Las ciencias ambientales son un campo académico interdisciplinario que integra la física , la biología y la geografía (incluidas la ecología , la química , las ciencias vegetales , la zoología , la mineralogía , la oceanografía , la limnología , las ciencias del suelo , la geología y geografía física y las ciencias atmosféricas ) con el estudio del medio ambiente. y la solución de problemas ambientales. Las ciencias ambientales surgieron de los campos de la historia natural y la medicina durante la Ilustración . [1] Hoy en día proporciona un enfoque integrado, cuantitativo e interdisciplinario para el estudio de los sistemas ambientales . [2]
Los estudios ambientales incorporan más ciencias sociales para comprender las relaciones humanas, las percepciones y las políticas hacia el medio ambiente. La ingeniería ambiental se centra en el diseño y la tecnología para mejorar la calidad ambiental en todos los aspectos. [ cita necesaria ]
Los científicos ambientales buscan comprender los procesos físicos, químicos, biológicos y geológicos de la Tierra, y utilizar ese conocimiento para comprender cómo cuestiones como los sistemas de energía alternativos , el control y la mitigación de la contaminación, la gestión de los recursos naturales y los efectos del calentamiento global y el cambio climático. Influyen y afectan los sistemas y procesos naturales de la Tierra. Las cuestiones ambientales casi siempre incluyen una interacción de procesos físicos, químicos y biológicos. Los científicos ambientales aportan un enfoque de sistemas al análisis de los problemas ambientales. Los elementos clave de un científico ambiental eficaz incluyen la capacidad de relacionar las relaciones espaciales y temporales, así como el análisis cuantitativo.
Las ciencias ambientales cobraron vida como un campo activo y sustantivo de investigación científica en las décadas de 1960 y 1970 impulsadas por (a) la necesidad de un enfoque multidisciplinario para analizar problemas ambientales complejos, (b) la llegada de leyes ambientales sustantivas que requerían protocolos ambientales específicos. de investigación yc) la creciente conciencia pública de la necesidad de actuar para abordar los problemas ambientales. Los acontecimientos que estimularon este desarrollo incluyeron la publicación del histórico libro medioambiental Primavera Silenciosa de Rachel Carson [3] junto con importantes cuestiones medioambientales que se hicieron muy públicas, como el derrame de petróleo de Santa Bárbara en 1969 y el río Cuyahoga de Cleveland, Ohio, "atrapando fire" (también en 1969), y ayudó a aumentar la visibilidad de las cuestiones ambientales y crear este nuevo campo de estudio.
En el uso común, "ciencia ambiental" y "ecología" se usan indistintamente, pero técnicamente, la ecología se refiere sólo al estudio de los organismos y sus interacciones entre sí, así como a cómo se interrelacionan con el medio ambiente. La ecología podría considerarse un subconjunto de las ciencias ambientales, que también podría involucrar cuestiones puramente químicas o de salud pública (por ejemplo, que los ecologistas probablemente no estudiarían). En la práctica, existen considerables similitudes entre el trabajo de los ecólogos y otros científicos ambientales. Existe una superposición sustancial entre la ecología y las ciencias ambientales con las disciplinas de la pesca, la silvicultura y la vida silvestre. [ cita necesaria ]
La preocupación histórica por las cuestiones ambientales está bien documentada en archivos de todo el mundo. [4] Las civilizaciones antiguas se ocupaban principalmente de lo que ahora se conoce como ciencia ambiental en la medida en que se relacionaba con la agricultura y los recursos naturales. Los académicos creen que el interés temprano por el medio ambiente comenzó alrededor del año 6000 a. C., cuando las antiguas civilizaciones de Israel y Jordania colapsaron debido a la deforestación. [5] Como resultado, en 2700 a. C. se estableció en Mesopotamia la primera legislación que limitaba la deforestación . [5] Doscientos años después, en 2500 a. C., una comunidad que residía en el valle del río Indo observó el sistema fluvial cercano para mejorar el saneamiento. [5] Esto implicó manipular el flujo de agua para tener en cuenta la salud pública. En el hemisferio occidental, numerosas antiguas ciudades-estado centroamericanas colapsaron alrededor del año 1500 a. C. debido a la erosión del suelo provocada por la agricultura intensiva. [5] Los que quedaron de estas civilizaciones prestaron mayor atención al impacto de las prácticas agrícolas en la sostenibilidad de la tierra y su producción estable de alimentos. Además, en 1450 a. C. la civilización minoica en la isla griega de Creta decayó debido a la deforestación y la consiguiente degradación ambiental de los recursos naturales. [5] Plinio el Viejo abordó de alguna manera las preocupaciones ambientales de las civilizaciones antiguas en el texto Naturalis Historia , escrito entre 77 y 79 d.C., que proporcionó una descripción general de muchos subconjuntos relacionados de la disciplina. [6]
Aunque la guerra y las enfermedades eran una preocupación primordial en la sociedad antigua, las cuestiones ambientales desempeñaron un papel crucial en la supervivencia y el poder de diferentes civilizaciones. A medida que más comunidades reconocieron la importancia del mundo natural para su éxito a largo plazo, surgió un interés en estudiar el medio ambiente. [ cita necesaria ]
En 1735, Carolus Linnaeus introduce el concepto de nomenclatura binomial como una forma de clasificar todos los organismos vivos, influenciado por obras anteriores de Aristóteles . [6] Su texto, Systema Naturae , representa una de las primeras culminaciones del conocimiento sobre el tema, proporcionando un medio para identificar diferentes especies basándose parcialmente en cómo interactúan con su entorno. [ cita necesaria ]
En la década de 1820, los científicos estudiaban las propiedades de los gases, particularmente los de la atmósfera terrestre y sus interacciones con el calor del Sol. [7] Más tarde ese siglo, los estudios sugirieron que la Tierra había experimentado una Edad de Hielo y que el calentamiento de la Tierra se debía en parte a lo que ahora se conoce como gases de efecto invernadero (GEI). [7] Se introdujo el efecto invernadero , aunque la ciencia del clima aún no era reconocida como un tema importante en las ciencias ambientales debido a la mínima industrialización y las menores tasas de emisiones de gases de efecto invernadero en ese momento. [ cita necesaria ]
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En la década de 1900, la disciplina de las ciencias ambientales tal como se la conoce hoy comenzó a tomar forma. El siglo está marcado por importantes investigaciones, literatura y cooperación internacional en este campo.
A principios del siglo XX, las críticas de los disidentes restaron importancia a los efectos del calentamiento global . [7] En ese momento, pocos investigadores estaban estudiando los peligros de los combustibles fósiles . Sin embargo, después de que se descubriera una anomalía de temperatura de 1,3 grados Celsius en el Océano Atlántico en la década de 1940, los científicos renovaron sus estudios sobre la captura de calor gaseoso debido al efecto invernadero (aunque entonces sólo se sabía que el dióxido de carbono y el vapor de agua eran gases de efecto invernadero). [7] El desarrollo nuclear después de la Segunda Guerra Mundial permitió a los científicos ambientales estudiar intensamente los efectos del carbono y lograr avances en el campo. [7] Un mayor conocimiento de la evidencia arqueológica sacó a la luz los cambios en el clima a lo largo del tiempo, en particular el muestreo de núcleos de hielo . [7]
La ciencia ambiental pasó a la vanguardia de la sociedad en 1962 cuando Rachel Carson publicó una influyente obra de literatura ambiental, Primavera silenciosa . [8] Los escritos de Carson llevaron al público estadounidense a buscar salvaguardias ambientales, como la prohibición de productos químicos nocivos como el insecticida DDT . [8] Otro trabajo importante, La tragedia de los comunes , fue publicado por Garrett Hardin en 1968 en respuesta a la aceleración de la degradación natural. [6] En 1969, las ciencias ambientales volvieron a ser un término familiar después de dos desastres sorprendentes: el río Cuyahoga de Ohio se incendió debido a la cantidad de contaminación en sus aguas y un derrame de petróleo en Santa Bárbara puso en peligro a miles de animales marinos, ambos recibiendo una prolífica cobertura mediática. . [8] En consecuencia, Estados Unidos aprobó una gran cantidad de legislación, incluida la Ley de Agua Limpia y el Acuerdo sobre la Calidad del Agua de los Grandes Lagos . [8] Al año siguiente, en 1970, se celebró en todo el mundo el primer Día de la Tierra y se formó la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA), legitimando el estudio de las ciencias ambientales en las políticas gubernamentales. [8] En los dos años siguientes, las Naciones Unidas crearon el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) en Estocolmo, Suecia, para abordar la degradación ambiental global . [9]
Gran parte del interés por las ciencias ambientales a lo largo de los años 1970 y 1980 se caracterizó por grandes desastres y movimientos sociales. En 1978, cientos de personas fueron reubicadas desde Love Canal , Nueva York, después de que se descubrió que contaminantes cancerígenos estaban enterrados bajo tierra cerca de áreas residenciales. [8] Al año siguiente, en 1979, la central nuclear de Three Mile Island en Pensilvania sufrió una fusión y generó preocupaciones sobre los peligros de los desechos radiactivos y la seguridad de la energía nuclear. [8] En respuesta a los vertederos y los desechos tóxicos que a menudo se eliminan cerca de sus hogares, el Movimiento de Justicia Ambiental oficial fue iniciado por una comunidad negra en Carolina del Norte en 1982. [8] Dos años más tarde, el gas tóxico isocianato de metilo fue liberado a la público por el desastre de una central eléctrica en Bhopal , India, que dañó a cientos de miles de personas que viven cerca del lugar del desastre, cuyos efectos aún se sienten hoy. [8] En un descubrimiento innovador en 1985, un equipo británico de investigadores que estudiaban la Antártida encontró evidencia de un agujero en la capa de ozono , lo que inspiró acuerdos globales que prohíben el uso de clorofluorocarbonos (CFC), que anteriormente se usaban en casi todos los aerosoles y refrigerantes. [7] En particular, en 1986, la fusión de la central nuclear de Chernóbil, en Ucrania, liberó residuos radiactivos al público, lo que dio lugar a estudios internacionales sobre las ramificaciones de los desastres medioambientales. [8] Durante los dos años siguientes, la Comisión Brundtland (anteriormente conocida como Comisión Mundial sobre Medio Ambiente y Desarrollo) publicó un informe titulado Nuestro futuro común y el Protocolo de Montreal formó el Panel Internacional sobre el Cambio Climático (IPCC) como centro de comunicación internacional. sobre la búsqueda de soluciones para el cambio climático y la degradación. [9] A finales de la década de 1980, la empresa Exxon Valdez fue multada por derramar grandes cantidades de petróleo crudo frente a la costa de Alaska y la consiguiente limpieza, que implicó el trabajo de científicos ambientales. [8] Después de que cientos de pozos petroleros fueran quemados en combate en 1991, la guerra entre Irak y Kuwait contaminó la atmósfera circundante justo por debajo del umbral de calidad del aire que los científicos ambientales creían que era potencialmente mortal. [8]
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A lo largo de los años, han surgido muchas disciplinas especializadas de las ciencias ambientales, aunque la climatología es uno de los temas más conocidos. Desde la década de 2000, los científicos ambientales se han centrado en modelar los efectos del cambio climático y alentar la cooperación global para minimizar los daños potenciales. En 2002, se fundaron la Sociedad para el Medio Ambiente y el Instituto de Gestión de la Calidad del Aire para compartir conocimientos y desarrollar soluciones en todo el mundo. [9] Posteriormente, en 2008, el Reino Unido se convirtió en el primer país en aprobar una legislación (la Ley de Cambio Climático ) que tiene como objetivo reducir la producción de dióxido de carbono a un umbral específico. [9] En 2016, el Protocolo de Kioto se convirtió en el Acuerdo de París , que establece objetivos concretos para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y restringe el aumento de la temperatura de la Tierra a un máximo de 2 grados Celsius. [9] El acuerdo es uno de los esfuerzos internacionales más amplios para limitar los efectos del calentamiento global hasta la fecha.
La mayoría de los desastres ambientales en este período involucran la contaminación por petróleo crudo o los efectos del aumento de las temperaturas. En 2010, BP fue responsable del mayor derrame de petróleo estadounidense en el Golfo de México, conocido como el derrame de Deepwater Horizon , que mató a varios trabajadores de la empresa y vertió grandes cantidades de petróleo crudo al agua. [8] Además, a lo largo de este siglo, gran parte del mundo ha sido devastada por incendios forestales generalizados y escasez de agua , lo que ha provocado regulaciones sobre el uso sostenible de los recursos naturales según lo determinado por los científicos ambientales. [8]
El siglo XXI está marcado por importantes avances tecnológicos. Las nuevas tecnologías en ciencias ambientales han transformado la forma en que los investigadores recopilan información sobre diversos temas en el campo. La investigación sobre motores, eficiencia de combustible y disminución de las emisiones de los vehículos desde los tiempos de la Revolución Industrial ha reducido la cantidad de carbono y otros contaminantes a la atmósfera. [10] Además, la inversión en investigación y desarrollo de energías limpias (es decir, energía eólica, solar, hidroeléctrica y geotérmica) ha aumentado significativamente en los últimos años, lo que indica el inicio de la desinversión en el uso de combustibles fósiles . [10] Los sistemas de información geográfica (SIG) se utilizan para observar fuentes de contaminación del aire o del agua a través de satélites y análisis de imágenes digitales. [10] Esta tecnología permite técnicas agrícolas avanzadas, como la agricultura de precisión , así como el seguimiento del uso del agua para fijar los precios de mercado. [10] En el campo de la calidad del agua, las cepas desarrolladas de bacterias naturales y artificiales contribuyen a la biorremediación , el tratamiento de aguas residuales para uso futuro. [10] Este método es más ecológico y más económico que la limpieza manual o el tratamiento de aguas residuales. [10] En particular, la expansión de la tecnología informática ha permitido la recopilación de grandes datos, análisis avanzados, archivos históricos, conciencia pública sobre cuestiones ambientales y comunicación científica internacional. [11] La capacidad de colaborar en Internet, por ejemplo, representa el proceso de colectivizar el conocimiento de investigadores de todo el mundo para crear mayores oportunidades para el progreso científico. [11] Con el crowdsourcing , los datos se hacen públicos al público para análisis personales que luego pueden compartirse a medida que se encuentra nueva información. [11] Otro desarrollo tecnológico, la tecnología blockchain , monitorea y regula la pesca global. [11] Al rastrear el recorrido del pescado a través de los mercados globales, los científicos ambientales pueden observar si ciertas especies están siendo sobreexplotadas hasta el punto de su extinción. [11] Además, la teledetección permite la detección de características del medio ambiente sin intervención física. [11] Las imágenes digitales resultantes se utilizan para crear modelos cada vez más precisos de procesos ambientales, cambio climático y mucho más. Los avances en la tecnología de teledetección son particularmente útiles para localizar elfuentes difusas de contaminación y analizar la salud de los ecosistemas mediante análisis de imágenes en todo el espectro electromagnético . Por último, la tecnología de imágenes térmicas se utiliza en el manejo de la vida silvestre para atrapar y disuadir a los cazadores furtivos y otros traficantes ilegales de vida silvestre de matar animales en peligro de extinción, lo que resulta útil para los esfuerzos de conservación. [11] La inteligencia artificial también se ha utilizado para predecir el movimiento de las poblaciones de animales y proteger los hábitats de la vida silvestre. [11]
Las ciencias atmosféricas se centran en la atmósfera de la Tierra, con énfasis en su interrelación con otros sistemas. Las ciencias atmosféricas pueden incluir estudios de meteorología , fenómenos de gases de efecto invernadero , modelos de dispersión atmosférica de contaminantes en el aire, [12] [13] fenómenos de propagación del sonido relacionados con la contaminación acústica e incluso la contaminación lumínica .
Tomando el ejemplo del fenómeno del calentamiento global , los físicos crean modelos informáticos de la circulación atmosférica y la transmisión de radiación infrarroja , los químicos examinan el inventario de sustancias químicas atmosféricas y sus reacciones, los biólogos analizan las contribuciones de plantas y animales a los flujos de dióxido de carbono , y especialistas como meteorólogos y Los oceanógrafos añaden amplitud adicional a la comprensión de la dinámica atmosférica [ cita requerida ] .
Según la definición de la Sociedad Ecológica de América, "La ecología es el estudio de las relaciones entre los organismos vivos, incluidos los humanos, y su entorno físico; busca comprender las conexiones vitales entre las plantas y los animales y el mundo que los rodea". [14] Los ecologistas podrían investigar la relación entre una población de organismos y alguna característica física de su entorno, como la concentración de una sustancia química; o podrían investigar la interacción entre dos poblaciones de organismos diferentes a través de alguna relación simbiótica o competitiva. Por ejemplo, un análisis interdisciplinario de un sistema ecológico que está siendo impactado por uno o más factores estresantes podría incluir varios campos de ciencias ambientales relacionados. En un entorno estuarino donde un desarrollo industrial propuesto podría afectar a ciertas especies por la contaminación del agua y del aire , los biólogos describirían la flora y la fauna, los químicos analizarían el transporte de contaminantes del agua al pantano, los físicos calcularían las emisiones de contaminación del aire y los geólogos ayudarían a comprensión de los suelos de marismas y lodos de bahías. [ cita necesaria ]
La química ambiental es el estudio de las alteraciones químicas en el medio ambiente. Las principales áreas de estudio incluyen la contaminación del suelo y la contaminación del agua. Los temas de análisis incluyen la degradación química en el medio ambiente, el transporte de sustancias químicas en múltiples fases (por ejemplo, la evaporación de un lago que contiene solvente para producir solvente como contaminante del aire) y los efectos químicos sobre la biota . [ cita necesaria ]
Como ejemplo de estudio, consideremos el caso de un tanque de disolvente con fugas que ha entrado en el suelo del hábitat de una especie de anfibio en peligro de extinción. Como método para resolver o comprender el alcance de la contaminación del suelo y el transporte de solventes bajo la superficie, se implementaría un modelo informático . Luego, los químicos caracterizarían el enlace molecular del solvente al tipo de suelo específico, y los biólogos estudiarían los impactos sobre los artrópodos del suelo , las plantas y, en última instancia, los organismos que viven en estanques y que son el alimento de los anfibios en peligro de extinción. [ cita necesaria ]
Las geociencias incluyen la geología ambiental , las ciencias ambientales del suelo , los fenómenos volcánicos y la evolución de la corteza terrestre. En algunos sistemas de clasificación esto también puede incluir la hidrología , incluida la oceanografía . [ cita necesaria ]
Como estudio de ejemplo, de la erosión del suelo , los científicos del suelo harían cálculos de la escorrentía superficial . Los geomorfólogos fluviales ayudarían a examinar el transporte de sedimentos en el flujo terrestre. Los físicos contribuirían evaluando los cambios en la transmisión de la luz en las aguas receptoras. Los biólogos analizarían los impactos posteriores sobre la flora y la fauna acuática debido al aumento de la turbidez del agua. [ cita necesaria ]
En Estados Unidos, la Ley de Política Ambiental Nacional (NEPA) de 1969 estableció requisitos para el análisis de acciones del gobierno federal (como proyectos de construcción de carreteras y decisiones de gestión de tierras) en términos de criterios ambientales específicos. [15] Numerosas leyes estatales se han hecho eco de estos mandatos, aplicando los principios a acciones a escala local. El resultado ha sido una explosión de documentación y estudio de las consecuencias ambientales antes de las acciones de desarrollo. [ cita necesaria ]
Se pueden examinar los detalles de las ciencias ambientales leyendo ejemplos de Declaraciones de Impacto Ambiental preparadas bajo NEPA, tales como: Opciones de expansión del tratamiento de aguas residuales que descargan en el Estuario de San Diego/ Tijuana , Ampliación del Aeropuerto Internacional de San Francisco , Desarrollo de Houston , Sistema de transporte metropolitano. , Ampliación del sistema de tránsito metropolitano MBTA de Boston y Construcción de la Interestatal 66 a través de Arlington, Virginia . [ cita necesaria ]
En Inglaterra y Gales, la Agencia de Medio Ambiente (EA), [16] formada en 1996, es un organismo público para proteger y mejorar el medio ambiente y hace cumplir las regulaciones enumeradas en el sitio de las comunidades y el gobierno local. [17] (anteriormente oficina del viceprimer ministro). La agencia se creó en virtud de la Ley de Medio Ambiente de 1995 como organismo independiente y trabaja en estrecha colaboración con el gobierno del Reino Unido para hacer cumplir las regulaciones. [ cita necesaria ]
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