La Ecología del Cambio Climáticoy los Retos para la Agrociencia

Variación

Climática

• Aporte Solar

• Celdas Hadley

• Efecto Coriolis

Dinámica Global

• Giros

• Gran Cinta

Transportadora

• ENSO

• Química

Atmosférica

Calentamiento

Antropogénico

• Temperatura

• Nivel del Mar

• Fuerza de Giros

Ecología

• Aportes a la

agrociencia

Víctor Carmona, Ph.D.Director of SustainabilityUniversity of Detroit Mercy

• El calentamiento desigual de la superficie esférica del planeta por el

sol y la inclinación del eje del planeta producen juntos una predecible

variación latitudinal sobre el clima.

Luz solar con ángulo agudo

Luz solar con ángulo agudo

Luz solar directamente sobre el ecuador

Luz Solar Incidente

Variación

Climática

• Aporte Solar

• Celdas Hadley

• Efecto Coriolis

Dinámica Global

• Giros

• Gran Cinta

Transportadora

• ENSO

• Química

Atmosférica

Calentamiento

Antropogénico

• Temperatura

• Nivel del Mar

• Fuerza de Giros

Ecología

• Aportes a la

agrociencia

Luz Solar Incidente

Luz solar con ángulo agudo

Luz solar con ángulo agudo

Luz solar directamente sobre el ecuador

Variación

Climática

• Aporte Solar

• Celdas Hadley

• Efecto Coriolis

Dinámica Global

• Giros

• Gran Cinta

Transportadora

• ENSO

• Química

Atmosférica

Calentamiento

Antropogénico

• Temperatura

• Nivel del Mar

• Fuerza de Giros

Ecología

• Aportes a la

agrociencia

Mes

Equinoccio(Marzo)

Equinoccio(Septiembre)

Solsticio(Diciembre)

Solsticio(Junio)

Ene

rgia

So

lar

(Lan

gely

s/d

ia)Variación

Climática

• Aporte Solar

• Celdas Hadley

• Efecto Coriolis

Dinámica Global

• Giros

• Gran Cinta

Transportadora

• ENSO

• Química

Atmosférica

Calentamiento

Antropogénico

• Temperatura

• Nivel del Mar

• Fuerza de Giros

Ecología

• Aportes a la

agrociencia

Mes

Vapor de agua en el aire ascendiente se condensa

formando nubes

Parte del aire ascendiente fluye hacia el norte

Parte del aire ascendiente fluye hacia el sur

Aire seco desciende sobre la tierra y absorbe humedad

Ene

rgia

So

lar

(Lan

gely

s/d

ia)Variación

Climática

• Aporte Solar

• Celdas Hadley

• Efecto Coriolis

Dinámica Global

• Giros

• Gran Cinta

Transportadora

• ENSO

• Química

Atmosférica

Calentamiento

Antropogénico

• Temperatura

• Nivel del Mar

• Fuerza de Giros

Ecología

• Aportes a la

agrociencia

Vapor de agua en el aire ascendiente se condensa

formando nubes

Parte del aire ascendiente fluye hacia el norte

Parte del aire ascendiente fluye hacia el sur

Aire seco desciende sobre la tierra y absorbe humedad

Variación

Climática

• Aporte Solar

• Celdas Hadley

• Efecto Coriolis

Dinámica Global

• Giros

• Gran Cinta

Transportadora

• ENSO

• Química

Atmosférica

Calentamiento

Antropogénico

• Temperatura

• Nivel del Mar

• Fuerza de Giros

Ecología

• Aportes a la

agrociencia

Trayectoria sin la rotación de la Tierra

Trayectoria con la rotación de Tierra

Variación

Climática

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• Efecto Coriolis

Dinámica Global

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• Gran Cinta

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• Temperatura

• Nivel del Mar

• Fuerza de Giros

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• Aportes a la

agrociencia

Trayectoria sin la rotación de la Tierra

Trayectoria con la rotación de Tierra

Variación

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• Efecto Coriolis

Dinámica Global

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• Gran Cinta

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• ENSO

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Atmosférica

Calentamiento

Antropogénico

• Temperatura

• Nivel del Mar

• Fuerza de Giros

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• Aportes a la

agrociencia

Trayectoria sin la rotación de la Tierra

Trayectoria con la rotación de Tierra

Variación

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• Aporte Solar

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• Gran Cinta

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Antropogénico

• Temperatura

• Nivel del Mar

• Fuerza de Giros

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• Aportes a la

agrociencia

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• Gran Cinta

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• Química

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• Temperatura

• Nivel del Mar

• Fuerza de Giros

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• Aportes a la

agrociencia

Variación

Climática

• Aporte Solar

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• Giros

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• Química

Atmosférica

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• Temperatura

• Nivel del Mar

• Fuerza de Giros

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Normal (sans-El Niño)

El Niño

Variación

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• Aporte Solar

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• Química

Atmosférica

Calentamiento

Antropogénico

• Temperatura

• Nivel del Mar

• Fuerza de Giros

Ecología

• Aportes a la

agrociencia

Condiciones normalesENSO

Circulación Walker

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Climática

• Aporte Solar

• Celdas Hadley

• Efecto Coriolis

Dinámica Global

• Giros

• Gran Cinta

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• ENSO

• Química

Atmosférica

Calentamiento

Antropogénico

• Temperatura

• Nivel del Mar

• Fuerza de Giros

Ecología

• Aportes a la

agrociencia

• El ENSO es un fenómeno océano-atmosférico de gran escala que afecta

sistemas ecológicos al nivel global.

Variación

Climática

• Aporte Solar

• Celdas Hadley

• Efecto Coriolis

Dinámica Global

• Giros

• Gran Cinta

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• ENSO

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Atmosférica

Calentamiento

Antropogénico

• Temperatura

• Nivel del Mar

• Fuerza de Giros

Ecología

• Aportes a la

agrociencia

• Las ondas de IR emitidas por la Tierra son indicativas de un objeto con

una temperatura de aproximadamente = – 18°C.

• Sin embargo, la temperatura promedio en la Tierra = 15°C.

• La diferencia (predicción – actual) = 33°C proviene de calor atrapado por

los gases “invernaderos” que forman parte de la atmosfera.

Variación

Climática

• Aporte Solar

• Celdas Hadley

• Efecto Coriolis

Dinámica Global

• Giros

• Gran Cinta

Transportadora

• ENSO

• Química

Atmosférica

Calentamiento

Antropogénico

• Temperatura

• Nivel del Mar

• Fuerza de Giros

Ecología

• Aportes a la

agrociencia

| | | | | | | | | | |-80 -40 0 40 80

OZONE

78.08 % N2

20.94 % O2

0.93 % Ar0.00405 % CO2

0.00005 % O3

• Estos gases atmosféricos

absorben radiación solar

y la remiten de vuelta

hacia a la Tierra.

Variación

Climática

• Aporte Solar

• Celdas Hadley

• Efecto Coriolis

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• Gran Cinta

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Atmosférica

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• Temperatura

• Nivel del Mar

• Fuerza de Giros

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• Aportes a la

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Radiación transmitida por la atmosfera

Longitud de Onda

Variación

Climática

• Aporte Solar

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Atmosférica

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Antropogénico

• Temperatura

• Nivel del Mar

• Fuerza de Giros

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• Aportes a la

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Barnola et al. 1987

Bacastow & Keeling 1974Variación

Climática

• Aporte Solar

• Celdas Hadley

• Efecto Coriolis

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• Gran Cinta

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• ENSO

• Química

Atmosférica

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Antropogénico

• Temperatura

• Nivel del Mar

• Fuerza de Giros

Ecología

• Aportes a la

agrociencia

Suess (1955)

• 14C es un isótopo radioactivo y tiene una ½vida de

5,730 años.

•Combustibles fósiles permanecieron bajo tierra

millones de años y contienen poco 14C.

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• Aporte Solar

• Celdas Hadley

• Efecto Coriolis

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• Giros

• Gran Cinta

Transportadora

• ENSO

• Química

Atmosférica

Calentamiento

Antropogénico

• Temperatura

• Nivel del Mar

• Fuerza de Giros

Ecología

• Aportes a la

agrociencia

Variación

Climática

• Aporte Solar

• Celdas Hadley

• Efecto Coriolis

Dinámica Global

• Giros

• Gran Cinta

Transportadora

• ENSO

• Química

Atmosférica

Calentamiento

Antropogénico

• Temperatura

• Nivel del Mar

• Fuerza de Giros

Ecología

• Aportes a la

agrociencia

2016: +0.94 C

2015: +0.90 C

2017: +0.84 C

2014: +0.74 C

2010: +0.70 C

• Algunas partes del planeta se están calentando mas que otras.Variación

Climática

• Aporte Solar

• Celdas Hadley

• Efecto Coriolis

Dinámica Global

• Giros

• Gran Cinta

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• ENSO

• Química

Atmosférica

Calentamiento

Antropogénico

• Temperatura

• Nivel del Mar

• Fuerza de Giros

Ecología

• Aportes a la

agrociencia

Variación

Climática

• Aporte Solar

• Celdas Hadley

• Efecto Coriolis

Dinámica Global

• Giros

• Gran Cinta

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Atmosférica

Calentamiento

Antropogénico

• Temperatura

• Nivel del Mar

• Fuerza de Giros

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• Aportes a la

agrociencia

Atolon Nukuoro• Estados Confederados de Micronesia

• Laguna 6km de ancho.

• 372 habitantes.

• 2005: el atolón se torna

inhabitable.

• 201X: se proyecta que el

atolón estará totalmente

sumergido.

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• Aporte Solar

• Celdas Hadley

• Efecto Coriolis

Dinámica Global

• Giros

• Gran Cinta

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• ENSO

• Química

Atmosférica

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Antropogénico

• Temperatura

• Nivel del Mar

• Fuerza de Giros

Ecología

• Aportes a la

agrociencia

Variación

Climática

• Aporte Solar

• Celdas Hadley

• Efecto Coriolis

Dinámica Global

• Giros

• Gran Cinta

Transportadora

• ENSO

• Química

Atmosférica

Calentamiento

Antropogénico

• Temperatura

• Nivel del Mar

• Fuerza de Giros

Ecología

• Aportes a la

agrociencia

Promedio

Frec

uen

cia

CalienteFrio

Promedio

Frec

uen

cia

CalienteFrio

Promedio

Frec

uen

cia

CalienteFrio

Nuevo clima tiene mayor

Promedio y Varianza

Nuevo clima tiene mayor

Varianza

Nuevo clima tiene mayorPromedio

Variación

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• Frecuencia de Ciclones Tropicales en el Atlántico Norte: 100 años

N añosX

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• Fuerza de Giros

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• Aportes a la

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• Fenología vs. respuestas evolutivas por medio de selección natural

• Parus major L.

• Ave de zonas templadas, donde

se ha visto un aumento de

temperatura.

• Lyon et al. (2008) miden

cambios en fenología de aovo.

• Gran Bretaña: Δ mucho

porque sigue la fenología de

los insectos que consumen.

• Los Países Bajos: Δ poco

porque responde a

fotoperiodo. Patrón de Aovo

Frec

uen

cia

Países Bajos

Gran Bretaña

Promedio (45 años)

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2020 2050 2080 2090

Agu

aEc

osi

stem

asC

om

ida

Co

sta

Salu

dO

tro

s

↑ en el trópico húmedo y altas elevaciones

↓ en latitudes medias y tierras bajas

↑ extinciones

↑ en la mortalidad de corales

Δ rangos de spp. Δ bosques a fuentes de C

↓ productividad de cereales en latitudes ↓

↑ productividad de cereales en latitudes ↑

↓ productividad

↑ inundaciones costeñas y desplazamientos

↑ daños x inundaciones y tormentas30% perdida de humedales

↑ efectos dependientes-a-densidad (enfermedades, etc.)

Δ distribución de vectores ↑ impacto a servicios

↑ efectos independientes-a-densidad (sequias, etc.)

↓ glaciares en Antártida y Groenlandia

Δ ecosistemas (x corrientes)

reconfiguración costeña

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• Temperatura

• Nivel del Mar

• Fuerza de Giros

Ecología

• Aportes a la

agrociencia

Variación

Climática

• Aporte Solar

• Celdas Hadley

• Efecto Coriolis

Dinámica Global

• Giros

• Gran Cinta

Transportadora

• ENSO

• Química

Atmosférica

Calentamiento

Antropogénico

• Temperatura

• Nivel del Mar

• Fuerza de Giros

Ecología

• Aportes a la

agrociencia

“El cambio climático nos demuestra claramente que

nosotros los humanos hemos iniciado el

Antropoceno, una era sin precedente de cambios

expeditos y posiblemente peligrosos. Cambios sin

precedente nos obligan a pensar de manera sin

precedente. De hecho, la investigación agrícola por

mucho tiempo ha sido impulsada solamente por la

necesidad de aumentar rendimientos vía la

agrociencia clásica, sin importar los efectos ecológicos

adversos. La investigación agrícola necesita aporte de

otras ciencias como las ecológicas, económicas,

sociales, y políticas.”

Lichtfouse et al. 2010

(Agronomy for Sustainable Development)

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• ENSO

• Química

Atmosférica

Calentamiento

Antropogénico

• Temperatura

• Nivel del Mar

• Fuerza de Giros

Ecología

• Aportes a la

agrociencia

Variación

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• Aporte Solar

• Celdas Hadley

• Efecto Coriolis

Dinámica Global

• Giros

• Gran Cinta

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• Química

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Antropogénico

• Temperatura

• Nivel del Mar

• Fuerza de Giros

Ecología

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agrociencia

La sociología/ sociobiología es transformativa en el

diseño de agricultura sostenible.

Cultivos transgenéticos son sumamente innovadores

pero presentan demasiados variables desconocidos

que requieren mas estudio usando varias disciplinas.

La perdida de carbón en los suelos afecta CO2

atmosférico, erosión, fuentes de agua y nutrientes.

Sistemas de cultivo alternativos (e.g. SAF) optimizan la

biodiversidad, el control de plagas, y el rendimiento.

Agronomía o Agrociencia?