Biologia per il liceo/L'Antropocene

Definizione

Con "Antropocene" si indica un termine proposto per designare l'attuale epoca geologica, nella quale l'essere umano con le sue attività è riuscito con a modificare significativamente il pianeta Terra e i suoi processi biologici, geologici e atmosferici. Riguardo alla definizione scientifica di Antropocene, alcuni hanno suggerito di non rimanere intrappolati in definizioni specifiche delle proprie discipline ma di guardare oltre, considerando i cambiamenti nel sistema Terra per intero.

Il termine deriva dalle parole in greco antropos e kainos, che significano rispettivamente essere umano e recente, e almeno inizialmente non sostituiva il termine corrente usato per l'epoca geologica attuale, Olocene, ma serviva semplicemente ad indicare l'impatto che l'Homo sapiens ha sull'equilibrio del pianeta. Dopo 15 anni di dibattiti le organizzazioni internazionali dei geologi hanno bocciato la proposta di adottare il termine "Antropocene" per indicare appunto una nuova epoca geologica. La decisione è arrivata dopo avere preso in esame da dove cronologicamente farla iniziare in base a precise considerazioni stratigrafiche.

Pur essendoci consenso nella comunità scientifica sulla presenza attuale di un’era caratterizzata da impatti geologici (e non solo) che risalgono alle attività antropiche, sono al vaglio diverse proposte per stabilire la data di inizio di questa era. Come ogni specie, anche la specie Homo sapiens, con il suo avvento, ha comportato dei cambiamenti negli equilibri ecosistemici. Agli albori, dato il numero esiguo di popolazione e l’uso di tecnologie semplici, gli impatti sono stati contenuti per millenni, a cui si sono succedute alcune accelerazioni prestazionali con peculiari caratteristiche rilevabili nei depositi geologici:

La domesticazione del fuoco. Incendi di vaste aree.
La domesticazione di piante e animali. Comparsa di specie domestiche. Contemporanea estinzione dei grandi mammiferi selvatici. Diffusione di agricoltura e allevamento. Sensibile aumento di popolazione. Inizio di agglomerati urbani.
L’industrializzazione. Lo sfruttamento massiccio dei combustibili fossili. Nascita dei prodotti di sintesi. Estinzioni di specie.
Gli esperimenti nucleari. (Nel 2015 l’Anthropocene Working Group ha proposto come prima data il 16 luglio 1945, data del test nucleare Trinity, ma è stata successivamente ritirata).

Nei successivi paragrafi si approfondiscono i principali aspetti che caratterizzano questa epoca.

L'uso di combustibili fossili e l'emissione di CO₂

I combustibili fossili sono combustibili derivanti dalla trasformazione naturale, sviluppatasi in milioni di anni, di sostanza organica seppellitasi sottoterra nel corso delle ere geologiche, in forme molecolari via via più stabili e ricche di carbonio. Si può affermare che i combustibili fossili costituiscono l'accumulo nel sottosuolo di energia che deriva dal Sole, direttamente raccolta nella biosfera nel corso di periodi geologici, principalmente dalle piante tramite la fotosintesi clorofilliana e da organismi acquatici unicellulari, come i protozoi e le alghe azzurre. La categoria dei combustibili fossili comprende:

petrolio e altri idrocarburi naturali; il materiale biologico dal quale deriva il petrolio è costituito da organismi unicellulari marini vegetali e animali (fitoplancton e zooplancton) rimasti sepolti nel sottosuolo centinaia di milioni di anni fa, in particolare durante il paleozoico;
carbone in tutte le sue forme (ad esempio torba e antracite); il carbone, si è formato dai resti di piante vissute milioni di anni fa in zone umide tropicali (torbiere). Il 90% di tutti i giacimenti di carbone si è depositato nei periodi Carbonifero e Permiano (Paleozoico)
gas naturale (si origina dagli stessi processi che porta alla formazione del petrolio).

L'utilizzo sistematico dei combustibili fossili risale alla fine del XVIII secolo con l'inizio della rivoluzione industriale in Europa e America del Nord, con il forte incremento di richiesta energetica da parte delle industrie; fino agli anni cinquanta il fabbisogno energetico era principalmente soddisfatto dall'utilizzo del carbone. L'utilizzo dei combustibili fossili come principale risorsa di energia è incrementata notevolmente nel XX secolo, nella seconda metà del quale si è osservata l'affermazione del petrolio come principale fonte energetica, rispetto al carbone troppo inquinante e in molti casi economicamente più gravoso nell'assieme dei costi di estrazione e trasporto all'utilizzatore finale. Oggi i combustibili fossili provvedono a poco più dell'85% del fabbisogno energetico mondiale: di questo il petrolio contribuisce per il 40%, il carbone per il 26% e il gas naturale per il 23%. Un ulteriore 7% viene ricavato dall'energia nucleare; a questo proposito si osserva che per quanto l'uranio non possa essere considerato un combustibile fossile, come fornitore di energia faccia parte delle risorse naturali limitate e non rinnovabili.

I combustibili fossili sono oggi giorno la principale fonte energetica sfruttata dall'umanità, grazie ad alcune importanti caratteristiche che li contraddistinguono:

sono "compatti", ovvero hanno un alto rapporto energia/volume;
sono facilmente trasportabili (la trasportabilità del gas naturale è funzione della distanza da compiere e della topografia delle zone attraversate con il gasdotto);
sono facilmente immagazzinabili;
sono utilizzabili con macchinari relativamente semplici;
costano relativamente poco.

Hanno per contro importanti svantaggi:

sono inquinanti, anche se con l'utilizzo di macchine moderne questo problema si è notevolmente ridotto. Una forma di inquinamento è data dalla diffusione in atmosfera di sostanze associate naturalmente a questi combustibili. Per esempio la liberazione di anidride solforosa (SO₂) responsabile del fenomeno delle piogge acide.
Il loro utilizzo determina un incremento della quantità di CO₂ in atmosfera, un gas non direttamente inquinante, ma oggi considerato come il maggiore imputato del surriscaldamento globale. La quantità di CO₂ emessa dipende dal tipo di combustibile utilizzato, a parità di energia prodotta il carbone produce una quantità quasi doppia di anidride carbonica rispetto al gas naturale.
non sono risorse rinnovabili, dato che il processo di fossilizzazione della sostanza organica è estremamente lungo e la quantità che oggi si fossilizza è trascurabile rispetto ai fabbisogni energetici della società in cui viviamo.

Emissione di CO₂

Tutti i combustibili fossili rilasciano CO₂ quando bruciano, accelerando così il cambiamento climatico . La combustione del carbone e, in misura minore, del petrolio e dei suoi derivati, contribuisce al particolato atmosferico, allo smog e alla pioggia acida. Il cambiamento climatico è in gran parte causato dal rilascio di gas serra come la CO₂ , e la combustione di combustibili fossili è la principale fonte di queste emissioni. Nella maggior parte delle parti del mondo il cambiamento climatico sta avendo un impatto negativo sugli ecosistemi.

La CO₂ è uno dei tre principali gas serra nell'atmosfera terrestre. Il vapore acqueo è il principale gas serra, contribuendo al 50-70% dell'effetto serra, seguito dall'anidride carbonica al 10-20%. Al terzo posto troviamo il metano che contribuisce circa al 10%. La concentrazione media globale di anidride carbonica (CO₂ ) nell'atmosfera è di 421 ppm (0,04%) a maggio 2022. Si tratta di un aumento del 50% dall'inizio della rivoluzione industriale, rispetto alle 280 ppm durante i 10.000 anni precedenti alla metà del XVIII secolo. L'aumento è dovuto all'attività umana. A marzo 2024, la concentrazione media mensile di CO₂ ha raggiunto un nuovo record di 425,22 parti per milione (ppm), segnando un aumento di 4,7 ppm rispetto a marzo 2023. Secondo l'ultima misurazione, i livelli erano ulteriormente aumentati fino a 427,48 ppm. Questo continuo aumento delle concentrazioni di CO₂ è un chiaro indicatore dello stress ambientale globale in corso, causato principalmente dalla combustione di combustibili fossili, che è la causa principale di questo aumento e anche un importante fattore che contribuisce al cambiamento climatico.

La combustione di combustibili fossili come carbone , petrolio e gas naturale è la causa principale dell'aumento di CO₂ antropogenica ; la deforestazione è la seconda causa principale. Altre importanti attività umane che emettono CO₂ includono la produzione di cemento e la combustione di biomassa.

Negli ultimi 400.000 anni, le concentrazioni di CO₂ hanno mostrato diversi cicli di oscillazione da circa 180 ppm durante le grandi glaciazioni dell'Olocene e del Pleistocene a 280 ppm durante i periodi interglaciali. Ciascuna parte per milione in volume rappresenta circa 2,13 miliardi di tonnellate di carbonio nell’atmosfera nel suo insieme. Dopo l'inizio della Rivoluzione Industriale , la concentrazione di CO₂ atmosferica è aumentata fino a 400 ppm e continua a crescere, provocando il fenomeno del riscaldamento globale.

Il Global Carbon Project mostra come gli accumuli di CO₂ dal 1880 in poi siano stati causati da diverse fonti che si sono susseguite una dopo l'altra.
Ricostruzione della temperatura superficiale globale negli ultimi 2000 anni utilizzando dati da anelli degli alberi, coralli e carote di ghiaccio in blu. I dati di osservazione diretta sono in rosso, con tutti i dati che mostrano una media mobile di 5 anni
Secondo le stime del Global Carbon Project, tra il 1850 e il 2019 circa i 2/3 delle emissioni eccessive di anidride carbonica sono state causate dalla combustione di combustibili fossili e poco meno della metà di questa è rimasta nell'atmosfera
Gli Stati Uniti, la Cina e la Russia hanno contribuito cumulativamente alle maggiori quantità di CO₂ dal 1850
CO₂ atmosferica in parti per milione in volume (ppmv) negli ultimi mezzo miliardo di anni.
Sono mostrate le stime delle temperature superficiali globali per gli ultimi 540 milioni di anni del Fanerozoico (dal Paleozoico in poi)
Oltre 400.000 anni di dati del carotaggio di ghiaccio in antartide (Vostok): grafico di CO₂ ₍ verde), temperatura ricostruita (blu) e polvere (rosso).

Le risorse energetiche alternative (tra cui le rinnovabili)

Una possibile soluzione al problema dell'uso dei combustibili fossili e conseguente emissione di CO₂ è l'uso di fonti di energia alternative. Per fonte di energia alternativa si intende una particolare fonte di energia (ovvero un modo di ottenere energia elettrica o meccanica) differente da quella ottenuta con l'utilizzo dei tradizionali combustibili fossili. Spesso tale classe di fonti energetiche viene confusa o assimilata a quella delle fonti di energia rinnovabile, di cui rappresenta solo una sottoclasse di quelle alternative. In realtà le fonti di energia alternativa comprendono una classe più ampia di forme di produzione di energia, oltre a quelle rinnovabili, per esempio comprendendo l'energia prodotta tramite centrali nucleari.

Alcune fonti energetiche alternative sono rappresentate da:

energia nucleare
energia idroelettrica
energia geotermica
energia ricavata dalla biomassa (agroenergie e scarti animali) e biogas (anche biodiesel, vedi olio di colza)
energia marina (quale l'energia del moto ondoso e delle maree)
energia eolica
energia solare (sia attraverso centrali solari termiche che fotovoltaiche)

Le fonti energetiche rinnovabili, in particolare l’energia solare fotovoltaica e quella eolica , stanno generando una quota crescente di energia elettrica
Consumo di energia rinnovabile
Consumo globale di energia

Il riscaldamento globale (global warming) e le sue conseguenze

Tutti i biomi sono universalmente influenzati da condizioni globali, come il clima, che in ultima analisi modellano l'ambiente di ogni bioma. Gli scienziati che studiano il clima hanno notato una serie di cambiamenti marcati che sono gradualmente diventati sempre più evidenti negli ultimi sessant'anni. Cambiamento climatico globale è il termine utilizzato per descrivere modelli meteorologici globali alterati, in particolare un aumento mondiale della temperatura e conseguenti cambiamenti nel clima, dovuti in gran parte all'aumento dei livelli di anidride carbonica atmosferica.

Clima e Meteo

Un malinteso comune sul cambiamento climatico globale è che un evento meteorologico specifico che si verifica in una particolare regione (ad esempio, una settimana molto fredda a giugno nell'Indiana centrale) fornisca la prova del cambiamento climatico globale. Tuttavia, una settimana fredda a giugno è un evento correlato al meteo e non al clima. Questi equivoci spesso nascono a causa della confusione sui termini clima e meteo.

Il clima si riferisce alle condizioni atmosferiche prevedibili a lungo termine di un'area specifica. Il clima di un bioma è caratterizzato da intervalli stagionali costanti di temperatura e precipitazioni. Il clima non riguarda la quantità di pioggia caduta in un giorno particolare in un bioma o le temperature più fredde della media che si sono verificate in un giorno. Al contrario, il meteo si riferisce alle condizioni dell'atmosfera durante un breve periodo di tempo. Le previsioni del tempo sono solitamente fatte per cicli di 48 ore. Le previsioni del tempo a lungo termine sono disponibili ma possono essere inaffidabili.

Cambiamento climatico globale

Il cambiamento climatico può essere compreso affrontando tre aree di studio:

prove del cambiamento climatico globale attuale e passato
fattori determinanti del cambiamento climatico globale
risultati documentati del cambiamento climatico

È utile tenere ben separati questi tre diversi aspetti del cambiamento climatico quando si consumano resoconti dei media sul cambiamento climatico globale. Dovremmo notare che è comune che i resoconti e le discussioni sul cambiamento climatico globale confondano i dati che mostrano che il clima della Terra sta cambiando con i fattori che guidano questo cambiamento climatico.

Prove del cambiamento climatico globale

Poiché gli scienziati non possono tornare indietro nel tempo per misurare direttamente le variabili climatiche, come la temperatura media e le precipitazioni, devono invece misurare indirettamente la temperatura. Per fare ciò, gli scienziati si basano sulle prove storiche del clima passato della Terra.

Le carote di ghiaccio antartico sono un esempio chiave di tale prova del cambiamento climatico. Queste carote di ghiaccio sono campioni di ghiaccio polare ottenuti per mezzo di trivelle che raggiungono migliaia di metri nelle calotte glaciali o nei ghiacciai di alta montagna. Osservare le carote di ghiaccio è come viaggiare indietro nel tempo; più profondo è il campione, più antico è il periodo di tempo. Intrappolate nel ghiaccio ci sono bolle d'aria e altre prove biologiche che possono rivelare dati sulla temperatura e sull'anidride carbonica. Le carote di ghiaccio antartico sono state raccolte e analizzate per stimare indirettamente la temperatura della Terra negli ultimi 400.000 anni ( Figura sotto a). I dati rappresentati nella Figura 44.27 sono un esempio di tali analisi. Lo 0 °C in questo grafico si riferisce alla media a lungo termine. Le temperature superiori a 0 °C superano la temperatura media a lungo termine della Terra. Al contrario, le temperature inferiori a 0 °C sono inferiori alla temperatura media della Terra. Questa figura mostra che ci sono stati cicli periodici di aumento e diminuzione della temperatura.


a	b	c

Gli scienziati perforano per carote di ghiaccio nelle regioni polari. Il ghiaccio contiene bolle d'aria e sostanze biologiche che forniscono informazioni importanti per i ricercatori

Prima della fine del 1800, la Terra era più fredda di 9 °C e più calda di circa 3 °C. Si noti che il grafico nella Figura sotto mostra che anche la concentrazione atmosferica di anidride carbonica è aumentata e diminuita in cicli periodici. Si noti anche la relazione tra concentrazione di anidride carbonica e temperatura. La Figura sotto mostra che i livelli di anidride carbonica nell'atmosfera hanno storicamente oscillato tra 180 e 300 parti per milione (ppm) in volume.

Il ghiaccio nella stazione russa Vostok nell'Antartide orientale si è depositato nel corso di 420.000 anni e ha raggiunto una profondità di oltre 3.000 m. Misurando la quantità di CO 2 intrappolata nel ghiaccio, gli scienziati hanno determinato le concentrazioni atmosferiche di CO 2 del passato . Le temperature relative ai giorni nostri sono state determinate dalla quantità di deuterio (un isotopo non radioattivo dell'idrogeno) presente

La figura sopra non mostra gli ultimi 2.000 anni con dettagli sufficienti per confrontare i cambiamenti della temperatura della Terra negli ultimi 400.000 anni con il cambiamento di temperatura che si è verificato nel passato più recente. Due anomalie significative della temperatura, o irregolarità , si sono verificate negli ultimi 2.000 anni. Queste sono l' anomalia climatica medievale (o il periodo caldo medievale) e la piccola era glaciale . Una terza anomalia della temperatura si allinea con l' era industriale . L'anomalia climatica medievale si è verificata tra il 900 e il 1300 d.C. Durante questo periodo di tempo, molti climatologi pensano che in molte parti del mondo prevalessero condizioni meteorologiche leggermente più calde; i cambiamenti di temperatura superiori alla media variavano tra 0,10 °C e 0,20 °C al di sopra della norma. Sebbene 0,10 °C non sembrino abbastanza grandi da produrre alcun cambiamento evidente, hanno liberato mari di ghiaccio. Grazie a questo riscaldamento, i Vichinghi furono in grado di colonizzare la Groenlandia.

La Piccola era glaciale fu un periodo freddo che si verificò tra il 1550 d.C. e il 1850 d.C. Durante questo periodo, fu osservato un leggero raffreddamento di poco meno di 1 °C in Nord America, Europa e forse altre aree della Terra. Questa variazione di 1 °C nella temperatura globale è una deviazione apparentemente piccola nella temperatura (come fu osservata durante l'anomalia climatica medievale); tuttavia, determinò anche notevoli cambiamenti climatici. I resoconti storici rivelano un periodo di inverni eccezionalmente rigidi con molta neve e gelo.

La Rivoluzione industriale , iniziata intorno al 1750, fu caratterizzata da cambiamenti in gran parte della società umana. I progressi nell'agricoltura aumentarono la fornitura di cibo, il che migliorò lo standard di vita delle persone in Europa e negli Stati Uniti. Furono inventate nuove tecnologie che fornirono posti di lavoro e beni più economici. Queste nuove tecnologie erano alimentate utilizzando combustibili fossili, in particolare carbone. La Rivoluzione industriale iniziata all'inizio del diciannovesimo secolo segnò l'inizio dell'era industriale. Quando si brucia un combustibile fossile, si rilascia anidride carbonica. Con l'inizio dell'era industriale, l'anidride carbonica atmosferica iniziò a salire ( Figura sotto).

La concentrazione atmosferica di CO 2 è aumentata costantemente dall'inizio dell'industrializzazione

Fattori attuali e passati del cambiamento climatico globale

Poiché non è possibile tornare indietro nel tempo per osservare e misurare direttamente il clima, gli scienziati devono usare prove indirette per determinare i fattori, o driver, che potrebbero essere responsabili del cambiamento climatico. Le prove indirette includono dati raccolti usando carote di ghiaccio, trivellazioni (un pozzo stretto scavato nel terreno), anelli degli alberi, lunghezze dei ghiacciai, resti di polline e sedimenti oceanici. I dati mostrano una correlazione tra la tempistica dei cambiamenti di temperatura e i driver del cambiamento climatico. Prima dell'era industriale (prima del 1780), c'erano tre driver del cambiamento climatico che non erano correlati all'attività umana o ai gas atmosferici. Il primo di questi sono i cicli di Milankovitch . I cicli di Milankovitch descrivono gli effetti di lievi cambiamenti nell'orbita terrestre sul clima terrestre. La lunghezza dei cicli di Milankovitch varia tra 19.000 e 100.000 anni. In altre parole, ci si potrebbe aspettare di vedere alcuni cambiamenti prevedibili nel clima terrestre associati a cambiamenti nell'orbita terrestre almeno ogni 19.000 anni.

La variazione dell'intensità del sole è il secondo fattore naturale responsabile del cambiamento climatico. L'intensità solare è la quantità di energia solare o energia che il sole emette in un dato lasso di tempo. Esiste una relazione diretta tra intensità solare e temperatura. Man mano che l'intensità solare aumenta (o diminuisce), la temperatura della Terra aumenta (o diminuisce) di conseguenza. I cambiamenti nell'intensità solare sono stati proposti come una delle diverse possibili spiegazioni per la Piccola era glaciale.

Infine, le eruzioni vulcaniche sono un terzo fattore naturale del cambiamento climatico. Le eruzioni vulcaniche possono durare alcuni giorni, ma i solidi e i gas rilasciati durante un'eruzione possono influenzare il clima per un periodo di alcuni anni, causando cambiamenti climatici a breve termine. I gas e i solidi rilasciati dalle eruzioni vulcaniche possono includere anidride carbonica, vapore acqueo, anidride solforosa, acido solfidrico, idrogeno e monossido di carbonio. In genere, le eruzioni vulcaniche raffreddano il clima. Ciò si è verificato nel 1783, quando i vulcani in Islanda sono entrati in eruzione e hanno causato il rilascio di grandi volumi di ossido solforico. Ciò ha portato al raffreddamento per effetto foschia , un fenomeno globale che si verifica quando polvere, cenere o altre particelle sospese bloccano la luce solare e innescano di conseguenza temperature globali più basse; il raffreddamento per effetto foschia di solito si estende per uno o più anni prima di dissiparsi in intensità. In Europa e Nord America, il raffreddamento per effetto foschia ha prodotto alcune delle temperature invernali medie più basse mai registrate nel 1783 e nel 1784.

I gas serra sono probabilmente i più importanti fattori che determinano il clima. Quando l'energia termica del sole colpisce la Terra, i gas noti come gas serra intrappolano il calore nell'atmosfera, in modo simile a come i vetri di una serra impediscono al calore di fuoriuscire. I gas serra che influenzano la Terra includono anidride carbonica, metano, vapore acqueo, protossido di azoto e ozono. Circa metà della radiazione del sole attraversa questi gas nell'atmosfera e colpisce la Terra. Questa radiazione viene convertita in radiazione termica (infrarossa) sulla superficie terrestre, quindi una parte di quell'energia viene reirradiata nell'atmosfera. I gas serra, tuttavia, riflettono gran parte dell'energia termica sulla superficie terrestre. Più gas serra ci sono nell'atmosfera, più energia termica viene riflessa sulla superficie terrestre, riscaldandola e riscaldando l'atmosfera immediatamente sopra di essa. I gas serra assorbono ed emettono radiazioni e sono un fattore importante nell'effetto serra: il riscaldamento della Terra dovuto all'anidride carbonica e ad altri gas serra nell'atmosfera.

Prove dirette supportano la relazione tra concentrazioni atmosferiche di anidride carbonica e temperatura: con l'aumento dell'anidride carbonica, aumenta la temperatura globale. Dal 1950, la concentrazione di anidride carbonica atmosferica è aumentata da circa 280 ppm a 382 ppm nel 2006. Nel 2011, la concentrazione di anidride carbonica atmosferica era di 392 ppm. Tuttavia, il pianeta non sarebbe abitabile dalle attuali forme di vita se il vapore acqueo non producesse il suo drastico effetto serra.

Gli scienziati esaminano i modelli nei dati e cercano di spiegare le differenze o le deviazioni da questi modelli. I dati sull'anidride carbonica atmosferica rivelano un modello storico di aumento e diminuzione dell'anidride carbonica, con cicli tra un minimo di 180 ppm e un massimo di 300 ppm. Gli scienziati hanno concluso che ci sono voluti circa 50.000 anni perché il livello di anidride carbonica atmosferica aumentasse dalla sua bassa concentrazione minima alla sua concentrazione massima più elevata. Tuttavia, a partire da solo pochi secoli fa, le concentrazioni di anidride carbonica atmosferica sono aumentate oltre il massimo storico di 300 ppm. Gli attuali aumenti dell'anidride carbonica atmosferica sono avvenuti molto rapidamente, nel giro di centinaia di anni anziché migliaia di anni. Qual è la ragione di questa differenza nel tasso di cambiamento e nella quantità di aumento dell'anidride carbonica? Un fattore chiave che deve essere riconosciuto quando si confrontano i dati storici e i dati attuali è la presenza e le attività industriali della moderna società umana; nessun altro fattore del cambiamento climatico ha prodotto cambiamenti nei livelli di anidride carbonica atmosferica a questo ritmo o di questa entità .

L'attività umana rilascia nell'atmosfera anidride carbonica e metano, due dei più importanti gas serra, in diversi modi. Il meccanismo principale che rilascia anidride carbonica è la combustione di combustibili fossili, come benzina, carbone e gas naturale ( Figura sotto). La deforestazione, la produzione di cemento, l'agricoltura animale, la bonifica dei terreni e la combustione delle foreste sono altre attività umane che rilasciano anidride carbonica. Il metano (CH₄ ) viene prodotto quando i batteri scompongono la materia organica in condizioni anaerobiche. Le condizioni anaerobiche possono verificarsi quando la materia organica è intrappolata sott'acqua (come nelle risaie) o nell'intestino degli erbivori. Il metano può anche essere rilasciato dai giacimenti di gas naturale e dalla decomposizione di materiale animale e vegetale che avviene nelle discariche. Un'altra fonte di metano è lo scioglimento dei clatrati . I clatrati sono pezzi congelati di ghiaccio e metano che si trovano sul fondo dell'oceano. Quando l'acqua si riscalda, questi pezzi di ghiaccio si sciolgono e viene rilasciato metano. Con l'aumento della temperatura dell'acqua dell'oceano, aumenta anche la velocità con cui i clatrati si sciolgono, rilasciando ancora più metano. Ciò porta a livelli maggiori di metano nell'atmosfera, che accelera ulteriormente il tasso di riscaldamento globale. Questo è un esempio del ciclo di feedback positivo che sta portando al rapido tasso di aumento delle temperature globali.

La combustione di combustibili fossili nell’industria e nei veicoli rilascia nell’atmosfera anidride carbonica e altri gas serra

Risultati documentati del cambiamento climatico: passato e presente

Gli scienziati hanno prove geologiche delle conseguenze del cambiamento climatico di molto tempo fa. Fenomeni moderni come il ritiro dei ghiacciai e lo scioglimento dei ghiacci polari causano un continuo innalzamento del livello del mare. Nel frattempo, i cambiamenti climatici possono avere effetti negativi sugli organismi.

Cambiamento climatico geologico

Il riscaldamento globale è stato associato ad almeno un evento di estinzione su scala planetaria nel passato geologico. L' evento di estinzione del Permiano si è verificato circa 251 milioni di anni fa verso la fine del periodo geologico di circa 50 milioni di anni noto come periodo Permiano. Questo periodo geologico è stato uno dei tre periodi più caldi nella storia geologica della Terra. Gli scienziati stimano che circa il 70 percento delle specie vegetali e animali terrestri e l'84 percento delle specie marine si siano estinti, scomparendo per sempre verso la fine del periodo Permiano.

Gli organismi che si erano adattati a condizioni climatiche umide e calde, come precipitazioni annue di 300–400 cm (118–157 pollici) e temperature di 20 °C–30 °C (68 °F–86 °F) nella foresta umida tropicale, potrebbero non essere stati in grado di sopravvivere al cambiamento climatico del Permiano.

Cambiamento climatico attuale

Nel corso della nostra vita si sono verificati diversi eventi globali che possono essere attribuiti al cambiamento climatico. Il Glacier National Park nel Montana sta subendo il ritiro di molti dei suoi ghiacciai, un fenomeno noto come recessione glaciale. Nel 1850, l'area conteneva circa 150 ghiacciai. Nel 2010, tuttavia, il parco conteneva solo circa 24 ghiacciai di dimensioni superiori a 25 acri. Uno di questi ghiacciai è il Grinnell Glacier ( Figura sotto) sul Monte Gould. Tra il 1966 e il 2005, le dimensioni del Grinnell Glacier si sono ridotte del 40 percento. Analogamente, la massa delle calotte glaciali in Groenlandia e nell'Antartide sta diminuendo: la Groenlandia ha perso 150-250 km³ di ghiaccio all'anno tra il 2002 e il 2006. Inoltre, le dimensioni e lo spessore del ghiaccio marino artico stanno diminuendo.


1938	1981	1998	2005	2009
L'effetto del riscaldamento globale può essere osservato nel continuo ritiro del Grinnel Glacier.La temperatura media annuale nel parco è aumentata di 1,33 °C dal 1900. La perdita di un ghiacciaio comporta la perdita di acque di scioglimento estive, riducendo drasticamente le riserve idriche stagionali e colpendo gravemente gli ecosistemi locali

Questa perdita di ghiaccio sta portando ad aumenti del livello globale del mare. In media, il mare si sta alzando a un tasso di 1,8 mm all'anno. Tuttavia, tra il 1993 e il 2010 il tasso di aumento del livello del mare è variato tra 2,9 e 3,4 mm all'anno. Una varietà di fattori influenzano il volume di acqua nell'oceano, in particolare la temperatura dell'acqua (la densità dell'acqua è correlata alla sua temperatura: il volume dell'acqua si espande riscaldandosi, innalzando così il livello del mare), così come la quantità di acqua presente nei fiumi, nei laghi, nei ghiacciai, nelle calotte polari e nel ghiaccio marino. Mentre i ghiacciai e le calotte polari si sciolgono, c'è un contributo significativo di acqua liquida che in precedenza era congelata.

Oltre ad alcune condizioni abiotiche che cambiano in risposta al cambiamento climatico, molti organismi sono anche influenzati dai cambiamenti di temperatura. Temperatura e precipitazioni svolgono un ruolo chiave nel determinare la distribuzione geografica e la fenologia di piante e animali. ( La fenologia è lo studio degli effetti delle condizioni climatiche sulla tempistica di eventi periodici del ciclo vitale, come la fioritura delle piante o la migrazione degli uccelli.) I ricercatori hanno dimostrato che 385 specie di piante in Gran Bretagna stanno fiorendo 4,5 giorni prima di quanto registrato nei precedenti 40 anni. Inoltre, le specie impollinate dagli insetti avevano maggiori probabilità di fiorire prima delle specie impollinate dal vento. L'impatto dei cambiamenti nella data di fioritura sarebbe mitigato se gli insetti impollinatori emergessero prima. Questa tempistica non corrispondente di piante e impollinatori potrebbe causare effetti dannosi sull'ecosistema perché, per continuare a sopravvivere, le piante impollinate dagli insetti devono fiorire quando i loro impollinatori sono presenti.

L'inquinamento

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La sovrappopolazione

La sovrappopolazione, in generale, è una condizione di densità di popolazione, talmente elevata per il tipo di territorio che occupa da creare spazi limitati e insufficienza di risorse o materie vitali (cibo e acqua) di cui gli individui ospitati hanno bisogno. La crescita della specie umana divenuta ubiquitaria e in seguito interconnessa con la globalizzazione, a differenza di altre specie, sta esaurendo diverse risorse sulla Terra, unico territorio a disposizione; inoltre, attraverso diverse modalità soprattutto tecnologiche, ha impattato pesantemente sul pianeta con vari tipi di inquinamenti ambientali e ridotto, quando non estinto, altre specie ed habitat, con ripercussioni anche climatiche.

La ragione principale è la riduzione del tasso di mortalità , soprattutto per neonati e bambini. Il risultato è che molte più persone sopravvivono fino all'età in cui è possibile riprodursi.

Riduzione del tasso di mortalità

Riducendo l'effetto delle malattie infettive
1. uso diffuso di antibiotici contro le malattie batteriche
2. aumento dell'uso della vaccinazione contro alcune malattie virali
3. una più ampia fornitura di acqua pulita (moderni sistemi fognari, ecc.), che riduce le malattie parassitarie.
Aumentando la produzione alimentare
1. l'uso mondiale del DDT e, successivamente, dei trattamenti antiparassitari.
2. l'invenzione di varietà di colture ad alta resa e, in seguito, di colture geneticamente modificate.

La sovrappopolazione umana provoca un maggiore sfruttamento dell'ambiente e delle sue risorse da parte e causa quindi una pressione sulle risorse naturali stesse. Questa pressione si traduce spesso in maggiori conflitti fra nazioni e individui per il possesso di risorse scarse e vitali (es. acqua e petrolio), e un peggioramento della qualità della vita. La sovrappopolazione è associata ad una maggiore diffusione delle malattie, in particolare epidemiche, a più alti tassi di mortalità infantile e in età adulta.

In rapporto alla popolazione umana, si può parlare di sovrappopolazione per vari motivi, la sovrappopolazione può essere per:

una città (esempio: una grande megalopoli ad alto tenore di vita come Tokyo, Parigi o Londra), sovrappopolata quando il territorio da cui dipende non è più in grado di continuare a produrre il surplus di alimenti ed energia che hanno portato alla sua creazione
una nazione (esempio: la maggioranza dei paesi occidentali, Italia inclusa), sovrappopolata quando la produzione interna e le importazioni non riescono più a soddisfare la domanda interna di beni, siano essi di pura sopravvivenza o superflui. Molti paesi infatti, per mantenere il proprio tenore di vita e consumi, hanno attualmente bisogno di un territorio grande 2, 3, 5 volte più dei loro confini amministrativi.
la Terra, sovrappopolata quando l'insieme delle risorse, rinnovabili e non, non permetterebbe di sostenere la popolazione mondiale, al 2022 stimata a 8 miliardi di esseri umani. Esistono modelli matematici che prevedono il raggiungimento di un picco massimo della popolazione mondiale con una discesa finale.

La sovrappopolazione è sempre valutata in rapporto al numero di persone ed al loro stile di vita collegato all'impronta ecologica.

Possibili soluzioni

Strumenti di pianificazione e controllo delle nascite sono stati utilizzati storicamente come l'aborto indotto, interventi di sterilizzazione ovvero introduzione di sostanze sterilizzanti nel cibo, campagne mediatiche di informazione, la disponibilità di contraccettivi a basso costo, l'eliminazione dell'interesse economico alla procreazione (quali: obbligo di mantenimento da parte dei genitori, contrasto alla prostituzione e lavoro minorile, traffico di organi, pagamenti per l'adottabilità, contributi di Stato per ogni figlio).

Le soluzioni solitamente più suggerite sono una migliore istruzione e la diffusione gratuita della contraccezione ( controllo delle nascite ). Molte gravidanze sono indesiderate (40%) o non pianificate.

Ci sono credenze religiose e tradizionali che lavorano contro il controllo delle nascite. Queste infatti spesso favoriscono le famiglie numerose. Pochi governi hanno affrontato il problema seriamente.

Altri hanno proposto che, poiché la dimensione della popolazione umana e la capacità di carico dipendono dalla quantità di cibo disponibile, come per altre specie , un buon metodo sarebbe quello di controllare la produzione alimentare e di produrre cibo solo nella quantità necessaria piuttosto che in quantità maggiore del necessario, al fine di fermare i tassi di natalità. Ad esempio, Peter Farb , antropologo , ecologista e naturalista, ha affermato che "L'intensificazione della produzione per nutrire una popolazione in crescita porta ad un aumento ancora maggiore della popolazione"

L'esaurimento delle risorse non rinnovabili

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L'impronta ecologica

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La deforestazione, l'agricoltura e l'allevamento

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La cementificazione

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La riduzione di biodiversità

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L'estinzione di massa

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