Dim03212023

Darrera actualitzacióDil, 13 Mar 2023 5pm

Back Estàs aquí:Inicio Medi Ambient Projectes Canvi climàtic i ecologia

Canvi climàtic i ecologia

30 anys d'R+D CSIC

L’any 1990 es va presentar el primer informe de IPCC sobre canvi climàtic. Què ha canviat des de llavors? Entre altres coses, s'han estudiat els límits de la vegetació per segrestar CO2, com influeix l'equilibri nitrogen/fòsfor i altres elements del sòl. I un treball recent ha revelat que les temperatures a l'Àrtic estan arribant a un llindar crític.

Amb els models integrats, s'estudia el canvi climàtic als ecosistemes com un tot, amb variables físiques, biològiques, químiques, econòmiques i sociològiques. A la imatge, cabres i ovelles pasturen, l'estiu passat, en plena sequera. Imatge: M.Fernández/CSIC Cataluña

Un dels canvis és la gran quantitat de dades disponibles i la capacitat per analitzar-les. També l’aparició de models integrats, que van més enllà del “clima” i estudien el canvi climàtic en els ecosistemes com un tot, amb variables físiques, biològiques, químiques, econòmiques i sociològiques.

“Tenim eines més potents que fa uns anys, tenim dades de satèl·lit, de més resolució de banda espacial, temporal i espectral. Tenim una gran quantitat de bases de dades i eines de ‘machine learning’ per treballar amb elles”, explica l’ecòleg Josep Peñuelas, investigador del CSIC al CREAF. Peñuelas és un dels ecòlegs amb més reconeixement internacional, guardonat amb els premis Rei Jaume I de Protecció del Medi Ambient (2015) i Premi Ramón Margalef d'Ecologia (2016).

Es fan realitat els escenaris més pessimistes

No obstant això, i en referència al primer informe de l’IPCC, “la ciència que teníem llavors ja era bona”, explica. “En l’informe definíem possibles escenaris diferents, dels quals malauradament s’estan fent realitat els més pessimistes.” Peñuelas, que actualment dirigeix la Unitat d’Ecologia Global CREAF-CSIC-UAB, va participar en el primer informe de l’IPCC.

Llavors ja es veia no sols l’increment de temperatures a escala global sinó també les alteracions en l’ús del sòl, de la coberta vegetal i de l’equilibri nitrogen/fòsfor del sòl, que afecta la productivitat de les plantes.

Límit en la capacitat dels embornals per segrestar CO2

També es veia en aquell moment que calia actuar l’abans possible, tot i que hi havia una certa por de ser catastrofistes i “vàrem ser massa optimistes, tot confiant en la capacitat de les plantes de segrestar carboni”. Al cap dels anys, els investigadors han pogut constatar que aquesta capacitat és limitada.

És el que es va mostrar en un treball a Nature Ecology en 2017, liderat per Josep Peñuelas. Els efectes positius de la fertilització pel CO2 i nitrogen que els humans aboquem a l’ambient, deia en el treball, que porten a un creixement de la vegetació i al seu torn  a l’augment de la capacitat d’absorbir carboni, tenen un límit. La capacitat dels embornals es redueix a causa de noves limitacions de nutrients, el canvi climàtic, els canvis en els usos del sòl, les altes temperatures i la sequera sense precedents.

Esbrinar les grans lleis de l’ecologia

Peñuelas assenyala que “encara tenim molt a millorar en el desenvolupament de la ciència de l’ecologia”. I es que hi ha moltes variables que interaccionen i poden portar a resultats inesperats. Hem d’esbrinar les grans lleis científiques de l’ecologia, de forma similar a les matemàtiques o la física.

En aquest sentit, l’any 2019, presentava una proposta de cinc lleis per als processos vitals de la Terra, processos que no poden sobrepassar els límits naturals dels recursos disponibles d’espai, matèria i energia. “La biologia es basa en el que es possible dins d’aquests límits fisicoquímics”, deia en el treball.

Les plantes també necessiten fòsfor, i si aquest és insuficient, no hi ha creixement de la coberta vegetal, cosa que de rebot acaba minvant la captura de diòxid de carboni atmosfèric i per tant retroalimentant l'escalfament climàtic i minvant la capacitat de produir aliments. Imatge: M.Fernández/CSIC Cataluña

Economia i sociologia en els models integrats ambientals

La recerca en canvi climàtic aborda actualment no sols les variables climàtiques. Es treballa en models integrats que inclouen també variables físiques, biològiques, químiques, econòmiques i sociològiques. I és que l’objectiu és preveure l’impacte del canvi climàtic en la societat i l’eficàcia de les possibles solucions.

Com en un treball recent en el que estimaven els efectes perjudicials en el rendiment dels cultius d’aliments i de biomassa. Alertaven que era urgent prendre mesures de mitigació, entre elles la captura i emmagatzematge de CO2, abans del 2040 preferiblement, per a evitar un canvi climàtic irreversible i greus crisis alimentaries.

Desequilibri entre el nitrogen, fòsfor i altres elements

Fa uns anys es pensava que l’ús creixent de fertilitzants permetia augmentar la productivitat de forma il·limitada o quasi. El que s’ha vist en els últims anys es que l’excés de nitrogen ha trencat l’equilibri nitrogen/fòsfor en els sòls. De fet, l’excés de nitrogen també pot suposar problemes de salut en les persones, segons un estudi el 2021.

Què hi te a veure això amb el canvi climàtic? Les plantes també necessiten fòsfor, i si aquest és insuficient, no hi ha creixement de la coberta vegetal, el que de retruc acaba minvant la captura de diòxid de carboni atmosfèric i per tant retro-alimentant l’escalfament climàtic i minvant la capacitat de produir aliments.

El nínxol ecològic ocupat per les diferents espècies d’animals o plantes ve definit pel seu us i contingut dels bioelements carboni, nitrogen, fòsfor, potassi, magnesi, sodi, zinc, entre d’altres

Però no és sols el fòsfor: hi ha tota una sèrie d’elements, l’equilibri dels quals és essencial per la supervivència de les plantes i dels ecosistemes en general. Cada organisme necessita d’aquests elements en unes quantitats determinades. L’any 2019, Peñuelas proposava en un treball que el nínxol ecològic ocupat per les diferents espècies d’animals o plantes ve definit pel seu us i contingut dels bioelements carboni, nitrogen, fòsfor, potassi, magnesi, sodi, zinc, entre d’altres.

Per un altra banda, un projecte del CSIC i el CREAF plantejava la necessitat d’aprofitar les propietats de les plantes silvestres, per millorar el rendiment agrícola i reduir els impactes de pesticides i fertilitzants industrials.

Incendi a l’Àrtic amb un front de 30 quilòmetres d’amplada. L’incendi es va detectar el 6 d’agost del 2020 a una latitud de 69.31°N. Imatge Sentinel-2 en color infrarojos. Foto satèl·lit processada per Adrià Descals i adquirida per l’Agència Espacial Europea.

 

Els inesperats incendis del permafrost

Les dades de satèl·lit i les eines informàtiques actuals permeten analitzar amb un alt nivell de precisió l’evolució del canvi climàtic. En un treball recent publicat a Science, van analitzar quatre dècades d’observacions de satèl·lit a l’Àrtic.

“Els resultats ens van agafar desprevinguts”, confessa Peñuelas, “perquè tenim tendència a pensar en progressions lineals i hem vist que no és així”. El treball revelava que les temperatures estan assolint un llindar crític en què “petits augments per sobre d’una mitjana d’estiu de 10 °C poden augmentar exponencialment la superfície cremada i les emissions associades”, explica Josep Peñuelas.

El treball, que té com a primer autor a Adrià Descals, del CSIC i CREAF, revela que el 2020 va ser l’estiu més càlid en quatre dècades. Que sols el 2019 i 2020 va cremar a l’Àrtic quasi la mateixa superfície que en les quatre dècades anteriors, que va suposar unes emissions totals de 412,7 milions de tones de CO2.

“Malauradament no reaccionem. No és sols la indiferència dels governants, és també la de la societat. Sols reaccionem quan ens fa mal alguna cosa, com amb la Covid."

“És importantíssima aquella zona perquè hi ha quantitats enormes de carboni emmagatzemat en el permafrost”, assenyala Peñuelas. Els incendis en el permafrost acceleren les emissions de CO2 a l’atmosfera però els incendis no han augmentat només a l’àrtic, hi ha més incendis arreu; tot va lligat a les condicions derivades de l’escalfament: fa més calor, s’evapora abans l’aigua, hi ha més sequera... Cal actuar amb urgència, conclou Peñuelas.

“Malauradament no reaccionem. No és sols la indiferència dels governants, és també la de la societat. Sols reaccionem quan ens fa mal alguna cosa, com amb la Covid. La part positiva és que a nivell científic som una comunitat més gran treballant-hi i hem fet grans passes en el coneixement”.

Referències:

Penuelas, J., Ciais, P., Canadell, JG., Janssens, I., Fernandez-Martinez, M., Carnicer, J., Obersteiner, M., Piao S., Vautard, R., Sardans, J. (2017). Shifting from a fertilization-dominated to a warming-dominated period. Nature Ecology & Evolution 1, 1438–1445. doi:10.1038/s41559-017-0274-8.  https://www.nature.com/articles/s41559-017-0274-8

Penuelas, J., Baldocchi, D. 2019. Life and the five biological laws. Lessons for global change models and sustainability. Ecological Complexity 38 (2019), 11-14. doi: 10.1016/j.ecocom.2019.02.001. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1476945X18301971

Penuelas, J., Fernández-Martínez, M., Ciais, P., Jou, D., Piao, S., Obersteiner, M., Vicca, S., Janssens, I.A., Sardans, J. 2019. The bioelements, the elementome and the “biogeochemical niche”. Ecology 100(5), 2019, e02652. doi: 10.1002/ecy.2652  https://esajournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/ecy.2652

Xu, S., Wang, R., Gasser, T. et al. Delayed use of bioenergy crops might threaten climate and food security. Nature 609, 299–306 (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-05055-8

Descals, A., Gaveau, D., Verger, A., Sheil, D., Naito, D., Peñuelas, J., 2022. Unprecedented fire activity above the Arctic Circle linked to rising temperatures, Science. https://www.science.org/doi/10.1126/science.abn9768