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Curso: Biología - Preparación Educación Superior > Unidad 15
Lección 9: Cambio climáticoClima
Los factores locales, regionales y globales que influyen en el clima. Cómo el clima afecta dónde pueden encontrarse las especies.
Puntos más importantes:
- Cada especie tiene una distribución única, es decir el conjunto de lugares donde se puede encontrar a los miembros de esa especie en la Tierra.
- La distribución de una especie depende de las condiciones bióticas (vivas) y las abióticas (no vivas) que necesita para sobrevivir, además de la geografía.
- La distribución de una especie y la distribución de los biomas o tipos de ecosistemas están determinados por el clima.
- El clima de un lugar depende de los patrones globales de aporte de energía solar y flujo de aire, así como de características como montañas y cuerpos de agua.
Introducción
Comencemos con una pregunta: ¿dónde encontrarías un oso polar?
Si eres como yo, tal vez no recuerdes si los osos polares viven cerca del polo norte o del polo sur (lo busqué, ¡la respuesta es el polo norte!). De cualquier manera, es poco probable que hubieras dicho el bosque tropical o el desierto.
¿Por qué será así? Los osos polares necesitan ciertas condiciones para poder vivir, gracias a la constitución y función de su cuerpo. Estas condiciones solo se encuentran en ciertos lugares. El grueso pelaje que ayuda a los osos polares a sobrevivir en el frío, por ejemplo, sería inútil o incluso dañino en un día caluroso del desierto.
La siguiente es una regla general de la ecología: cada especie solo se encuentra en un cierto grupo de hábitats de los muchos que existen en la Tierra. La región que ocupa una especie es su distribución.
Algunos organismos tienen una distribución más amplia que otros, pero ninguna especie se encuentra en todas partes. La razón es que las distintas especies tienen diferentes necesidades, así como distintos antecedentes de dispersión (cómo se han propagado de un lugar a otro).
Uno de los factores más importantes que determina dónde se encuentran las diferentes especies es el clima o las condiciones típicas y de largo plazo del estado del tiempo. En este artículo, echaremos un vistazo a la biogeografía, el estudio de por qué hay distintos organismos en ciertos lugares y en ciertas cantidades, y cómo afecta el clima la distribución de una especie.
Cada especie tiene una distribución
La distribución de una especie es el conjunto de lugares donde esta se encuentra en la Tierra. El siguiente diagrama por ejemplo, muestra la distribución del oso polar (mirando hacia la Tierra desde arriba del polo norte):
¿Qué determina la distribución de una especie? La oportunidad histórica y las barreras geográficas juegan un papel importante. Quizás los osos polares, por ejemplo, pudieran sobrevivir tanto en el Polo Sur como en el Norte, pero jamás se introdujeron en el Polo Sur y no han tenido manera de dispersarse o diseminarse a través de los océanos entre ambos polos.
Una vez que una especie se ha introducido en un área, solo puede sobrevivir ahí si las condiciones son las correctas. Algunas de las condiciones que deben ser "correctas" son bióticas, es decir, están directamente relacionadas con seres vivos. Por ejemplo, una especie tal vez no pueda asentarse en un lugar determinado porque ya se encuentra ahí un depredador, un patógeno o una especie que compite con ella, o porque no dispone de una fuente de alimento.
Muchos factores que determinan si una especie puede habitar en un lugar son abióticos o no vivos. Ejemplos de factores abióticos importantes incluyen la temperatura, la luz solar y el nivel de humedad. En ocasiones estos factores determinan de manera muy directa si una especie puede vivir en un lugar. Por ejemplo, una especie de planta solo se consolidará y se propagará en un lugar si ahí obtiene suficiente luz y agua.
No obstante, los factores abióticos también pueden afectar dónde se encuentran las especies de formas menos directas. Por ejemplo, el clima y la calidad el suelo directamente afectan el tipo y cantidad de plantas que pueden crecer en un lugar en particular. Dado que la energía ingresa al ecosistema a través de las plantas y otros productores primarios, el clima y la calidad del suelo determinan indirectamente qué otros niveles tróficos, o "eslabones de la cadena de alimentación" puede mantener el ecosistema.
Distribución global de biomas
Los factores abióticos determinan la distribución de una especie en particular, tal como nuestro amigo el oso polar. A un nivel más amplio sin embargo, también definen los distintos tipos de bioma que existen en todo el mundo.
¿Qué es exactamente un bioma? En general, es un tipo o categoría de ecosistema. Un ejemplo conocido sería el bioma del desierto. Cada desierto está en un lugar diferente y tiene un conjunto único de plantas y animales. De cualquier manera, todos los desiertos del mundo claramente son desiertos y comparten características comunes. Todos tienden a tener poca lluvia, temperaturas altas durante el día y plantas dispersas que están adaptadas a condiciones hostiles.
El clima es el factor abiótico clave que determina dónde se encuentran los biomas terrestres. Cada bioma tiene un rango típico de temperaturas y nivel de precipitación (caída de lluvia y/o nieve). Si sabemos cómo son la temperatura y la precipitación en un lugar, a menudo podemos predecir el tipo de bioma que se encuentra ahí.
Ciertos tipos de biomas tienden a ubicarse en bandas irregulares a lo largo del eje norte-sur de la Tierra. Un ejemplo sería la gran banda de bosque tropical (en color verde en el diagrama anterior) que se encuentra alrededor de la línea media o ecuador terrestre y que incluye partes de Centroamérica, Sudamérica, África y el sudeste de Asia.
Sin embargo, los biomas de la Tierra no forman un patrón de bandas bien definido, como se puede observar en las formas discontinuas en el mapa.
Podemos explicar tanto los patrones generales de las bandas como sus variaciones al examinar los distintos factores que afectan el clima.
¿Qué es el clima?
El clima no es más que el estado del tiempo ¿no? Bueno... pues algo así. Desde el punto de vista de la ecología, y a diferencia de como se entienden en la vida cotidiana, estos términos tienen significados ligeramente diferentes:
- Clima se refiere a las condiciones atmosféricas típicas de largo plazo en un área, tales como la precipitación y la temperatura. "Generalmente hace calor en Dallas durante el verano" es una descripción del clima.
- El estado del tiempo se refiere al mismo tipo de condiciones, pero en una escala de tiempo más corta. Por ejemplo, "la temperatura máxima en Dallas ayer fue
De forma general, puedes pensar en el clima como el estado del tiempo "promedio" de un lugar.
Cómo cambia el clima con la latitud
En general, la temperatura en la superficie de la Tierra disminuye conforme nos dirigimos del ecuador hacia los polos. Eso no es una sorpresa ¡tendemos a pensar que el Ártico es más frío que los trópicos! Pero, ¿por qué sucede eso?
La respuesta sencilla es que el ecuador recibe más insolación, o energía solar por área por tiempo, que los polos. Los rayos del sol chocan con la Tierra de forma directa cerca del ecuador, pero con un ángulo cerca de los polos, por lo que la misma cantidad de energía se disemina sobre un area mayor en las regiones polares, como puedes ver a continuación en el diagrama:
Además, la luz solar viaja a través de la atmósfera por un camino más largo antes de llegar a la superficie en los polos. Esto significa que las partículas de la atmósfera desvían más luz hacia el espacio (y por lo tanto nunca llega a la superficie) en los polos que en el ecuador
La intensa luz solar en el ecuador (y más débil en los polos) hace que los trópicos sean más cálidos que el Ártico. Además, esa diferencia en ingreso de luz solar genera importantes patrones de circulación de aire a nivel global. Dado que el aire se calienta por el sol con mayor intensidad en el ecuador, ahí tiene una mayor tendencia a elevarse. Esta elevación de aire en el ecuador impulsa patrones de flujo de aire y lluvias a gran escala.
¿Cómo se ven estos patrones de gran escala? En la atmósfera terrestre se encuentran seis celdas de aire rotatorias, tres al norte del ecuador y tres al sur. Cada una de estas celdas rodea a la Tierra como una "dona de aire" gigante, como se muestra en la siguiente figura.
En este patrón de flujo de aire de seis celdas, el aire se eleva en las zonas de presión baja: una en el ecuador (bajo la influencia del potente sol ecuatorial) y dos a más a
Una vez que soltó su humedad, el aire que subió en las zonas de baja presión queda seco conforme fluye hacia los polos a través de la parte alta de la atmósfera. Cuando vuelve a bajar en las zonas de alta presión (que se encuentran a
Montañas, elevación y clima
La latitud determina amplios patrones climáticos, tales como bandas de desierto y de lluvia copiosa a distintas latitudes, pero como tal vez habrás adivinado, solo son una parte del asunto. Al fin y al cabo, ¡no todos los lugares con la misma latitud tienen el mismo clima o el mismo tipo de bioma!
La elevación sobre el nivel del mar es un factor clave que también determina el clima. Para dar un ejemplo de la vida real, cuando era niño, iba a una escuela que estaba en lo alto de una colina. A veces, a mis compañeros y a mi nos daban un día de asueto por la nieve, mientras que a otros chicos en el área, no. ¿Por qué? En la parte alta de la colina había más frío que a nivel del mar, por lo que en ocasiones nevaba en nuestra escuela mientras llovía en las partes más bajas.
Para expresar la idea anterior de manera más general, los lugares más elevados tienden a tener un clima más frío que las áreas cercanas pero más bajas. En general, por cada
Debido a los cambios de temperatura que se dan con la altitud (junto con cosas como la humedad y el tipo de suelo), una montaña puede tener distintos biomas a diferentes altitudes. Una montaña alta, por ejemplo, puede tener un pastizal en las partes bajas, pero una zona de tundra alpina, como la del bioma de tundra ártica que hay cerca del polo norte, a elevaciones mayores
Las montañas también afectan los patrones de lluvia, tanto en sus propias laderas como en las áreas circundantes. Imagina el caso donde una montaña tiende a ser golpeada por los vientos que provienen de cierta dirección, digamos, del océano. Las laderas en el lado de barlovento (que recibe el viento) y las áreas cercanas tenderán a recibir mucha lluvia, sobre todo si esos vientos son húmedos.
¿Por qué sucede eso? Conforme el aire se eleva y se enfría al subir por las laderas, pierde su capacidad de retener agua y deja caer la humedad adicional como lluvia. El aire que logra pasar sobre la montaña es seco, por lo que el otro lado (el lado de sotavento) tiende a tener un clima similar al desierto. Esta zona seca de lado del sotavento se conoce como sombra orográfica o sombra de lluvia.
Lagos, océanos y clima
Como lo muestra el ejemplo anterior, los cuerpos de agua, sobre todo los grandes como océanos y lagos, pueden afectar el clima de las regiones cercanas. De hecho, los cuerpos de agua pueden influir sobre el clima de diversas formas, incluso cuando no hay montañas de por medio.
De manera general, los lagos, océanos y arroyos juegan un papel fundamental en los procesos climáticos al servir como depósitos de agua, la cual se puede evaporar y luego caer como lluvia o nieve. Puedes conocer más sobre este proceso en el artículo sobre el ciclo del agua.
Además, los cuerpos de agua minimizan los cambios de temperatura en las masas continentales cercanas; es decir, evitan que las temperaturas altas y bajas sean tan extremas como lo serían en otras circunstancias. Puedes conocer más sobre cómo las propiedades singulares del agua hacen que esto sea posible en el video sobre la capacidad calorífica específica del agua.
Finalmente, las corrientes oceánicas (que llevan el agua de un lugar a otro) pueden afectar el clima de la tierra cercana de forma importante. El siguiente mapa muestra algunas de las principales corrientes de nuestro planeta.
Para ver cómo las corrientes afectan el clima, comparemos dos ciudades que tienen una latitud parecida: Londres, en Inglaterra, y Calgary, en Canadá
Esta diferencia entre Londres y Calgary puede atribuirse a una corriente llamada la corriente del Golfo. La corriente del Golfo transporta agua cálida desde el Ecuador, pasa por la costa este de los Estados Unidos, y desemboca en otra corriente llamada la corriente del Atlántico Norte. Esta corriente transporta agua cálida más allá de Inglaterra y la costa oeste de Europa, y provoca que el clima sea más cálido de lo que sería en otras circunstancias
¿Por qué importan estos asuntos del clima?
El clima es un factor clave que determina dónde pueden vivir las diferentes especies. Esta regla se cumple para muchas de las ramas del árbol de la vida, desde los animales (como nuestro amigo el oso polar) hasta las plantas y microbios. Cada especie necesita su propio conjunto de condiciones específicas que se relaciona directa o indirectamente con el clima.
Si las condiciones climáticas de una región cambian, las especies que pueden vivir ahí también podrían cambiar. Una disminución en la precipitación podría significar que un área ya no puede mantener las especies vegetales de antes, y se vuelva más parecida a un desierto. Tales cambios pueden tener efectos en cascada sobre las redes ecológicas, cuando los cambios en las comunidades de plantas afectan a todos los animales que dependen de ellas.
Este principio aplica a cualquier cambio en el clima, ya sea que afecte un área pequeña o grande. Sin embargo, es particularmente importante a la luz del cambio climático global que se está presentando ahora. Como resultado de las actividades humanas, los científicos predicen un aumento en las temperaturas promedio de
Para conocer más sobre el cambio climático y cómo afecta la distribución de las especies y la biodiversidad, puedes ver el video sobre cambio climático y biodiversidad de la Academia de Ciencias de California.
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