1

1. INTRODUCCIÓ A LES CIÈNCIES DE LA TERRA 1. EL MEDI AMBIENT El concepte de medi ambient podem dir que està de moda i que molt sovint és utilitzat pels mitjans de comunicació. Malgrat això, sovint és utilitzat d’una forma imprecisa o parcial, ja que presenta nombroses interpretacions: una interpretació tradicional correspondria a un simple espai, on es desenvolupa la nostra existència, però del qual no formem part. Per a l’economia, el medi ambient és una font de recursos naturals, un suport de les activitats productives i un receptor de residus. Per a un ecòleg, la suma dels factors biològics i físics que actuen sobre els organismes d’un ecosistema. La definició més acceptada en l’actualitat es va establir en la Conferència de les Nacions Unides sobre Medi Ambient (Estocolm, 1972) i diu així: “El medi ambient és el conjunt de components físics, químics, biològics i socials capaços de causar efectes directes o indirectes, en un termini de temps curt o llarg, sobre els éssers vius i les activitats humanes”. Si analitzem aquesta definició veurem que els factors que influeixen en el medi ambient i que interactuen entre sí són: � Físics. El relleu, la temperatura i la presència d’aigua

són els principals factors físics que determinen les característiques ambientals.

� Químics. La salinidad, el pH de l’aigua o del sòl, la concentració d’O2 i CO2, etc. afavoreixen o

impedeixen el desenvolupament d’uns determinats éssers vius. � Biològics. Els éssers vius estableixen diferents tipus de relacions entre ells, principalment de tipus

alimentari. La supervivència d’una espècie depèn dels éssers vius dels quals s’alimenta. � Socials i culturals. Aquest grup de factors és exclusiu de l’espècie humana. La forma de vida dels

éssers humans influeix tant sobre les persones com sobre els altres éssers vius que els envolten. Per exemple, l’establiment de nuclis urbans en zones antigament rurals implica canvis en les activitats humanes i en els hàbits de vida, que condicionen també la vegetació i la fauna.

Podem observar que el medi ambient no només inclou els elements naturals de la Terra, sinó també els elements socials i culturals protagonitzats per l’espècie humana. A més a més, contempla l’aspecte temporal del medi ambient, és a dir, que aquest canvia contínuament, bé per causes naturals o antropogèniques. Així apareix el concepte de medi natural (medi ambient no alterat per l’ésser humà), un medi en contínua transformació. El resultat és el medi ambient actual, un medi natural “domesticat” on amb prou feines queden vestigis del medi natural original. Els humans, més que “destruir” el medi ambient, el transformem i modifiquem en funció de les nostres necessitats.

2

Una part important de la humanitat actual vivim en una societat industrial altament complexa. Els avanços en medicina, agricultura, tecnologia, química, etc. han estat tan grans que s’ha produït una autèntica revolució, molt positiva, en la vida humana. El principal responsable d’aquest canvi profund ha estat la ciència i la tecnologia. Però en la segona meitat del segle XX ha aparegut, de forma un tant inesperada, una situació nova: els grans avanços científics han portat associats uns problemes importants: la civilització científica i tècnica ha anat alterant el medi ambient d’una forma tan poderosa que ha arribat a amenaçar l’equilibri del planeta i fins i tot la nostra supervivència i la d’altres espècies. Els problemes ambientals han passat a ser

protagonistes de la vida social i política en aquests darrers decennis i, per tant, el seu coneixement, amb rigor científic, és una necessitat per a qualsevol ciutadà. Precisament el gran interès pels problemes ambientals, ens ha fet entendre la importància de tenir una visió global de la Terra. Els éssers vius, els ecosistemes, el conjunt de la biosfera, la Terra, l’Univers, són sistemes complexos on s’estableixen nombroses relacions entre els seus components. Quan introduïm una modificació en un d’aquests sistemes, no és fàcil predir quines seran les conseqüències, ja que no es tracta de sistemes simples dels quals podem preveure el resultat amb exactitud. L’estudi del medi ambient és molt complex ja que cal integrar coneixements de la matèria inerta, dels éssers vius i les seves relacions, així com dels comportaments humans. Cal, doncs, un enfocament multidisciplinar. Per això, en l’estudi dels problemes ambientals s’uneixen moltes ciències diferents: la biologia, geologia, física, química i altres ciències són imprescindibles per al seu estudi, però també ho són l’economia, el dret, la religió, l’ètica, la política i altres ciències socials. Les matemàtiques són una eina imprescindible per a l’expressió i el tractament de les dades. L’origen dels estudis mediambientals està associat al desenvolupament científic de l’ecologia, tot i que ecologia no és sinònim de ciències ambientals. El medi ambient i el seu estudi és per a molts una ideologia, capaç d’englobar una ètica i una filosofia: aquesta idea és el germen d’un dels moviments socials més complexos i importants del nostre temps: l’ecologisme.

En la problemàtica ambiental serà molt habitual no trobar solucions úniques a les dificultats. De vegades hi haurà tot un ventall de solucions, i en altres ocasions no hi haurà cap solució clara i caldrà triar aquella que millor s’adapti a les circumstàncies d’aquell moment. Seria un error molt greu estudiar les ciències ambientals com si fossin un conjunt de receptes clares a uns problemes perfectament definits. Són, més bé, una oportunitat per discutir, consensuar i provar diferents solucions i formes de enfrontar-se amb el problema, després de conèixer bé tots els fets que afecten al problema que estem analitzant.

3

2. MÈTODE D’ESTUDI EN LES CIÈNCIES MEDIAMBIENTALS El coneixement científic La paraula ciència (del llatí scientia) significa conèixer o discernir. Indica el que es coneix a través de l’observació, l’estudi i l’experimentació. S’utilitza el terme “ciència” amb dos significats una mica diferents que convé distingir: per una banda per a designar el conjunt de coneixements adquirits a través de l’observació, l’estudi i l’experimentació; i per un altra banda, per a anomenar el mètode pel qual obtenim aquests coneixements. Les proposicions que fa la ciència tenen una sèrie de característiques: han de posseir precisió i objectivitat; usar un llenguatge especialitzat; i ser el resultat d’una anàlisi disciplinada i meticulosa de l’experiència. Fins a èpoques recents la ciència s’ha interessat, especialment, a buscar explicacions dels fenòmens naturals, fent preguntes del tipus de com s’originen les marees o els eclipsis o l’arc de Sant Martí. Però a partir del segle XIX es va iniciar l’estudi de fenòmens que eren produïts pel mateix científic, com l’electricitat o l’electromagnetisme. El domini d’aquests fenòmens artificials va dur a les aplicacions tècniques i industrials de la ciència, el que anomenem tecnologia. Avui dia les activitats industrials, i moltes que no ho són, depenen d’uns coneixements tecnològics aportats per la ciència, el que ha convertit a aquesta en un important poder dintre de la nostra societat. El mètode científic La ciència pretén descobrir l’ordre de la natura, tot utilitzant aquest coneixement per a la realització de prediccions sobre la seva evolució futura. La forma de procedir de la ciència segueix un mètode molt concret, l’anomenat mètode científic. El mètode científic posseeix una coherència interna que li permet la comprovació de tots els seus detalls i etapes. La seva principal característica consisteix en que totes les seves premisses, hipòtesis i conclusions admeten una verificació experimental repetible. Altres formes d’afrontar l’estudi de la realitat que ens envolta podrien ser l’art, la religió, la filosofia, la parapsicologia, etc. Aquestes disciplines no s’engloben dintre de les anomenades “ciències” perquè no segueixen el mètode científic com a norma de treball per a arribar a les conclusions en els seus estudis. El procediment fonamental del mètode científic seria el següent: 1- Plantejament del problema: és el començament de tota investigació científica. Pot ser causat per l’observació d’un fet o una estructura, o bé per una necessitat de tipus tècnic com, per exemple, una prospecció petrolífera. 2- Acumulació de dades al voltant del problema: consisteix en la recerca de bibliografia, cartografia, etc. sobre el tema que volem estudiar. Cal recordar el caràcter acumulatiu de la ciència: les investigacions s’inicien tot tenint en compte altres investigacions anteriors. 3- Formulació d’hipòtesis: una hipòtesi és una suposició que ha de ser verificada posteriorment mitjançant l’experimentació. Ha de servir, a més a més, per predir nous fets que permeten la seva

4

contrastació. Normalment, per a un mateix fet es formulen diferents hipòtesis; serà l’experimentació qui ens dirà quina era la correcta. 4- Disseny d’experiments controlats. Les experiències que han de corroborar les hipòtesis formulades han d’ésser dissenyades i realitzades sota unes determinades condicions, d’acord amb les dades de la hipòtesi. Els experiments només poden demostrar que algunes de les nostres hipòtesis són falses. Els experiments no podran demostrar mai que nostra hipòtesis és vertadera; solament podem afirmar que és la més útil trobada fins ara i que encara no s’ha trobat una prova que la invalidi. 5- Interpretació dels resultats i elaboració de lleis científiques o teories. Mitjançant les observacions es confirmen les hipòtesis de treball. Les hipòtesis complexes i que han rebut nombroses confirmacions reben el nom de teories. La construcció empírica de teories a partir d’observacions rep el nom de raonament inductiu, el qual ha estat la base de la ciència moderna. Hi ha una altra manera de construir el raonament científic, la forma hipotètica-deductiva, consistent en la realització de models (aplicació d’una hipòtesi prèviament a un cas concret) i observar si aquesta es confirma en aquests casos particulars. 6- Comunicació dels resultats. Es fa normalment a través de revistes, llibres, congressos especialitzats. Posen els nous descobriments a l’abast de la comunitat científica.

Observació Hipòtesi Experimentació Teoria

Plantejament del problema

Recollida de dades

Confirmació de la hipòtesi

El científic està condicionat per les limitacions dels equips d’experimentació i els instruments; per exemple, per l’augment dels microscopis. Els condicionaments socials són també molt importants. Les opinions dels col·legues i, sobretot, el pensament dominant de la societat en aquest moment, marquen de forma molt important el tipus de preguntes que el científic es planteja i les respostes que troba. Una vegada que el científic comença a treballar en un problema la inspiració deu estar acompanyada d’un treball sistemàtic i acurat. Per a assolir bons resultats fa falta una combinació complexa de raonaments i experiència. Models per entendre la complexitat Per estudiar i entendre quelcom complex cal utilitzar models que tinguin en compte només les propietats més importants i bàsiques. Un model és una representació simplificada de la realitat que permeten veure d’una manera clara i senzilla les diverses variables i les relacions que s’estableixen entre elles, de manera que es puguin comprendre les situacions complexes i puguem fer prediccions. Aquestes representacions es fan mitjançant esquemes, diagrames, gràfics, dibuixos o expressions matemàtiques. Si pretenem que el model sigui únicament la imatge d’un objecte, utilitzarem models estàtics, però els més utilitzats i interessants són els models dinàmics, que permeten descriure processos o fenòmens concrets. Un model pot ser tan senzill com una simple explicació amb paraules d’allò fonamental d’una realitat, és el model verbal. En altres models utilitzem diagrames on es dibuixen d’una forma simplificada els components del sistema tot assenyalant amb fletxes les accions d’uns sobre altres, es tracta de models gràfics. En els models numèrics s’utilitzen magnituds i equacions matemàtiques per a descriure amb exactitud els diferents components del sistema i les relacions entre ells. El desenvolupament dels ordinadors ha fet possible emprar una gran quantitat de dades i per això ara s’utilitzen, cada vegada més, models informàtics, on amb programes d’ordinador s’imita el funcionament dels sistemes

5

complexos. Aquest tipus de models són els més perfeccionats i han permès simular relativament bé, processos molt complicats com el funcionament de l’atmosfera. Gràcies a ells s’han aconseguit grans avanços com, per exemple, prediccions fiables del clima. Models caixa negra i caixa blanca En un model de sistema caixa negra el sistema real es representa com una caixa, dins de la qual no volem mirar i , per tant, únicament es fixem en les entrades i eixides d’energia i matèria, és a dir, en els intercanvis amb l’entorn. El primer que cal fer en dissenyar un sistema de caixa negra és marcar els seus límits, els quals, tot i que poden ser ficticis o arbitraris, ens ajuden a aïllar-lo de la resta. En un model de sistema caixa blanca, a més dels intercanvis amb l’entorn, també ens fixem en l’interior del sistema. Cal definir les variables que composen el sistema i unir-les amb fletxes que els relacionen entre si. Cal incloure únicament les variables que siguen necessàries, ja que si aquestes són moltes, el codel per claretat i és difícil de comprendre

Dues formes de pensament científic En el procedir científic hi ha dos tipus d’aproximacions les quals, tot i que poden semblar contraposades, són en realitat complementàries: reduccionisme i holisme. � La aproximació reduccionista o analítica tracta de

dividir l’objecte que estudiem en els seus components més senzills i observar el seu comportament. Així, per exemple, si desitgéssim comprendre el funcionament d’un rellotge desmuntaríem totes les seves peces i engranatges, i anotaríem amb cura on es troba cadascuna d’elles i quina és la seva funció particular, tot i que no podríem saber com funciona el conjunt. Aquest enfocament és vàlid fins que s’enfronta a problemes on les parts tenen grans interaccions entre elles (per exemple un organisme viu). L’estudi detallat de les parts d’una cèl·lula (molècules i orgànuls) no explica el comportament global d’aquesta.

� La aproximació holística o sintètica tracta d’estudiar

les relacions entre les parts, en lloc de detenir-se en els detalls. D’aquesta manera es manifesten les propietats que sorgeixen del comportament global (o sinèrgic) de tots els components i que no es troben presents en les parts per separat. Per exemple, les peces del rellotge no tenen la propietat de determinar l’hora, però sí el rellotge muntat com un tot.

6

Si bé les dues aproximacions no són excloents sinó complementàries (quan millor coneguem les parts, millor coneixerem el conjunt), resulta evident que les ciències ambientals requereixen un enfocament holístic. Per dur a pràctica un enfocament global o holístic s’utilitza una metodologia coneguda com a teoria general de sistemes, que es basa en observar i analitzar les relacions i interaccions existents entre les parts de l’objecte de estudi, i a partir d’aquestes, conèixer el comportament global del sistema com un tot. 3. LA TEORIA GENERAL DE SISTEMES Els sistemes són conjunts d’elements que es relacionen entre si per a assolir una fi determinada. Es poden considerar sistemes un ordinador o un automòbil, però també un ésser viu. Els sistemes presenten les característiques següents:

� Estan formats per elements.

� Cada element té una funció específica en el sistema, i es relaciona amb els altres elements.

� Tots els elements es coordinen per a desenvolupar una o diverses funcions, que reben el nom de propietats emergents.

� Els sistemes no estan aïllats, els arriba energia i matèria necessàries per al seu funcionament.

� Reben informació de l’exterior del sistema, que desencadena la seva activitat.

� Els sistemes també produeixen matèria i emeten energia i informació com resultat de la funció que desenvolupen.

� El resultat global d’un sistema sol ser major que la suma dels resultats de les parts que ho integren.

7

L’aplicació de la teoria general de sistemes i la simulació en models permeten també buscar la forma d’actuació adequada per a prevenir esdeveniments no desitjats. Tipus de sistemes Segons els intercanvis de matèria i energia, es poden diferenciar dos tipus de sistemes:

� Sistemes oberts, són aquells que intercanvien matèria i energia amb l’exterior. Per exemple, una planta.

� Sistemes tancats, són aquells que intercanvien només energia amb l’exterior, mentre que la matèria es recicla en els sistemes mateixos. Per exemple, un ordinador o el propi planeta Terra.

� Sistemes aïllats. En aquests sistemes no hi ha intercanvi de matèria ni de energia. En realitat no hi

ha cap sistema aïllat natural, però podem considerar com a sistema aïllat un aquari dins d’una caixa opaca hermèticament tancada i amb un aïllant tèrmic. De manera que no pot entrar ni eixir matèria ni energia. Amb el temps el sistema es degrada i l’ordre inicial esdevé un desordre d’àtons i molècules amb moviment aleatori.

Relacions en un sistema Els tipus de relacions causals que estableixen els elements d’un sistema poden ser: � Relacions simples: consisteixen en una inflüència unilateral d’una variable del sistema sobre una

altra, i poden ser directes, inverses i encadenades.

o S’anomenen directes si una desviació (augment o disminució) en un sentit d’una variable produeix una desviació en el mateix sentit en l’altra variable.

o Són inverses si una desviació en un sentit implica altra desviació en sentit contrari (un augment produeix una disminució i a la inversa).

8

o Les relacions encadenades es produeixen entre més de dues variables, encara que el resultat global serà de tipus directe o invers.

� Relacions complexes: apareixen quan una variable influeix sobre altra o altres i aquesta/es

determinen una variació de la primera; per tant, es forma una cadena de relacions causals en cercle, per la qual cosa es denomina al conjunt de relacions d’aquest tipus bucle de retroalimentació, de realimentació o feedback. La retroalimentació pot ser:

o Positiva: quan un increment d’una variable produeix un altre increment, en el mateix sentit, en una altra variable i aquesta, al seu torn provoca el mateix tipus de desviació en la primera variable.

o Negativa: els bucles de

retroalimentació negativa són els estabilitzadors dels sistemes. Quan una variable augmenta, provoca la disminució d’altra/es variable/s, Tenim l’exemple del termòstat de la calefacció: si la temperatura ambient és menor que la que hem programat, encendrà la calefacció, mentre que si es major, la desconnectarà. Amb aquest procediment aconseguim mantenir estable la temperatura. Els sistemes que s’equilibren mitjançant l’existencia d’un o més bucles de retroalimentació negativa es coneixen amb el nom de sistema homeostàtic.

9

L’energia en els sistemes Els sistemes segueixen les lleis de la termodinàmica, que són les que determinen els intercanvi de matèria i energia. � 1ª llei de la termodinàmica: conservació de l’energia: "l’energia ni es crea ni es destrueix,

solament es transforma d’una forma a una altra forma". Segons això, durant qualsevol transformació, la suma de l’energia interna d’un sistema més la de l’ambient extern roman constant, abans i després de la transformació. Per això, serà necessari que en tot sistema que modelem, l’energia entrant equivalgui a l’energia emmagatzemada dins del sistema més l’energia que surti. Tanmateix, en qualsevol transformació energètica, una certa quantitat d’energia s’allibera en forma de calor i, tot i que no desapareix, es perd a efectes pràctics, ja que no serveix per a realitzar un treball útil.

� 2ª llei de la termodinàmica: entropia. Sense entrar en precisions massa tècniques, podem dir que

és una mesura del grau de desordre d’un sistema. Un sistema tendeix a augmentar la seva entropia, és a dir, el seu grau de desordre, a menys que estigui rebent energia des de fora que li permeti mantenir l’ordre. Qualsevol conjunt d’objectes, com una habitació, pot servir d’exemple per a entendre aquest concepte. Amb el pas del temps tendeix a desordenar-se, a no ser que s’utilitzi energia en mantenir les coses al seu lloc.

Els organismes vius i els ecosistemes són sistemes que es mantenen ordenats amb el pas del temps perquè estan constantment rebent energia. Això es fa a costa d’augmentar el desordre general de l’Univers que és el que aporta l’energia.

4. EL SISTEMA TERRA La segona meitat del segle XX ha revolucionat la perspectiva que tenim els humans del nostre planeta. La ciència del sistema Terra ha sorgit a partir de l’era espacial, quan els humans hem pogut observar el nostre planeta des de l’exterior, i es tracta d’una aproximació holística a l’estudi de la Terra com un sistema format per components interacctius. De la mateixa manera que la fisiologia humana es pot explicar com un sistema de components en contínua interacció (sistema nerviós, endocrí, aparell circulatori, etc.), també la Terra pot ser entesa com un sistema de quatre components (atmosfera, biosfera, geosfera i hidrosfera).

10

La dinàmica del sistema Terra pot resumir-se en les idees bàsiques següents: � El sistema Terra té dues fonts d’energia: una és la calor de l’interior del planeta; l’altra és una

font externa, el Sol. � L’energia interna activa la circulació de la matèria dins de la geosfera: la seva dinàmica és

explicada per la teoria de tectònica de plaques i inclou processos com ara la mobilitat continental, la unió i fragmentació de continents, la formació de serralades i l’activitat volcànica i sísmica. La calor interna terrestre és, en darrer terme, qui origina el relleu terrestre.

� L’energia solar activa la circulació de matèria en l’atmosfera i la hidrosfera, i té en el cicle de

l’aigua un dels seus instruments més dinàmics. L’energia solar es troba en la base de tots els processos que intervenen en el modelatge del relleu (meteorització, erosió i transport).

� La gravetat exerceix un paper clau en la circulació de la matèria, tant en l’interior de la

geosfera, com en la superfície. Impulsa l’estratificació per densitats, condiciona el cicle de l’aigua i afavoreix l’anivellació del terreny.

� La biosfera constitueix el subsistema més complex i dinàmic del planeta. En últim terme, la seva

font energètica és el Sol i es troba en permanent interacció amb l’atmosfera, geosfera i hidrosfera. � L’activitat humana, de manera conscient o involuntària, està alterant el planeta.

Per a entendre el funcionament del sistema Terra i preveure el seu estat futur cal avançar en l’observació del sistema i fer models dels processos que hi tenen lloc, la qual cosa ens ajudarà a comprendre el clima i els sistemes biogeoquímics, és a dir, que inclouen les interaccions biològiques, físiques i químiques. Hi ha autors com J.E. Lovelock i L. Margulis que sostenen que els éssers vius (biosfera) van adquirir la capacitat de controlar el medi ambient global per cobrir les seves necessitats; de manera que la biosfera no és només un catàleg d’espècies sinó una entitat major que la suma de les seves parts. Aquesta gran criatura hipotètica, amb una capacitat homeostàtica de regular els processos relacionats amb la vida ha estat denominada Gaia, nom de la deessa grega de la mare Terra.

11

5. L’ÉSSER HUMÀ I EL MEDI Etapes en la relació humanitat-natura Les persones som els únics éssers vius capaços d'utilitzar sistemàticament els recursos naturals per superar les condicions desfavorables, en lloc d'adaptar-nos a elles com passa amb la resta dels organismes. Així doncs, hem creat un modus vivendi diferent al de qualsevol altra espècie, la civilització, que ens ha permès colonitzar la Terra i millorar notablement les nostres condicions de vida, encara que amb efectes negatius per a l'ambient. La nostra espècie (Homo sapiens ) es va originar a l’Àfrica fa uns 150.000 anys i es va anar extenent per tot el planeta, reemplaçant altres poblacions dels gènere Homo. És evident que els humans hem influït sobre la natura des del moment de la nostra aparició, però no en la mateixa mesura al llarg de la nostra curta història. En distingirem tres etapes el la relació entre els humans i la natura: � a. Etapa de caçador-recol·lector

És la etapa que ocupa un major període de temps. Durant aquesta etapa els humans vivien en societats petites, nòmades, dedicades a la caça i la recol·leció de vegetals. Utilitzaven com a font d'energia la seva força muscular amb l'ajut d'eines progressivament més perfeccionades i el foc (fusta, com a recurs). En aquestes condicions, la població humana es mantenia en equilibri (uns 5 milions d'humans), ja que un augment de la població en una determinada zona implicava una disminució dels aliments disponibles. La influència sobre l'ambient no era gaire superior a la d'altres espècies. En l'actualitat encara hi ha tribus perdudes que es troben en aquesta relació amb la natura.

� b. Etapa agrícola-ramadera

Fa uns 10.000 anys el panorama anterior va canviar amb l'aparició de l'agricultura i la ramaderia, autèntica revolució que va tallar la dependència directa de la natura per a obtenir aliments. Les societats es feien més complexes i sedentàries, cosa que va provocar una explotació més intensa de l'ambient. L'agricultura i la ramaderia possibilitaren la producció d'un excedent d'alimentació. Una de les conseqüències d'aquest fet és que els humans tenien temps per a dedicar-se a altres quefers i s'inicia un important desenvolupament tecnològic: descobriment dels metalls, tècniques d'irrigació, armes, rodes, etc. Com a fonts d'energia s'afegeixen a les anteriors, la tracció animal, la hidràulica i l'eòlica. Això suposà un increment important de la població (fins a 500 milions d'humans a la fi d'aquest període), la construcció de grans ciutats, el comerç, però també mecanismes de transformació ambiental com la deforestació, erosió del sòl, desaparició d'espècies, etc. Aquesta creixent degradació ambiental va quedar restringida a les zones més poblades, restant extenses zones sense patir aquesta influència antròpica.

12

� c. Etapa industrial-tecnològica El creixent esgotament dels recursos forestals va portar al descobriment d’una nova i més potent font d’energia: el carbó. Això va permetre, a mitjans del segle XVIII, la invenció de la màquina de vapor i l’inici de la revolució industrial. Les ciutats van crèixer desmesuradament en acollir la gent campesina que s’incorporava a les seves fàbriques. S’incrementà i universalitzà el comerç i, per tant, l’explotació de recursos naturals per tot el planeta. Tot i que la qualitat de vida era molt desigual, va haver un important augment de la població (7.000 milions en l’actualitat). Les fonts energètiques que s’anaven utilitzant en aquesta etapa es basaven fonamentalment en els resursos fòssils com el carbó i el petroli. Al mateix temps, comença a utilitzar-se l’energia elèctrica i s’inicia la construcció de pantans per obtenir l’electricitat. Finalment es desenvolupa la utilització de l’energia nuclear. La producció agrícola s’incrementa en utilitzar nova maquinària i així mateix la ramadera en introduir-se noves varietats genètiques.

La crisi ambiental: present i futur de les relacions de la humanitat amb el medi ambient En l’actualitat es considera que la humanitat és la principal força que influeix en el medi ambient, per sobre de les gegantines forces naturals que han estat actuant sobre la Terra des del seu origen. A més, la major part dels canvis induïts per l’home es fan a una velocitat sense precedents. Els grans progressos científic-tecnològics, el creixement de les indústries, l’explosió demogràfica i el desenvolupament de grans ciutats on viu gairebé la meitat de la població mundial han determinat pressions grandíssimes sobre el medi natural a nivell planetari, les quals poden conduir a la seva degradació irreversible i a l’exhauriment dels recursos. En termes ecològics, la civilització actual presenta tres fonts de perturbacions: � Alteracions dels cicles biogeoquímics. La quantitat de residus generats per l’activitat humana es

tan enorme que no pot ser reciclat pels descomponedors, i a més, l’acció d’aquests microorganismes es troba inhibida per la contaminació del sòl i les aigües. Cal afegir que molts productes industrials són substàncies no biodegradables.

� Modificació del flux energètic. La nostra civilització es caracteritza per un consum frenètic

d’energia, sobre tot als països desenvolupats, procedent dels combustibles fòssils. Aquesta despesa energètica ha accelerat la capacitat humana de transformació del medi ambient i ha provocat greus problemes com la contaminació, esgotament de recursos no renovables, etc.

� Pèrdua de la biodiversitat. La diversitat en els medis explotats per l’home es redueix

progressivament a causa de la creació d’espais urbans artificials, predomini dels monocultius, regressió dels boscos, etc. Aquesta acció es veu afavorida pel creixement exponencial de la població humana en l’actualitat.

Per a molts pensadors i científics la relació entre la humanitat i el medi ambient ha tocat sostre i, tot i els avanços tecnològics, s’està introduint en el sistema global un alt grau d’inestabilitat i incertesa. Caldrà doncs trobar una solució davant d’aquesta crisis global. Hi ha, a més una dificultat afegida: l’habituació a condicions ambientals progressivament deteriorades, el concepte de “normalitat” es va adaptant a aquesta pèrdua progressiva de qualitat ambiental.

13

Reflexiona. Fes una llista amb els problemes ambientals i els problemes socials més importants que afecten actualment a la humanitat:

Problemes ambientals Problemes socials

Solució als problemes ambientals actuals Davant els problemes ambientals generats per l’increment de la població, l’esgotament dels recursos i l’augment de la contaminació, cal donar una resposta. Les persones amb conceptes diferents del món poden arribar a conclusions diferents, ja que parteixen de suposicions molt diferents. Això explica por què hi ha tanta controvèrsia sobre allò que caldria fer-se amb els problemes ambientals. En la actualitat coexisteixen tres formes bàsicament diferents de desenvolupament que representen tres vies d’acció política completament divergents:

Explotació incontrolada Es basa en la idea que sempre hi haurà de tot, el planeta té uns recursos il·limitats i qualsevol tipus de mesures conservacionistes, a curt termini, són innecessàries, ja que el creixement

econòmic continu i els avanços tecnològics produiran, a la llarga, un món millor. El president Bush i la seva política energètica, per exemple.

Conservacionisme

La disminució de les reserves dels recursos no renovables (petroli) i la limitació d’altres de renovables (aigua), així com el gran nombre d’espècies en perill d’extinció, i una contaminació creixent dugueren a prendre consciència de que estàvem pagant un alt preu pel progrés econòmic; això va provocar l’aparició dels moviments ecologistes que postulaven un aturament del desenvolupament (creixement zero) per salvaguardar el medi. En la conferència d’Estocolm (1972) va quedar clar que l’única manera eficaç d’abordar els

problemes ambientals era des d’un punt de vista global. Tanmateix es va obrir una escletxa important entre els països pobres (sud) i els industrialitzats (nord). A més, havien començat a dubtar de dos dels postulats bàsics de l’etapa industrial: l’omnipotència humana que podia solucionar tots els problemes ambientals gràcies a la tecnologia i la idea que la natura és indestructible. Als països pobres els interessava desenvolupar-se econòmicament per eradicar la pobresa de la seva població i poder competir amb els països del nord i poder desfer-se del seu deute extern.

14

Desenvolupament sostenible Va ser plasmat en la conferència de Rio de Janeiro (1992) en un intent per fer compatible economia i ecologia (desenvolupament i conservació del medi). El desenvolupament sostenible pretén ocupar una posició a mig camí d'una economia de desenvolupament continu imparable i malbaratador i una economia totalment conservadora que propugna parar el creixement i estabilitzar l'ús de recursos.

Així, el desenvolupament sostenible el defineixen en l’informe de la conferència de Rio de Janeiro com “el desenvolupament que satisfà les necessitats de la generació present sense comprometre la capacitat de les generacions futures per a satisfer les seves pròpies necessitats”; i presenta una sèrie de trets que l’identifiquen:

� S'oposa als productes d’un sol ús i no degradables, a l'ús de

fonts d'energia contaminants (carbó, petroli, urani), a la deforestació, al sobrepastoreig, a l'esgotament dels mantells freàtics i al malbaratament i esgotament de recursos.

� Empra impostos i permisos de manera que els preus de mercat reflecteixin els seus costos veritables.

� Elimina subvencions governamentals per a activitats econòmiques que produeixin contaminació, malbaratament i esgotament de recursos.

� Sol·licita auditories ambientals per a tots els béns econòmics i publicita àmpliament els resultats.

� Afavoreix una transició demogràfica cap a una població mundial estable.

� Afavoreix una transició energètica, amb èmfasi en eficiència elevada, i l'augment en la dependència sobre recursos energètics renovables i perennes.

� Afavoreix una transició econòmica, des d'una societat dedicada a satisfer desitjos creats per uns pocs, cap a una societat preocupada per satisfer les necessitats bàsiques de tots.

� Afavoreix el reciclatge i la reutilització; la limitació de la descàrrega de deixalles a l'ambient, amb una taxa segons la qual aquests puguen ser degradats per processos naturals; la preservació de la biodiversitat biològica; l'ús de recursos renovables a un ritme sostenible.

� Afavoreix l'agricultura que conservi el sòl i aigua, afavoreixi el policultiu i emfatitzi l'ús de fertilitzants naturals i el control integral de plagues.

� Reconeix que l'economia és un subsistema de l’ecosfera, i integra l'economia i l'ecologia en la presa de decisions.

� Utilitza subvencions i impostos per a estimular la prevenció de contaminació, la conservació de recursos i la reducció de deixalles.

� Incrementa l'ajut dels països rics als pobres, de manera que ajudi als països menys desenvolupats a ser més autosuficients, en comptes de més depenents dels països desenvolupats.

15

Exercicis - Introducció a les Ciències de la Terra 1. Indica a quin tipus desenvolupament econòmic corresponen els models representats en els dibuixos següents:

A B C

2. A partir de la informació del text, fes una taula resum com la següent.

Explotació incontrolada Conservacionisme

Desenvolupament sostenible

Objectiu fonamental

Problemes que preocupen

Solucions proposades

Dificultats i crítiques al model

16

3. Explica cadascuna de les característiques del sistema “cotxe”.

4. Un equipament informàtic és un sistema. a) Indica amb un model de caixa les característiques d’un equipament informàtic com a sistema.

b) De quin tipus de sistema es tracta? c) Quins són els seus elements? d) Quines són les seves propietats emergents?

d) Com rep l’energia i com l’emet? f) Com rep la informació i com l’emet? g) Hi ha intercanvi de matèria en aquest sistema?

17

5. Indica quin tipus de relacions es troben representades als següents esquemes:

6. Resol les preguntes següents considerant el sistema “estany en el qual desemboca un riu” com un model de sistema caixa negra i només tenint en compte les variables: aigua, CO2, sediments, O2, nutrients, energia solar, precipitacions i evaporació. a) Identifica les variables com a entrades o sortides. b) Descriu de quin tipus de sistema (obert, tancat o aïllat) es tracta i per què. c) Identifica dues possibles relacions entre les variables indicades que componen el sistema. Quins tipus de relacions són? d) Quines variables es poden veure afectades directament pel fet que es construeixi un embassament per aprofitar l’energia hidràulica en el riu que hi desemboca?

18

7. Quin enfocament, reduccionista o holista, validaria la següent dita popular: “De vegades, els arbres no ens deixen veure el bosc”? 8. Anem a estudiar un model caixa blanca sobre la regulació del clima en la Terra on apareixen les principals variables que participen.

a) Assenyala sobre els cercles marcats, el tipus de bucle que s'estableix, tot dient les variables que els

constitueixen i la seva incidència sobre el clima. b) Classifica les variables en funció del subsistema terrestre al qual pertanyen. c) Suposa un escenari de simulació on minvi la radiació incident. Què faria el sistema Terra per mantenir

constant la temperatura? Per què? d) Què passaria en el cas d'un impacte d'un meteorit gran sobre la Terra? I en el cas d'una època d'intensa

activitat volcànica? e) Introdueix ara dues noves variables antròpiques que modifiquen el clima: contaminació atmosfèrica i

deforestació. Quina de les dues variables actua de manera semblant als volcans? Per què? Quins bucles es veurien reforçats per la introducció d'aquestes variables? Quines conseqüències climàtiques comportaria?

19

Gaia: és viva la Terra?

Gaia fou el nom suggerit pel novel·lista i premi Nobel William Golding al biòleg britànic James Lovelock, per a designar la seva hipòtesi sobre el comportament orgànic de la terra. Segons la primera formulació de Gaia, el conjunt de tots els organismes vius del planeta pot ser considerat com una única entitat vivent. Una entitat regulada homeostàticament, capaç de transformar l'atmosfera del planeta per a adequar-la a les seves necessitats globals. Una entitat amb facultats i poders que excedeixen de molt el que posseeixen les seves parts constitutives. Gaia té el poder, per exemple per a regular o modular la composició dels gasos que provoquen l'efecte hivernacle, la temperatura o l'acidesa de l'atmosfera. Ja al segle XVIII, James Hutton, conegut com el pare de la geologia, avançà una idea semblant en parlar de la Terra com a supraorganisme. La hipòtesi Gaia, totalment revolucionària, tingué el seu origen, segons explica el mateix Lovelock en la contemplació per primera vegada del nostre planeta blau des de l'espai i en les investigacions sobre atmosferes d'altres planetes, Mart i Venus. En paraules del propi Lovelock: "Si Gaia existeix, sabrem que els molts i diferents éssers vius que poblen aquest planeta, incloent-hi l'espècie humana, són les parts constitutives d'una vasta entitat que, en la seva plenitud, gaudeix del poder de mantenir les condicions gràcies a les quals la Terra és habitat adequat per a la vida" El 1969, Lovelock presentà la seva hipòtesi en la universitat de Princenton. La hipòtesi tingué poca acceptació, però Lynn Margulis, biòloga nord-americana, s'hi interessà. Des d'aleshores, ambdós científics han treballat conjuntament en l'elaboració de la hipòtesi Gaia, buscant proves i redefinint-la.

Déu anys més tard aparegué l'ara famós llibre "Gaia, a new look at life on Earth" (1979). En aquest llibre, la hipòtesi ja es presentava redefinida. Gaia és una entitat complexa que comprén el sòl, els oceans, l'atmosfera i el conjunt d'organismes vius de la Terra. El conjunt de tots aquests components constitueix un sistema cibernètic autoajustat per retroalimentació que s'encarrega de mantenir en el planeta un entorn físicament i químicament acceptable per a la vida. La hipòtesi presentava també el terme "homeostasi" per a descriure aquest manteniment d'unes condicions, fins a cert punt relativament constants, mitjançant control actiu. És evident el contrast entre la hipòtesi Gaia i les possicions clàssiques, segons les quals la vida i les condicions planetàries van seguir camins separats i la primera s'adaptà a les segones. Això ha portat a un enfrontament, encara no resolt, amb els membres de la comunitat científica defensors de la teoria clàssica, segons la qual, la vida s'adapta a un medi ambient determinat solament per les condicions físico-químiques. La hipòtesi Gaia ha iniciat un nou tipus de pensament de manera de veure la vida sobre la Terra. La concepció globalitzadora de la hipòtesi ultrapassa el terreny científic, i entra dins del terreny social, públic, transmetent un missatge d'unitat planetària, amb fonament ecològics, el qual es fa atractiu a un nombre de persones cada vegada més elevat. Arnald Marcer (1993) dins de l'enciclopèdia Biosfera. Volum 1 pàg: 100-103. Editorial Enciclopèdia Catalana. Barcelona.

a) En què consisteix la teoria Gaia?

b) Què som els éssers vius dintre de la teoria Gaia?

c) Què és la homeostasi?

20

d) Va tenir gran acceptació la teoria Gaia quan es va formular?

e) En quin sentit la teoria Gaia va canviar la forma de veure la vida sobre el planeta Terra?

Test - Encercla l’alternativa correcta.

1. Si estudiem una zona boscosa utilitzant el model de sistema obert i caixa negra haurem de considerar: a) Les entrades i sortides de matèria i energia.

b) Les entrades i sortides de matèria i el que

passi dins el sistema.

c) Les entrades i sortides d’energia i matèria i el.que passi dins el sistema.

d) Només les entrades i sortides d’energia.

2. En un sistema “bosc”, si augmenta la variable “tala” disminueix la superfície arbrada. Quin tipus de relació s’estableix entre aquestes dues variables? a) Inversa. b) Directa.

c) De realimentació positiva. d) De realimentació negativa.

3. Un exemple de bucle de realimentació positiva en un ecosistema seria la relació existent entre: a) Nombre de depredadors i nombre de preses en

l’ecosistema. b) Superfície afectada per incendis i

desforestació.

c) Població d’una espècie i naixements de la mateixa.

d) Contaminació de l’aigua i mortalitat de

peixos. 4. Respecte els models utilitzats pels científic podem dir que... a) Reprodueixen fidelment la complexitat de la

natura. b) No ajuden per a la predicció de situacions

futures.

c) Són simplificacions que imiten els fenòmens del món real.

d) És millor estudiar els sistemes complexos

sense utilitzar models, considerantt-los en tota la seva complexitat.

5. En relació als problemes ambientals podem assegurar que… a) Troben solució quan s’analitzen amb el

mètode científic reductiu que divideis els problemes grans en altres més petits.

b) Han de ser estudiats amb la col·laboració de

múltiples disciplines científiques.

c) Ja no arribem a temps de posar-hi remei, no cal preocupar-nos més.

d) En l’actualitat existeixen models informàtics

que prediuen amb fidelitat quasi total el comportament dels ecosistemes.