A Grande Aceleração

A Grande Aceleração é um evento único na história de 4.5 biliões de anos do nosso planeta. Este período da história que começa no início da Revolução Industrial, por volta de 1750, e continua nos dias de hoje. Pela primeira vez, as actividades humanas e o sistema económico global em particular, são o principal factor de alteração do sistema Terra ou seja a soma de todos os processos físicos, químicos, biológicos e humanos que interagem entre si.

Desde então, a população mundial cresceu 7 vezes, ultrapassando os 7.6 mil milhões e a economia mundial cresceu mais de 30 vezes. Mas foi nos últimos 50 anos que o desenvolvimento económico tem provocado uma procura crescente de energia, solo e água o que altera de forma fundamental o sistema de funcionamento da Terra.

O desenvolvimento económico e o crescimento das classes médias tem trazido vários benefícios nomeamente na melhoria da qualidade de vida de milhões de pessoas. No entanto, as melhorias exponenciais nos campos da saúde, conhecimento e qualidade de vida vêm acompanhadas de um custo enorme para a estabilidade dos sistemas naturais que nos sustentam. O nosso impacto atingiu uma tal escala que interfere com a atmosfera, a criosfera, os oceanos, as florestas, o solo e a biodiversidade do nosso planeta.

Para ilustrar essa aceleração foram apresentados, em 2004, 24 indicadores na síntese Global Change and the Earth System pelo IGBP (International Geosphere-Biosphere Programme) e que foram em 2015 revistos e actualizados na publicação Anthropocene Review.

12 tendências sócio-económicas.

Esses indicadores foram divididos em 12 indicadores relativos a tendências sócio-económicas e 12 relativos às tendências do sistema Terra. Os primeiros 12 reflectem as tendências da população, produto interno bruto, investimento directo estrangeiro, população urbano, uso primário de energia, consumo de fertilizantes, grandes barragens, uso da água, a produção de papel, transporte, telecomunicações e turismo internacional. Os segundos 12 reflectem as tendências relativamente ao dióxido de carbono, óxido nitroso, metano, ozono estratosférico, temperatura à superfície, acidificação dos oceanos, captura de peixes marinhos, aquacultura, fluxo de azoto que chega à costa, perda de floresta tropical, transformação do solo e degradação da biosfera terrestre. 

12 tendências do Sistema Terra.

As tendências da Grande Aceleração suportam a sugestão de que a Terra entrou numa nova era geológica - o Antropoceno - cujo termo foi autoria de Paul Crutzen e Eugene Stoermer em 2000. Até agora, o termo ainda não foi formalizado e também questiona-se quanto data do seu início.

Fontes:
Living Planet Report 2018
https://www.wwf.org.uk/sites/default/files/2018-10/wwfintl_livingplanet_full.pdf
Planetary dashboard shows “Great Acceleration” in human activity since 1950
http://www.igbp.net/news/pressreleases/pressreleases/planetarydashboardshowsgreataccelerationinhumanactivitysince1950.5.950c2fa1495db7081eb42.html

Acidificação dos oceanos

A química

Quando o dióxido de carbono (CO2) é absorvido pelos oceanos, um conjunto de reacções químicas ocorrem que reduzem o pH dos oceanos, a concentração de iões carbonato e a saturação de estados de minerais de carbonato de cálcio importantes biologicamente. A este conjunto de reacções químicas chamamos de acidificação dos oceanos.

Os minerais de carbonato de cálcio são componentes essenciais de esqueletos e conchas de muitos animais marinhos. Nos locais onde existe mais diversidade destes organismos, a água do mar é bastante saturada em minerais de carbonato de cálcio, o que significa que os organismos marinhos têm maior disponibilidade para construírem as suas estruturas. No entanto, a continuada acidificação dos oceanos está a causar que em muitas áreas dos oceanos estão a tornar-se pouco saturadas com esses minerais, o que afecta a capacidade dos organismos de produzir e manter as suas conchas e esqueletos.

Desde o início da Revolução Industrial, o pH das águas superficiais dos oceanos desceu em 0.1 unidades de pH. Pode parece pouco, mas como a escala de pH é logarítmica, esta descida representa um aumento de aproximadamente de 30% da acidez.

As previsões indicam que os oceanos continuarão a absorver dióxido de carbono, aumentando ainda mais a acidez dos oceanos. As estimativas dos níveis futuros de dióxido de carbono, baseadas em cenários de emissão "business as usual", indicam que até ao fim do século as águas superficiais podem ter níveis de acidez 150% mais elevados. Uma situação que não se verifica há mais de 20 milhões de anos.

pH dos oceanos, concentração de dióxido de carbono nos oceanos e na atmosfera entre 1940 e 2010.
(Fonte: http://ocean.si.edu/ocean-photos/ocean-acidification-graph)

O processo

Podemos dividir o processo de acidificação dos oceanos em três fases. Na primeira fase o dióxido de carbono atmosférico é absorvido pelos oceanos. Na segunda fase, o dióxido de carbono reage com a água dos oceanos formando ácido carbónico (H2CO3) que resulta na diminuição do pH. Por último, os iões de hidrogénio libertados pelo ácido carbónico unem-se ao carbonato (CO3, 2-) para formar iões de bicarbonato (HCO3-). A concentração de carbonato desce, o que dificulta a formação de carbonato de cálcio por parte dos organismos marinhos.

Processo de acidificação dos oceanos.
(Fonte: http://www.oceanacidification.org.uk/)

Os impactos biológicos

A acidificação dos oceanos terá diferentes impactos nas espécies marinhas. As algas fotossintéticas e as ervas marinhas podem vir a beneficiar do aumento da concentração de CO2 nos oceanos, à semelhanças das plantas em terra. Por outro lado, os estudos mostram que a diminuição da concentração de carbonato de cálcio pode ter um efeito dramático em algumas espécies como as ostras, ameijoas, ouriços do mar, corais e plankton calcário. 

Dissolução de um molusco em condições de acidez no período de 45 dias.
(Fonte: https://coastadapt.com.au/ocean-acidification-and-its-effects)

Os impactos para a sociedade

As alterações nos ecossistemas marinhos terão consequências para as sociedades humanas, que dependem dos bens e serviços que estes ecossistemas fornecem. As implicações podem incluir a perda de receitas substanciais, perda de posto de trabalho e lares e outros custos económicos indirectos.

Os impactos socioeconómicos associados com o declínio destes serviços de ecossistema são a a diminuição da segurança alimentar, a diminuição da protecção costeira, a diminuição das receitas do turismo e a diminuição da capacidade de armazenamento de carbono e regulação do clima por parte dos oceanos.

Ilustração da diminuição da apanha de moluscos e as respectivas consequências económicas.
(Fonte: https://www.epa.gov/ocean-acidification/effects-ocean-and-coastal-acidification-ecosystems)

Fontes:

https://www.pmel.noaa.gov/co2/story/What+is+Ocean+Acidification%3F

https://oceanservice.noaa.gov/facts/acidification.html

http://www.noaa.gov/resource-collections/ocean-acidification

Os efeitos dos oceanos no aquecimento da atmosfera

Os oceanos têm desempenhado um papel chave em reduzir o ritmo do aquecimento atmosférico e das alterações climáticas. Os oceanos absorvem o dióxido de carbono da atmosfera como parte do ciclo de carbono e assim ajudam a moderar a temperatura média à superfície e o clima da Terra. Estima-se que os oceanos removem cerca de 25% do dióxido de carbono que é adicionado à atmosfera proveniente de actividades humanas. A maior parte deste dióxido de carbono absorvido pelos oceanos é armazenado em algas e vegetação marinhas e em recifes de coral e depois transferido para as profundezas dos oceanos, onde é enterrado nos compostos de carbono em sedimentos no fundo do oceano por centenas de milhões de anos.

Armazenamento do carbono nos oceanos
(Fonte: https://www.pmel.noaa.gov/co2/files/pmel-research.004_med.jpg)

Os oceanos também absorvem calor da camada mais baixa da atmosfera. De acordo com um estudo cerca de 90% do calor retido pela atmosfera resultante da poluição de gases com efeito de estufa desde os anos 70 que acabou nos oceanos. Isto levou ao aquecimento dos oceanos com as correntes oceânicas a levaram um terço do calor para as profundezas. Cerca de metade deste aquecimento ocorreu desde 1997.

Alteração da percentagem do conteúdo térmico global dos oceanos
(Fonte: http://www.carbonbrief.org/wp-content/uploads/2016/01/global-ocean-heat-content-change.png)

A capacidade dos oceanos de absorverem o dióxido de carbono diminui à medida que a temperatura aumenta. À medida que os oceanos aquecem, algum do dióxido de carbono é libertado para a atmosfera. De acordo com as medições científicas, a camada superior dos oceanos aqueceu entre 0.32 a 0.67ºC durante o último século - um número impressionante dado o volume de água envolvido - devido maioritariamente ao aquecimento da atmosfera.

A absorção de dióxido de carbono e calor pelos oceanos têm desacelerado o aquecimento e as alterações climáticas. Porém, isto têm resultado num problema sério e cada vez mais grave - a acidificação dos oceanos - que tem um efeito devastador nos ecossistemas marinhos.

Processo de acidificação dos oceanos
(Fonte: https://www.pmel.noaa.gov/co2/files/pmel-oa-imageee.jpg)

Fonte:

Living in the environment (G. Tyler Miller & Scott E. Spoolman)

Fronteiras do Planeta

Em 2009, um grupo de cientistas, liderado por Johan Rockström do Centro de Resiliência de Estocolmo e Will Steffen da Universidade Nacional Australiana, desenvolveu o conceito de fronteiras do Planeta, identificando as nove propriedades relacionadas com as mudanças no ambiente provocadas pelo Homem. A ciência mostra que estes nove processos e sistemas regulam a estabilidade e resiliência do sistema terrestre - as interacções da terra, oceanos, atmosfera e a vida que juntos proporcionam as condições das quais as nossas sociedades dependem.

As 9 fronteiras do Planeta: os limites e o progresso até 2009
(Fonte: https://s-media-cache-ak0.pinimg.com/736x/21/f3/d3/21f3d3d33d4bf0c28789c8f0d3e5756c--planet-s-royal-society.jpg)

1) A primeira e mais importante fronteira está relacionada com as alterações climáticas causadas pelo Homem, que são resultado dos níveis crescentes de gases com efeito de estufa (GEE) na atmosfera. Os GEE incluem o dióxido de carbono, metano, óxido nitroso e alguns químicos industriais. À medida que a sua concentração aumenta na atmosfera, o planeta aquece. Este aumento, provocado pela actividade industrial, tem aumentado drasticamente no século passado, e a Terra já aqueceu cerca de 0,9º celsius, comparando com as temperaturas antes da Revolução Industrial. Estas alterações no clima são especialmente ameaçadoras pelos danos que podem provocar no fornecimento de alimento e na sobrevivência de espécies, pelo aumento da intensidade das tempestades e pela subida do nível do mar, que podem alterar drasticamente ou destruir a vida em muitas partes do mundo. 

2) A segunda fronteira do planeta - acidificação do oceano - está relacionada com a primeira. Os oceanos tornam-se mais ácidos à medida que as concentrações de dióxido de carbono aumentam. O dióxido de carbono dissolve-se no oceano, produzindo ácido carbónico. O ácido carbónico divide-se num ião de hidrogénio e bicarbonato. O aumento de iões de hidrogénio significa o aumento da acidez dos oceanos. Este aumento ameaça várias formas de vida marinha, incluindo corais, crustáceos e plankton, pela dificuldade acrescida para estas espécies de construir as suas estruturas.

3) A terceira fronteira é a camada do ozono. Nos anos 70, cientistas descobriram que certos químicos industriais chamados Clorofluorcarbonetos (CFC), que eram usados principalmente na refrigeração e aerossóis, tendiam a entrar na atmosfera superior e a dissociarem-se. O cloro nos CFC, quando dissociado do resto da molécula, atacavam o ozono na estratosfera. Felizmente, graças à ciência e à tecnologia, os CFC foram eliminados e substituídos por químicos seguros.

4) A quarta é a poluição causada por fluxos de azoto e fósforo, especialmente como resultado do uso excessivo de fertilizantes químicos pelos agricultores a nível global. O problem é que grande parte do azoto e fósforo não são absorvidos pelas culturas. Uma parte regressa à atmosfera e é levada pelo vento para outros locais. Outra parte chega às águas subterrâneas e aos rios, em que grandes concentrações de azoto e fósforo acabam por chegar aos estuários. Este excesso de nutrientes dá origem a "blooms de algas", em que o seu número aumenta massivamente em virtude da alta disponibilidade de azoto e fósforo. Quando estas algas morrem, são consumidas por bactérias, que por seu turno esgotam o oxigénio na água, dando origem a "zonas mortas" (baixas em oxigénio) e matando peixes e outras espécies marinhas.

5) A quinta fronteira surge do uso excessivo de recursos de água doce. Do total dos recursos hídricos que a humanidade usa, cerca de 70% é usado para produção agrícola, cerca de 20% é usado na indústria e os restantes 10% para uso doméstico. Ao usarmos este recurso excessivamente, a humanidade está a esgotar as principais fontes de água doce.

6)  A sexta fronteira é o uso do solo. A humanidade tem convertido paisagens naturais como as florestas em terrenos agrícolas e para pastoreio durante milhares de anos. Muitas regiões do mundo, que outrora eram cobertas florestas, agora são ocupadas por terrenos agrícolas e cidades. A desflorestação não só adiciona dióxido de carbono para a atmosfera, mas também destrói os habitats de outras espécies.

7) A sétima fronteira do planeta é a biodiversidade. A biodiversidade não só define a vida no planeta, mas também contribui de forma fundamental para as funções do ecossistemas, para a produtividade das culturas agrícolas, e em última instância para a saúde e sobrevivência da humanidade. Nós dependemos da biodiversidade para fornecimento de alimento, protecção para desastres naturais, materiais industriais e construção, fornecimento de água potável e para a nossa capacidade de resistir a pestes e agentes patogénicos. A humanidade está a provocar danos massivos na biodiversidade, através de poluição, desflorestação, alterações climáticas, acidificação dos oceanos e fluxos de azoto e fósforo. Inúmeras espécies enfrentam o risco de extinção e alguns afirmam que a humanidade está a causar a sexta grande extinção na Terra.

8) A oitava fronteira é o lançamento de aerossóis para a atmosfera. Quando queimamos carvão, biomassa e outros combustíveis, pequenas partículas chamadas de aerossóis são lançadas para o ar. Uma quantidade enorme de partículas pode ser particularmente perigoso para o aparelho respiratório e tem um significativo impacto na dinâmica das alterações climáticas.

9) A última categoria é a poluição química. Indústrias como a petroquímica, produção de aço e mineira não só usam uma enorme quantidade de solo e água, mas também libertam uma grande quantidade de poluentes para o meio ambiente.

Com base nesta análise, as duas fronteiras que estão associadas com maior risco são a diversidade genética e os fluxo de azoto e fósforo.

Quando a humanidade passa estas fronteiras do planeta, significa que as pressões humanas no ambiente tornam-se maiores do que a capacidade da terra absorver esses mesmos impactos; o resultado é uma importante alteração na função dos ecossistemas da Terra.

Fontes:
Stockholm Resilience Centre (http://www.stockholmresilience.org/)
The Age of Sustainable Development - Jeffrey D. Sachs