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6.5: O Impacto Geral das Mudanças Climáticas - Biologia

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6.5: O Impacto Geral da Mudança Climática

Pesquisa de Biologia do Ártico

Biologia da mudança climática
A mudança climática no Ártico é rápida e severa. O aquecimento global leva à redução da cobertura de gelo do mar e, em terra, o tempo de derretimento e a quantidade de cobertura de neve são alterados. Compreender como essas mudanças impactam a estrutura e função dos ecossistemas árticos é urgente e de grande importância. O tema está intimamente ligado à compreensão da sazonalidade e da variabilidade interanual, bem como aos processos que moldam o ecossistema ártico de hoje, e proporcionará uma arena para a excelência interdisciplinar em colaboração com outros departamentos da UNIS.

Ecologia sazonal
O Ártico é caracterizado por variações anuais extremas na luz, desde escuridão total no inverno até 24 horas de luz solar no verão. O tema integra ecologia e evolução e examina as interações dentro e entre as espécies e com o ambiente em que estão inseridas. Os organismos árticos que habitam ambientes temporalmente variáveis ​​desenvolveram estratégias de história de vida que otimizam o tempo de aquisição de recursos e as compensações entre crescimento, sobrevivência e reprodução. A sazonalidade e os ritmos biológicos estão intimamente ligados ao tempo dos eventos biológicos (fenologia), e as adaptações do tempo estão, por sua vez, ligadas à história de vida e à dinâmica populacional.

Dinâmica espaço-temporal de espécies e sistemas
O espaço e o tempo, e suas muitas escalas, são dimensões fundamentais da ecologia e da evolução. O tema gira em torno da variabilidade fenotípica e genotípica, interações entre espécies e recursos do consumidor, além da diversidade multiespécies. Os processos subjacentes aos padrões espaço-temporais serão analisados ​​em relação às características dos ambientes árticos e às pressões de seleção.


Mudança climática antropogênica e exposição a alérgenos: o papel da biologia vegetal

É provável que o acúmulo de gases antrópicos, particularmente CO (2), tenha 2 efeitos fundamentais na biologia vegetal. O primeiro é um efeito indireto por meio do aumento das temperaturas médias da superfície da Terra, com efeitos subsequentes em outros aspectos do clima, como chuvas e eventos climáticos extremos. O segundo é um efeito direto causado pela estimulação da fotossíntese e do crescimento da planta induzida por CO (2). Ambos os efeitos podem alterar vários aspectos fundamentais da biologia vegetal e da saúde humana, incluindo aerobiologia e doenças alérgicas, respectivamente. Esta revisão destaca o efeito atual e projetado do aumento de CO (2) e mudanças climáticas no contexto de plantas e exposição a alérgenos, enfatizando os efeitos diretos nos parâmetros fisiológicos da planta (por exemplo, produção de pólen) e efeitos indiretos (por exemplo, esporulação de fungos) relacionados a diversas interações bióticas e abióticas. No geral, a revisão pressupõe que os esforços de mitigação globais futuros serão limitados e sugere uma série de áreas-chave de pesquisa que ajudarão na adaptação aos desafios contínuos à saúde pública associados ao aumento da exposição a alérgenos.


O estudo da Terra como um sistema integrado

Imagem do telescópio Extreme Ultraviolet Imaging (EIT) do Sol com uma enorme proeminência em forma de alça, tirada em 1999. A radiação solar é o principal fator do clima.

Ciência do sistema terrestre é o estudo de como os dados científicos provenientes de vários campos de pesquisa, como a atmosfera, oceanos, gelo terrestre e outros, se encaixam para formar a imagem atual de nosso planeta como um todo, incluindo suas mudanças climáticas.

Os cientistas do clima separam os fatores que afetam as mudanças climáticas em três categorias: forçantes, feedbacks e pontos de inflexão.

Forças: Os motores iniciais do clima.

Feedbacks do clima: processos que podem ampliar ou diminuir os efeitos das forças climáticas. Um feedback que aumenta o aquecimento inicial é chamado de "feedback positivo". Um feedback que reduz o aquecimento inicial é um "feedback negativo".

Pontos críticos do clima: Quando o clima da Terra muda abruptamente entre estados relativamente estáveis.

Claus Frohlich e Judith Lean, “Produção radiativa solar e sua variabilidade: evidências e mecanismos,” The Astronomy and Astrophysics Review, 2004, doi: 10.1007 / s00159-004-0024-1.


Impactos no acesso aos alimentos

Anomalias meteorológicas e mudanças climáticas, particularmente eventos extremos, podem afetar os preços dos alimentos e, consequentemente, o acesso aos alimentos. As famílias mais pobres - compradores rurais líquidos de alimentos e pobres urbanos - são as mais expostas aos aumentos dos preços dos alimentos, com os pobres urbanos gastando até 75% de seus gastos totais com alimentos. Dado o alto grau de conexão cruzada entre os sistemas alimentares globais, eventos mais frequentes e extremos em uma região têm o potencial de perturbar todo o sistema alimentar global. Embora muitas áreas-chave de produção tenham sofrido impactos causados ​​pelo clima na produtividade, os aumentos dos preços dos alimentos foram acentuados por uma combinação de respostas de políticas nacionais. Nesta situação volátil e incerta, os países de baixa renda estão compreensivelmente profundamente preocupados com sua segurança alimentar e sua capacidade de se adaptar às mudanças climáticas, especialmente porque os países de baixa renda e pessoas vulneráveis ​​não podem absorver ou se ajustar facilmente a choques repentinos.


O que significaria a extinção rápida de espécies para a Austrália?

Prevê-se que a mudança climática ocorrerá mais rapidamente no próximo século do que em qualquer momento nos últimos 10.000 anos. Juntamente com outros fatores, como o contínuo desmatamento, isso pode significar a extinção de espécies a uma taxa ainda maior do que quando os dinossauros desapareceram há cerca de 65 milhões de anos. Algumas espécies que não estão sob ameaça imediata de extinção podem, no entanto, sofrer reduções no tamanho da população, diminuindo a diversidade genética intraespécie (e, portanto, enfrentar maior vulnerabilidade).

Realmente importa se muitas espécies se extinguem? O mundo certamente seria um lugar menos interessante e com menos biodiversidade, mas isso nos afetaria?

Uma diversidade de espécies aumenta a capacidade dos ecossistemas de fazer coisas como manter os solos unidos, manter a fertilidade do solo, fornecer água limpa para riachos e rios, nutrir ciclo, polinizar plantas (incluindo plantações) e proteger contra pragas e doenças - isso às vezes é chamado 'funções do ecossistema' ou 'serviços do ecossistema'. A perda de espécies pode reduzir essa capacidade, especialmente se as condições ambientais estiverem mudando rapidamente ao mesmo tempo. É possível que à medida que o clima mude e as espécies sejam eliminadas de uma área, vejamos uma mudança em algumas funções do ecossistema, isso pode significar mais degradação da terra, mudanças na produtividade agrícola e uma redução na qualidade da água fornecida às populações humanas.


& # 8220Debate & # 8221 onde não existe nenhum

Nas cerca de três décadas desde que “aquecimento global” e “mudança climática” entraram na consciência pública, o debate se intensificou sobre se os fenômenos interconectados são reais, se o homem é responsável por eles e quem, se houver alguém, deve pagar para mitigá-los.

Em termos científicos, esse debate está resolvido: o planeta está cada vez mais quente e as atividades humanas, especialmente o uso de combustíveis fósseis, são a principal causa das mudanças climáticas, que ameaçam a vida na Terra. Mas mesmo com o consenso científico se solidificando, a questão da mudança climática - como muitas outras questões que os americanos enfrentam atualmente - tornou-se altamente politizada.

Apesar dos efeitos amplamente sentidos da mudança climática - derretimento das calotas polares, chuvas mais fortes e tempestades de neve recordes de inverno, verões mais quentes, incêndios florestais mais virulentos - os americanos estão profundamente divididos, principalmente em linhas de partidos políticos, sobre as causas e efeitos das mudanças climáticas e o que , se algo, deve ser feito sobre isso.

Uma pesquisa Gallup de 2018, por exemplo, descobriu que 69% dos republicanos acham que a gravidade do aquecimento global é exagerada, enquanto apenas 4% dos democratas sustentam essa visão 34% dos republicanos acreditam que os efeitos do aquecimento global já começaram, em contraste com 82% dos democratas. E enquanto 89% dos democratas acreditam que o fenômeno é causado por atividades humanas, apenas 35% dos republicanos pensam assim. Entre aqueles que se apegam à negação do clima está, é claro, o presidente Donald Trump, que chamou isso de "farsa" e retrocedeu os esforços do presidente Barack Obama e outros para aumentar a eficiência energética e reduzir as emissões de gases de efeito estufa.

Não é de surpreender que a mudança climática tenha se tornado uma questão-chave nas próximas eleições presidenciais. Sua politização, junto com cientistas dissidentes oferecendo visões contrárias, apresenta desafios especiais para os cientistas convencionais.

Em seu livro de 2010, Merchants of Doubt, os historiadores da ciência Naomi Oreskes e Erik M. Conway descrevem como um bando de cientistas conservadores de alto nível com fortes conexões políticas e industriais embarcou em uma campanha para difundir evidências científicas, começando na década de 1950, para combater a montagem pesquisas que mostram os perigos do tabagismo para a saúde. (Observação: o escritor Bill McKibben documentou o papel da indústria de combustíveis fósseis em encobrir sua consciência das mudanças climáticas e distorcer a questão. Ele discute essa história nesta edição do Blueprint.) Oreskes e Conway demonstram como a indústria do tabaco e seus patrocinadores criou dúvidas apenas o suficiente para desacelerar regulamentações mais rígidas sobre o tabaco e dar cobertura a políticos que simpatizam com a indústria.

Os cientistas então usaram suas técnicas para defender o sistema de defesa antimísseis da era Reagan “Guerra nas Estrelas” e para desacreditar a ciência dominante por trás da ameaça à camada de ozônio e da descoberta da chuva ácida. Em meados da década de 1980, dizem Oreskes e Conway, esses cientistas conservadores formaram o Instituto George C. Marshall para apoiar visões conservadoras sobre a defesa nacional. Muitos desses mesmos cientistas estiveram envolvidos em esforços para promover visões politicamente conservadoras sobre a mudança climática e outras questões atuais, dizem os autores.

Oreskes, então professor de história e estudos científicos na UC San Diego e agora em Harvard, e Conway, historiador do JPL no Caltech, criticam a mídia por sua adesão tradicional ao equilíbrio na reportagem e dando igual peso aos argumentos em lados opostos da uma questão, mesmo em questões científicas estabelecidas.

“Essa divergência entre o estado da ciência e como era apresentado na grande mídia ajudou a tornar mais fácil para nosso governo não fazer nada sobre o aquecimento global”, escrevem Oreskes e Conway. O livro deles se tornou a base para um documentário de mesmo nome em 2014.


Répteis e Mudanças Climáticas

Muitos répteis são altamente sensíveis às temperaturas alteradas que podem resultar das mudanças climáticas devido à sua ectotermia, que exige que eles dependam da temperatura ambiente para manter processos fisiológicos críticos. Devido à variedade de cobras, lagartos, crocodilianos e tartarugas em nosso mundo (tradicionalmente classificados como répteis), e porque os dados e projeções das mudanças climáticas variam com o local, será importante considerar cada espécie e local separadamente ao considerar os efeitos potenciais de clima alterado nesses animais.

Em zonas temperadas, os lagartos são considerados altamente vulneráveis ​​às mudanças climáticas (1-7). Sua reprodução está intimamente ligada a estreitas janelas de tempo na primavera e no verão, quando regimes adequados de temperatura e umidade estão disponíveis para atividades críticas de história natural, como forrageamento e acasalamento. As alterações nas condições climáticas durante essas estações podem resultar em anos de "falência" freqüentemente recorrentes de falha reprodutiva. Outros efeitos climáticos na sobrevivência dos lagartos incluem mortalidade associada a períodos de calor no inverno (8), efeitos de interação de comunidades alteradas de vegetação, regimes de fogo e espécies invasoras (9) e potencialmente doenças (10).
As cobras estão intimamente relacionadas aos lagartos, e esses efeitos também podem ser verdadeiros para eles. Assim como acontece com os lagartos, novos estudos ilustram as diferenças entre as espécies: modelos de nicho climático sugerem que algumas cascavéis podem ter alcances menores (11), enquanto as cobras-rato têm atividades aumentadas devido às temperaturas noturnas mais altas (12).

As preocupações com as mudanças climáticas para tartarugas e crocodilianos são três. Primeiro, essas espécies principalmente aquáticas podem encontrar habitats alterados e fragmentação aumentada de habitat com clima alterado. Nesse sentido, eles compartilham muitas preocupações com os anfíbios, como a sensibilidade às mudanças na disponibilidade de água e suas propriedades térmicas. Em segundo lugar, as tartarugas e crocodilos têm uma determinação sexual sensível à temperatura: temperaturas mais baixas podem produzir ninhos apenas de machos; temperaturas mais altas podem produzir ninhos apenas de fêmeas. Mudanças de temperatura em uma área local podem ter o efeito de alterar as proporções sexuais das populações - potencialmente afetando a reprodução futura e ao longo do tempo comprometendo sua aptidão evolutiva (13). Terceiro, as espécies costeiras como o jacaré e o crocodilo americanos são suscetíveis a um aumento na frequência ou intensidade das tempestades causadas pelo aumento da temperatura do oceano. As ondas de tempestade podem deslocar ou afogar os animais e desidratá-los pela intrusão de água salgada em habitats de água doce (14). Como os Estados Unidos são um hotspot de biodiversidade para tartarugas, e as questões de conservação das tartarugas são multifacetadas, a preocupação com as projeções de mudanças climáticas em relação a espécies raras de tartarugas é uma preocupação específica (15).

Prováveis ​​mudanças

A maior biodiversidade de répteis nos Estados Unidos está nos estados do sul, em ecossistemas desérticos e subtropicais. As distribuições ao norte são limitadas pela latitude, com a riqueza de espécies caindo consideravelmente conforme você segue para o norte. Os limites ao norte das faixas de espécies são freqüentemente habitats marginais devido a fatores climáticos, como temperaturas frias e variações climáticas. Os nichos térmicos alterados (4, 5) para répteis nessas zonas devido às mudanças climáticas serão importantes para rastrear. Resumidamente, para entender os nichos térmicos, considere que existe uma janela de tempo durante o dia em que existem temperaturas adequadas para atividades de répteis. Parece que essa janela de tempo está se tornando menor à medida que as mudanças climáticas são aparentes tanto nas regiões tropicais quanto nas zonas temperadas, reduzindo o tempo de atividade dos répteis, afetando sua reprodução e sobrevivência. Embora o habitat possa estar marchando para o norte ou para as montanhas para algumas espécies, para outras espécies, o aumento da variação do tempo pode alterar a frequência ou intensidade dos ciclos reprodutivos de expansão e queda e a sobrevivência da coorte. Seguem exemplos.

Em Oregon, o clima variável da primavera tem mostrado estreitar a janela de tempo de condições de reprodução adequadas para o lagarto comum-manchado, Uta Stansburiana, com busto reprodutivo sendo relatado (6, 7). No México, um estudo relatou que 12% das populações locais de lagartos foram perdidas desde 1975, com evidências de que essas perdas estão associadas às mudanças climáticas que alteram os nichos térmicos (4). Em Alberta, Canadá, o Grande Lagarto de Chifre Curto, Phrynosoma hernandesi, a sobrevivência no inverno depende da cobertura de neve persistente para reter os animais em hibernação isolada: os lagartos tornam-se ativos durante os períodos de calor no inverno e, então, podem ser "pegos" e morrer quando nevar novamente (8). Em contraste, os nichos térmicos das cobras podem estar se expandindo com noites mais quentes (12).

Avaliações de vulnerabilidade e previsões de como as distribuições de habitat mudarão abundam para muitos táxons. As questões emergentes são onde ocorrerão os habitats adequados no futuro e os organismos serão capazes de chegar lá? Em nosso mundo alterado pelo homem, as estradas e o desenvolvimento urbano-rural são novos obstáculos para os répteis em dispersão, somados a uma variedade de barreiras geográficas naturais. Na Espanha, a expansão para o norte das faixas de lagartos coincidentes com a mudança do clima foi rastreada ao longo de um período de cerca de 50 anos, com barreiras geográficas, incluindo as montanhas dos Pireneus, agora apresentando limitações de dispersão (3).

Opções de gestão

Para répteis, o manejo é uma preocupação primordial para manter e restaurar os habitats existentes, aumentar as áreas de blocos de habitat intactos, e adaptar as ações de gestão para reduzir os estressores ambientais (consulte as Diretrizes de Gestão de Habitat regionais em: www.parcplace.org). Como os microclimas podem ser facilmente manipulados com atividades locais de manejo da terra, as pessoas podem projetar ativamente um futuro para alguns desses organismos, especialmente quando seus ambientes já estão altamente alterados devido às atividades humanas.

As espécies de plantas invasoras e a maioria dos distúrbios humanos podem alterar os habitats e microclimas locais para a escala da paisagem, o que pode ter efeitos consequentes nos répteis. A vegetação não nativa pode ter estrutura física e cobertura diferentes, dificultando as atividades diárias dos répteis e, subsequentemente, alterando as funções críticas da história de vida e a sobrevivência dos répteis, e influenciando negativamente a dinâmica das comunidades em interação. A gestão de habitat aberto pode ser necessária para prevenir a invasão da vegetação, especialmente plantas não nativas, ou para mitigar a perturbação humana (por exemplo, desenvolvimento agrícola ou energético). O controle de arbustos e árvores do prado pode ser necessário para manter a exposição ao sol. Os buffers ribeirinhos podem reter refúgio próximo à água. Para tartarugas ou outros répteis dependentes de água, a manipulação do hidroperíodo nos locais por meio da escavação do local e do manejo do tampão ribeirinho são considerações. O manejo do substrato pode ser necessário para vários tipos de répteis: afloramentos rochosos e talus são refúgios complexos para lagartos e cobras e podem precisar de proteção ou aumento das bordas de lagoas rochosas que fornecem locais de frade e refúgio antipredação para tartarugas. Algumas espécies precisam de tipos de substrato específicos, ou dependem de tocas existentes criadas por outros animais - essas devem ser consideradas se as mudanças climáticas alterarem a distribuição do habitat em escala de paisagem. Os hibernáculos de cobra usados ​​tradicionalmente podem precisar de proteção especial. As medidas de manejo tomadas para manter os regimes naturais de fogo e controlar as plantas invasoras também podem beneficiar os répteis. Os regimes de fogo alterados podem mudar o refúgio, reduzir a cobertura e expor os animais à predação intensificada, e as plantas invasoras podem exacerbar os padrões de fogo ligados ao clima.

Os gerentes podem facilitar o movimento dos répteis, fornecendo corredores entre os habitats necessários que suportam histórias de vida de répteis complexas: reprodução, forrageamento, hibernação, anti-predação e habitats de frade podem todos diferir. Corredores entre hibernáculos durante o inverno e áreas de forrageamento, ou entre locais de nidificação em terras altas e criadouros aquáticos, são uma preocupação particular porque podem ser inadvertidamente afetados por estradas ou desenvolvimento. As considerações incluem: 1) extensão de corredores ribeirinhos ao longo de rotas seguras de dispersão de terras altas 2) criação de barreiras para dispersão ao longo de rotas inseguras, como ao longo de estradas ou em áreas perturbadas 3) bueiros que cruzam estradas que podem exigir áreas de canal secas ou molhadas 4) gerenciamento de rocha de superfície ou disponibilidade e conectividade de tocas.


O que causa a mudança climática?

Uma animação simplificada do efeito estufa. Crédito: NASA / JPL-Caltech

Existem muitos fatores que contribuem para o clima da Terra. No entanto, os cientistas concordam que a Terra tem ficado mais quente nos últimos 50 a 100 anos devido às atividades humanas.

Certos gases na atmosfera da Terra bloqueiam o calor de escapar. Isso é chamado de efeito estufa. Esses gases mantêm a Terra aquecida como o vidro de uma estufa mantém as plantas aquecidas.

As atividades humanas - como a queima de combustível para abastecer fábricas, carros e ônibus - estão mudando o efeito estufa natural. Essas mudanças fazem com que a atmosfera retenha mais calor do que antes, levando a uma Terra mais quente.


Postado em 7 de junho de 2021 pelo Autor Convidado

As nuvens podem ter um efeito de resfriamento maior no planeta do que os modelos climáticos sugerem atualmente, de acordo com novas pesquisas.

O artigo, publicado na Nature Climate Change, visa corrigir um problema & ldquolong-Standing & rdquo and & ldquoundressed & rdquo na modelagem climática & ndash, ou seja, que os modelos existentes simulam muita chuva de nuvens e, portanto, subestimam sua vida útil e efeito de resfriamento.

Os autores atualizaram um modelo climático existente com uma simulação mais realista de chuva de & ldquowarm & rdquo nuvens & ndash aquelas que contêm apenas água, ao invés de uma combinação de água e gelo. Eles descobriram que esta atualização torna o & ldquocloud lifetime feedback & rdquo & ndash um processo no qual as temperaturas mais altas aumentam a vida útil das nuvens & ndash quase três vezes maior.

Os autores observam que a geração mais recente de modelos climáticos globais & ndash o 6º Projeto de Intercomparação de Modelo Acoplado (CMIP6) & ndash prediz um aquecimento futuro mais rápido que seus predecessores. Isso ocorre principalmente porque os novos modelos simulam um efeito de resfriamento menor das nuvens.

No entanto, o principal autor do estudo disse ao Carbon Brief que fixar o & ldquoproblem & rdquo em simulações de chuva & ld reduziu a quantidade de aquecimento prevista pelo modelo, aproximadamente na mesma quantidade que o aumento do aquecimento entre CMIP5 e CMIP6 & rdquo.

Devido a isso, ele diz que a principal conclusão do estudo é & ldquotar o aquecimento extra no CMIP6 com um grão de sal até que alguns dos outros problemas de nuvem conhecidos também sejam corrigidos nos modelos & rdquo.


Assista o vídeo: Como a mudança climática afeta a biodiversidade? Biologia. Khan Academy (Agosto 2022).