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¿El aumento de dióxido de carbono atmosférico conducirá a insectos más grandes?

¿El aumento de dióxido de carbono atmosférico conducirá a insectos más grandes?


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Según tengo entendido, el aumento de dióxido de carbono atmosférico también aumentará los niveles de oxígeno. Eso me hace preguntarme si en un futuro cercano los insectos crecerán más de lo que son hoy, ya que su tamaño máximo está limitado por la profundidad con la que el oxígeno puede difundirse en su cuerpo.


Existe la teoría apoyada de que los insectos durante el período Paleozoico eran de mayor tamaño debido al mayor contenido de oxígeno en el aire.

El estudio agrega apoyo a la teoría de que algunos insectos eran mucho más grandes durante el período Paleozoico tardío porque tenían un suministro de oxígeno mucho más rico.

El período Paleozoico, hace unos 300 millones de años, fue una época de vida vegetal enorme y abundante e insectos bastante grandes: las libélulas tenían alas de dos pies y medio, por ejemplo. El contenido de oxígeno del aire fue del 35% durante este período, en comparación con el 21% que respiramos ahora, dijo Kaiser. Los investigadores han especulado que la mayor concentración de oxígeno permitió que los insectos crecieran mucho más.

Esto se debe a que cuando la concentración de oxígeno en la atmósfera es alta, el insecto necesita cantidades menores de aire para satisfacer sus demandas de oxígeno. El diámetro de la tráquea puede ser más estrecho y aún proporcionar suficiente oxígeno para un insecto mucho más grande, concluyó Kaiser.

Hay artículos similares que investigan la relación entre oxígeno y tamaño potencial máximo, como este artículo publicado en Naturaleza (1999):

La tendencia de algunos animales a ser más grandes en latitudes más altas ('gigantismo polar') no se ha explicado, aunque a menudo se ha atribuido a bajas temperaturas y metabolismo. […] Hemos analizado los datos de talla de 1.853 especies de crustáceos anfípodos bentónicos de 12 sitios en todo el mundo, desde polares hasta tropicales y marinos (plataforma continental) hasta ambientes de agua dulce. Encontramos que el tamaño potencial máximo (MPS) está limitado por la disponibilidad de oxígeno.

Otro artículo publicado en Actas apoya aún más esta teoría:

[…] Una variedad de hallazgos empíricos recientes apoyan un vínculo entre el oxígeno y el tamaño de los insectos, que incluyen: (i) la mayoría de los insectos desarrollan tamaños corporales más pequeños en la hipoxia, y algunos desarrollan y evolucionan tamaños más grandes en la hiperoxia; (ii) el desarrollo y la evolución de los insectos reducen su inversión proporcional en el sistema traqueal cuando viven en un PO2 más alto, lo que sugiere que existen costos significativos asociados con la estructura y función del sistema traqueal; y (iii) los insectos más grandes invierten una mayor parte de su cuerpo en el sistema traqueal, lo que puede generar mayores efectos de la PO2 en los insectos más grandes.

La pregunta que propones es muy interesante, aunque estoy seguro de que a estos insectos les llevaría miles de años adaptarse a este cambio de nivel de oxígeno (que en sí mismo, para alcanzar niveles prehistóricos, llevaría mucho tiempo) y a su vez volverse más grandes.

Este artículo, basado en el original APS papel, parece pensar que podrían aparecer insectos más grandes en el futuro si se elimina el factor limitante (en este caso, los niveles bajos de oxígeno).

Imagen de interacciones bióticas que modifican los efectos del oxígeno sobre el gigantismo de los insectos (PNAS, Chown 2012).


¿Cómo afecta el dióxido de carbono al medio ambiente?

El dióxido de carbono es esencial para la supervivencia de plantas y animales. Sin embargo, demasiado puede causar la muerte de toda la vida en la Tierra. Las plantas y los animales no solo necesitan ingerir dióxido de carbono, sino que también dependen del gas para mantenerlos calientes, ya que es un componente esencial de la atmósfera de la Tierra.

TLDR (demasiado tiempo no se leyó)

El dióxido de carbono juega un papel clave en la vida de las plantas y ayuda a mantener la tierra caliente. Sin embargo, el aumento de los niveles de dióxido de carbono en la atmósfera está relacionado con el calentamiento global.


Los insectos gigantes podrían reinar si solo hubiera más oxígeno en el aire

VIRGINIA BEACH, VA (11 de octubre de 2006) - La delicada mariquita de su jardín podría ser terriblemente grande si hubiera una mayor concentración de oxígeno en el aire, concluye un nuevo estudio. El estudio apoya la teoría de que algunos insectos eran mucho más grandes durante el período Paleozoico tardío porque tenían un suministro de oxígeno mucho más rico, dijo el autor principal del estudio, Alexander Kaiser.

El estudio, "Hoy no hay gigantes: el suministro de oxígeno traqueal a las patas limita el tamaño del escarabajo", se presentará el 10 y 11 de octubre en Comparative Physiology 2006: Integrating Diversity. La conferencia se llevará a cabo del 8 al 11 de octubre en Virginia Beach. La investigación fue realizada por Alexander Kaiser y Michael C. Quinlan de Midwestern University, Glendale, Arizona J. Jake Socha y Wah-Keat Lee, Argonne National Laboratory, Argonne, IL y Jaco Klok y Jon F. Harrison, Arizona State University, Tempe, AZ Harrison es el investigador principal.

El período Paleozoico, hace unos 300 millones de años, fue una época de vida vegetal enorme y abundante y de insectos bastante grandes: las libélulas tenían alas de dos pies y medio, por ejemplo. El contenido de oxígeno del aire fue del 35% durante este período, en comparación con el 21% que respiramos ahora, dijo Kaiser. Los investigadores han especulado que la mayor concentración de oxígeno permitió que los insectos crecieran mucho más.

Primero, un poco de trasfondo: los insectos no respiran como nosotros y no usan sangre para transportar oxígeno. Toman oxígeno y expulsan dióxido de carbono a través de agujeros en sus cuerpos llamados espiráculos. Estos orificios se conectan a los tubos de interconexión y ramificación, llamados tráqueas, explicó Kaiser.

Mientras que los humanos tienen una tráquea, los insectos tienen un sistema traqueal completo que transporta oxígeno a todas las áreas de su cuerpo y elimina el dióxido de carbono. A medida que el insecto crece, los tubos traqueales se alargan para llegar al tejido central y se ensanchan o aumentan para satisfacer las demandas adicionales de oxígeno de un cuerpo más grande.

Los insectos pueden limitar el flujo de oxígeno cerrando sus espiráculos. De hecho, una de las razones por las que los insectos son tan resistentes es que pueden cerrar sus espiráculos y vivir del oxígeno que ya tienen en sus tráqueas. Kaiser recordó una oruga que cayó en un balde de agua en su laboratorio. Cuando la criatura fue descubierta al día siguiente, los trabajadores del laboratorio pensaron que se había ahogado. Pero cuando sacaron su cuerpecito aparentemente sin vida del agua, se sorprendieron al verlo alejarse arrastrándose.

Las tráqueas crecen desproporcionadamente

Este experimento fue diseñado para descubrir:

  • cuánto espacio ocupa el sistema traqueal en los cuerpos de escarabajos de diferentes tamaños
  • si las dimensiones traqueales aumentan proporcionalmente a medida que los escarabajos crecen
  • si existe un límite para el tamaño que un escarabajo podría crecer en la atmósfera actual

Los investigadores utilizaron imágenes de rayos X para comparar las dimensiones traqueales de cuatro especies de escarabajos, que varían en tamaño desde 3 mm (Tribolium castaneum, aproximadamente una décima de pulgada) hasta aproximadamente 3,5 cm (Eleodes obscura, aproximadamente 1,5 pulgadas). Los escarabajos no existían durante el período Paleozoico, pero el equipo de Kaiser usó el insecto porque son mucho más fáciles de mantener en el laboratorio que las libélulas, que son bastante difíciles.

El estudio encontró que las tráqueas de los escarabajos más grandes ocupan una mayor proporción de sus cuerpos, aproximadamente un 20% más, de lo que predeciría el aumento de su tamaño corporal, dijo Kaiser. Esto se debe a que el sistema traqueal no solo se está alargando para alcanzar las extremidades más largas, sino que los tubos aumentan de diámetro o número para tomar más aire para manejar las demandas adicionales de oxígeno.

El aumento desproporcionado del tamaño de la tráquea alcanza un punto crítico en la abertura donde se encuentran la pierna y el cuerpo, encontraron los investigadores. Esta abertura solo puede crecer hasta cierto punto y limita el tamaño de la tráquea que la atraviesa. Cuando el tamaño de la tráquea es limitado, también lo es el suministro de oxígeno y también el crecimiento, explicó Kaiser.

Utilizando los aumentos desproporcionados que observaron entre los escarabajos, los investigadores calcularon que los escarabajos no podían crecer más de unos 15 centímetros. Y este es el tamaño del escarabajo más grande conocido: el escarabajo de cuernos largos del Titanic, Titanus giganteus, de América del Sur, que crece entre 15 y 17 cm, dijo Kaiser.

¿Y por qué la abertura entre el cuerpo y la pierna no limitaría también el tamaño de los insectos en la era Paleozoica? Después de todo, las libélulas y algunos otros insectos en ese entonces tenían la misma arquitectura corporal, pero eran mucho más grandes.

Esto se debe a que cuando la concentración de oxígeno en la atmósfera es alta, el insecto necesita cantidades menores de aire para satisfacer sus demandas de oxígeno. El diámetro de la tráquea puede ser más estrecho y aún proporcionar suficiente oxígeno para un insecto mucho más grande, concluyó Kaiser.

Embargado hasta el 11 de octubre de 2006

La Sociedad Estadounidense de Fisiología se fundó en 1887 para fomentar la biociencia básica y aplicada. La sociedad con sede en Bethesda, Maryland, tiene 10.500 miembros y publica 14 revistas revisadas por pares que contienen casi 4.000 artículos al año.

APS proporciona una amplia gama de programas y apoyo de investigación, educación y carrera para promover las contribuciones de la fisiología a la comprensión de los mecanismos de los estados sanos y enfermos. En 2004, APS recibió el Premio Presidencial a la Excelencia en Mentoría en Ciencias, Matemáticas e Ingeniería.

Descargo de responsabilidad: AAAS y EurekAlert! ¡no somos responsables de la precisión de los comunicados de prensa publicados en EurekAlert! por las instituciones contribuyentes o para el uso de cualquier información a través del sistema EurekAlert.


Pregunta sobre la parte sobre "contabilidad simple":

Supongo que si establecemos HE en 0, entonces NE-NA daría como resultado un deltaC de 0, que representa el equilibrio preindustrial. Esto me desconcierta: ¿Por qué la naturaleza (océanos, plantas, suelos) de repente es capaz de absorber 15 mil millones de toneladas más de CO2 con una atmósfera con

400ppm, en contraposición al equilibrio preindustrial con

Si decimos que hubo un equilibrio preindustrial con 280 ppm de CO2 en volumen, NE-NA = 0, pero el ciclo natural del carbono sigue funcionando. NE = NA = 770 GtCO2 pa.

Ahora estamos a 400ppm, habiendo bombeado algo así como 2200 GtCO2 a la atmósfera durante el siglo anterior y hemos visto que un poco más de la mitad es absorbido por los océanos y la biosfera, si dejamos de emitir mañana (HE = 0), el equilibrio no lo hará. lograrse durante un milenio más o menos. El nivel eventual de CO2 atmosférico estaría en algún lugar cercano a las 340 ppm.

Archer et al 2009 suele considerarse un estudio bastante definitivo sobre el tema.

Falkenherz para agregar a lo que MA ROger ya ha dicho, si desea un mecanismo específico, el transporte de dióxido de carbono entre la atmósfera y la superficie de los océanos es proporcional a la diferencia en la presión parcial de CO2 entre el aire y el océano. Por lo tanto, si aumentamos la presión parcial de CO2 en la atmósfera (por ejemplo, quemando combustibles fósiles), esta diferencia aumenta y pasa más CO2 de la atmósfera al océano que en la otra dirección. Esto hace que los océanos absorban más CO2 hasta que las presiones parciales vuelven a estar en equilibrio.

David Archer ha escrito un manual muy bueno sobre el ciclo del carbono, que vale la pena leer.

Gracias por las respuestas y perdón por la publicación doble, no tengo idea de cómo sucedió.

[Dikran Marsupial] no hay problema, se arregla fácilmente.

3) o tal vez sea codicia: http://www.the-one-project.net/survival_of_human_beings_and_the_danger_of_economic_growth.htm

CONTABILIDAD SIMPLE REVISADA "IT & rsquoS THE ANIMALS"

Contabilidad simple revisada "Son los animales"

La simple demostración contable de que el aumento de CO2 es provocado por el hombre es pura mierda.
Los animales y las plantas producen más de 220 GT de CO2 al año. Dejemos que & rsquos solo cambie algunas palabras. Dejemos que los humanos sean parte del término de la naturaleza NE (como lo somos nosotros) y que un grupo de especies animales A sea el que produzca algo de CO2 extra por una cantidad de 30 GT (ciertamente podemos encontrar algunas especies a las que culpar). Entonces tenemos el mismo resultado,
NE-NA = -15
pero ahora el CO2 agregado se atribuye a los animales, no a los humanos. ¿Por qué los seres humanos deberían ser los únicos responsables de toda la producción de CO2 añadido a la atmósfera? ¿Es esto una especie de conspiración contra los humanos? ¿Por qué no compartir la culpa entre todas las especies, animales y humanos incluidos?

De cualquier manera, los términos NE y NA se equilibrarán en el futuro (el CO2 se estabilizará como siempre lo hizo en la historia) y los humanos y los animales seguirán viviendo. Como es bien sabido, los niveles de CO2 han sido mucho más altos en la historia del planeta y la vida siguió creciendo a pesar de ello. Estoy harto de que los alarmistas y los escépticos ataquen a aquellos que tienen otra perspectiva sobre todo este tema y que, irónicamente, también son escépticos. Escépticos contra escépticos. ¿Qué tan feo se puede poner?

[TD] Por favor, no use mayúsculas, porque es el equivalente web de gritar. En su lugar, utilice los controles de formato en negrita y cursiva.

Chris, las plantas sacan carbono de la atmósfera. Los animales comen plantas. Los animales exhalan CO2. En general, los animales son neutrales en carbono, al igual que la respiración humana es neutra en carbono. Sin embargo, los seres humanos también están desenterrando y quemando miles de millones de toneladas de carbono que se ha almacenado en la Tierra durante cientos de millones de años. Estamos agregando el carbono del pasado al presente (y al futuro).

No está haciendo la contabilidad correctamente. No es suficiente simplemente producir CO2. Tienes que tener un intercambio neto de un depósito al otro.

Entonces, para que su ejemplo funcione, los organismos que respiran tendrían que causar una pérdida neta de carbono vegetal a la atmósfera. Para igualar el aumento observado de CO atmosférico2, tendrías que mover alrededor de 250 petagramos de carbono de la biosfera terrestre a la atmósfera (corriente - CO2 atmosférico preindustrial = 850 Pg - 600 Pg).

Es decir 40-60% de la biomasa vegetal terrestre viva actual (planta terrestre C

450 - 650p petagramos C según el IPCC.) Aproximadamente 2/3 de esa delineación en la biomasa terrestre habrían ocurrido desde 1970. Existe una gran incertidumbre en torno a las estimaciones de la biomasa vegetal con seguridad, pero puede apostar que habríamos notado una disminución tan masiva en tan poco tiempo.

Como se indica en el post, el CO2 La acumulación en la atmósfera está muy agotada en 14 C. Sabemos que, por lo tanto, tiene decenas de miles de años porque ese es el tiempo que tarda el 14 C en descomponerse por completo. Esa edad descarta todo excepto los combustibles fósiles.

Es una simple contabilidad al final. Realmente, los científicos no son tan estúpidos como para perderse algo tan obvio. Si los individuos lo hubieran sido, ¡puede apostar que sus competidores los llevarían a la tarea!

Chris636: Por supuesto, el nivel de CO2 eventualmente se estabilizará, cuando los humanos finalmente se queden sin combustibles fósiles para quemar. El problema es que los efectos nocivos de esos altos niveles de CO2 empeorarán mucho, mucho, durante mucho, mucho tiempo en la escala de tiempo de las vidas humanas, la civilización e incluso las especies. Consulte RealClimate para ver un par de publicaciones relevantes.

Chris626 escribió "La simple demostración contable de que el aumento de CO2 es provocado por el hombre es pura mierda".

así que todos los especialistas del ciclo del carbono del mundo están equivocados, ¡entonces no hay arrogancia! o)

"Dejemos que los humanos formen parte del término de la naturaleza NE (como somos)"

Esto es simplemente una tontería, si define a los humanos como parte de la naturaleza, la palabra "antropogénico", "artificial" y, en última instancia, "natural" no tiene ningún significado.

"Dejemos que un grupo de especies animales A sea el que produzca algo de CO2 extra en una cantidad de 30 GT"

La falla de este argumento es obvia. El dióxido de carbono que los animales producen a través de la respiración se deriva directa (en el caso de los herbívoros) o indirectamente (en el caso de los carnívoros) de la materia vegetal, que se construye a partir del dióxido de carbono extraído de la atmósfera. Por lo tanto, todos los animales simplemente devuelven a la atmósfera el carbono que se extrajo a través de la fotosíntesis y, por lo tanto, son esencialmente neutros en carbono. Ahora bien, si puede identificar una especie animal donde este no es el caso y está aumentando la cantidad de carbono que se mueve a través del ciclo del carbono, luego es posible que tenga el comienzo de una discusión.

"¿Por qué los humanos deberían ser los únicos responsables de toda la producción de CO2 que se agrega a la atmósfera? ¿Es esto algún tipo de conspiración contra los humanos? ¿Por qué no compartir la culpa entre todas las especies, animales y humanos incluidos?"

porque los humanos son los únicos animales que introducen carbono adicional en el ciclo del carbono extrayéndolo (en forma de combustibles fósiles) de la litosfera y quemándolo, lo que lo pone en la atmósfera.

Es bastante irónico que debas preguntar eso, dado que comenzaste tu publicación llamando "mierda" al trabajo de científicos eminentes.

Es triste que haya escépticos que ni siquiera pueden aceptar que el aumento de CO2 atmosférico se deba a emisiones antropogénicas cuando la evidencia es inequívoca e inequívoca. Si el entorno natural (incluidos todos los animales) fuera una fuente neta de carbono, el CO2 atmosférico aumentaría más rápido que las emisiones antropogénicas, ya que tanto la naturaleza como la humanidad serían fuentes netas. Sin embargo, sabemos con certeza que este no es el caso, las observaciones lo descartan por completo.

No quiero amontonarme, pero Chris626 solo está mirando una de las líneas de evidencia presentadas (equivocarse en la contabilidad). Si es "una mierda", entonces explique la evidencia isotópica y la acidificación del océano.

Si bien el planeta podría haber tenido niveles más altos en el pasado (pero también una entrada solar diferente), el problema es la tasa de cambio (porque la adaptación lleva mucho tiempo), no la temperatura final.

Todos: Por favor, no acumule ningún comentario futuro publicado por Chris626. El apilamiento de perros es innecesario e indecoroso. Además, está prohibido por la Política de comentarios de SkS.

chris626: Eliminé el primer comentario que publicaste en este hilo porque no cumplía con la Política de comentarios de SkS.

Tenga en cuenta que publicar comentarios aquí en SkS es un privilegio, no un derecho. Este privilegio puede rescindirse si la persona que publica la publicación considera que la adhesión a la Política de comentarios es opcional, en lugar de la condición obligatoria de participar en este foro en línea.

Tómese el tiempo para revisar la política y asegúrese de que los comentarios futuros la cumplan plenamente. Gracias por su comprensión y cumplimiento en este asunto.

Lo siento John ... ser escéptico está bien, pero en este caso estás equivocado ... no estoy diciendo que solo la humanidad está contribuyendo, sino que estoy diciendo lo que fabrican, ya que la revolución industrial ha contribuido enormemente ... ¿cómo no podría hacerlo? ?? Por cierto, enseñé varias clases universitarias voluntarias FYI por la noche varios años atrás, en su mayoría a adultos que no tenían idea de qué se trataba. mi dicho para aquellos que deben negar GCC ... es "bueno, supongo que tendremos que esperar y ver" ... sí, se está moviendo mucho más rápido de lo que la vieja madre naturaleza tenía en mente ... que tengas un buen día ... me alegro de haber encontrado y unido a este sitio..ciao

Estoy de acuerdo con que el CO2, 13C y 14C podrían atribuirse a la quema de combustibles fósiles. Pero los isótopos de oxígeno en la molécula de CO2 no se mencionan en las explicaciones.

¿Alguien puede explicar por qué los isótopos de CO2, 13C y 14C siguen una tendencia mientras que los isótopos de 18O de CO2 no muestran una tendencia clara?

[RH] Ancho de imagen fijo. Mantenga sus imágenes en 500px.

jlfqam @ 16, el contenido total de oxígeno en la atmósfera muestra una tendencia, como se muestra en este gráfico del IPCC TAR de 2001:

Notará que la tendencia es en partes por millón. El gráfico que muestra del isótopo d 18 O está en partes por mil, es decir, partes por mil. Una reducción de 30 ppm durante 10 años (como se muestra arriba), es decir, tres partes por cien de la escala, no se registrará en un gráfico escalado en partes por mil.

Gracias por la cifra de la evolución de la concentración atmosférica de O2.

Se puede ver una comparación de la variación simultánea de O2 (atm) con CO2 (atm) en los gráficos de las mediciones de Scripps

Lo siento, no expliqué adecuadamente las cifras, el cuarto gráfico se refiere a la composición del isótopo de oxígeno del átomo de O en la molécula de CO2 atmosférico,

la relación de isótopos 18O / 16O, en esta molécula se refiere a la relación de 12C18O16O + 12C18O2 (menos abundante) sobre 12C16O2, por ejemplo.

Según dos posibles fuentes de CO2, biomasa / quema de combustibles fósiles o fuentes oceánicas: (las ecuaciones no son estequiométricas)

En el primer caso, en combustión, la fuente de oxígeno es el oxígeno atmosférico (O2), que se produce por fotosíntesis y, en última instancia, contiene la composición isotópica del agua utilizada.

por organismos fotintéticos durante la reacción de fotólisis del agua: H2O = & gtO2 + (2H --- & gt azúcares (CnH2nO))

combustión #CnH (2n + x) + * O2 = & gt # C * O2 + H2 * O

#C tiene la firma isotópica del carbono orgánico combustible, y se mide en los gráficos 13C y 14C en la publicación anterior.

* O es la firma isotópica del O2 utilizado en la combustión, y se representa en el gráfico de 18O de las mediciones de CO2 (atm) de Scripps.

El segundo caso, la fuente marina de CO2, también tiene firmas isotópicas.

remineralización de materia orgánica de sedimentos orgánicos ricos en el fondo del océano $ CnH (2n + x) + ^ O2 = & gt $ C ^ O2 + H2 ^ O

$ C tiene la firma isotópica de la biomasa marina remineralizada, ya que su origen biogénico se agota en 13C y, dado que es antiguo, se agota principalmente en 14C, por lo que, en principio, es difícil distinguirlo del carbono de los combustibles fósiles.

^ O es la firma isotópica de las aguas oceánicas, ya sean profundas o poco profundas, cuando el bicarbonato o el CO2 disuelto se equilibran rápidamente con el agua.

En principio, la medición de la proporción de isótopos 18O en el CO2 atmosférico debería decirnos cuál de las dos fuentes es la dominante.

¿Cuál de las dos fuentes puede explicar las tramas de la publicación anterior 16.jlfqam?

jlfqam @ 18, los combustibles fósiles están completamente agotados en C14. Es decir, hay & Delta 14 C = -1000 por mill, según este gráfico:

En contraste, el & Delta 14 C de las aguas oceánicas abisales promedia alrededor de -160 por mill, con valores mínimos de alrededor de -240 por mill (Ver figura 1 aquí). Tomando esos valores mínimos, se necesitaría un aumento del CO2 atmosférico 4,2 veces mayor que el observado para obtener una reducción del C14 atmosférico equivalente a la observada como resultado de la combustión de combustibles fósiles. Por lo tanto, la evidencia del C14 por sí sola es suficiente para demostrar que la fuente principal del aumento de CO2 proviene de la combustión de combustibles fósiles.

Dicho esto, es una mala práctica depender de un solo indicador para realizar este tipo de determinaciones. De hecho, existen al menos 10 líneas de evidencia diferentes que nos ayudan a determinar la fuente del aumento del C14 atmosférico. Algunas líneas solo proporcionan evidencia con respecto a una única fuente potencial, mientras que otras brindan evidencia relevante para las cuatro teorías "principales". En general, ninguna línea de evidencia contradice solo una fuente de combustible fósil. Además, está fuertemente respaldado por cinco de las diez líneas de evidencia, y cuenta con un apoyo moderado por otras dos. Esta evidencia se analiza aquí y se resume en este cuadro:

No me he encontrado con una discusión de & Delta 18 O a este respecto, pero dada la fuerza de la evidencia de otras fuentes, estaría asombrado si mostrara algo diferente.

Publicaré la respuesta en la página del foro correspondiente. Lamento no haberlo encontrado primero.

En su publicación (29 de noviembre de 2016, # 19 arriba) escribió:

Dicho esto, es una mala práctica depender de un solo indicador para realizar este tipo de determinaciones. De hecho, existen al menos 10 líneas de evidencia diferentes que nos ayudan a determinar la fuente del aumento del C14 atmosférico.

Mi entendimiento era que los niveles (o en realidad la proporción) de C14 estaban disminuyendo ya que provienen de una fuente fósil. ¿Me equivoco o es posible que se haya referido al CO2?

KalleH @ 21, tienes toda la razón en que pretendía escribir ". Determinar la fuente de la [disminución] del C14 atmosférico". Gracias por darme cuenta de mi error.

En general, creo que muchas cosas suceden de forma natural. Pero, naturalmente, causan muy poco efecto si lo comparamos con las actividades humanas. El CO2 o dióxido de carbono es un gas incoloro que consta de carbono y oxígeno. Ocurre naturalmente en la atmósfera. Las plantas lo utilizan y los animales también lo producen en la respiración. Es uno de los principales gases de efecto invernadero emitidos por la combustión de combustibles fósiles. La quema de combustibles fósiles es una de las causas que hacen que el CO2 aumente, por lo que no podemos decir que el iCO2 provenga de forma natural porque el ser humano es quien controla todo, incluso nosotros podemos controlar que en los próximos 50 años cómo queremos que sea nuestro mundo. El investigador científico dice que los humanos están emitiendo CO2 a un ritmo dos veces más rápido que el aumento atmosférico (los sumideros naturales están absorbiendo la otra mitad). La naturaleza está absorbiendo más CO2 del que está emitiendo. Entonces, el porcentaje que aumenta el CO2 en nuestro mundo hoy debido a las actividades humanas, ya sea de manera directa o indirecta. Tiene más efecto que natural.

Mi pregunta es la siguiente: dado que la cantidad anual total de CO2 ha aumentado anualmente, la cantidad de CO2 de la Tierra también sigue aumentando. He visto informes que dicen que "nuestro" Co2 se absorbe a una tasa de aproximadamente el 55%. Eso es siempre todos los años. Si, como algunos suponen, todo el CO2 de la tierra se absorbe, en cantidades cada vez mayores, ¿cómo es que siempre queda nuestro 45%?

El 45% no está escrito en piedra. Utilizando los datos de MLO para el CO2 atmosférico y las estimaciones de emisiones del Global Carbon Project, el valor del 45% se ha mantenido prácticamente en el valor de varias décadas desde 1990. Durante el período 1960-90, la Fracción en el aire había aumentado lentamente desde un valor inicial. del 35%.

Hay muchos bamboleos en el camino. Durante el período desde 1959, las fracciones anuales en el aire han variado desde el 20% hasta el 80%. El Niño es un factor importante en estos movimientos, al igual que los grandes volcanes tropicales. Tomando promedios de varios años, el porcentaje todavía es un poco variable. Después del ascenso a 1990, hubo una breve caída brusca causada por la erupción de Pinatubo a principios de la década de 1990, un aumento en la década de 2000 debido a la alta incidencia de El Niño y luego una caída en la década de 2010 debido a todas las Niñas.

¿A dónde irá la fracción aérea en los próximos años? Si comenzamos a reducir la aceleración de nuestras emisiones, debería comenzar a disminuir, y disminuir más rápido si nuestras emisiones comienzan a disminuir. Tenga en cuenta que todos los movimientos evitarán una visión clara de tal gota durante algún tiempo.

Estoy teniendo problemas para hacer que algunas matemáticas salgan bien. La concentración de CO2 aumenta 2 ppmv / año. El flujo neto se expresa como 15 gigatoneladas / año.

Para el área de la superficie de la tierra, tomo un radio de 6.4e6 metros para obtener un área de 171e12 m 2. Convierto 14.7 lb / pulg 2 de presión atmosférica al nivel del mar a un valor métrico de 10.35e3 kg / m 2 o 10.35 ton / m 2. Cuando los multiplico, resulta en 1.771e15 toneladas para el peso total de la atmósfera. Una ppm de eso pesaría 1.771e9 toneladas o 1.771 gigatoneladas.

La atmósfera es principalmente nitrógeno molecular. Cada molécula tiene un peso de 28. El peso del CO2 es 44. Esto eleva el peso de una ppm por volumen a 2,78 gigatoneladas. El aumento de concentración dado en el artículo, 2ppmv / año representaría un peso de 5,56 gigatoneladas. Esto es bajo en un factor de casi tres del valor de 15 dado en el artículo.

Área incorrecta. Debiera ser Pi por 4, no Pi veces 4/3.

Gracias. Han pasado algunos años. Estaba confundiendo las fórmulas de área y volumen.

Los argumentos presentados son útiles y bastante completos, pero me sorprendió que el autor, dana1981, no abordara la que, en mi opinión, es la publicación científica más importante sobre este tema: & ldquoLa relación de fase entre el dióxido de carbono atmosférico y la temperatura global & rdquo por Ole Humlum , Kjell Stordahl y Jan-Erik Solheim en Global and Planetary Change 100: 51-69, 2013. Estos autores mostraron, utilizando series de tiempo de temperatura publicadas de múltiples fuentes y datos globales de CO2 y CO2 antropogénico que, para los años 1980 a 2011:

1. Hubo una buena correlación temporal entre el CO2 global y la temperatura del océano, la temperatura de la tierra, la temperatura global y la temperatura de la troposfera inferior, PERO el CO2 global SIGUIÓ la temperatura del océano, luego la temperatura de la tierra y luego la temperatura de la troposfera inferior, en ese orden, con retrasos de 9-12 meses.

2. Por el contrario, hubo una escasa correlación temporal entre las emisiones antropogénicas de CO2 y el CO2 global y la temperatura.

3. Si bien el CO2 antropogénico se emitió de manera abrumadora desde el hemisferio norte, la secuencia temporal de la variación de la temperatura del océano comenzó en el hemisferio sur, razonablemente cerca del ecuador, luego se extendió hacia el norte y el sur hacia los polos, siempre antes de la secuencia temporal del CO2 global.

Estas secuencias y correlaciones temporales cuidadosamente determinadas, basadas directamente en los datos publicados de temperatura y CO2, indican claramente una secuencia causal en la que los cambios de temperatura global PRECEDEN los cambios de CO2 global en 9-12 meses, comenzando con cambios en la temperatura de la superficie del océano y luego en la tierra. temperatura, luego la temperatura de la troposfera inferior. Estas observaciones son completamente OPUESTAS de lo que debería esperarse si las emisiones antropogénicas de CO2 estuvieran impulsando los niveles globales de CO2 y luego causando un aumento secundario de las temperaturas.

Entonces, aunque aprecio el balance de energía y otros argumentos presentados anteriormente, la causalidad requiere una secuencia temporal demostrada de cambios que los datos que describo aquí simplemente no respaldan. Me interesaría mucho su explicación de estas observaciones.

[TD] Humlum está equivocado. Escriba "Humlum" en el campo de búsqueda en la parte superior izquierda de esta (o cualquier) página de SkepticalScience.

mkrichew: Tener dificultades para comprender cómo el cambio anual de 2,4 ppm (o 19 mil millones de toneladas) de CO2 atmosférico se traduce en delta Catm = 18 mil millones de toneladas.

Yo diría que es un poco laxo sustituir 18 por 19 dentro del OP, pero dada la situación que describe el OP, no hace ninguna diferencia con el argumento presentado. los "19 mil millones de toneladas" figura en el OP se describe como "aproximadamente" el & DeltaCatm requerido para dar un aumento de + 2.4ppm (v) que se da como la tasa de aumento de CO2 "recientemente."

Podríamos ser más precisos y decir que un aumento de + 2.4ppm requeriría & DeltaCatm = 18.7 Gt (CO2), pero dados los bamboleos causados ​​por ENSO al aumento anual de CO2 atmosférico, es imposible ser tan preciso al respecto. El OP fue escrito en 2012 y la fuente de los datos de CO2 de MLO citados ESRL da un valor para el aumento anual de CO2 de MLO de 2012 como + 2.61ppm = 20.4Gt (CO2) aunque si se usa el promedio de los aumentos de 12 meses hasta 2012 para calcular un valor, el resultado es + 2.20ppm. O si el ESRL Global los datos se utilizan en lugar de los datos de MLO, y ESRL da DeltaCatm para 2012 como + 2.39ppm mientras que el promedio de los meses rinde + 2.00ppm = 15.6Gt (CO2). O una fuente alternativa del valor sería el 2012 y DeltaCatm del Global Carbon Project de 5.07Gt (C) = 18.6Gt (CO2) (aunque tenga en cuenta que las emisiones de LOC de 2012 están muy lejos de cero, que es la suposición hecha en el OP) .

Gracias por su amable respuesta. Como habrás adivinado, soy el autor de la teoría de Mike Krichew sobre las causas de las edades del hielo, que escribí algún tiempo después de que Al Gore publicara su documental "Una verdad incómoda" y los elementos conservadores respondieron como lo hizo el presidente Trump, sugiriendo una conspiración. En ese momento sugerí que una cola de cometa que refleja la luz del sol podría explicar el aumento de la insolación que calentaría los océanos y provocaría un aumento en los niveles de CO2 atmosférico que calentarían la atmósfera y calentarían aún más los océanos. En ese momento no creía mucho en la teoría de los ciclos de Milankovitch. Sin embargo, el otro día se me ocurrió que si la tierra es de hecho una forma de esperioide o elipsoide achatado, entonces puede ser posible que la tierra presente áreas de sección transversal de diferentes tamaños al sol durante el ciclo. Esto daría lugar a diferentes insolaciones. Alguien con talento para las matemáticas podría mostrar las diferentes áreas transversales si aún no lo ha hecho. Alguien más interesado en la ciencia celeste podría calcular dónde ocurren los mínimos y máximos de la sección transversal y trazarlos en el gráfico ligeramente sinusoidal del cambio climático a lo largo del tiempo. Si existe alguna correlación, entonces debería ser posible calcular y modelar el aumento de la insolación que se produce durante el ciclo. Si esto ya se ha hecho, una referencia sería buena.

[TD] Por favor, copie y pegue su comentario en un hilo relevante que encuentre escribiendo Milankovich en el campo de búsqueda en la parte superior izquierda de la página, por ejemplo, este.

He respondido a mkrichew en el lugar apropiado.


Los niveles más altos de dióxido de carbono promueven un mayor crecimiento de las plantas, pero menos nutrientes

COLUMBUS, Ohio - Puede parecer que los crecientes niveles de dióxido de carbono en la atmósfera tienen un lado positivo. Las plantas crecen más rápido.

Sin embargo, en muchas especies de plantas, la cantidad no es la calidad. La mayoría de las plantas están creciendo más rápido, pero tienen en promedio más almidón, menos proteínas y menos vitaminas clave, dijo James Metzger, profesor y presidente del Departamento de Horticultura y Ciencias de los Cultivos de la Facultad de Alimentos Agrícolas de la Universidad Estatal de Ohio. y Ciencias Ambientales (CFAES).

Este cambio ocurre porque el nivel actual de dióxido de carbono en la atmósfera es de 400 partes por millón, casi el doble de lo que era a mediados del siglo XVIII, el comienzo de la revolución industrial. Y sigue subiendo, estimulado por la quema de combustibles.

Al absorber dióxido de carbono y luz, una planta forma azúcares y almidones primero, luego otros nutrientes, como proteínas, grasas y antioxidantes. Aunque el dióxido de carbono es necesario para que las plantas vivan, demasiado dióxido de carbono puede reducir la cantidad de nutrientes valiosos que produce la planta, incluidos hierro, zinc y vitamina C.

"La pérdida de nutrientes, en particular de proteínas, es grave", dijo Metzger. "Eso no ayuda en el esfuerzo de las personas por comer dietas más equilibradas y aumentar su nutrición".

La carne animal y los productos lácteos son una fuente importante de proteínas para los seres humanos. Entonces, si los animales no obtienen suficiente proteína de las plantas, eso afectará lo que pueden producir como alimento.

Lo que está sucediendo es que un nivel más alto de dióxido de carbono en la atmósfera reduce la cantidad de fotorrespiración que ocurre en las plantas. Durante la fotorrespiración, las plantas absorben oxígeno del medio ambiente, liberan dióxido de carbono y producen productos de desecho, incluido el ácido glicólico, que una planta no puede utilizar. Para que la planta convierta el ácido glicólico en un producto que pueda usar, la planta tiene que realizar más fotosíntesis, el proceso mediante el cual las plantas usan la luz solar, el agua y el dióxido de carbono para crear glucosa, una forma de azúcar que las plantas necesitan para sobrevivir. .

Las bajas tasas de fotorrespiración, causadas por las mayores cantidades de dióxido de carbono, están asociadas con bajos niveles de estrés en las plantas, lo que, irónicamente, no es algo bueno. Eso es porque las plantas estresadas responden produciendo antioxidantes como las vitaminas C y E, así como niveles más altos de proteínas. Entonces, a medida que aumentan los niveles de dióxido de carbono en la atmósfera, hay menos fotorrespiración y, por lo tanto, menos estrés en las plantas. Y la reducción del estrés significa un mayor crecimiento, pero a un costo, una disminución en la calidad nutricional de las plantas.

“Esto se ha observado en muchas especies diferentes de plantas”, dijo Metzger.

Si la planta no produce suficientes antioxidantes, eso no solo es menos saludable para las personas que luego comen la planta, sino también para la capacidad de la planta para defenderse de las enfermedades, dijo Metzger. Las plantas pueden volverse más vulnerables a las enfermedades y a los insectos. Con menos nutrientes en las plantas, los insectos tienen que devorar más para obtener el mismo valor nutricional.

No todas las plantas reaccionan de la misma manera al aumento de los niveles de dióxido de carbono. Algunos cultivos, incluidos el maíz y la caña de azúcar, no disminuyen su valor nutricional en medio de niveles más altos de dióxido de carbono. Eso se debe a que su proceso de fotosíntesis difiere del de la mayoría de las otras plantas.

La temperatura también es un factor. Dependiendo de la temperatura, las plantas pueden reaccionar de diferentes formas a los altos niveles de dióxido de carbono. Los crecientes niveles de dióxido de carbono que están desencadenando más fotosíntesis pueden obstaculizar el crecimiento de algunas plantas cultivadas en temperaturas por debajo de los 59 grados Fahrenheit, como el trigo de invierno, dijo Katrina Cornish, investigadora académica de Ohio y presidenta de materiales emergentes de base biológica con CFAES.

Las plantas que crecen en condiciones climáticas cálidas también pueden verse obstaculizadas por un nivel elevado de dióxido de carbono. En temperaturas cálidas, muchas plantas se mantienen frescas abriendo ampliamente los poros en la parte inferior de sus hojas. Pero en una atmósfera con alto contenido de dióxido de carbono, los poros no se abren tanto, por lo que las plantas no pueden mantenerse frescas, dijo Cornish. Esto podría hacer que "las plantas se conviertan en bichos crujientes y mueran, cuando estén bien con niveles más bajos de dióxido de carbono", dijo.

“Las plantas necesitan tiempo para adaptarse al aumento de los niveles de dióxido de carbono. Y el aumento está ocurriendo tan rápido que las plantas no tendrán la oportunidad de adaptarse ".

A corto plazo, la fotosíntesis adicional impulsada por niveles más altos de dióxido de carbono puede generar pequeñas ganancias en la cantidad de hojas, tallos y brotes que produce un cultivo, pero no necesariamente en la parte del cultivo que se puede cosechar. Y a largo plazo, hará más daño que bien a las plantas, dijo Cornish.

“Habrá un punto de inflexión, y ese punto de inflexión es diferente para cada cultivo”, dijo Cornish.

Ya se ha demostrado que las plantas de arroz cultivadas con dióxido de carbono elevado producen más macollos, que incluyen los tallos y las hojas de la planta, pero menos granos y más pequeños.

Una forma de evitar que los niveles más altos de dióxido de carbono afecten el crecimiento y el rendimiento de las plantas es mediante el cruzamiento de plantas y la manipulación genética, señaló Metzger. Ambos podrían conducir a la creación de variedades de plantas cuyo crecimiento y niveles de nutrientes se verán menos afectados por las mayores cantidades de dióxido de carbono en el medio ambiente.

Se necesita más investigación para descubrir cómo una planta produce antioxidantes, dijo Metzger.

"Creo que es importante que hagamos un esfuerzo para comprender realmente cómo se controlan esas vías bioquímicas y cómo podemos manipularlas sin ningún efecto dañino en la planta".


¿Cómo exactamente causa el dióxido de carbono el calentamiento global?

“You Asked” es una serie en la que los expertos del Earth Institute abordan las preguntas de los lectores sobre ciencia y sostenibilidad. En los últimos años, hemos recibido muchas preguntas sobre el dióxido de carbono: cómo atrapa el calor, cómo puede tener un efecto tan grande si solo constituye un pequeño porcentaje de la atmósfera, y más. Con la ayuda de Jason Smerdon, un científico del clima del Observatorio Terrestre Lamont-Doherty de la Universidad de Columbia, respondemos varias de esas preguntas aquí.

¿Cómo atrapa el calor el dióxido de carbono?

Probablemente ya haya leído que el dióxido de carbono y otros gases de efecto invernadero actúan como una manta o un gorro, atrapando parte del calor que de otra manera la Tierra podría haber irradiado al espacio. Esa es la respuesta simple. Pero, ¿cómo exactamente ciertas moléculas atrapan el calor? La respuesta allí requiere sumergirse en la física y la química.

Diagrama simplificado que muestra cómo la Tierra transforma la luz solar en energía infrarroja. Los gases de efecto invernadero como el dióxido de carbono y el metano absorben la energía infrarroja, reemitiendo parte de ella hacia la Tierra y parte hacia el espacio. Crédito: Una corbata suelta en Wikimedia Commons

Cuando la luz solar llega a la Tierra, la superficie absorbe parte de la energía de la luz y la vuelve a irradiar en forma de ondas infrarrojas, que sentimos como calor. (Mantenga su mano sobre una roca oscura en un día cálido y soleado y podrá sentir este fenómeno por sí mismo). Estas ondas infrarrojas viajan hacia la atmósfera y escaparán de regreso al espacio si no hay obstáculos.

El oxígeno y el nitrógeno no interfieren con las ondas infrarrojas de la atmósfera. Eso se debe a que las moléculas son exigentes con el rango de longitudes de onda con las que interactúan, explicó Smerdon. Por ejemplo, el oxígeno y el nitrógeno absorben energía que tiene longitudes de onda compactas de alrededor de 200 nanómetros o menos, mientras que la energía infrarroja viaja en longitudes de onda más amplias y perezosas de 700 a 1.000.000 nanómetros. Esos rangos no se superponen, por lo que para el oxígeno y el nitrógeno, es como si las ondas infrarrojas ni siquiera existieran, dejaran que las ondas (y el calor) pasen libremente a través de la atmósfera.

Un diagrama que muestra las longitudes de onda de diferentes tipos de energía. La energía del Sol llega a la Tierra en su mayor parte como luz visible. La Tierra vuelve a irradiar esa energía como energía infrarroja, que tiene una longitud de onda más larga y lenta. Mientras que el oxígeno y el nitrógeno no responden a las ondas infrarrojas, los gases de efecto invernadero sí lo hacen. Crédito: NASA

Con CO2 y otros gases de efecto invernadero, es diferente. El dióxido de carbono, por ejemplo, absorbe energía en una variedad de longitudes de onda entre 2.000 y 15.000 nanómetros, un rango que se superpone con el de la energía infrarroja. A medida que el CO2 absorbe esta energía infrarroja, vibra y vuelve a emitir la energía infrarroja en todas direcciones. Aproximadamente la mitad de esa energía sale al espacio y aproximadamente la mitad regresa a la Tierra en forma de calor, lo que contribuye al "efecto invernadero".

Al medir las longitudes de onda de la radiación infrarroja que llega a la superficie, los científicos saben que el dióxido de carbono, el ozono y el metano están contribuyendo significativamente al aumento de las temperaturas globales. Crédito: Evans 2006 a través de Skeptical Science

Smerdon dice que la razón por la que algunas moléculas absorben ondas infrarrojas y otras no "depende de su geometría y composición". Explicó que las moléculas de oxígeno y nitrógeno son simples, cada una de ellas está formada por solo dos átomos del mismo elemento, lo que reduce sus movimientos y la variedad de longitudes de onda con las que pueden interactuar. Pero los gases de efecto invernadero como el CO2 y el metano están formados por tres o más átomos, lo que les da una mayor variedad de formas de estirarse, doblarse y retorcerse. Eso significa que pueden absorber una gama más amplia de longitudes de onda, incluidas las ondas infrarrojas.

¿Cómo puedo ver por mí mismo que el CO2 absorbe calor?

Como un experimento que se puede hacer en el hogar o en el aula, Smerdon recomienda llenar una botella de refresco con CO2 (tal vez de una máquina de refrescos) y llenar una segunda botella con aire ambiental. "Si los expone a ambos a una lámpara de calor, la botella de CO2 se calentará mucho más que la botella con solo aire ambiental", dice. Recomienda verificar la temperatura de la botella con un termómetro infrarrojo sin contacto. También querrá asegurarse de usar el mismo estilo de botella para cada una y de que ambas botellas reciban la misma cantidad de luz de la lámpara.

Un experimento más desafiante desde el punto de vista logístico que Smerdon recomienda implica colocar una cámara infrarroja y una vela en los extremos opuestos de un tubo cerrado. Cuando el tubo se llena con aire ambiental, la cámara capta el calor infrarrojo de la vela con claridad. Pero una vez que el tubo se llena con dióxido de carbono, la imagen infrarroja de la llama desaparece, porque el CO2 en el tubo absorbe y dispersa el calor de la vela en todas direcciones y, por lo tanto, difumina la imagen de la vela. Hay varios videos del experimento en línea, incluido este:

¿Por qué el dióxido de carbono deja entrar calor, pero no sale?

La energía entra en nuestra atmósfera como luz visible, mientras que intenta salir como energía infrarroja. En otras palabras, “la energía que llega a nuestro planeta desde el Sol llega como una moneda y sale en otra”, dijo Smerdon.

Las moléculas de CO2 realmente no interactúan con las longitudes de onda de la luz solar. Solo después de que la Tierra absorbe la luz solar y reemite la energía como ondas infrarrojas, el CO2 y otros gases de efecto invernadero pueden absorber la energía.

¿Cómo puede el CO2 atrapar tanto calor si solo constituye el 0,04% de la atmósfera? ¿No están las moléculas demasiado espaciadas?

Antes de que los humanos comenzaran a quemar combustibles fósiles, los gases de efecto invernadero naturales ayudaron a hacer habitable el clima de la Tierra. Sin ellos, la temperatura media del planeta estaría por debajo del punto de congelación. De modo que sabemos que incluso niveles naturales muy bajos de dióxido de carbono y otros gases de efecto invernadero pueden marcar una gran diferencia en el clima de la Tierra.

Hoy, los niveles de CO2 son más altos de lo que han sido en al menos 3 millones de años. Y aunque todavía representan solo el 0.04% de la atmósfera, eso aún suma miles de millones y miles de millones de toneladas de gas que atrapa el calor. Por ejemplo, solo en 2019, los seres humanos arrojaron 36,440 millones de toneladas de CO2 a la atmósfera, donde permanecerá durante cientos de años. Por lo tanto, hay muchas moléculas de CO2 para proporcionar una manta que atrape el calor en toda la atmósfera.

Además, "las trazas de una sustancia pueden tener un gran impacto en un sistema", explica Smerdon. Tomando prestada una analogía del profesor de meteorología de Penn State, David Titley, Smerdon dijo que “si alguien de mi tamaño bebe dos cervezas, mi contenido de alcohol en sangre será de aproximadamente 0,04 por ciento. Eso es justo cuando el cuerpo humano comienza a sentir los efectos del alcohol ". Los conductores comerciales con un contenido de alcohol en sangre del 0,04% pueden ser condenados por conducir bajo los efectos del alcohol.

"De manera similar, no se necesita tanto cianuro para envenenar a una persona", agrega Smerdon. "Tiene que ver con cómo esa sustancia específica interactúa con el sistema más grande y qué hace para influir en ese sistema".

En el caso de los gases de efecto invernadero, la temperatura del planeta es un equilibrio entre la cantidad de energía que ingresa y la cantidad de energía que sale. En última instancia, cualquier aumento en la cantidad de atrapamiento de calor significa que la superficie de la Tierra se calienta más. (Para una discusión más avanzada de la termodinámica involucrada, consulte esta página de la NASA).

Si hay más agua que CO2 en la atmósfera, ¿cómo sabemos que el agua no tiene la culpa del cambio climático?

El agua es de hecho un gas de efecto invernadero. Absorbe y reemite radiación infrarroja y, por lo tanto, calienta el planeta. Sin embargo, Smerdon dice que la cantidad de vapor de agua en la atmósfera es una consecuencia del calentamiento más que una fuerza impulsora, porque el aire más cálido retiene más agua.

“Sabemos esto a nivel estacional”, explica. "En general, es más seco en el invierno cuando nuestra atmósfera local es más fría, y es más húmedo en el verano cuando hace más calor".

A medida que el dióxido de carbono y otros gases de efecto invernadero calientan el planeta, se evapora más agua a la atmósfera, lo que a su vez eleva aún más la temperatura. Sin embargo, un hipotético villano no podría exacerbar el cambio climático intentando bombear más vapor de agua a la atmósfera, dice Smerdon. "Todo llovería porque la temperatura determina cuánta humedad puede retener realmente la atmósfera".

De manera similar, no tiene sentido tratar de eliminar el vapor de agua de la atmósfera, porque la evaporación natural impulsada por la temperatura de las plantas y cuerpos de agua lo reemplazaría inmediatamente. Para reducir el vapor de agua en la atmósfera, debemos bajar las temperaturas globales reduciendo otros gases de efecto invernadero.

Si Venus tiene una atmósfera con un 95% de CO2, ¿no debería ser mucho más caliente que la Tierra?

Gruesas nubes de ácido sulfúrico rodean a Venus e impiden que el 75% de la luz solar llegue a la superficie del planeta. Sin estas nubes, Venus estaría aún más caliente de lo que ya está. Crédito: NASA

La concentración de CO2 en la atmósfera de Venus es unas 2.400 veces mayor que la de la Tierra. Sin embargo, la temperatura promedio de Venus es solo unas 15 veces más alta. ¿Lo que da?

Curiosamente, parte de la respuesta tiene que ver con el vapor de agua. Según Smerdon, los científicos piensan que hace mucho tiempo, Venus experimentó un efecto invernadero desbocado que hirvió casi toda el agua del planeta, y el vapor de agua, recuerde, también es un gas que atrapa el calor.

"No tiene vapor de agua en su atmósfera, lo cual es un factor importante", dice Smerdon. "Y el otro factor importante es que Venus tiene todas estas locas nubes de ácido sulfúrico".

En lo alto de la atmósfera de Venus, explicó, las nubes de ácido sulfúrico bloquean aproximadamente el 75% de la luz solar entrante. Eso significa que la gran mayoría de la luz solar nunca tiene la oportunidad de alcanzar la superficie del planeta, regresar a la atmósfera como energía infrarroja y quedar atrapada por todo ese CO2 en la atmósfera.

¿No absorberán las plantas, el océano y el suelo todo el exceso de CO2?

Eventualmente ... en varios miles de años más o menos.

Las plantas, los océanos y el suelo son sumideros de carbono naturales: eliminan algo de dióxido de carbono de la atmósfera y lo almacenan bajo tierra, bajo el agua o en raíces y troncos de árboles. Sin la actividad humana, las grandes cantidades de carbono en los depósitos de carbón, petróleo y gas natural habrían permanecido almacenadas bajo tierra y en su mayoría separadas del resto del ciclo del carbono. Pero al quemar estos combustibles fósiles, los humanos agregan mucho más carbono a la atmósfera y al océano, y los sumideros de carbono no funcionan lo suficientemente rápido para limpiar nuestro desorden.

Un diagrama simplificado que muestra el ciclo del carbono. Crédito: Jack Cook / Institución Oceanográfica Woods Hole

Es como regar tu jardín con una manguera contra incendios. A pesar de que las plantas absorben agua, solo pueden hacerlo a una velocidad determinada, y si sigue corriendo la manguera contra incendios, su jardín se inundará. Actualmente, nuestra atmósfera y nuestro océano están inundados de CO2, y podemos ver que los sumideros de carbono no pueden mantenerse al día porque las concentraciones de CO2 en la atmósfera y los océanos están aumentando rápidamente.

La cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera (línea frambuesa) ha aumentado junto con las emisiones humanas (línea azul) desde el inicio de la Revolución Industrial en 1750. Crédito: NOAA Climate.gov

Desafortunadamente, no tenemos miles de años para esperar a que la naturaleza absorba la inundación de CO2. Para entonces, miles de millones de personas habrían sufrido y muerto por los impactos del cambio climático, habría extinciones masivas y nuestro hermoso planeta se volvería irreconocible. Podemos evitar gran parte de ese daño y sufrimiento mediante una combinación de descarbonización de nuestro suministro de energía, extracción de CO2 de la atmósfera y desarrollo de formas más sostenibles de prosperar.


¿Saltamontes hambrientos? Cómo el aumento de los niveles de dióxido de carbono puede promover un "apocalipsis de insectos"

Las calorías vacías pueden ser la perdición de los saltamontes. Muchas poblaciones de insectos están disminuyendo, y una nueva hipótesis provocativa sugiere que un problema es que los niveles crecientes de dióxido de carbono atmosférico (CO2) hacen que las plantas sean menos nutritivas. Eso podría significar problemas no solo para los insectos, sino también para los herbívoros de todos los tamaños.

Durante los últimos 5 años, varios estudios han documentado la disminución de las poblaciones de insectos, lo que ha provocado titulares sobre el “apocalipsis de los insectos” y llamados a incrementar los esfuerzos de conservación. No todo el mundo estaba convencido de que las poblaciones de insectos pueden tener auges y caídas, y las tendencias pueden variar según la especie. La semana pasada, por ejemplo, un metaanálisis de 166 poblaciones de insectos encontró que, aunque las especies terrestres están disminuyendo en general, los insectos acuáticos parecen estar bien. Pero un estudio en la pradera de Kansas ha convencido a Michael Kaspari, un ecologista de la Universidad de Oklahoma, de que el declive es real y que la "dilución de nutrientes" en las plantas podría ser un problema importante.

"Los artículos sobre la disminución de insectos hasta ahora no han estado probando mecanismos particulares para las disminuciones que pretenden mostrar, por lo que este mecanismo propuesto con datos concretos es extremadamente poderoso", dice Chelse Prather, bióloga conservacionista de la Universidad de Dayton. La dilución de nutrientes "podría ser un problema global", añade Roel van Klink, entomólogo del Centro Alemán para la Investigación Integrativa de la Biodiversidad, cuyo equipo realizó el análisis de las tendencias de los insectos la semana pasada.

Ellen Welti, postdoctorado de Kaspari, había estado analizando datos sobre 44 especies de saltamontes en la Konza Prairie Biological Station, una reserva nativa de pastos altos de 3487 hectáreas en el noreste de Kansas que es el sitio de un programa de investigación ecológica a largo plazo (LTER). Hizo un seguimiento de las tendencias de la población en dos encuestas de abundancia de saltamontes, una realizada en hábitats no perturbados de 1996 a 2017 y otra realizada de 2002 a 2017 donde pastaban los bisontes. Los auges y caídas de la población coincidieron con eventos climáticos importantes, como El Niño, una perturbación del Océano Pacífico que altera la temperatura y las precipitaciones. Pero cuando Welti tomó en cuenta esos eventos, quedó claro para ella y Kaspari que, a largo plazo, los saltamontes estaban disminuyendo, en un 30% durante 2 décadas. “De hecho, me sorprendió bastante”, recuerda Welti.

Ella y otros investigadores han asumido que la pérdida de hábitat y los pesticidas subyacen a la mayoría de las caídas reportadas en el número de insectos. Pero se cree que esos factores no están en juego en Konza Prairie.

Kaspari y Welti se preguntaron si otra tendencia global podría ser responsable. Aumento de CO2 concentraciones en el aire aceleran el crecimiento de las plantas. Pero como demostraron el científico de salud planetaria de la Universidad de Harvard, Samuel Myers y sus colegas en 2014, las plantas como el trigo, el maíz, el arroz y otros cultivos importantes que se cultivan bajo el CO en el futuro esperado2 Los niveles acumulan menos nitrógeno, fósforo, sodio, zinc y otros nutrientes que con el CO actual.2 niveles. La idea es que las raíces no pueden seguir el ritmo del crecimiento estimulado por el carbono adicional y, por lo tanto, no proporcionan un suministro adecuado de otros elementos.

Desde entonces, la mayor parte de la preocupación por la dilución de nutrientes se ha centrado en la salud humana. Dados los aumentos previstos en CO2, Las plantas “diluidas” podrían aumentar el número de personas en todo el mundo que no obtienen suficientes nutrientes en su dieta (ya son mil millones aproximadamente) en cientos de millones, dice Myers.

Pero él y otros se han preguntado sobre el impacto ecológico más amplio. "Es una pregunta de enorme importancia", dice Myers. "Como seres humanos, tenemos muchas opciones sobre lo que comemos, pero hay muchos animales que simplemente comen lo que comen".

En el Kansas LTER, otros investigadores habían recolectado y almacenado muestras de las diversas especies de gramíneas cada año. Entonces, Welti determinó concentraciones de 30 elementos en esas muestras. La biomasa de los pastos se duplicó en los últimos 30 años, pero el contenido de nitrógeno de las plantas disminuyó alrededor del 42%, el fósforo en un 58%, el potasio en un 54% y el sodio en un 90%, informó recientemente el equipo de Kaspari en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias. “Este documento es una buena señal de alerta para la comunidad científica”, dice la bióloga Arianne Cease de la Universidad Estatal de Arizona en Tempe.

Sebastian Seibold, un biólogo conservacionista de la Universidad Técnica de Munich que ha estado estudiando la disminución de insectos durante los últimos 10 años, advierte que la idea debe probarse en diferentes ecosistemas. “No podemos sacar conclusiones generales de ello”, dice. “En los paisajes alemanes, no hay evidencia de escasez de nutrientes”, agrega Wolfgang Wägele, taxónomo del Museo de Investigación Zoológica Alexander Koenig.

Sin embargo, otros sospechan que el trabajo indica un cambio radical. “El estudio demuestra muy bien cómo el cambio climático se suma al problema global de la disminución de insectos, incluso en áreas presuntamente no perturbadas”, dice Lars Krogmann, entomólogo sistemático de la Universidad de Hohenheim.

Kaspari predice que a medida que los investigadores analicen los conjuntos de datos que van Klink reunió para el estudio de la semana pasada, encontrarán que los herbívoros se encuentran entre las especies más devastadas en este declive. En Konza Prairie, Welti espera reforzar la hipótesis buscando una disminución de los nutrientes en los propios tejidos de los saltamontes. Los comedores de plantas más grandes, como elefantes, pandas y alces, también pueden estar en riesgo, dice Prather. “Si la dilución de nutrientes está generalizada, esto tiene enormes implicaciones para los organismos herbívoros en todas partes”.


¿El aumento de los niveles de dióxido de carbono realmente impulsará el crecimiento de las plantas?

Crédito: Shutterstock

Las plantas se han convertido en un tema poco probable de debate político.Muchas proyecciones sugieren que la quema de combustibles fósiles y el cambio climático resultante dificultarán el cultivo de suficientes alimentos para todos en las próximas décadas. Pero algunos grupos que se oponen a limitar nuestras emisiones afirman que niveles más altos de dióxido de carbono (CO₂) impulsarán la fotosíntesis de las plantas y, por lo tanto, aumentarán la producción de alimentos.

Nueva investigación publicada en Ciencias sugiere que predecir los efectos del aumento de los niveles de CO₂ en el crecimiento de las plantas en realidad puede ser más complicado de lo que nadie esperaba.

Para comprender lo que han descubierto los investigadores, se requiere un poco de información básica sobre la fotosíntesis. Este es el proceso que utiliza energía luminosa para impulsar la conversión de CO₂ en azúcares que impulsan el crecimiento de las plantas y, en última instancia, proporcionan los alimentos de los que dependemos. Desafortunadamente, la fotosíntesis tiene fallas.

Las moléculas de CO₂ y oxígeno tienen formas similares y el mecanismo clave que recolecta CO₂, una enzima con el pegadizo nombre de RuBisCO, a veces confunde una molécula de oxígeno con una de CO₂. Esto no fue un problema cuando RuBisCO evolucionó por primera vez. Pero hace unos 30 millones de años, los niveles de CO₂ en la atmósfera se redujeron a menos de un tercio de lo que habían sido. Con menos CO₂ alrededor, las plantas comenzaron a intentar recolectar moléculas de oxígeno por error con más frecuencia. Hoy en día, esto suele ser una pérdida sustancial de energía y recursos de una planta.

A medida que hace más calor, RuBisCO se vuelve aún más propenso a errores. El agua también se evapora más rápido, lo que obliga a las plantas a tomar medidas para evitar que se sequen. Desafortunadamente, evitar que el agua salga de sus hojas también detiene la entrada de CO₂ y, a medida que RuBisCO se queda sin CO₂, desperdicia más y más recursos de la planta al usar oxígeno en su lugar. A 25 ° C, esto puede consumir una cuarta parte de lo que produce la planta, y el problema se vuelve más extremo a medida que aumentan las temperaturas.

Sin embargo, algunas plantas desarrollaron una forma de evitar el problema bombeando CO₂ a las células donde se encuentra el RuBisCO para acelerar la fotosíntesis. Estas se conocen como plantas C4, a diferencia de las plantas C3 normales que no pueden hacer esto. Las plantas C4 pueden ser mucho más productivas, especialmente en condiciones cálidas y secas. Llegaron a dominar las praderas tropicales de la Tierra desde hace 5 a 10 millones de años, probablemente porque el mundo se volvió más seco en este momento y su uso del agua es más eficiente.

El maíz (maíz) y la caña de azúcar son plantas C4, pero la mayoría de los cultivos no lo son, aunque un proyecto financiado inicialmente por la Fundación Bill y Melinda Gates ha buscado mejorar los rendimientos del arroz agregándole maquinaria C4.

La mayoría de los modelos de cómo el crecimiento de las plantas y el rendimiento de los cultivos se verán afectados por el CO₂ liberado por la quema de combustibles fósiles han asumido que las plantas normales de C3 pueden funcionar mejor. Mientras tanto, RuBisCO en las plantas C4 ya recibe suficiente CO₂ y, por lo tanto, los aumentos deberían tener poco efecto sobre ellas. Esto ha sido respaldado por estudios previos a corto plazo.

El nuevo Ciencias el papel informa datos de un proyecto que ha estado comparando plantas C3 y C4 durante los últimos 20 años. Sus hallazgos son sorprendentes. Como se esperaba, durante los primeros diez años, las gramíneas C3 cultivadas con CO₂ adicional obtuvieron mejores resultados, pero sus equivalentes C4 no. Sin embargo, en la segunda década del experimento la situación se invirtió, con las plantas C3 produciendo menos biomasa con niveles más altos de CO₂ y las plantas C4 produciendo más.

Parece que este resultado desconcertante puede deberse a que a medida que pasaba el tiempo, se disponía de menos nitrógeno para fertilizar el crecimiento de las plantas en las parcelas C3 y más en las parcelas C4. Entonces, el efecto no se debió solo a las plantas en sí, sino también a sus interacciones con la química del suelo y sus microbios.

Estos resultados sugieren que la forma en que los cambios en el CO₂ afectan los ecosistemas establecidos probablemente sea compleja y difícil de predecir. Pueden insinuar que, a medida que aumenta el CO₂ en la atmósfera, los pastizales tropicales C4 podrían absorber más carbono del esperado, y los bosques, que son predominantemente C3, podrían absorber menos. Pero es probable que la imagen exacta dependa de las condiciones locales.

Lo que esto significa para la producción de alimentos puede ser más sencillo y menos reconfortante que a primera vista. Estos resultados provienen de pastos que sobreviven y continúan creciendo año tras año. Pero los cultivos de cereales actuales son "plantas anuales" que mueren después de una temporada y deben replantarse.

Como resultado, no tienen la oportunidad de desarrollar las interacciones del suelo que parecen haber impulsado el crecimiento de las plantas C4 en el experimento. No podemos esperar que nuestros problemas de seguridad alimentaria se resuelvan aumentando el rendimiento de los cultivos C4 en respuesta al CO₂, como sucedió en el experimento. Del mismo modo, la eventual caída de la biomasa observada en las parcelas C3 no debería ocurrir en los cultivos anuales C3.

Pero, como sabemos, las plantas C3 desperdician muchos más recursos a temperaturas más altas, por lo que cualquier aumento en la fotosíntesis debido al aumento de los niveles de CO₂ parece probable que al menos se anule por los efectos del calentamiento global que causará. Y eso sin tener en cuenta los cambios en los patrones de lluvia, como sequías más frecuentes. Las soluciones que parecen ser demasiado buenas para ser verdad en general lo son y, por el momento, parece que todavía es el caso de la idea de que los rendimientos de cultivos mejorados con CO₂ alimentarán al mundo.


Referencias

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AGRADECIMIENTOS

Este trabajo utilizó datos de covarianza eddy adquiridos y compartidos por la comunidad FLUXNET, incluidas estas redes: AmeriFlux, AfriFlux, AsiaFlux, CarboAfrica, CarboEuropeIP, CarboItaly, CarboMont, ChinaFlux, Fluxnet-Canada, GreenGrass, ICOS, KoFlux, LBA, NECC, OzFlux- TERN, TCOS-Siberia y USCCC. El procesamiento y la armonización de datos de covarianza eddy de FLUXNET fue llevado a cabo por el Clúster europeo de bases de datos de Fluxes, el Proyecto de gestión de AmeriFlux y el proyecto Fluxdata de FLUXNET.

El apoyo para esta investigación fue proporcionado por el Departamento de Recursos Hídricos de California, el Departamento de Energía de EE. UU., La Oficina de Ciencia e Investigación Biológica y Ambiental, y la subvención de sinergia del Consejo Europeo de Investigación ERC-SyG-2013-610028 IMBALANCE-P.

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