. s aquest proc‚s d'evaporaci¢ el que fa que s'origini un major nombre de pluges a les regions forestals. Els boscos s¢n veritables ®creadors de pluja¯. Al final del segle passat, la repoblaci¢ forestal de m‚s de 10.000 hect…rees a l'Öndia central va causar un augment d'un 12% de les pluges. En canvi, el desboscament de les serralades d'Abis¡nia durant les darreres dŠcades va contribuir visiblement a l'empitjorament dels per¡odes de sequera a la zona del Sahel occidental. Tamb‚ tenen un paper en el cicle clim…tic de l'aigua els aq¡fers subterranis, procedents de l'aigua de pluja que penetra en la terra s•lida i que torna a sortir cap a l'exterior al cap d'un temps. Els aq¡fers subterranis ralentitzen el cicle de l'aigua. D. Els oceans: un sistema mandr¢s Comparats amb l'aire, els oceans reaccionen com un animal mandr¢s. Mentre que l'atmosfera pot adaptar-se en pocs dies a l'escalfament o el refredament dels oceans, a la superf¡cie del mar li costa mesos o encara m‚s temps respondre als canvis de calor de l'atmosfera. s especialment important l'emmagatzemament, en les capes altes oce…niques, de l'exc‚s de calor retinguda a l'atmosfera com a resultat de les concentracions creixents dels gasos que produeixen l'efecte hivernacle. La capacitat calor¡fica de l'aigua dels oceans, amb ritmes de ventilaci¢ cap a la superf¡cie marina que van de dŠcades fins a un segle, ‚s suficient per a retardar substancialment el projectat equilibri de la temperatura global del planeta. El transport lateral d'energia en els oceans, mitjan‡ant els corrents marins, tamb‚ disminueix els gradients de temperatura entre el pol i l'equador. Els models de temperatura de la superf¡cie del mar tamb‚ determinen on es desenvolupen les tempestes i la direcci¢ en quŠ viatgen aquests temporals. Un exemple del que diem, el constitueix ®El Ni¤o¯, un model clim…tic que es crea quan l'oce… Pac¡fic s'associa amb l'atmosfera global per a crear amplis canvis en el clima. El 1983, ®El Ni¤o¯ va ser particularment fort, i origin… pluges torrencials a la costa oest d'AmŠrica llatina i sequeres molt greus a l'Öndia, IndonŠsia i Austr…lia. Dissortadament, coneixem molt menys el funcionament dels oceans que el de l'atmosfera. En resum, doncs, podr¡em dir que el sistema clim…tic ‚s classificable en tres subsistemes: el de la f¡sica i la din…mica atmosfŠriques, el de la din…mica dels oceans, i el de l'energia i la humitat de la superf¡cie terrestre. E. Els instruments de mesura: models d'ordinador i d'hist•ria terrestre El sistema clim…tic ‚s com una tela d'aranya en la qual estan entreteixits els n£vols, els corrents dels oceans, la radiaci¢ solar i mil altres elements. Per aix•, a l'hora d'analitzar-ne el funcionament, s'ha treballat for‡a en l'elaboraci¢ de models d'ordinador, mirant d'incorporar-hi els diferents elements clim…tics com si fossin fluids que obeeixen lleis f¡siques b…siques. La fiabilitat de les simulacions per ordinador no ‚s, actualment, completa. Sabem, per exemple, que aquests models no funcionen encara a l'hora de simular com actuen els n£vols o els oceans. s dif¡cil perquŠ es tracta d'integrar elements molt diferents i interrelacionats, com s¢n ara, per exemple, l'escor‡a terrestre, el vapor d'aigua en l'aire, el nivell de sal als oceans o els sistemes biol•gics. Un altre instrument de mesura, l'ha constitu‹t l'estudi dels registres de quŠ disposem sobre la hist•ria de la Terra. Els ge•legs han analitzat vegetals molt antics, els f•ssils i les roques. Tamb‚ s'han fet estudis sobre els sediments marins. Aquestes recerques ens donen dades sobre com eren les condicions prŠvies a la Terra, i ens ofereixen claus per entendre les causes del canvi clim…tic. Vegem-ne alguns exemples. Durant el per¡ode cretaci, ara fa cent milions d'anys, al final de l'era dels dinosaures, la temperatura era 10 C m‚s elevada que avui. El nivell del mar va pujar i els oceans desbordaren els continents, ja que aquests no estaven ®tancats¯ pels grans blocs de gel dels pols. Aquesta situaci¢ va ser causada en part per un augment de di•xid de carboni a l'atmosfera, degut a l'activitat volc…nica. En els darrers dos milions d'anys, la Terra ha passat per diverses edats de gel, amb disminucions notables de la temperatura. Durant aquests per¡odes, la temperatura mitjana fou de 5 C menys que l'actual. Aix• sembla que respon a canvis peri•dics d'•rbita de la Terra i a disminucions significatives dels percentatges de di•xid de carboni i de met… a l'atmosfera. Hom especula que la reorientaci¢ dels corrents majors dels oceans durant les Špoques de gels pot haver fet cr‚ixer l'habilitat dels oceans per absorbir el di•xid de carboni de l'atmosfera. 2.2.2 Els cicles biogeoqu¡mics El segon grup de sistemes que regulen el que hem anomenat Terra fluida i biol•gica, el constitueixen els cicles biogeoqu¡mics. Aquests cicles descriuen els moviments i les interaccions dels elements qu¡mics essencials per a la vida a trav‚s de la geosfera i de la biosfera. Inclouen processos f¡sics, qu¡mics i biol•gics. Hi ha cicles oberts, com el de l'energia, i hi ha cicles tancats com els cicles de la matŠria. Aquests darrers s¢n com un joc permanent entre la natura viva i la natura morta del nostre planeta, en un proc‚s que no t‚ principi ni fi. s com un reciclatge combinat i continu, en una sŠrie de processos autoregulats: les deixalles s¢n el punt de partida per a formar quelcom de nou. Els cicles naturals transformen cada any una part de la matŠria org…nica total de la Terra, cosa que representa reciclar milions de tones anuals. Els elements qu¡mics principals s¢n el carboni, l'hidrogen, el nitrogen, l'oxigen, el f•sfor i el sulfur, combinats de diverses maneres i interaccionant amb d'altres elements. Una sola d'aquestes subst…ncies pot esdevenir el factor limitador en el desenvolupament d'un ecosistema. Per exemple, l'oferta de nitrogen pot limitar el nombre de processos vitals en els oceans. Vegem, doncs, com funcionen els cicles m‚s importants. Comprendre'ls ‚s essencial per a entendre el funcionament de la Terra com a sistema. A. El cicle de l'energia Ja hem parlat, en descriure el sistema clim…tic, del cicle de l'energia. La base del cicle ‚s l'energia solar. Per aix• parlem de cicle obert, atesa la intervenci¢ decisiva del Sol que ‚s un factor extern al sistema terrestre. El funcionament del cicle pot resumir-se aix¡: De l'energia de les radiacions solars, el 50% ‚s interceptada pels n£vols. Aquests reemeten cap a l'espai la meitat d'aquesta energia, ‚s a dir, el 25% del total. Aix• ‚s el que fa que la Terra, vista des de l'espai, aparegui com un planeta brillant i llumin¢s. Un 2% de l'energia queda retinguda als n£vols, i el 23% restant arriba a l'escor‡a terrestre. De l'altre 50% d'energia solar, sols un 19% travessar… l'atmosfera per arribar directament a la superf¡cie terrestre. Un 17% del total ‚s absorbida pels gasos de l'atmosfera, especialment per l'oz¢, el vapor d'aigua i el di•xid de carboni. Un 12% del total ‚s reflectida per l'atmosfera, de la qual una part (7% del total) retornar… a l'espai, i una altra part (5% del total) arribar… a l'escor‡a terrestre. Finalment, un 2% del total ser… reflectida per l'escor‡a cap a l'espai. En resum, doncs, sols el 47% de l'energia emesa pel Sol arriba a la superf¡cie de la Terra, ja sigui als continents o als oceans. All… ser… emprada per a l'evaporaci¢ (40%). Un petit percentatge servir… per a la fotos¡ntesi (0,1%), i la resta ser… absorbida per l'escor‡a terrestre. La radiaci¢ absorbida per la Terra es transforma en calor que es distribueix en profunditat. Als oceans, gr…cies a les onades, es distribueix a profunditats de fins a 100 metres, la qual cosa fa que les superf¡cies marines no ultrapassin gaireb‚ mai l'1 C. Per contra, la radiaci¢ que incideix en el s•l continental depŠn en gran mesura de la mena de s•l i del tipus de vegetaci¢ present. Els oceans, a m‚s de ser uns grans transportadors d'energia des de la superf¡cie terrestre, acompleixen una funci¢ decisiva en el cicle energŠtic, atŠs que les transformacions de fase s¢n acompanyades de grans canvis latents de calor. L'evaporaci¢, amb el consegent despla‡ament del vapor per l'acci¢ del vent i la condensaci¢ posterior, produeix un transport de calor a trav‚s de l'atmosfera. Aquests canvis calor¡fics s¢n els que, en darrer terme, condueixen al desenvolupament del sistema de circulaci¢ de l'aire per tot el planeta. D'altra banda, tal com passa dins d'una f…brica, l'energia solar ‚s utilitzada per a les successives reaccions qu¡miques que ocorren al sistema terrestre. La radiaci¢ solar es transforma en diversos tipus d'energia -energia mec…nica (cinŠtica o potencial) i energia qu¡mica-, i en el contingut calor¡fic de la Terra. Un exemple de transformaci¢ en energia mec…nica, ens l'ofereix el sistema clim…tic: l'energia solar acaba generant, d'una banda, a trav‚s de l'evaporaci¢, l'energia cinŠtica i potencial dels rius i els glaciars. D'altra banda, gr…cies als desequilibris tŠrmics de l'escor‡a terrestre, l'energia solar esdev‚ l'energia cinŠtica i potencial dels vents i els corrents oce…nics. Un exemple de transformaci¢ de l'energia solar en energia qu¡mica, ens l'ofereix la fotos¡ntesi, a trav‚s de la qual les plantes verdes assimilen el di•xid de carboni per a fabricar oxigen, com veurem en parlar del cicle del carboni. B. El cicle de l'aigua El cicle de l'aigua ‚s essencial per a la vida i per a la creaci¢ del sistema clim…tic, ja descrit. La seva descripci¢ pot ser resumida en la figura segent. L'aigua dels oceans s'evapora cap a l'atmosfera com a efecte de les radiacions solars, tal com ja hem descrit. Al seu torn, el vapor d'aigua present a l'atmosfera retorna en bona mesura als oceans en forma de precipitaci¢. Pel que fa a l'escor‡a terrestre, hi ha un proc‚s m£ltiple d'evaporaci¢ d'aigua cap a l'atmosfera: aquesta evaporaci¢ procedeix tant dels llacs i dels rius que poblen els continents, com de les plantes i del mateix s•l humit, en un proc‚s semblant al de la suor humana. Aix¡, el vapor d'aigua atmosfŠric es condensa i retorna en forma de precipitacions d'aigua a la superf¡cie terrestre amb les pluges, la neu o les pedregades. El cicle es tanca amb la relaci¢ entre els oceans i l'escor‡a terrestre. L'aigua de les precipitacions passa a formar part de rius, llacs, glaciars i aiges subterr…nies. Amb diferents escales temporals, totes aquestes fonts aporten finalment el seu flux d'aigua als oceans. C. El cicle del carboni El cicle del carboni ‚s particularment important, perquŠ el carboni ‚s present a totes les cŠlžlules vives. Aquest cicle gira especialment al voltant del di•xid de carboni, perquŠ ‚s aquesta l'espŠcie qu¡mica predominant en l'atmosfera entre les que contenen carboni. El cicle funciona b…sicament a trav‚s de la fotos¡ntesi, la respiraci¢, les emissions per combusti¢ de fuels f•ssils i les erupcions volc…niques. Vegem-ne la representaci¢ gr…fica: Hi ha 700 bilions de quilograms de di•xid de carboni a l'atmosfera. Doncs b‚, el 20% d'aquesta quantitat ‚s transformada cada any per part de plantes i microorganismes, especialment gr…cies a la fotos¡ntesi. Aquest ‚s, doncs, el principal mecanisme a trav‚s del qual s'obt‚ el carboni necessari per als ‚ssers vius. La fotos¡ntesi transforma el di•xid de carboni i l'aigua en hidrats de carboni, tot alliberant oxigen, gr…cies a l'energia de la llum solar. Aquest proc‚s, el protagonitzen tant les plantes de l'escor‡a terrestre com el fitopl…ncton i altres organismes vegetals dels oceans. Es tracta d'un proc‚s d'absorci¢ de llum visible per part d'un sistema de cŠlžlules clorof¡lžliques presents a les plantes. Els hidrats de carboni fixats aix¡ per les plantes verdes passen als animals herb¡vors quan se les mengen. Si aquest ‚s el principal sistema de fixaci¢ del di•xid de carboni, els fluxos en sentit contrari tenen or¡gens diversos. En primer lloc, hi ha la respiraci¢ de les plantes, dels animals i, …dhuc, dels s•ls. Quan parlem de respiraci¢ dels s•ls, ens referim a la respiraci¢ dels ‚ssers que hi viuen: els bacteris i els protozous. s en aquest sentit que hom parla, tamb‚, de la respiraci¢ dels mars, referint-se a la respiraci¢ del pl…ncton o els vegetals i els microorganismes que hi viuen. Els homes, els animals i les plantes respirem captant oxigen de l'atmosfera i emetent di•xid de carboni. D'altra banda, les erupcions volc…niques suposen una emissi¢ unilateral de di•xid de carboni cada vegada que ocorren. Tamb‚ emeten di•xid de carboni les activitats humanes basades en la combusti¢ de fuels f•ssils (carb¢ mineral o petroli) o de biomassa (llenya o carb¢ vegetal). Tant el carb¢ mineral com el petroli es formen a partir de la descomposici¢ de components org…nics presents a l'escor‡a terrestre. La descomposici¢ de plantes i animals contribueix a la formaci¢ d'aquests combustibles rics en carboni. En cremar-los, alliberen di•xid de carboni. Tamb‚ la sedimentaci¢ i la posterior descomposici¢ del pl…ncton i altres organismes vegetals dels oceans permeten l'emissi¢ cap a l'atmosfera de di•xid de carboni. Fins aqu¡ els processos principals. Hi ha d'altres processos, aix• no obstant, que participen en una petita mesura del balan‡ total del carboni a l'atmosfera. Un d'ells ‚s l'oxidaci¢ del carboni elemental o de compostos org…nics impregnats en roques, tot produint di•xid de carboni. Un altre ‚s el consum de di•xid de carboni dissolt per part de carbonats dissolts, com ‚s ara la calcita (carbonat de calci). Finalment, el met… i el mon•xid de carboni participen tamb‚ en el cicle del carboni. El met… es produeix de forma natural per la fermentaci¢ anaer•bica, un proc‚s que t‚ lloc en terrenys humits (arrossars, per exemple), en la fermentaci¢ intestinal del bestiar, o en els abocadors d'escombraries. Per• el 50% del met… present a l'atmosfera prov‚ de processos de combusti¢ de biomassa i d'extracci¢ de combustibles f•ssils, com els que es realitzen a les mines de carb¢, les explotacions de petroli i els jaciments de gas natural. En el cas del mon•xid de carboni, el 40% de la seva presŠncia s'explica per la combusti¢ de carburants f•ssils. Tant el met… com el mon•xid de carboni formen di•xid de carboni en reaccionar amb els radicals hidroxils a la troposfera. D. El cicle de l'oxigen El cicle de l'oxigen ‚s, en bona mesura, complementari amb el del carboni que acabem de veure. Hi ha una relaci¢ doble entre els gasos de l'atmosfera i els sistemes terrestre i mar¡. D'una banda, a trav‚s de la fotos¡ntesi, tant la terrestre com l'oce…nica, el di•xid de carboni present a l'atmosfera es transforma en oxigen £til per als ‚ssers vius. Aquesta ‚s la principal via de formaci¢ d'oxigen: s'estima en 400 mil milions de tones la quantitat d'oxigen que s'emet anualment amb la fotos¡ntesi. Aquests ‚ssers vius retornen di•xid de carboni a l'atmosfera a trav‚s de la seva respiraci¢. Aquest darrer proc‚s ‚s el que es coneix com a descomposici¢ oxidativa. Tamb‚ forma part d'aquest proc‚s l'emissi¢ de di•xid de carboni en la descomposici¢ de la matŠria org…nica que t‚ lloc als s•ls. D'altra banda, l'oxigen de l'atmosfera captat a trav‚s de la fotos¡ntesi (i el que existeix en l'aire de forma directa) contribueix a l'oxidaci¢ de subst…ncies inorg…niques redu‹des, com per exemple els minerals portadors de ferro. Tamb‚ colžlabora a la meteoritzaci¢ de sediments org…nics antics, com s¢n el carb¢ i el petroli. Altres processos d'oxidaci¢ importants s¢n els del carboni elemental que produeix di•xid de carboni, el dels sulfurs minerals que produeix sulfats, i el del nitrogen gas¢s que produeix nitrats. Aquest seria, en esquema, el proc‚s: s interessant notar com el carboni penetra en el subs•l org…nic a partir de la descomposici¢ dels components org…nics de l'escor‡a terrestre. Aquest subs•l org…nic, com el carb¢ o el petroli, en ser consumit a partir de la seva combusti¢ industrial, retorna en forma de di•xid de carboni a l'atmosfera. E. El cicle del nitrogen En el cas del nitrogen, ens trobem amb un proc‚s d'alguna manera semblant al de la fotos¡ntesi. s el que s'anomena fixaci¢ biol•gica del nitrogen, que es produeix tant als s•ls com als oceans. La matŠria org…nica morta, com els excrements o l'orina animals, contenen composts org…nics complexos rics en nitrogen. Una sŠrie de bacteris i fongs presents als s•ls transformen el nitrogen d'aquests composts en amino…cids i prote‹nes, i es desfan del nitrogen restant en forma de ions amoni. Aquest proc‚s s'anomena amonificaci¢. Cada any es transformen uns dos milions de tones de nitrogen en aquest proc‚s. Uns altres bacteris presents als s•ls oxiden aquests ions amoni, i els transformen en ions de nitrit i en ions de nitrat, tot desprenent energia en un proc‚s que s'anomena nitrificaci¢. Alguns d'aquests nitrats passen a les aiges subterr…nies, juntament amb l'aigua que procedeix de la pluja, que finalment arriben als oceans. Aquests ions de nitrat entren en les cŠlžlules de les plantes verdes, i all… s¢n redu‹ts novament a ions amoni i transformats en components que contenen carboni per a produir amino…cids i altres components org…nics rics en nitrogen. Aquesta transformaci¢ s'anomena aminaci¢. Aquests amino…cids i aquests components org…nics passen als s•ls quan les plantes moren. Tamb‚ hi passen a trav‚s dels excrements i els orins dels animals que es mengen les plantes verdes. I aix¡ torna a comen‡ar el proc‚s inicial: l'amonificaci¢. Per• en tot aquest proc‚s hi ha pŠrdues de nitrogen. En efecte, nombrosos microorganismes que viuen, sobretot, en ambients de poc oxigen, com s¢n els s•ls inundats o els pantans, redueixen els nitrats a formes vol…tils de nitrogen: el gas nitrogen i l'•xid nitr¢s. D'aix•, se'n diu desnitrificaci¢. L'energia necess…ria per aquest proc‚s prov‚ de la presŠncia d'abundant matŠria org…nica fresca que pot descompondre's r…pidament. Per• encara no hem dit el m‚s important. Si el nitrogen que ‚s capturat pels s•ls no fos reempla‡at d'una manera sistem…tica, la vida a la Terra desapareixeria lentament. Aquest reempla‡ament s'anomena fixaci¢ del nitrogen, i el realitzen tan sols certs bacteris: el m‚s conegut ‚s el Rhizobium, que envaeix les arrels de les plantes lleguminoses. Gr…cies a l'enzim nitrogenasa, aquests bacteris s¢n capa‡os de transformar el gas nitrogen de l'atmosfera en ions amoni, i fer-lo, per tant, disponible per a les reaccions d'amonificaci¢ ja esmentades. L'acci¢ catalitzadora de la nitrogenasa rep la participaci¢ d'un fosfat d'alt contingut energŠtic (l'ATP, adenosina trifosfat). Els composts de carboni de la lleguminosa s¢n la font d'energia del bacteri per a la fixaci¢ i li ofereixen un entorn protector. La planta obt‚, al seu torn, el nitrogen d'una forma utilitzable per a produir les prote‹nes de la planta. Un cicle semblant s'esdev‚ a l'oce…. Els microorganismes marins fixen el nitrogen atmosfŠric i tamb‚ el nitrogen dissolt en l'aigua. Aquest nitrogen dissolt en l'aigua prov‚, en part, de les aiges subterr…nies, com hem dit abans. El pl…ncton mar¡, d'altra banda, pot ser menjat per certs peixos i aquests, al seu torn, servir d'aliment a certs ocells. Aquests ocells, quan dipositen els seus excrements en els s•ls terrestres, n'enriqueixen el contingut en nitrats. El nitrogen ‚s fixat, tamb‚, a partir de processos com les desc…rregues elŠctriques produ‹des pels llamps en les tempestes o la combusti¢ que es produeix en els vehicles motoritzats. En aquests processos es formen •xids de nitrogen que s'oxiden a l'atmosfera tot produint nitrats. Aquests nitrats es precipiten sobre l'escor‡a terrestre amb la pluja o en forma de part¡cules s•lides. En aquest cas, com en d'altres, ens trobem amb una colžlaboraci¢ entre el m¢n vegetal, el m¢n animal i els microorganismes, malgrat que el paper veritablement essencial rau en aquests darrers, molt especialment en els responsables de la fixaci¢ biol•gica del nitrogen. D'aqu¡ el perill dels canvis en l'estructura i la qu¡mica del s•l i el seu drenatge, com veurem en cap¡tols posteriors. s especialment perill¢s alterar el funcionament del m¢n vegetal, atŠs el seu paper capital en processos com la fixaci¢ de di•xid de carboni i de nitrogen. Tant el cicle del nitrogen, com els de l'oxigen o el carboni, s¢n cicles atmosfŠrics en els quals els components de l'aire desenvolupen un paper molt important. N'hi ha d'altres, com el del f•sfor, les reserves dels quals es troben en estat s•lid. En aquests cicles de sedimentaci¢, la matŠria s'ha d'obtenir de les roques de l'escor‡a terrestre. En tots aquests casos ens trobem amb cicles continus, tancats, amb un proc‚s de reciclatge total. F. Tres subsistemes: biogeoqu¡mica marina, ecosistemes terrestres i qu¡mica de les capes baixes de l'atmosfera Podem dir, en resum, que en el funcionament de cada cicle dels descrits podem observar la presŠncia de tres subsistemes: la biogeoqu¡mica marina, els ecosistemes terrestres i la qu¡mica que s'esdev‚ a les capes baixes de l'atmosfera. Els oceans i els seus ‚ssers vius (el que hom anomena biota) tenen un paper central en el cicle del carb¢ i d'altres nutrients. Contenen m‚s del 90% del carb¢ i dels nutrients no sedimentaris de la Terra i hom creu que eliminen almenys la meitat de les emissions de di•xid de carboni presents a l'atmosfera degudes a activitats humanes. Els oceans tenen una enorme capacitat calor¡fica i de transport, i, per aquesta ra¢, tenen gran influŠncia en la moderaci¢ de les fluctuacions i els gradients de latitud de les temperatures, una influŠncia important per a la qu¡mica i la biologia globals. Finalment, la barreja vertical de les capes altes dels mars i, en alguns indrets, l'emergŠncia d'aiges profundes riques en nutrients s¢n processos f¡sics cr¡tics per a l'activitat biol•gica. El paper dels ecosistemes terrestres ‚s tamb‚ essencial. S¢n claus, en aquest sentit, els processos f¡sics i biol•gics que governen la circulaci¢ dels elements en la biosfera. Aspectes tals com la productivitat i l'evoluci¢ de les espŠcies vegetals, animals i bacteriol•giques, la composici¢ interna de l'escor‡a terrestre o la presŠncia i la relativa acidesa de l'aigua fresca s¢n aspectes capitals en el funcionament dels cicles. Els gasos presents a les capes m‚s baixes de l'atmosfera (troposfera) s¢n components clau dels cicles biogeoqu¡mics i, en alguns casos, tenen un paper important en la transmissi¢ de la radiaci¢ solar i/o terrestre i constitueixen un lligam amb el sistema clim…tic. D'altra banda, tamb‚ s¢n molt importants els processos qu¡mics que s'esdevenen en les capes mitjanes de l'atmosfera (el que anomenem estratosfera): la producci¢ fotoqu¡mica d'oz¢ i les reaccions relacionades amb la seva destrucci¢ catal¡tica. Atesa la seva capacitat d'absorci¢ de la llum del sol, la distribuci¢ de l'oz¢ t‚ una gran influŠncia en la distribuci¢ i la circulaci¢ de la temperatura de l'estratosfera, i, en conseqŠncia, en els moviments que succeeixen al nivell de la troposfera. Serveix, a m‚s, com a protecci¢ dels organismes vius de l'escor‡a terrestre contra les perilloses radiacions ultraviolades del Sol. 2.2.3 La humitat global L'existŠncia abundant d'aigua diferencia la Terra dels altres planetes del sistema solar, i resulta cr¡tica per al manteniment de la vida. EL cicle de l'aigua t‚, com hem vist, un paper clau tant en el funcionament del sistema clim…tic com en el conjunt de cicles biogeoqu¡mics. Podem dir que connecta un sistema amb l'altre. Alguns exemples d'aquest paper s¢n els segents: - La distribuci¢ de la pluja, la neu, l'evaporaci¢ i els corrents fluvials determina l'extensi¢ i la distribuci¢ de la biosfera. - En sentit contrari, els canvis operats en l'escor‡a terrestre i en la productivitat biol•gica poden afectar els processos hidrol•gics locals i globals. -L'evaporaci¢ actua com a control termost…tic sobre la temperatura de l'aire local. -La neu i els gels ajuden a modular el sistema clim…tic i actuen com a indicadors del canvi clim…tic. -Els corrents fluvials relacionen l'escor‡a terrestre amb els oceans a partir de l'embarcament i el transport de sediments i nutrients. -L'aigua l¡quida i el gla‡ contribueixen a l'erosi¢ de la superf¡cie terrestre. Aix¡, doncs, malgrat que encara no coneixem prou b‚ com funciona el sistema de n£vols, neu i gla‡, i que no disposem de les dades adequades que ens permetin desenvolupar correctament el cicle de l'aigua, podem afirmar que la humitat global t‚ un paper clau en els sistemes naturals f¡sics en el seu conjunt. 2.3 Les interaccions entre els tres sistemes El sistema clim…tic, els cicles biogeoqu¡mics i la humitat global estan interrelacionats entre ells, com tamb‚ amb els factors que podr¡em anomenar ®externs¯ al sistema com s¢n el Sol o les erupcions volc…niques. Aquest ‚s el quadre global d'interrelacions elaborat pel doctor Francis P. Bretherton, president del ComitŠ de CiŠncies del Sistema Terrestre de la NASA, que integra el conjunt de sistemes i subsistemes que formen el sistema terrestre. Ens permet resumir i fixar les idees que hem desenvolupat fins aqu¡ (fig. I. I 1). Podem observar a la figura els dos grans sistemes que hem mencionat: el sistema clim…tic i els cicles biogeoqu¡mics. El sistema clim…tic integra tres subsistemes: la din…mica i la f¡sica atmosfŠrica, la din…mica oce…nica i l'energia i la humitat terrestres. Els cicles biogeoqu¡mics integren, com acabem de veure, tres subsistemes tamb‚: la biogeoqu¡mica marina, els ecosistemes terrestres i la qu¡mica troposfŠrica. Tots dos sistemes estan connectats o vinculats per la seva comuna dependŠncia de la humitat global, que regula i fa funcionar tot el sistema terrestre. Tamb‚ hi ha interrelacions entre els diferents subsistemes que acabem d'esmentar. D'altra banda, els processos qu¡mics i f¡sics que s'esdevenen a les parts altes de l'atmosfera (estratosfera) sembla que afecten tots dos sistemes: el sistema clim…tic i els cicles biogeoqu¡mics. Tamb‚ en ambd¢s casos, hi ha algunes forces externes que hi contribueixen de manera notable. El diagrama n'esmenta dues: el Sol i els volcans. Finalment, el diagrama esmenta algunes de les interinfluŠncies de les activitats humanes, essencialment a partir de l'emissi¢ de contaminants i de di•xid de carboni, com tamb‚ dels canvis efectuats en l'£s dels s•ls. Podem observar que afecten tant els cicles biogeoqu¡mics com el sistema clim…tic. La principal conclusi¢ del que hem dit ‚s aquesta: aquest teixit dens d'interrelacions fa que l'alteraci¢ d'un factor pugui propagar-se i estendre's al conjunt del sistema terrestre. Per• no avancem esdeveniments. De tot aix•, en parlarem en detall m‚s endavant.