Els cicles de carboni regulen la temperatura de la Terra i proporcionen elements essencials de la vida. La indústria i l’agricultura capitalistes estan alterant els sistemes vitals de suport a la vida.
Malgrat el que es podeu sentir dels negacionistes de la ciència, l’efecte hivernacle és un fet demostrat. El físic John Tyndall va demostrar el paper del diòxid de carboni en l’escalfament de la Terra el 1859 i el seu treball s’ha confirmat moltes vegades. Si no hi hagués CO2 a l’aire, la temperatura mitjana de la Terra seria de menys 18 graus centígrads (zero graus Fahrenheit), els oceans estarien glaçats i la vida com la coneixem mai no hauria evolucionat.
Qualsevol que digui que augmentar la quantitat de diòxid de carboni a l’atmosfera no fa que la Terra sigui més calenta ha d’explicar per què no s’apliquen les lleis de la física.
Però, si bé la física de l’efecte hivernacle és coneguda des de fa temps, només en les últimes dècades els científics han entès plenament els processos naturals que han estabilitzat el nivell de CO2 a l’atmosfera i, per tant, les temperatures globals durant milions d’anys.
Aquest article exposa el funcionament del Cicle global del Carboni, com s’està interrompent i per què no pot curar la fractura metabòlica causada pel capitalisme modern. [1]
El carboni és el material de tota la vida. Tot ésser viu, des dels microbis fins a les balenes i des de les algues fins a les sequoies, està compost per molècules de carboni. El clima planetari està regulat per diòxid de carboni, que durant milers de milions d’anys ha mantingut les temperatures globals dins d’un rang en el qual els éssers vius poden sobreviure.
Igual que la resta d’elements que requereix la matèria viva, el subministrament de carboni s’hauria exhaurit fa molt si no es reciclés constantment. Les plantes soles podrien consumir tot el diòxid de carboni de l’atmosfera en només 8.000 anys. La vida continua només perquè les molècules de carboni es reciclen i es reutilitzen constantment en dos cicles biogeoquímics separats però relacionats, un cicle ràpid controlat per processos biològics en cèl·lules microscòpiques i un cicle lent impulsat per forces tectòniques que configuren tot el planeta.
El cicle ràpid del carboni
El Cicle ràpid del carboni (o a curt termini) triga de segons a segles a reciclar el carboni a través de la matèria viva, el sòl, els oceans i l’atmosfera.
El seu motor impulsor és la fotosíntesi, el complex procés pel qual les plantes combinen diòxid de carboni, aigua i energia solar per produir els sucres (hidrats de carboni) que necessiten per créixer i alliberar oxigen com a producte de rebuig. Com que tots els animals consumeixen directament material vegetal o mengen animals que ho facin, la fotosíntesi és la base de totes les xarxes d’aliments i, per tant, de tota la vida complexa.
Gairebé tot el CO2 que utilitzen les plantes es torna a l’atmosfera, a l’aigua o al sòl. Una part es respira gairebé immediatament. Una part torna quan les plantes moren i són descompostes per microbis i fongs –els arbres grans poden trigar dècades– o quan cremen. Un apart se la mengen els animals i retorna allà on exhalen i, per descomptat, quan moren.
Una part del CO2 alliberat per respiració i la descomposició és reutilitzat per la vida vegetal propera, mentre que la resta es difon a l’atmosfera o es dissol en aigua. Tal com demostra la corba Keeling (https://scripps.ucsd.edu/programs/keelingcurve/) , els canvis estacionals de la producció de CO2 es reflecteixen ràpidament en canvis de concentracions atmosfèriques a tot el món. Un procés similar, encara que més lent, fa circular diòxid de carboni dissolt als oceans, i hi ha un intercanvi constant de CO2 entre l’aire i l’aigua a la superfície de l’oceà, equilibrant la pressió del gas en cada domini.
Aquests processos garanteixen que la vida vegetal a tot el món tingui accés a les desenes de milers de milions de tones de carboni que necessita cada any. Tot l’aire que respirem i tot el menjar que mengem inclouen àtoms de carboni que han passat pel cicle ràpid del carboni moltes vegades.
El cicle lent del carboni
El Cicle lent del carboni (o a llarg termini) triga de centenars de milers a milions d’anys a moure el carboni entre l’escorça de la Terra, l’atmosfera i els oceans.
El seu motor és la tectònica de plaques, el procés lent però immensament potent que mou els continents i fa circular la matèria des del fons de la Terra cap a l’atmosfera i a la inversa.
En el cicle lent, el diòxid de carboni entra a l’atmosfera en erupcions volcàniques que, abans de la fotosíntesi, eren la font primària de CO2 atmosfèric. La quantitat anual no és gran segons els estàndards planetaris, però ha estat sortint des de sota la superfície de la terra durant milers de milions d’anys, de manera que el total és immens. Si es tractés d’un procés únic, la Terra ja hauria seguit el camí de Venus, amb la seva densa atmosfera de CO2 i temperatures superficials prou calentes per fondre el plom.
Afortunadament per a la vida a la Terra, un altre procés a llarg termini, la meteorització química, elimina el CO2 aproximadament tan ràpidament com l’afegeixen els volcans. Actua sobre l’escorça de la Terra, que conté molt més carboni que l’atmosfera, els oceans, el sòl i tots els éssers vius, combinats. [2]
La pluja, lleugerament àcida perquè conté CO2 dissolt, erosiona gradualment la roca exposada. Les reaccions químiques entre la roca, l’aigua i el diòxid de carboni produeixen carbonat de calci, transportat pels rius fins als oceans, on el plàncton, els coralls i altres animals l’utilitzen per construir les seves closques i esquelets. Amb el pas del temps, aquests animals moren i les seves parts dures s’enfonsen, formant eventualment una capa de roca a base de carboni, majoritàriament calcària, a la vora del mar. Això bloqueja el carboni durant milions d’anys.
El cicle es completa amb tectònica de plaques. La litosfera de la Terra (l’escorça i el mantell superior) està composta per vuit plaques grans i aproximadament 20 més petites, cadascuna de fins a 100 quilòmetres de gruix. Sota la litosfera, la calor i la pressió són tan grans que la roca de fet flueix, portant amb ella les plaques rígides, molt lentament. La placa que transporta Amèrica del Nord, per exemple, actualment viatja només amb una polzada a l’any, però al llarg de mil milions d’anys aquestes velocitats han estat prou ràpides com per refer repetidament la cara del planeta.
Quan les plaques xoquen i una va per sota de l’altra, es transporten quantitats de roca enormes al mantell que hi ha a sota. La fricció i la calor d’aquesta “subducció” graten i fonen bona part de la pedra calcària que s‘havia dipositat al fons de l’oceà, i que, juntament amb altra roca circumdant, forma el magma i els gasos que els volcans expulsen a la superfície.
Les plaques en col·lidir també eleven muntanyes: l’Himàlaia, per exemple, es va formar quan la placa que transportava l’Índia va xocar contra la placa euroasiàtica, fa 50 milions d’anys. Quan les muntanyes pugen, la roca enterrada des de fa temps queda exposada a la meteorització química que crea carbonat càlcic i el cicle continua.
El geofísic Roy Livermore resumeix ràpidament els efectes del cicle lent de carboni sobre el clima:
“En poques paraules, un augment del subministrament de CO2 a través del volcanisme comporta un augment de la temperatura superficial mitjançant l’efecte hivernacle, la qual cosa comporta una erosió més ràpida, que condueix a l’eliminació més ràpida de CO2 de l’atmosfera, seguida del transport de carbonats a rius i deposició als oceans, la qual cosa comporta una reducció del CO2 atmosfèric, cosa que comporta una disminució de la temperatura superficial. “ [3]
Duel de termòstats
El diòxid de carboni atmosfèric ha estat descrit com el botó de control del termòstat climàtic de la Terra. Quan hi ha més CO2 a l’aire, augmenten les temperatures globals. Quan n’hi ha menys, cauen les temperatures. En els darrers 800.000 anys, i probablement durant molt més temps, els nivells de CO2 han variat entre 180 parts per milió (ppm) durant els períodes glacials (freds) i els 280 ppm durant els períodes interglacials (càlids). El fet que hagi variat tan poc, malgrat els extraordinaris processos implicats, demostra que el cicle global del carboni ha estat ben equilibrat, que amb el pas del temps les addicions de CO2 s’han combinat estretament amb les eliminacions.
Això és encara més notable, perquè els cicles lents i ràpids funcionen de manera oposada. Segons escriu el geofísic David Archer:
“En alguns casos i en algunes escales de temps, el cicle del carboni actua com una influència estabilitzadora del clima, una retroalimentació negativa. … En altres casos, a diferents escales de temps i amb diferents diagrames de xarxa de causa i efecte, el cicle del carboni pot ser un amplificador de la variabilitat climàtica, com per exemple un còmplice en els cicles climàtics de la glaciació que han canviat la cara de la Terra durant els darrers dos milions d’anys. “[4]
En el Cicle lent del carboni, l’erosió química és un exemple de llibre de retroalimentació negativa, un procés que limita el canvi. Quan augmenten les temperatures, hi ha més pluja i més erosió, de manera que s’elimina més CO2 i cauen les temperatures. Quan cauen les temperatures, hi ha menys pluja i menys erosió, de manera que els nivells de CO2 i les temperatures augmenten. Aquest cicle estabilitza el clima de la Terra, però només de mitjana, durant milions d’anys. En escales de temps més curtes, les temperatures poden variar substancialment.
El Cicle ràpid de carboni, per contra, tendeix a amplificar els canvis de temperatura a través de retroalimentacions positives com aquestes:
- L’aigua freda pot dissoldre més CO2 que l’aigua càlida, de manera que, segons escriu Holli Riebeek, “A mesura que augmenten les temperatures, el diòxid de carboni es filtra de l’oceà tal com un got de cervesa perd l’escuma en un dia càlid”. [5]
- A mesura que l’aire s’escalfa, absorbeix més vapor d’aigua, que és un fort gas d’efecte hivernacle.
- El gel reflecteix una gran quantitat d’energia solar a l’espai. A mesura que les glaceres i el gel marí es fonen, l’albedo*[6] de la Terra declina: les superfícies més fosques de la terra i el mar conserven més energia, provocant escalfament.
- Un clima més càlid condueix a més incendis forestals, que emeten CO2 i eliminen la cobertura que permet al sòl retenir el carboni enterrat.
Hi ha tendències compensatòries: per exemple, més vapor d’aigua a l’aire també significa que hi ha més núvols que bloquegen l’energia solar d’arribar a la superfície. En general, però, el Grup Intergovernamental sobre Canvi Climàtic ha conclòs amb molta confiança que “la retroalimentació entre el canvi climàtic i el cicle del carboni amplificarà l’escalfament global”. [7]
En definitiva, l’escalfament provoca més escalfament. Per descomptat, el contrari també és cert, el refredament provoca més refredament, però no hi ha res inherent al cicle ràpid que el pugui invertir, sense que hi hagi un disparador extern com els balancejos de l’òrbita terrestre que inicien el canvi de les edats de gel als períodes interglacials i a l’inrevés. [8][7]
El clima químic funciona naturalment per limitar l’escalfament o el refredament, però és massa lent per ser rellevant per a les societats humanes.
L’erosió química naturalment treballa per limitar l’escalfament o refredament, però és massa lenta per a ser rellevant per a les societats humanes.
“No hi ha cap salvador natural”
En el cicle ràpid, part de la matèria orgànica s’enterra abans que es pugui descompondre. En condicions adequades, i al llarg de milions d’anys, una part es transforma per calor i pressió en torba, carbó, gas natural o petroli. Si no es pertorba, roman sota la superfície, tot i que algunes poden ser portades per plaques tectòniques i retornades a l’atmosfera pel cicle lent.
En canvi, l’excavació i la crema de combustibles fòssils ha estat transferint ràpidament milers de milions de tones de carboni a l’any, fora del cicle lent, al cicle ràpid, i els ha alterat tots dos. La font d’energia essencial per al creixement i l’energia del capitalisme està minant els sistemes essencials de suport de la vida a la Terra
L’Antropocè s’ha descrit com l’època en què l’activitat humana “supera les grans forces de la natura”. [9] No hi ha dubte que la indústria capitalista i l’agricultura estan superant els dos components del Cicle global del Carboni.
- Cada any, els volcans en el cicle lent afegeixen aproximadament 200 milions de tones de CO2 a l’atmosfera a l’any. Al mateix temps, la combustió de combustibles fòssils i l’ús de la terra n’emeten més de 30.000 milions de tones, 150 vegades més que els volcans. [10]
- En 800.000 anys sota el cicle ràpid, la concentració de CO2 atmosfèric va arribar a assolir breument una vegada les 300 parts per milió, però mai més havia superat els 280. El maig del 2019 va arribar a 414,7 ppm – 39 per cent més que el pic preindustrial i un 48 per cent superior que el màxim en el llarg termini. [11]
Aquesta fractura de carboni, una disrupció massiva del metabolisme de la Terra, ha fet que el sistema terrestre esdevingui un estat sense precedents. Els nivells de gasos d’efecte hivernacle no han augmentat mai abans, tan ràpidament.
El paral·lel més proper a la història profunda de la Terra és el Màxim Tèrmic Paleocè-Eocè (MTPE) de fa 56 milions d’anys, quan les temperatures globals van augmentar sobtadament entre 5 i 8 ºC i fins a la meitat de tota la vida oceànica va morir. El PETM va ser causat per un alliberament massiu de gasos d’efecte hivernacle, possiblement per erupcions del super-volcà a l’Atlàntic Nord. Més de dos bilions de tones de diòxid de carboni enterrat durant 2.000 anys van entrar a l’atmosfera, un parpelleig en el temps geològic.
Per a aquesta discussió, la qüestió important és el següent: després que s’aturessin les emissions, van haver de passar més de 100.000 anys perquè les temperatures tornessin als nivells previs al MTPE.
Avui, els gasos d’efecte hivernacle s’estan afegint a l’atmosfera deu vegades més ràpid que en MTPE en el seu punt àlgid. Des de 1750, les emissions han arribat a prop d’1,5 bilions de tones, més de la meitat d’elles des del 1988. Si continua el ‘business as usual’, les emissions totals arribaran als nivells de MTPE en aquest segle. Una actuació ràpida per reduir les emissions podria prevenir això, però fins i tot així, moltes generacions properes s’enfrontaran a un règim climàtic global més càlid del que els humans han experimentat.
Fa gairebé dues dècades, després d’una dècada d’intenses investigacions, el Grup de treball del carboni del Projecte Internacional de la Geosfera-Biosfera va concloure que “tot i que els embornals naturals poden frenar la velocitat d’augment del CO2 atmosfèric, no hi ha cap salvador natural a l’espera d’assimilar tot el CO2 antropogènic en el segle que ve. … afectarà els cicles biogeoquímics de la Terra durant centenars d’anys “. [12]
Fins on els afectarà, i durant quant de temps, dependrà de quines accions es prenguin per reduir les emissions i de quina velocitat es redueixen.
*Ian Angus és editor del web “Climate & Capitalism” i de “Monthly Review” i autor de llibres com “Facing the Anthropocene: Fossil Capitalism and the Crisis of the Earth” o “A Redder Shade of Green: Intersections of Science and Socialism”.
Notes
[1] Per descomptat, es tracta d’un resum simplificat. S’han escrit molts llibres i treballs tècnics per explicar els cicles del carboni i la recerca continua.
[2] Roy Livermore, The Tectonic Plates Are Moving! Oxford University Press, 2018. 327
[3] Ibid, 437.
[4] David Archer, The Global Carbon Cycle (Princeton University Press, 2011), 10.
[5] Holli Riebeek, “The Ocean’s Carbon Balance,” NASA Earth Observatory, July 1, 2008. https://earthobservatory.nasa.gov/features/OceanCarbon
[6] NdT L’albedo és el percentatge de radiació que qualsevol superfície reflecteix respecte a la radiació que incideix sobre ella.
[7] IPCC, Climate Change 2014 Synthesis Report, 62
[8] Els ‘balancejos de fet s’anomenen Cicles de Milankovitch. Tenen lloc en períodes de 100,000, 40,000 i 20,000 anys, per tant no ens seran de cap ajuda amb l’escalfament global actual. Vegeu Ian Angus, Facing the Anthropocene (Monthly Review Press, 2016). 61-62
[9] Will Steffen, Paul J. Crutzen, John R. McNeill. “The Anthropocene: Are Humans Now Overwhelming the Great Forces of Nature?” Ambio, December 2007, 614-621
[10] Diferents estudis donen diferents xifres totals, però tots mostren que els volcans emeten menys d’una centèsima part del CO2 produït pels combustibles fòssils i el canvi en l’ús del territori. https://skepticalscience.com/volcanoes-and-global-warming.htm
[11] Rob Monroe, “Carbon Dioxide Levels Hit Record Peak in May,” The Keeling Curve, June 4, 2019. https://scripps.ucsd.edu/programs/keelingcurve/2019/06/04/carbon-dioxide-levels-hit-record-peak-in-may/
[12] Falkowski, P., et al. “The Global Carbon Cycle: A Test of Our Knowledge of Earth as a System,” Science, October 13, 2000, 295.
