Cambio climático y ecosistemas

El cambio climático ha afectado negativamente tanto terrestres [1] y marina [2] ecosistemas , y se espera que afectar aún más muchos ecosistemas , incluyendo tundra , manglares , arrecifes de coral , [3] y cuevas . [4] El aumento de la temperatura global, la ocurrencia más frecuente de condiciones climáticas extremas y el aumento del nivel del mar son algunos de los efectos del cambio climático que tendrán el impacto más significativo. Algunas de las posibles consecuencias de estos efectos incluyen la disminución y extinción de especies, el cambio de comportamiento dentro de los ecosistemas, el aumento de la prevalencia de especies invasoras., un cambio de los bosques como sumideros de carbono a fuentes de carbono, la acidificación de los océanos, la interrupción del ciclo del agua y el aumento de la ocurrencia de desastres naturales, entre otros.

Los ecosistemas de la selva tropical son ricos en biodiversidad . Este es el río Gambia en Senegal 's Parque Nacional Niokolo-Koba .

El cambio climático está afectando a las ecorregiones terrestres . El aumento de la temperatura global significa que los ecosistemas están cambiando; algunas especies se ven obligadas a abandonar sus hábitats ( posiblemente a la extinción ) debido a las condiciones cambiantes, mientras que otras están prosperando. [5] Otros efectos del calentamiento global incluyen la disminución de la capa de nieve, el aumento del nivel del mar y los cambios climáticos, que pueden influir en las actividades humanas y el ecosistema . [5]

Dentro del Cuarto Informe de Evaluación del IPCC , los expertos evaluaron la literatura sobre los impactos del cambio climático en los ecosistemas. Rosenzweig y col . (2007) concluyó que durante las últimas tres décadas, el calentamiento inducido por el hombre probablemente había tenido una influencia perceptible en muchos sistemas físicos y biológicos (p. 81). [6] Schneider y col . (2007) concluyó, con muy alta confianza , que las tendencias regionales de temperatura ya habían afectado a especies y ecosistemas de todo el mundo (p. 792). [7] También concluyeron que el cambio climático resultaría en la extinción de muchas especies y una reducción en la diversidad de ecosistemas (p. 792).

  • Ecosistemas terrestres y biodiversidad : Con un calentamiento de 3 ° C, en relación con los niveles de 1990, es probable que la vegetación terrestre global se convierta en una fuente neta de carbono (Schneider et al ., 2007: 792). Con gran confianza, Schneider et al . (2007: 788) concluyó que un aumento de la temperatura media global de alrededor de 4 ° C (por encima del nivel de 1990-2000) para 2100 conduciría a grandes extinciones en todo el mundo.
  • Ecosistemas marinos y biodiversidad : Con muy alta confianza, Schneider et al . (2007: 792) concluyó que un calentamiento de 2 ° C por encima de los niveles de 1990 resultaría en una mortalidad masiva de los arrecifes de coral a nivel mundial. Además, varios estudios que tratan con organismos planctónicos y modelos han demostrado que la temperatura juega un papel trascendental en las redes tróficas microbianas marinas, que pueden tener una profunda influencia en la bomba de carbono biológico de los ecosistemas planctónicos pelágicos y mesopelágicos marinos. [8] [9] [10]
  • Ecosistemas de agua dulce : por encima de aproximadamente 4 ° C de aumento en la temperatura media global para 2100 (en relación con 1990-2000), Schneider et al . (2007: 789) concluyó, con gran confianza, que muchas especies de agua dulce se extinguirían.

Extinción

Al estudiar la asociación entre el clima de la Tierra y las extinciones durante los últimos 520 millones de años, los científicos de la Universidad de York escriben: "Las temperaturas globales predichas para los próximos siglos pueden desencadenar un nuevo 'evento de extinción masiva', donde más del 50 por ciento de los animales y las plantas las especies serían aniquiladas ". [11]

Muchas de las especies en riesgo son la fauna ártica y antártica, como los osos polares [12] y los pingüinos emperador . [13] En el Ártico, las aguas de la Bahía de Hudson están libres de hielo durante tres semanas más que hace treinta años, lo que afecta a los osos polares , que prefieren cazar en el hielo marino. [14] Las especies que dependen de las condiciones climáticas frías, como el halcón gerifalte y los búhos níveos que se alimentan de lemmings que aprovechan el frío invierno, pueden verse afectadas negativamente. [15] [16] Los invertebrados marinos alcanzan un crecimiento máximo a las temperaturas a las que se han adaptado, y los animales de sangre fría que se encuentran en latitudes y altitudes altas generalmente crecen más rápido para compensar la corta temporada de crecimiento. [17] Las condiciones más cálidas que las ideales dan como resultado un mayor metabolismo y la consecuente reducción del tamaño corporal a pesar del aumento de la búsqueda de alimento, lo que a su vez eleva el riesgo de depredación . De hecho, incluso un ligero aumento de la temperatura durante el desarrollo afecta la eficiencia del crecimiento y la tasa de supervivencia de la trucha arco iris . [18]

Los estudios mecanicistas han documentado extinciones debido al cambio climático reciente: McLaughlin et al. documentó dos poblaciones de mariposas mariposas de la bahía amenazadas por el cambio de precipitación. [19] Parmesan afirma, "Se han realizado pocos estudios a una escala que abarque una especie completa" [20] y McLaughlin et al. coincidió en que "pocos estudios mecanicistas han relacionado las extinciones con el cambio climático reciente". [19] Daniel Botkin y otros autores en un estudio creen que las tasas de extinción proyectadas están sobreestimadas. [21] Para conocer las extinciones "recientes", consulte Extinción del Holoceno .

Muchas especies de plantas y animales de agua dulce y salada dependen de las aguas alimentadas por glaciares para garantizar un hábitat de agua fría al que se hayan adaptado. Algunas especies de peces de agua dulce necesitan agua fría para sobrevivir y reproducirse, y esto es especialmente cierto con el salmón y la trucha degollada . La escorrentía reducida de los glaciares puede conducir a un flujo de corriente insuficiente para permitir que estas especies prosperen. El krill oceánico , una especie fundamental, prefiere el agua fría y es la principal fuente de alimento para mamíferos acuáticos como la ballena azul . [22] Las alteraciones de las corrientes oceánicas , debido al aumento de las entradas de agua dulce del deshielo de los glaciares, y las posibles alteraciones de la circulación termohalina de los océanos del mundo, pueden afectar las pesquerías existentes de las que también dependen los seres humanos.

La zarigüeya lemuroide blanca , que solo se encuentra en los bosques montañosos de Daintree en el norte de Queensland, puede ser la primera especie de mamífero en extinguirse por el calentamiento global en Australia. En 2008, la zarigüeya blanca no se ha visto en más de tres años. Las zarigüeyas no pueden sobrevivir a temperaturas de más de 30 ° C (86 ° F), que ocurrieron en 2005. [23]

Un estudio de 27 años de la colonia más grande de pingüinos de Magallanes en el mundo, publicado en 2014, encontró que el clima extremo causado por el cambio climático es responsable de la muerte del 7% de los polluelos de pingüino por año en promedio, y en algunos años el cambio climático estudiado representó hasta el 50% de todas las muertes de pollitos. [24] [25] Desde 1987, el número de parejas reproductoras en la colonia se ha reducido en un 24%. [25]

Además, el cambio climático puede alterar las asociaciones ecológicas entre las especies que interactúan, a través de cambios en el comportamiento y la fenología, o mediante el desajuste de nichos climáticos. [26] La interrupción de las asociaciones especie-especie es una consecuencia potencial de los movimientos impulsados ​​por el clima de cada especie individual en direcciones opuestas. [27] El cambio climático puede, por tanto, conducir a otra extinción, más silenciosa y mayoritariamente pasada por alto: la extinción de las interacciones de las especies. Como consecuencia del desacoplamiento espacial de las asociaciones especie-especie, los servicios de los ecosistemas derivados de las interacciones bióticas también están en riesgo de desajuste de nichos climáticos. [26]

Cambio de comportamiento

El aumento de las temperaturas está comenzando a tener un impacto notable en las aves, [28] y las mariposas han desplazado sus rangos hacia el norte 200 km en Europa y América del Norte. El rango de migración de los animales más grandes puede verse limitado por el desarrollo humano. [29] En Gran Bretaña, las mariposas de primavera aparecen un promedio de 6 días antes que hace dos décadas. [30]

Un artículo de 2002 en Nature [31] examinó la literatura científica para encontrar cambios recientes en el rango o comportamiento estacional de las especies de plantas y animales. De las especies que mostraron cambios recientes, 4 de cada 5 cambiaron sus áreas de distribución hacia los polos o altitudes más altas, creando "especies refugiadas". Las ranas se reproducían, las flores florecían y las aves migraban un promedio de 2,3 días antes cada década; mariposas, pájaros y plantas avanzando hacia los polos en 6,1 km por década. Un estudio de 2005 concluye que la actividad humana es la causa del aumento de temperatura y el cambio de comportamiento resultante de las especies, y vincula estos efectos con las predicciones de los modelos climáticos para validarlos. [32] Los científicos han observado que el pasto antártico está colonizando áreas de la Antártida donde anteriormente su rango de supervivencia era limitado. [33]

El cambio climático está provocando un desajuste entre el camuflaje de la nieve de los animales árticos, como las liebres con raquetas de nieve, y el paisaje cada vez más libre de nieve. [34]

Especies invasivas

Buffelgrass ( Cenchrus ciliaris ) es una especie invasora en todo el mundo que está expulsando a las especies nativas. [35]
Se ha descubierto que el cambio climático antropocéntrico provoca el aumento de la temperatura y las precipitaciones en una variedad de ecosistemas. Se prevé que el cambio drástico de estos factores climáticos conducirá a la desestabilización de los ecosistemas. El cambio climático causado por el hombre y el aumento de especies invasoras están directamente relacionados con el cambio de ecosistemas . [36] [37] La desestabilización de los factores climáticos en estos ecosistemas puede conducir a la creación de un hábitat más hospitalario para las especies invasoras , especies que históricamente no se encuentran en las regiones afectadas. [38] Por lo tanto, las especies invasoras pueden extenderse más allá de sus límites originales. Esta relación es notable porque el USDA también considera que el cambio climático y las especies invasoras son dos de las cuatro principales causas de pérdida de biodiversidad mundial . [39]

Cambio en la actividad fotosintética en los bosques del norte 1982–2003; Observatorio de la Tierra de la NASA

Como los bosques del norte son un sumidero de carbono , mientras que los bosques muertos son una fuente importante de carbono, la pérdida de áreas tan grandes de bosque tiene una retroalimentación positiva sobre el calentamiento global. En los peores años, la emisión de carbono debido a la infestación de escarabajos en los bosques de la Columbia Británica solo se acerca a la de un año promedio de incendios forestales en todo Canadá o cinco años de emisiones de las fuentes de transporte de ese país. [40] [41]

La investigación sugiere que los árboles de crecimiento lento solo se estimulan en crecimiento durante un período corto bajo niveles más altos de CO 2 , mientras que las plantas de crecimiento más rápido como la liana se benefician a largo plazo. En general, pero especialmente en las selvas tropicales , esto significa que la liana se convierte en la especie predominante; y debido a que se descomponen mucho más rápido que los árboles, su contenido de carbono regresa más rápidamente a la atmósfera. Los árboles de crecimiento lento incorporan carbono atmosférico durante décadas. [42]

Incendios forestales

Los bosques saludables y no saludables parecen enfrentar un mayor riesgo de incendios forestales debido al calentamiento del clima. El promedio de 10 años de bosque boreal quemado en América del Norte, después de varias décadas de alrededor de 10,000 km 2 (2.5 millones de acres), ha aumentado constantemente desde 1970 a más de 28,000 km 2 (7 millones de acres) anualmente. [43] Aunque este cambio puede deberse en parte a cambios en las prácticas de manejo forestal, en el oeste de los EE. UU., Desde 1986, los veranos más largos y cálidos han resultado en un aumento de cuatro veces en los grandes incendios forestales y un aumento de seis veces en el área de bosque quemado, en comparación con el período de 1970 a 1986. Se ha informado de un aumento similar en la actividad de incendios forestales en Canadá de 1920 a 1999. [44]

Los incendios forestales en Indonesia también han aumentado drásticamente desde 1997. Estos incendios a menudo se inician activamente para talar bosques para la agricultura. Pueden incendiar las grandes turberas de la región y se ha estimado que el CO₂ liberado por estos incendios en las turberas es, en un año promedio, el 15% de la cantidad de CO₂ producido por la combustión de combustibles fósiles. [45] [46]

Un estudio de 2018 encontró que los árboles crecen más rápido debido al aumento de los niveles de dióxido de carbono; sin embargo, los árboles también son entre un ocho y un doce por ciento más livianos y más densos desde 1900. Los autores señalan: "Aunque hoy se produce un mayor volumen de madera, ahora contiene menos material que hace unas pocas décadas ". [47]

En 2019, un clima inusualmente cálido y seco en partes del hemisferio norte causó incendios forestales masivos, desde el Mediterráneo hasta, en particular, el Ártico. El cambio climático, por el aumento de las temperaturas y los cambios en los patrones de precipitación, está amplificando el riesgo de incendios forestales y prolongando su temporada. La parte norte del mundo se está calentando más rápido que el planeta en promedio. La temperatura promedio de junio en las partes de Siberia, donde los incendios forestales se desatan, fue casi diez grados más alta que el promedio de 1981-2010. Las temperaturas en Alaska alcanzaron máximas récord de hasta 90 ° F (32 ° C) el 4 de julio, alimentando incendios en el estado, incluso a lo largo del Círculo Polar Ártico.

Además de la amenaza directa de las quemaduras, los incendios forestales causan contaminación del aire, que puede transportarse a largas distancias y afectar la calidad del aire en regiones lejanas. Los incendios forestales también liberan dióxido de carbono a la atmósfera, lo que contribuye al calentamiento global. Por ejemplo, los mega incendios de 2014 en Canadá quemaron más de 7 millones de acres de bosque, liberando más de 103 millones de toneladas de carbono, la mitad de lo que todas las plantas en Canadá absorben típicamente en un año entero.

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Gavin Newsom habla sobre el cambio climático en North Complex Fire - 2020-09-11.

Los incendios forestales son comunes en el hemisferio norte entre mayo y octubre, pero la latitud, la intensidad y la duración de los incendios fueron particularmente inusuales. En junio de 2019, el Servicio de Monitoreo de la Atmósfera de Copernicus (CAMS) rastreó más de 100 incendios forestales intensos y de larga duración en el Ártico. Solo en junio, emitieron 50 megatones de dióxido de carbono, equivalente a las emisiones anuales de GEI de Suecia. Esto es más de lo que liberaron los incendios del Ártico en el mismo mes en los años 2010-2018 combinados. Los incendios han sido más severos en Alaska y Siberia, donde algunos cubren un territorio equivalente a casi 100 000 campos de fútbol. En Alberta, un incendio superó los 300 000 lanzamientos. Solo en Alaska, CAMS ha registrado casi 400 incendios forestales este año, y todos los días se encienden otros nuevos. En Canadá, el humo de los incendios forestales masivos cerca de Ontario está produciendo grandes cantidades de contaminación del aire. La ola de calor en Europa también provocó incendios forestales en varios países, incluidos Alemania, Grecia y España. El calor está secando los bosques y haciéndolos más susceptibles a los incendios forestales. Los bosques boreales se están quemando ahora a un ritmo nunca antes visto en al menos 10.000 años.

La región ártica es particularmente sensible y se calienta más rápido que la mayoría de las otras regiones. Las partículas de humo pueden caer sobre la nieve y el hielo, haciendo que absorban la luz solar que de otro modo reflejaría, acelerando el calentamiento. Los incendios en el Ártico también aumentan el riesgo de deshielo del permafrost que libera metano, un fuerte gas de efecto invernadero. Mejorar los sistemas de pronóstico es importante para resolver el problema. En vista de los riesgos, la OMM ha creado un sistema de advertencia y advertencia de contaminación por humo y incendios de vegetación para pronosticar incendios y los impactos y peligros relacionados en todo el mundo. El Programa de Vigilancia de la Atmósfera Global de la OMM ha publicado un breve vídeo sobre el tema. [48]

Especies invasivas

Una especie invasora es cualquier tipo de organismo vivo que no sea nativo de un ecosistema que lo afecte negativamente. [49] Estos efectos negativos pueden incluir la extinción de plantas o animales nativos, la destrucción de la biodiversidad y la alteración permanente del hábitat. [50]

Los bosques de pinos en la Columbia Británica han sido devastados por una infestación de escarabajos del pino , que se ha expandido sin obstáculos desde 1998, al menos en parte debido a la falta de inviernos severos desde entonces; unos pocos días de frío extremo matan a la mayoría de los escarabajos del pino de montaña y han mantenido los brotes en el pasado naturalmente contenidos. La infestación, que (en noviembre de 2008) ha matado aproximadamente la mitad de los pinos lodgepole de la provincia (33 millones de acres o 135.000 km 2 ) [51] [52] es un orden de magnitud mayor que cualquier brote registrado previamente. [40] Una razón de la mortalidad sin precedentes de árboles hospedadores puede deberse a que los escarabajos del pino de montaña tienen un mayor éxito reproductivo en los pinos con tronco de árbol que crecen en áreas donde los árboles no han experimentado epidemias frecuentes de escarabajos, que incluyen gran parte del área del brote actual. [53] En 2007, el brote se propagó, a través de vientos inusualmente fuertes, sobre la división continental hasta Alberta . También comenzó una epidemia, aunque a un ritmo menor, en 1999 en Colorado , Wyoming y Montana . El servicio forestal de los Estados Unidos predice que entre 2011 y 2013 se perderán prácticamente todos los 5 millones de acres (20.000 km 2 ) de pinos lodgepole de Colorado de más de cinco pulgadas (127 mm) de diámetro. [52]

Taiga

El cambio climático está teniendo un impacto desproporcionado en los bosques boreales , que se están calentando a un ritmo más rápido que el promedio mundial. [54] que conduce a condiciones más secas en la Taiga , lo que conduce a una gran cantidad de problemas posteriores. [55] El cambio climático tiene un impacto directo en la productividad del bosque boreal, así como en la salud y la regeneración. [55] Como resultado del clima rápidamente cambiante, los árboles están migrando a latitudes y altitudes más altas (hacia el norte), pero algunas especies pueden no estar migrando lo suficientemente rápido para seguir su hábitat climático. [56] [57] [58] Además, los árboles dentro del límite sur de su área de distribución pueden comenzar a mostrar una disminución en el crecimiento. [59] Las condiciones más secas también están provocando un cambio de las coníferas al álamo temblón en áreas más propensas a incendios y sequías. [55]

Migración asistida

La migración asistida , el acto de trasladar plantas o animales a un hábitat diferente , se ha propuesto como una solución al problema anterior. Para las especies que pueden no ser capaces de dispersarse fácilmente, tienen tiempos de generación prolongados o tienen poblaciones pequeñas, esta forma de manejo adaptativo e intervención humana puede ayudarlas a sobrevivir en este clima que cambia rápidamente. [60]

La migración asistida de los bosques de América del Norte ha sido discutida y debatida por la comunidad científica durante décadas. A finales de la década de 2000 y principios de la de 2010, las provincias canadienses de Alberta y Columbia Británica finalmente actuaron y modificaron sus pautas de resiembra de árboles para tener en cuenta el movimiento hacia el norte de los rangos óptimos de los bosques. [61] Columbia Británica incluso dio luz verde para la reubicación de una sola especie, el alerce occidental , 1000 km hacia el norte. [62]

Escarabajo del pino de montaña, ecosistemas forestales e incendios forestales

Escarabajo adulto del pino de montaña

El cambio climático y los patrones climáticos cambiantes asociados que ocurren en todo el mundo tienen un efecto directo sobre la biología, la ecología de la población y la población de insectos eruptivos, como el escarabajo del pino de montaña (MPB). Esto se debe a que la temperatura es un factor que determina el desarrollo de los insectos y el éxito de la población. [63] El escarabajo del pino de montaña es una especie nativa del oeste de América del Norte . [64] Antes de los cambios climáticos y de temperatura, el escarabajo del pino de montaña vivía y atacaba predominantemente los pinos lodgepole y ponderosa en elevaciones más bajas, ya que las Montañas Rocosas y las Cascadas de mayor elevación eran demasiado frías para su supervivencia. [65] En condiciones normales de clima estacional de congelación en las elevaciones más bajas, los ecosistemas forestales que habitan los escarabajos del pino se mantienen en equilibrio por factores como los mecanismos de defensa de los árboles, los mecanismos de defensa de los escarabajos y las temperaturas bajo cero. Es una relación simple entre un anfitrión (el bosque), un agente (el escarabajo) y el medio ambiente (el clima y la temperatura). [64] Sin embargo, como el cambio climático hace que las áreas montañosas se vuelvan más cálidas y secas, los escarabajos del pino tienen más poder para infestar y destruir los ecosistemas forestales, como los bosques de pino de corteza blanca de las Montañas Rocosas. [64] Este es un bosque tan importante para los ecosistemas forestales que se le llama el "techo de las Rocosas". El cambio climático ha provocado una amenazante pandemia de escarabajos del pino , que ha hecho que se propaguen mucho más allá de su hábitat nativo. Esto conduce a cambios en el ecosistema , incendios forestales , inundaciones y peligros para la salud humana . [64]

El ecosistema de pino de corteza blanca en estas altas elevaciones juega muchos roles esenciales, proporcionando apoyo a la vida vegetal y animal. [64] Proporcionan alimento para osos pardos y ardillas , así como refugio y criaderos de alces y ciervos ; protege las cuencas hidrográficas enviando agua a las colinas y llanuras resecas; sirve como depósito al dispensar suministros de agua de las bolsas de nieve derretidas que quedan atrapadas debajo de las áreas sombreadas; y crea un suelo nuevo que permite el crecimiento de otros árboles y especies de plantas. [64] Sin estos pinos, los animales no tienen comida, agua o refugio adecuados y, como consecuencia, el ciclo de vida reproductivo, así como la calidad de vida, se ven afectados. [64] Normalmente, el escarabajo del pino no puede sobrevivir en estas gélidas temperaturas y la gran elevación de las Montañas Rocosas. [64] Sin embargo, las temperaturas más cálidas significan que el escarabajo del pino ahora puede sobrevivir y atacar estos bosques, ya que ya no es lo suficientemente frío como para congelar y matar al escarabajo en tales elevaciones. [64] El aumento de las temperaturas también permite que el escarabajo del pino aumente su ciclo de vida en un 100%: solo se necesita un año en lugar de dos para que se desarrolle. Como las Montañas Rocosas no se han adaptado para lidiar con las infestaciones de escarabajos del pino , carecen de las defensas para luchar contra los escarabajos. [64] Los patrones climáticos más cálidos , la sequía y los mecanismos de defensa de los escarabajos juntos secan la savia de los pinos , que es el principal mecanismo de defensa que tienen los árboles contra el escarabajo, ya que ahoga a los escarabajos y sus huevos. [64] Esto hace que sea más fácil para el escarabajo infestar y liberar sustancias químicas en el árbol, atrayendo a otros escarabajos en un intento de superar el debilitado sistema de defensa del pino. Como consecuencia, el huésped (bosque) se vuelve más vulnerable al agente causante de la enfermedad (el escarabajo). [64]

Los bosques de corteza blanca de las Montañas Rocosas no son los únicos bosques que se han visto afectados por el escarabajo del pino de montaña. Debido a los cambios de temperatura y los patrones del viento, el escarabajo del pino se ha extendido a través de la División Continental de las Montañas Rocosas y ha invadido los frágiles bosques boreales de Alberta , conocidos como los "pulmones de la Tierra". [64] Estos bosques son imprescindibles para producir oxígeno a través de la fotosíntesis y eliminar el carbono de la atmósfera . Pero a medida que los bosques se infestan y mueren, el dióxido de carbono se libera al medio ambiente y contribuye aún más a un clima más cálido. Los ecosistemas y los seres humanos dependen del suministro de oxígeno en el medio ambiente, y las amenazas a este bosque boreal tienen graves consecuencias para nuestro planeta y la salud humana. [64] En un bosque devastado por el escarabajo del pino, los troncos muertos y leña que pueden encenderse fácilmente con un rayo . Los incendios forestales presentan peligros para el medio ambiente, la salud humana y la economía . [64] Son perjudiciales para la calidad del aire y la vegetación , liberando compuestos tóxicos y cancerígenos a medida que se queman. [64] Debido a la deforestación inducida por el hombre y al cambio climático, junto con la pandemia del escarabajo del pino, la fuerza de los ecosistemas forestales disminuye. Las infestaciones y las enfermedades resultantes pueden afectar de manera indirecta, pero grave, la salud humana. A medida que continúan las sequías y el aumento de la temperatura, también lo hace la frecuencia de incendios forestales devastadores, infestaciones de insectos , muerte regresiva de los bosques, lluvia ácida , pérdida de hábitat, peligro para los animales y amenazas al agua potable. [64]

Las montañas cubren aproximadamente el 25 por ciento de la superficie terrestre y albergan a más de una décima parte de la población humana mundial. Los cambios en el clima global plantean una serie de riesgos potenciales para los hábitats de las montañas. [66] Los investigadores esperan que, con el tiempo, el cambio climático afecte a los ecosistemas de montañas y tierras bajas, la frecuencia e intensidad de los incendios forestales , la diversidad de la vida silvestre y la distribución del agua dulce.

Los estudios sugieren que un clima más cálido haría que los hábitats de menor elevación se expandieran hacia la zona alpina más alta. [67] Tal cambio invadiría las raras praderas alpinas y otros hábitats de gran altitud. Las plantas y los animales de gran altitud tienen un espacio limitado disponible para un nuevo hábitat a medida que se mueven más alto en las montañas para adaptarse a los cambios a largo plazo en el clima regional.

Los cambios en el clima están derritiendo los glaciares y reduciendo la profundidad de las capas de nieve de las montañas. Cualquier cambio en su deshielo estacional puede tener impactos poderosos en áreas que dependen de la escorrentía de agua dulce de las montañas. El aumento de temperatura puede hacer que la nieve se derrita antes y más rápido en la primavera y cambiar el tiempo y la distribución de la escorrentía. Estos cambios podrían afectar la disponibilidad de agua dulce para sistemas naturales y usos humanos. [68]

Acidificación oceánica

Concentración media anual estimada de carbono inorgánico disuelto antropogénico en la superficie del mar para el día actual (normalizado al año 2002) de la climatología Global Ocean Data Analysis Project v2 (GLODAPv2).
La superficie del mar media anual oxígeno disuelto de la World Ocean Atlas oxígeno disuelto 2009. aquí está en mol O 2 m -3 .

La acidificación de los océanos representa una grave amenaza para el proceso natural de la tierra de regular los niveles atmosféricos de CO 2 . [69] Las emisiones atmosféricas de CO 2 han aumentado en casi un 50% desde los niveles preindustriales de 280 ppm (partes por millón) a casi 420 ppm en la actualidad. Debido a la alta proporción de la Tierra que representan los océanos y la capacidad de amortiguación del agua de mar para el CO 2, los océanos absorben hasta un 25% del dióxido de carbono atmosférico, lo que reduce los efectos del cambio climático. [69] La absorción oceánica de CO 2 disminuye con el aumento de las concentraciones atmosféricas de CO 2 a medida que se reduce la capacidad de amortiguación. [70] [71] A medida que el CO 2 atmosférico se mezcla con el agua de mar, forma ácido carbónico, que luego se disocia en iones de hidrógeno libres (H + ), bicarbonato (HCO 3 - ) e iones de carbonato (CO 3 2- ). A medida que los iones H + aumentan, el pH de los océanos disminuye, lo que produce cambios en el pH de hasta 0,1 por 100 ppm de CO 2 atmosférico . [69] Después del intercambio de gases con la atmósfera, el CO 2 se vuelve acuoso y se mezcla con las capas superficiales del océano mientras se disuelve el carbono inorgánico (DIC) antes de ser transportado por las corrientes oceánicas a aguas más profundas. El pH del océano ya ha disminuido de 8.2 a 8.1 desde los niveles preindustriales y se espera que continúe disminuyendo con el tiempo. [72] El aumento de la acidez del océano también desacelera la tasa de calcificación en el agua salada, lo que lleva a arrecifes más pequeños y de crecimiento más lento que sustentan aproximadamente el 25% de la vida marina. [73] [69] Los impactos son de gran alcance desde las pesquerías y los entornos costeros hasta las profundidades más profundas del océano. [74] Como se ve con la gran barrera de coral, el aumento de la acidez del océano no solo mata al coral, sino también a la población salvajemente diversa de habitantes marinos que sostienen los arrecifes de coral. [75]

Oxígeno disuelto

Otro problema al que se enfrenta el aumento de las temperaturas globales es la disminución de la capacidad del océano para disolver el oxígeno, que tiene consecuencias potencialmente más graves que otras repercusiones del calentamiento global. [76] Las profundidades del océano entre 100 metros y 1000 metros se conocen como "zonas medias oceánicas" y albergan una gran cantidad de especies biológicamente diversas, una de las cuales es el zooplancton. [77] El zooplancton se alimenta de organismos más pequeños como el fitoplancton, que son una parte integral de la red alimentaria marina. [78] El fitoplancton realiza la fotosíntesis, recibe energía de la luz y proporciona sustento y energía al zooplancton más grande, que proporciona sustento y energía a los peces aún más grandes, y así sucesivamente en la cadena alimentaria. [78] El aumento de las temperaturas oceánicas reduce la capacidad del océano para retener el oxígeno generado por el fitoplancton y, por lo tanto, reduce la cantidad de oxígeno biodisponible del que dependen los peces y otros animales marinos para sobrevivir. [77] Esto crea zonas marinas muertas, y el fenómeno ya ha generado múltiples zonas marinas muertas en todo el mundo, ya que las corrientes marinas "atrapan" eficazmente el agua desoxigenada.

Impactos sobre organismos calcificantes

Los organismos calcificantes marinos utilizan iones CO 3 2- para formar sus conchas y arrecifes. A medida que continúa la acidificación del océano, los estados de saturación de carbonato de calcio (CaCO 3 ), una medida de CO 3 2- en el agua de mar se reducen, lo que inhibe a los organismos calcificantes de construir sus conchas y estructuras. [79] El aumento de la invasión antropogénica de CO 2 en el océano da como resultado menos iones de carbonato para los organismos formadores de conchas y arrecifes debido a un aumento en los iones H + , lo que resulta en menos y más pequeños organismos calcificantes. [80]

Blanqueamiento de coral

El calentamiento de las aguas de la superficie del océano puede provocar el blanqueamiento de los corales, lo que puede causar daños graves y / o la muerte de los corales. El blanqueamiento de los corales ocurre cuando el estrés térmico de un océano que se calienta da como resultado la expulsión de las algas simbióticas que residen dentro de los tejidos del coral y es la razón de los colores brillantes y vibrantes de los arrecifes de coral. [75] Un aumento sostenido de 1-2 grados C en la temperatura del agua de mar es suficiente para que ocurra el blanqueamiento, lo que hace que los corales se vuelvan blancos. [81] Si un coral se blanquea durante un período prolongado de tiempo, puede producirse la muerte. En la Gran Barrera de Coral , antes de 1998 no hubo tales eventos. El primer evento ocurrió en 1998 y luego comenzaron a ocurrir cada vez con más frecuencia por lo que en los años 2016 - 2020 hubo 3 de ellos. [82] Un informe de 2017, la primera evaluación científica mundial de los impactos del cambio climático en los arrecifes de coral del Patrimonio Mundial, publicado por la UNESCO, estima que los arrecifes de coral en los 29 sitios que contienen arrecifes mostrarían una pérdida de funcionamiento y servicios de los ecosistemas al final. del siglo si las emisiones de CO 2 no se reducen significativamente.

Brote de algas

El cambio climático y el calentamiento del océano pueden aumentar la frecuencia y la magnitud de la proliferación de algas . Existe evidencia de que la proliferación de algas nocivas ha aumentado en las últimas décadas, lo que ha tenido como resultado impactos que van desde la salud pública, el turismo, la acuicultura, la pesca hasta los ecosistemas. Tales eventos pueden resultar en cambios en la temperatura, estratificación, luz, acidificación del océano, aumento de nutrientes y pastoreo. [83] A medida que continúe el cambio climático , es probable que las floraciones de algas nocivas , conocidas como HAB, presenten cambios espaciales y temporales en condiciones futuras. [83] Espacialmente, las especies de algas pueden experimentar expansión, contracción o cambios de latitud en su distribución. [83] Temporalmente, las ventanas estacionales de crecimiento pueden expandirse o acortarse. [83] En 2019, la mayor floración de sargazo jamás vista creó una crisis en la industria del turismo en América del Norte . Este evento probablemente fue causado por el cambio climático y la contaminación de nutrientes por fertilizantes . [84] Varios países del Caribe consideraron declarar un estado de emergencia debido al impacto en el turismo como resultado de daños ambientales y efectos potencialmente tóxicos y nocivos para la salud. [85] Si bien las floraciones de algas pueden beneficiar la vida marina, también pueden bloquear la luz solar y producir efectos tóxicos en la vida silvestre marina y en los seres humanos. [86]

Impactos sobre el fitoplancton

Las mediciones por satélite y las observaciones de la clorofila indican una disminución en la cantidad de fitoplancton , microorganismos que producen la mitad del oxígeno de la tierra, absorben la mitad del dióxido de carbono mundial y sirven como base de toda la cadena alimentaria marina. [87] El fitoplancton es vital para los sistemas terrestres y crítico para el funcionamiento y los servicios del ecosistema global, y varía con parámetros ambientales como la temperatura, la mezcla de la columna de agua, los nutrientes, la luz solar y el consumo de los herbívoros. [88] [89] El cambio climático provoca fluctuaciones y modificaciones de estos parámetros, que a su vez pueden afectar la composición, estructura y dinámica anual y estacional de la comunidad de fitoplancton. [89] Investigaciones y modelos recientes han predicho una disminución en la productividad del fitoplancton en respuesta al calentamiento de las aguas del océano, lo que resulta en una mayor estratificación donde hay menos mezcla vertical en la columna de agua para ciclar los nutrientes desde las profundidades del océano hasta las aguas superficiales. [90] [91] Los estudios realizados durante la última década confirman esta predicción con datos que muestran una ligera disminución en la productividad global del fitoplancton, particularmente debido a la expansión de los "desiertos oceánicos", como los giros oceánicos subtropicales con baja disponibilidad de nutrientes, como resultado del aumento de la temperatura del agua de mar. [92]

El fitoplancton es fundamental para el ciclo del carbono, ya que consume CO 2 a través de la fotosíntesis en una escala similar a los bosques y las plantas terrestres. A medida que el fitoplancton muere y se hunde, el carbono se transporta a capas más profundas del océano, donde los consumidores lo comen, y este ciclo continúa. La bomba de carbono biológico es responsable de aproximadamente 10 gigatoneladas de carbono de la atmósfera al océano profundo cada año. [93] Las fluctuaciones en el crecimiento, la abundancia o la composición del fitoplancton afectarían enormemente a este sistema, así como al clima global. [93]

Fauna marina

El efecto del cambio climático en la vida marina y los mamíferos es una preocupación creciente. Muchos de los efectos del calentamiento global se desconocen actualmente debido a la imprevisibilidad, pero muchos se están volviendo cada vez más evidentes en la actualidad. Algunos efectos son muy directos, como la pérdida de hábitat , el estrés por temperatura y la exposición a condiciones climáticas adversas. Otros efectos son más indirectos, como cambios en las asociaciones de patógenos del huésped, cambios en la condición corporal debido a la interacción depredador-presa, cambios en la exposición a toxinas y CO
2emisiones y aumento de las interacciones humanas. [94] A pesar de los grandes impactos potenciales del calentamiento de los océanos en los mamíferos marinos, la vulnerabilidad global de los mamíferos marinos al calentamiento global aún no se comprende bien. [95]

En general, se ha asumido que los mamíferos marinos del Ártico eran los más vulnerables frente al cambio climático, dada la disminución sustancial observada y proyectada de la capa de hielo marino del Ártico . Sin embargo, la implementación de un enfoque basado en rasgos en la evaluación de la vulnerabilidad de todos los mamíferos marinos bajo el calentamiento global futuro ha sugerido que el Océano Pacífico Norte , el Mar de Groenlandia y el Mar de Barents albergan las especies que son más vulnerables al calentamiento global. [95] El Pacífico Norte ya ha sido identificado como un hotspot para las amenazas humanas para los mamíferos marinos [96] y ahora también es un hotspot de vulnerabilidad al calentamiento global. Esto enfatiza que los mamíferos marinos en esta región enfrentarán un doble peligro tanto de las actividades humanas (por ejemplo, el tráfico marino, la contaminación y el desarrollo de petróleo y gas en alta mar) como del calentamiento global, con un potencial efecto aditivo o sinérgico y, como resultado, estos ecosistemas enfrentan consecuencias irreversibles. para el funcionamiento del ecosistema marino. [95] En consecuencia, los futuros planes de conservación deberían centrarse en estas regiones.

Impactos combinados

Eventualmente, el planeta podría calentarse hasta tal punto que la capacidad del océano para disolver el oxígeno ya no existiría, lo que resultaría en una zona muerta en todo el mundo. [77] Las zonas muertas, en combinación con la acidificación del océano, pueden marcar el comienzo de una era en la que la vida marina en la mayoría de sus formas dejaría de existir, lo que resultaría en una fuerte disminución en la cantidad de oxígeno generado a través de la fotosíntesis en las aguas superficiales. [77] Esta alteración de la cadena alimentaria aumentará en cascada, reduciendo las poblaciones de consumidores primarios, consumidores secundarios, consumidores terciarios, etc., siendo los consumidores primarios las víctimas iniciales de estos fenómenos. La alteración antropogénica de la química del agua de mar probablemente afectará la acuicultura, la pesca, las costas, la calidad del agua, la biodiversidad y los ecosistemas marinos económicamente valiosos. [74] Además de las consecuencias ecológicas, estos impactos generarán vulnerabilidades y riesgos para las poblaciones humanas que dependen de los servicios oceánicos y de los ecosistemas. [74] Las perturbaciones a largo plazo en el sistema marino y los impactos relacionados aún no se conocen completamente. [74] Sin embargo, está claro que la solución a los impactos del cambio climático en el océano implica la reducción a escala global de las emisiones de CO 2 , así como las estrategias regionales y locales de mitigación y gestión en el futuro. [74]

Interrupción del ciclo del agua

El ciclo del agua

El agua dulce cubre solo el 0,8% de la superficie de la Tierra, pero contiene hasta el 6% de toda la vida en el planeta. [97] Sin embargo, los impactos que el cambio climático causa en sus ecosistemas a menudo se pasan por alto. Muy pocos estudios muestran los posibles resultados del cambio climático en ecosistemas a gran escala que dependen del agua dulce, como los ecosistemas fluviales, lacustres, desérticos, etc. Sin embargo, un amplio estudio publicado en 2009 profundiza en los efectos que deben sentir ecosistemas de agua dulce lóticos (fluidos) y lénticos (tranquilos) en el noreste de Estados Unidos. Según el estudio, la lluvia persistente, que normalmente se siente durante todo el año, comenzará a disminuir y las tasas de evaporación aumentarán, lo que dará como resultado veranos más secos y períodos de precipitación más esporádicos durante todo el año. [98] Además, se espera una disminución en las nevadas, lo que conduce a una menor escorrentía en la primavera cuando la nieve se descongela y entra en la cuenca, lo que resulta en ríos de agua dulce de menor caudal. [98] Esta disminución en las nevadas también conduce a un aumento de la escorrentía durante los meses de invierno, ya que la lluvia no puede penetrar el suelo congelado generalmente cubierto por nieve que absorbe el agua. [98] Estos efectos sobre el ciclo del agua causarán estragos en las especies autóctonas que residen en lagos y arroyos de agua dulce.

Contaminación del agua salada y especies de agua fría

Eagle River en el centro de Alaska, hogar de varias especies autóctonas de agua dulce.

Las especies de peces que viven en aguas frías o frías pueden ver una reducción en la población de hasta un 50% en la mayoría de las corrientes de agua dulce de EE. UU., Según la mayoría de los modelos de cambio climático. [99] El aumento de las demandas metabólicas debido a las temperaturas más altas del agua, en combinación con la disminución de las cantidades de alimentos, serán los principales contribuyentes a su disminución. [99] Además, muchas especies de peces (como el salmón) utilizan los niveles de agua estacionales de los arroyos como medio de reproducción, por lo general se reproducen cuando el flujo de agua es alto y migran al océano después del desove. [99] Debido a que se espera que las nevadas se reduzcan debido al cambio climático, se espera que disminuya la escorrentía de agua, lo que conduce a arroyos de menor flujo, lo que afecta el desove de millones de salmones. [99] Para agregar a esto, el aumento del nivel del mar comenzará a inundar los sistemas fluviales costeros, convirtiéndolos de hábitats de agua dulce en ambientes salinos donde las especies autóctonas probablemente perecerán. En el sureste de Alaska, el nivel del mar sube 3,96 cm / año, depositando sedimentos en varios canales fluviales y llevando agua salada tierra adentro. [99] Este aumento del nivel del mar no solo contamina los arroyos y ríos con agua salina, sino también los embalses a los que están conectados, donde viven especies como el salmón rojo. Aunque esta especie de salmón puede sobrevivir tanto en agua salada como en agua dulce, la pérdida de un cuerpo de agua dulce les impide reproducirse en la primavera, ya que el proceso de desove requiere agua dulce. [99] Sin lugar a dudas, la pérdida de los sistemas de agua dulce de los lagos y ríos en Alaska resultará en la inminente desaparición de la alguna vez abundante población de salmón del estado.

Sequías

Las sequías han estado ocurriendo con mayor frecuencia debido al calentamiento global y se espera que sean más frecuentes e intensas en África, el sur de Europa, el Medio Oriente, la mayor parte de las Américas, Australia y el sudeste de Asia. [100] Sus impactos se agravan debido al aumento de la demanda de agua, el crecimiento de la población, la expansión urbana y los esfuerzos de protección ambiental en muchas áreas. [101] Las sequías provocan la pérdida de cosechas y la pérdida de pastizales para el ganado. [102]

Las sequías se están volviendo más frecuentes e intensas en el oeste árido y semiárido de América del Norte a medida que las temperaturas han aumentado, lo que hace avanzar el tiempo y la magnitud de las inundaciones de deshielo de la nieve primaveral y reduce el caudal del río en verano. Los efectos directos del cambio climático incluyen un mayor estrés por calor y agua, fenología alterada de los cultivos e interacciones simbióticas interrumpidas. Estos efectos pueden verse exacerbados por los cambios climáticos en el flujo de los ríos, y es probable que los efectos combinados reduzcan la abundancia de árboles nativos en favor de competidores herbáceos no nativos y tolerantes a la sequía, reduzcan la calidad del hábitat para muchos animales nativos y reduzcan la basura. descomposición y ciclo de nutrientes. Los efectos del cambio climático sobre la demanda humana de agua y el riego pueden intensificar estos efectos. [103]

Impacto combinado

En general, a medida que el planeta se calienta, la cantidad de cuerpos de agua dulce en todo el planeta disminuye, a medida que aumentan las tasas de evaporación, los patrones de lluvia se vuelven más esporádicos y los patrones de cuencas hidrográficas se fragmentan, lo que resulta en un flujo de agua menos cíclico en los sistemas de ríos y arroyos. Esta interrupción de los ciclos del agua dulce altera los patrones de alimentación, apareamiento y migración de los organismos que dependen de los ecosistemas de agua dulce. Además, la invasión de agua salina en los sistemas fluviales de agua dulce pone en peligro a las especies autóctonas que solo pueden sobrevivir en agua dulce.

En 2010, se encontró una ballena gris en el Mar Mediterráneo, a pesar de que la especie no se había visto en el Océano Atlántico Norte desde el siglo XVIII. Se cree que la ballena migró desde el Océano Pacífico a través del Ártico. La investigación sobre cambio climático y ecosistemas marinos europeos ( CLAMER ) también ha informado de que el alga Neodenticula seminae se ha encontrado en el Atlántico norte, donde se había extinguido hace casi 800.000 años. El alga se ha desplazado desde el Océano Pacífico a través del Ártico, luego de la reducción del hielo polar. [104]

En el subártico siberiano , la migración de especies está contribuyendo a otra retroalimentación de albedo más cálida, ya que los alerces que desprenden agujas están siendo reemplazados por coníferas de hoja perenne de follaje oscuro que pueden absorber parte de la radiación solar que anteriormente se reflejaba en la capa de nieve debajo del dosel del bosque. [105] [106] Se ha proyectado que muchas especies de peces migrarán hacia los polos norte y sur como resultado del cambio climático, y que muchas especies de peces cerca del ecuador se extinguirán como resultado del calentamiento global. [107]

Las aves migratorias están especialmente en riesgo de estar en peligro debido a la extrema dependencia de la temperatura y la presión del aire para la migración, la búsqueda de alimento, el crecimiento y la reproducción. Se han realizado muchas investigaciones sobre los efectos del cambio climático en las aves, tanto para las predicciones futuras como para la conservación. Las especies que se dice que están en mayor riesgo de peligro o extinción son las poblaciones que no son motivo de preocupación para la conservación. [108] Se prevé que se producirá un aumento de 3,5 grados en la temperatura de la superficie para el año 2100, lo que podría resultar en entre 600 y 900 extinciones, que ocurrirán principalmente en los ambientes tropicales. [109]

En noviembre de 2019 se reveló que un estudio de 45 años indicó que el cambio climático había afectado el acervo genético de la población de ciervos rojos en Rùm , una de las islas de las Hébridas Interiores , Escocia . Las temperaturas más cálidas provocaron que los ciervos dieran a luz en promedio tres días antes por cada década del estudio. El gen que selecciona para el nacimiento más temprano ha aumentado en la población porque, con el gen, tiene más terneros a lo largo de su vida. El Dr. Timothée Bonnet, de la Universidad Nacional de Australia , líder del estudio, dijo que habían "documentado la evolución en acción". [110]

En diciembre de 2019, los resultados de un estudio conjunto del Field Museum de Chicago y la Universidad de Michigan sobre los cambios en la morfología de las aves se publicaron en Ecology Letters . El estudio utiliza cuerpos de aves que murieron como resultado de chocar con edificios en Chicago, Illinois, desde 1978. La muestra está compuesta por más de 70,000 especímenes de 52 especies y abarca el período de 1978 a 2016. El estudio muestra que la longitud de los huesos de la parte inferior de las patas de las aves (un indicador del tamaño del cuerpo) se acortó en un promedio de 2.4% y sus alas se alargaron en 1.3%. Los hallazgos del estudio sugieren que los cambios morfológicos son el resultado del cambio climático y demuestran un ejemplo de cambio evolutivo siguiendo la regla de Bergmann . [111] [112] [113]

Los medios de vida de las comunidades que dependen de la naturaleza dependen de la abundancia y disponibilidad de determinadas especies. [114] Las condiciones del cambio climático, como el aumento de la temperatura atmosférica y la concentración de dióxido de carbono, afectan directamente la disponibilidad de energía de biomasa, alimentos, fibras y otros servicios de los ecosistemas. [115] La degradación de las especies que suministran tales productos afecta directamente los medios de vida de las personas que dependen de ellos, más aún en África. [116] Es probable que la situación se vea agravada por los cambios en la variabilidad de las precipitaciones, lo que probablemente dará lugar a la dominancia de las especies invasoras, especialmente las que se extienden a lo largo de grandes gradientes latitudinales. [117] Los efectos que el cambio climático tiene tanto en especies vegetales como animales dentro de ciertos ecosistemas tiene la capacidad de afectar directamente a los habitantes humanos que dependen de los recursos naturales. Con frecuencia, la extinción de especies vegetales y animales crea una relación cíclica de peligro de especies en ecosistemas que se ven directamente afectados por el cambio climático. [118]

  • Micorrizas y cambio climático

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