Ciencia ambiental by Cengage

G. Tyler Miller

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Scott Spoolman

Ciencia Ambiental ÂŠ D.R. 2019 por Cengage Learning Editores, S.A. de C.V.26.09.2019

Tres principios científicos de sostenibilidad que pueden guiarnos para avanzar hacia una sociedad más sostenible: Energía solar

Ciclaje de las sustancias químicas

Biodiversidad

Tres principios adicionales de sostenibilidad que pueden guiarnos para avanzar hacia una sociedad más sostenible:

n ICA -ga LÍT nar PO s ga o tad sul Re ar

Re sp fut onsa ÉTIC ura bil A s g ida en d c era on cio las ne s

ECONOMÍA Fijación de precios de costo completo

ÂŠ D.R. 2019 por Cengage Learning Editores, S.A. de C.V.26.09.2019

Ciencia ambiental G. Tyler Miller Scott E. Spoolman Traducción María del Pilar Obón León Revisión técnica Wilmer O. Rivera De Jesús Universidad de Puerto Rico Keyla T. Soto Hidalgo Universidad de Puerto Rico

Australia • Brasil • Estados Unidos • México • Reino Unido • Singapur

The Sweets/Moment/Getty Images

ÂŠ D.R. 2019 por Cengage Learning Editores, S.A. de C.V.26.09.2019

Acerca de la portada El tema principal de esta edición de Ciencia ambiental es la biomimesis, o aprender de la naturaleza. En años recientes, los científicos han estudiado la naturaleza, en un esfuerzo por aprender cómo ha existido esa variedad de vida en la Tierra por 3.8 mil millones de años, a pesar de varios cambios catastróficos en las condiciones ambientales del planeta. Entre dichas catástrofes se encuentran colisiones de inmensos meteoritos, largos periodos de calentamiento y eras de hielo, así como cinco extinciones masivas, cada una de las cuales arrasó con 30 a 90% de las especies del mundo. En esta obra se utilizan varios ejemplos acerca de cómo la vida en la Tierra se ha sostenido a sí misma durante 3.8 mil millones de años para ayudarnos a desarrollar tecnologías y soluciones a los problemas ambientales que enfrentamos, y a aprender a vivir de forma más sostenible. Por ejemplo, en la portada de este libro se muestra la imagen de una ballena jorobada. Estas criaturas, que pueden medir entre 12 y 15 metros (40 a 50 pies) de largo y pesar hasta 36 400 kilogramos (80 000 libras), pueden moverse con fluidez y dar la vuelta rápidamente mientras nadan en el océano. Diversas investigaciones, que incluyen pruebas con túneles de viento, muestran que esa destreza se debe a unas protuberancias llamadas tubérculos, situados a lo largo de los bordes de sus aletas (ver la imagen a la izquierda), los cuales de alguna manera ayudan a las ballenas a moverse con eficiencia. Una compañía llamada WhalePower utiliza esta lección de la naturaleza en el diseño de las aspas de las turbinas de viento (ver imagen más abajo) para aumentar la eficiencia en la producción de electricidad. La energía eólica es la segunda fuente de electricidad de mayor crecimiento en el mundo, como se aborda a detalle en el capítulo 13. A lo largo de este libro, se presentan otros ejemplos de biomimesis, o de cómo aprender de la Tierra. Crédito de fotografía: Ksander/Shutterstock.com

Ciencia ambiental, primera edición G. Tyler Miller y Scott E. Spoolman Director Higher Education Latinoamérica: Renzo Casapía Valencia Gerente editorial Latinoamérica: Jesús Mares Chacón Editora: Karen Estrada Arriaga Coordinador de manufactura: Rafael Pérez González Diseño de interiores: Jeanne Calabrese Diseño de portada original: Michael Cook Imagen de portada: The Sweets/Moment/Getty Images Adaptación de portada: María Eugenia Hernández Granados Cuidado de la edición: Noé Islas López

© D.R. 2019 por Cengage Learning Editores, S.A. de C.V., una Compañía de Cengage Learning, Inc. Carretera México-Toluca núm. 5420, oficina 2301. Col. El Yaqui. Del. Cuajimalpa. C.P. 05320. Ciudad de México. Cengage Learning® es una marca registrada usada bajo permiso. DERECHOS RESERVADOS. Ninguna parte de este trabajo amparado por la Ley Federal del Derecho de Autor, podrá ser reproducida, transmitida, almacenada o utilizada en cualquier forma o por cualquier medio, ya sea gráfico, electrónico o mecánico, incluyendo, pero sin limitarse a lo siguiente: fotocopiado, reproducción, escaneo, digitalización, grabación en audio, distribución en internet, distribución en redes de información o almacenamiento y recopilación en sistemas de información a excepción de lo permitido en el Capítulo III, Artículo 27 de la Ley Federal del Derecho de Autor, sin el consentimiento por escrito de la Editorial. Traducido del libro: Environmental Science Sixteenth Edition G. Tyler Miller and Scott E. Spoolman © 2019 ISBN: 978-1-337-56961-3 Datos para catalogación bibliográfica: Miller, G. Tyler y Spoolman, Scott E. Ciencia ambiental Primera edición ISBN: 978-607-526-888-0

Composición tipográﬁca: María Alejandra Bolaños Avila

Visite nuestro sitio web en: http://latinoamerica.cengage.com

Impreso en Estados Unidos de América 1 2 3 4 5 6 7 22 21 20 19

Contenido breve Prefacio xvii Acerca de los autores xxiv De los autores xxv Habilidades de aprendizaje

xxvi

Humanos y sostenibilidad: una perspectiva general 1 Medioambiente y sostenibilidad 2 Ecología y sostenibilidad 2 Ciencia, materia, energía y sistemas 26 3 Ecosistemas: ¿qué son y cómo funcionan? 4 Biodiversidad y evolución 68 5 6 7

Interacciones de especies, sucesión ecológica y control poblacional Población humana y urbanización Clima y biodiversidad

106

134

Sostener la biodiversidad 8 Sostener la biodiversidad: salvar las especies 166 9 Sostener la biodiversidad: salvar los ecosistemas 192 Sostener los recursos y la calidad ambiental 10 Producción alimentaria y medioambiente 224 11 Recursos acuáticos y contaminación del agua 260 12 Geología y recursos minerales no renovables 300 13 Recursos energéticos 326 14 Riesgos ambientales y salud humana 376 15 Contaminación del aire, cambio climático y agotamiento del ozono 16 Residuos sólidos y peligrosos 448 Sostener las sociedades humanas 17 Economía, política y perspectivas mundiales del medioambiente Glosario Índice

404

472

vii

Contenido Prefacio

2.3 ¿Qué es energía y qué sucede cuando sufre un cambio? 35

xvii

Acerca de los autores De los autores

xxiv

2.4 ¿Qué son los sistemas y cómo responden al cambio? 38

xxv

Habilidades de aprendizaje

REUNAMOS LO ANTERIOR El experimento de Hubbard Brook Forest y la sostenibilidad 40

xxvi

Humanos y sostenibilidad: una perspectiva general

Medioambiente y sostenibilidad Preguntas clave

Revisión del capítulo Pensamiento crítico

Hagamos ciencia ambiental

Ejercicio de vigilancia del medioambiente global

1.1 ¿Cuáles son algunos de los principios clave de sostenibilidad? 5 Los individuos importan 1.1 Janine Benyus: usar la naturaleza para inspirar un diseño y una vida sostenibles 9 1.2 ¿Cómo estamos afectando a la Tierra? 1.3 ¿Qué causa los problemas ambientales?

REUNAMOS LO ANTERIOR Aprendamos de la Tierra 22

Pensamiento crítico

22 23

Hagamos ciencia ambiental

Ecosistemas: ¿qué son y cómo funcionan? Preguntas clave

3.1 ¿Cómo funciona el sistema de soporte vital de la Tierra? 47

ENFOQUE CIENTÍFICO 3.1 Muchos de los organismos más importantes del mundo son invisibles para nosotros 51

3.3 ¿Qué le ocurre a la energía en un ecosistema?

3.4 ¿Qué le ocurre a la materia en un ecosistema?

agua

Ejercicio de vigilancia del medioambiente global

Los individuos importan 3.1 Thomas E. Lovejoy: investigador forestal y educador en biodiversidad 62 3.5 ¿Cómo los científicos estudian los ecosistemas?

Ecología y sostenibilidad

ENFOQUE CIENTÍFICO 3.3 Límites planetarios

Ciencia, materia, energía y sistemas Preguntas clave

ENFOQUE CIENTÍFICO 3.2 Las propiedades únicas del

Análisis de la huella ecológica

3.2 ¿Cuáles son los principales componentes de un ecosistema? 48

1.4 ¿Qué es una sociedad ambientalmente sostenible? 21

Revisión del capítulo

Análisis de datos

CASO CENTRAL DE ESTUDIO Los bosques tropicales lluviosos están desapareciendo 46

ENFOQUE CIENTÍFICO 1.1 Algunos principios de la

y la sostenibilidad

CASO CENTRAL DE ESTUDIO Aprendamos de la Tierra

biomimesis

Revisión del capítulo

2.1 ¿Qué hacen los científicos?

Hagamos ciencia ambiental

Los individuos importan 2.1 Jane Goodall: investigadora y protectora de los chimpancés 30 2.2 ¿Qué es materia y qué sucede cuando sufre un cambio? 31

REUNAMOS LO ANTERIOR Bosques tropicales lluviosos y

sostenibilidad

CASO CENTRAL DE ESTUDIO ¿Cómo aprenden los científicos sobre la naturaleza? Experimentar con un bosque 28 29

Pensamiento crítico

64 65 66

Ejercicio de vigilancia del medioambiente global Análisis de datos

viii

Biodiversidad y evolución Preguntas clave

CASO CENTRAL DE ESTUDIO ¿Por qué están

desapareciendo los anfibios?

4.1 ¿Qué es la biodiversidad y por qué es importante? 71 ENFOQUE CIENTÍFICO 4.1 Los insectos juegan un papel

vital en nuestro mundo

Los individuos importan 4.1 Edward O. Wilson: campeón de la biodiversidad 73 4.2 ¿Qué papeles juegan las especies en los ecosistemas? 73 CASO DE ESTUDIO El lagarto americano: una especie clave que casi se extinguió 75 CASO DE ESTUDIO Los tiburones como especie clave

4.3 ¿Cómo cambia la vida en la Tierra con el tiempo?

ENFOQUE CIENTÍFICO 4.2 Causas de la declinación

anfibia

4.4 ¿Qué factores afectan la biodiversidad?

ENFOQUE CIENTÍFICO 4.3 Los procesos geológicos

afectan la biodiversidad

CASO DE ESTUDIO La mariposa monarca bajo

amenaza

REUNAMOS LO ANTERIOR Anfibios y sostenibilidad

Revisión del capítulo

Pensamiento crítico

Hagamos ciencia ambiental

Ejercicio de vigilancia del medioambiente global Análisis de datos

Interacciones de especies, sucesión ecológica y control poblacional 88 Preguntas clave

CASO CENTRAL DE ESTUDIO La nutria marina del sur: una

especie en recuperación

5.1 ¿Cómo interactúan las especies?

ENFOQUE CIENTÍFICO 5.1 Amenazas a los bosques de

algas kelp

5.2 ¿Cómo responden comunidades y ecosistemas a las cambiantes condiciones del ambiente? 95

Contenido

5.3 ¿Qué limita el crecimiento de las poblaciones?

ENFOQUE CIENTÍFICO 5.2 El futuro de las nutrias marinas

del sur de California

101

REUNAMOS LO ANTERIOR Las nutrias marinas del sur

y la sostenibilidad

102

Revisión del capítulo Pensamiento crítico

102 103

Hagamos ciencia ambiental

104

Ejercicio de vigilancia del medioambiente global Análisis de datos

105

Población humana y urbanización Preguntas clave

104

106

107

CASO CENTRAL DE ESTUDIO Planeta Tierra: 7.4 mil

millones de pobladores

108

6.1 ¿Cuánta gente puede soportar la Tierra?

109

6.2 ¿Qué factores influyen en el tamaño de la población humana? 109 ENFOQUE CIENTÍFICO 6.1 ¿Por cuánto tiempo puede seguir creciendo la población humana? 110 CASO DE ESTUDIO La población de Estados Unidos: la tercera más grande y creciendo 110

6.3 ¿Cómo afecta la estructura etaria de una población su crecimiento o declinación? 113 CASO DE ESTUDIO El baby boom de Estados Unidos

114

6.4 ¿Cómo podemos desacelerar el crecimiento de la población humana? 115 CASO DE ESTUDIO Crecimiento poblacional en India

116

CASO DE ESTUDIO Desaceleración del crecimiento poblacional en China 118

6.5 ¿Cuáles son los mayores problemas urbanos de recursos y del medioambiente? 119 CASO DE ESTUDIO Urbanización en Estados Unidos CASO DE ESTUDIO Ciudad de México

119

124

6.6 ¿Cómo afecta el transporte en los impactos ambientales urbanos? 124 6.7 ¿Cómo podemos hacer que las ciudades sean más sostenibles y habitables? 126 CASO DE ESTUDIO El concepto de ecociudad en Curitiba,

Brasil

128

Contenido

REUNAMOS LO ANTERIOR Crecimiento poblacional, urbanización y sostenibilidad 130

Revisión del capítulo Pensamiento crítico

130

Sostener la biodiversidad: salvar las especies 166 Preguntas clave

131

Hagamos ciencia ambiental

167

CASO CENTRAL DE ESTUDIO ¿Adónde se fueron las abejas

132

melíferas europeas?

Ejercicio de vigilancia del medioambiente global Análisis de datos

Sostener la biodiversidad

132

168

8.1 ¿Qué papel juegan los humanos en la pérdida de especies y de servicios de ecosistema? 169

133

ENFOQUE CIENTÍFICO 8.1 Estimación de las tasas de

Clima y biodiversidad Preguntas clave

extinción

134

8.2 ¿Por qué debemos tratar de sostener a las especies salvajes y a los servicios de ecosistema que proporcionan? 170

135

CASO CENTRAL DE ESTUDIO La sabana africana

7.1 ¿Qué factores influyen en el clima?

136

137

8.3 ¿Cómo aceleran los humanos la extinción de especies y la degradación de los servicios de ecosistema? 173

ENFOQUE CIENTÍFICO 7.1 Los gases de invernadero y el

clima

138

ENFOQUE CIENTÍFICO 8.2 Pérdidas de abejas melíferas: una búsqueda de sus causas 180

7.2 ¿Cuáles son los principales tipos de ecosistemas terrestres y cómo los están afectando las actividades humanas? 140

Los individuos importan 8.1 Juliana Machado Ferreira: bióloga conservacionista y exploradora de National Geographic 182

ENFOQUE CIENTÍFICO 7.2 Mantenerse vivo en el

desierto

144

CASO DE ESTUDIO Un mensaje perturbador de las

ENFOQUE CIENTÍFICO 7.3 Volviendo a la sabana: los

elefantes como especie clave

170

aves

146

183

Los individuos importan 7.1 Tuy Sereivathana: protector de los elefantes 147

Los individuos importan 8.2 Çağan Hakkı Sekercioğlu: protector de las aves y explorador emergente de National Geographic 184

7.3 ¿Cuáles son los principales tipos de sistemas acuáticos marinos y cómo los están afectando las actividades humanas? 152

8.4 ¿Cómo podemos sostener las especies salvajes y los servicios de ecosistema que proporcionan? 184

ENFOQUE CIENTÍFICO 7.4 Los arrecifes de coral

CASO DE ESTUDIO Ley de Especies en Peligro de Estados

156

Unidos

7.4 ¿Cuáles son los principales tipos de sistemas de agua dulce y cómo los están afectando las actividades humanas? 157

REUNAMOS LO ANTERIOR Abejas melíferas y

sostenibilidad

Pensamiento crítico

189 190

Hagamos ciencia ambiental

REUNAMOS LO ANTERIOR La sabana tropical africana y la 163

191

Ejercicio de vigilancia del medioambiente global

Revisión del capítulo Pensamiento crítico

163

Análisis de datos

164

Hagamos ciencia ambiental

9 165

Ejercicio de vigilancia del medioambiente global Análisis de datos

189

Revisión del capítulo

Los individuos importan 7.2 Alexandra Cousteau: contadora de cuentos ambientales y exploradora de National Geographic 162 sostenibilidad

185

165

191

Sostener la biodiversidad: salvar los ecosistemas 192 Preguntas clave

193

CASO CENTRAL DE ESTUDIO Costa Rica: líder global en la

conservación

194

Contenido

9.1 ¿Cuáles son las mayores amenazas a los ecosistemas de bosques? 195

comida urbana

ENFOQUE CIENTÍFICO 9.1 Poner precio a los servicios de ecosistema de la naturaleza 196

10.1 ¿Qué es la seguridad alimentaria y por qué es difícil obtenerla? 227

CASO DE ESTUDIO Muchos bosques talados en Estados

Unidos han vuelto a crecer

198

9.2 ¿Cómo podemos administrar y sostener los bosques? 201

CASO DE ESTUDIO Presiones en los parques públicos de

CASO DE ESTUDIO Identiﬁcación y protección de la biodiversidad en Costa Rica 208

CASO DE ESTUDIO Restauración ecológica de un bosque 212

9.5 ¿Cómo podemos sostener la biodiversidad acuática? 213 214

216

Los individuos importan 9.1 Sylvia Earle, defensora de los océanos 218 REUNAMOS LO ANTERIOR Sostener la biodiversidad de 220

Pensamiento crítico

253

10.6 ¿Cómo podemos mejorar la seguridad alimentaria? 253

REUNAMOS LO ANTERIOR Growing Power y la

Análisis de la huella ecológica

256

Revisión del capítulo Pensamiento crítico

256 258

Hagamos ciencia ambiental

258

Ejercicio de vigilancia del medioambiente global

258

259

11 Recursos acuáticos y contaminación del

221

agua

222

260

Preguntas clave

Ejercicio de vigilancia del medioambiente global

222

223

10 Producción alimentaria y medioambiente

261

CASO CENTRAL DE ESTUDIO La zona muerta anual del

golfo de México

262

11.1 ¿Tendremos suficiente agua utilizable?

263

CASO DE ESTUDIO Recursos de agua dulce en Estados

Sostener los recursos y la calidad ambiental

xii

ENFOQUE CIENTÍFICO 10.1 Policultivo perenne y el Land

Institute

Análisis de la huella ecológica

220

Hagamos ciencia ambiental

Preguntas clave

CASO DE ESTUDIO Sorpresas ecológicas: la ley de las consecuencias involuntarias 245

sostenibilidad

CASO DE ESTUDIO Alteración de los ecosistemas marinos:

Revisión del capítulo

234

Los individuos importan 10.2 Jennifer Burney: científica ambiental y exploradora de National Geographic 254

ENFOQUE CIENTÍFICO 9.3 Acidificación oceánica: el otro

Costa Rica

CASO DE ESTUDIO Producción industrializada de alimentos en Estados Unidos 232

Los individuos importan 10.1 David Tilman, investigador del policultivo 252

ENFOQUE CIENTÍFICO 9.2 Reintroducción del lobo gris en el Yellowstone National Park 209

invasiones de medusas

228

10.5 ¿Cómo podemos producir alimentos de manera más sostenible? 247

208

problema del CO2

10.2 ¿Cómo se producen los alimentos?

10.4 ¿Cómo podemos proteger los cultivos contra las plagas de manera más sostenible? 242

9.4 ¿Cómo podemos sostener la biodiversidad terrestre? 205

tropical seco en Costa Rica

226

10.3 ¿Cuáles son los efectos ambientales de la producción industrializada de alimentos?

9.3 ¿Cómo podemos administrar y sostener las praderas? 204

Estados Unidos

CASO CENTRAL DE ESTUDIO Growing Power: un oasis de

Unidos 224

265

CASO DE ESTUDIO El río Colorado

225

Contenido

268

11.2 ¿Cómo podemos aumentar nuestros suministros de agua dulce? 269 CASO DE ESTUDIO Sobrebombeo del acuífero

Ogallala

269

CASO DE ESTUDIO Cómo las represas pueden matar un

delta

272

CASO DE ESTUDIO El desastre del mar de Aral: ejemplo de efectos involuntarios 275

11.3 ¿Cómo podemos usar el agua dulce en forma más sostenible? 276 Los individuos importan 11.1 Sandra Postel: exploradora de National Geographic y conservacionista de agua dulce 280 11.4 ¿Cómo podemos reducir la contaminación del agua? 280 CASO DE ESTUDIO ¿El agua embotellada es una buena

opción?

287

CASO DE ESTUDIO Plomo en el agua para beber

288

ENFOQUE CIENTÍFICO 11.1 Tratamiento de aguas residuales: aprendiendo de la naturaleza 295 REUNAMOS LO ANTERIOR Zonas muertas y

sostenibilidad

296

Revisión del capítulo Pensamiento crítico

296 297

Hagamos ciencia ambiental

298

Ejercicio de vigilancia del medioambiente global Análisis de datos

298

299

12 Geología y recursos minerales no renovables

300

Preguntas clave

301

CASO CENTRAL DE ESTUDIO El verdadero costo del

oro

302

12.1 ¿Cuáles son los principales procesos geológicos de la Tierra y qué son los recursos minerales? 303 12.2 ¿Cuánto pueden durar los suministros de recursos minerales no renovables? 305 CASO DE ESTUDIO La importancia crucial de los metales

de tierras raras

306

12.3 ¿Cuáles son los efectos ambientales de usar recursos minerales no renovables? 309

Contenido

xiii

12.4 ¿Cómo podemos usar los recursos minerales de manera más sostenible? 312 Los individuos importan 12.1 Maria Gunnoe: pelear para salvar montañas 313 12.5 ¿Cuáles son los principales riesgos geológicos de la Tierra? 314 ENFOQUE CIENTÍFICO 12.1 La revolución

nanotecnológica

315

Los individuos importan 12.2 Yu-Guo Guo: diseñador de baterías nanotecnológicas y explorador de National Geographic 316 Los individuos importan 12.3 Robert Ballard, explorador del océano 318 REUNAMOS LO ANTERIOR El costo real del oro y la

sostenibilidad

322

Revisión del capítulo Pensamiento crítico

322 323

Hagamos ciencia ambiental

324

Ejercicio de vigilancia del medioambiente global Análisis de datos

325

13 Recursos energéticos Preguntas clave

324

326

327

CASO CENTRAL DE ESTUDIO Uso de la fracturación

hidráulica para producir petróleo y gas natural

328

13.1 ¿Qué es energía neta y por qué es importante? 329 13.2 ¿Cuáles son las ventajas y desventajas del uso de combustibles fósiles? 330 CASO DE ESTUDIO Producción y consumo de petróleo en

Estados Unidos

332

ENFOQUE CIENTÍFICO 13.1 Efectos ambientales de la producción de gas natural y la fracturación hidráulica en Estados Unidos 336

13.3 ¿Cuáles son las ventajas y desventajas de usar energía nuclear? 339 13.4 ¿Por qué la eficiencia energética es un recurso energético importante? 345 ENFOQUE CIENTÍFICO 13.2 La búsqueda de mejores

baterías

349

13.5 ¿Cuáles son las ventajas y desventajas de usar recursos energéticos renovables? 352

xiv

Contenido

ENFOQUE CIENTÍFICO 13.3 Hacer que las turbinas de viento sean más seguras para aves y murciélagos 363

14.5 ¿Cómo percibimos y evitamos riesgos?

Los individuos importan 13.1 Andrés Ruzo: detective de la energía geotérmica y explorador de National Geographic 366

electrónicos

13.6 ¿Cómo podemos hacer la transición hacia un futuro energético más sostenible? 367

sostenibilidad

CASO DE ESTUDIO Alemania es una superpotencia en

energía renovable

369

sostenibilidad

371 371

Análisis de la huella ecológica

374

401 402 402

403

404

405

376

407

15.2 ¿Cuáles son los principales problemas de contaminación del aire? 407

377

378

CASO DE ESTUDIO La amenaza global de la 380

15.3 ¿Cómo debemos lidiar con la contaminación del aire? 417 15.4 ¿Cómo y por qué está cambiando el clima de la Tierra? 420 ENFOQUE CIENTÍFICO 15.1 Uso de modelos para proyectar cambios futuros en las temperaturas atmosféricas 426

15.5 ¿Cuáles son los efectos probables del cambio climático? 427

ENFOQUE CIENTÍFICO 14.1 Resistencia genética a 381

Los individuos importan 14.1 Hayat Sindi: emprendedora de ciencias de la salud 382 CASO DE ESTUDIO La epidemia global de VIH/sida

406

15.1 ¿Cuál es la naturaleza de la atmósfera?

14.2 ¿En qué forma los riesgos biológicos amenazan la salud humana? 379

384

CASO DE ESTUDIO Malaria: diseminación de un parásito 384

14.3 ¿En qué forma los riesgos químicos amenazan la salud humana? 386 ENFOQUE CIENTÍFICO 14.2 La controversia sobre el

BPA

Preguntas clave Groenlandia

14.1 ¿Cuáles son los principales riesgos de salud que enfrentamos? 379

letal

Pensamiento crítico

400

CASO CENTRAL DE ESTUDIO Derretimiento de hielo en

CASO CENTRAL DE ESTUDIO Efectos tóxicos del

antibióticos

Revisión del capítulo

agotamiento del ozono

374

14 Riesgos ambientales y salud humana

tuberculosis

400

15 Contaminación del aire, cambio climático y

374

Ejercicio de vigilancia del medioambiente global

mercurio

REUNAMOS LO ANTERIOR Efectos tóxicos del mercurio y

Análisis de datos

373

Hagamos ciencia ambiental

Preguntas clave

397

Ejercicio de vigilancia del medioambiente global

Revisión del capítulo Pensamiento crítico

CASO DE ESTUDIO Cigarrillos y cigarrillos

Hagamos ciencia ambiental

REUNAMOS LO ANTERIOR Recursos energéticos y

395

389

14.4 ¿Cómo evaluamos los peligros de riesgos químicos? 390

Los individuos importan 15.1 James Balog: observando cómo se derriten los glaciares 430 CASO DE ESTUDIO Alaska: una vista previa de los efectos del cambio climático 432

15.6 ¿Cómo podemos desacelerar el cambio climático? 433 15.7 ¿Cómo hemos agotado el ozono en la estratosfera y qué podemos hacer al respecto? 441 Los individuos importan 15.2 Sherwood Rowland y Mario Molina: una historia científica de conocimiento, experiencia, valentía y persistencia 443 REUNAMOS LO ANTERIOR Derretimiento de hielo en Groenlandia y sostenibilidad 444

CASO DE ESTUDIO La prevención de contaminación paga:

compañía 3M

394

Contenido

Revisión del capítulo

Ejercicio de vigilancia del medioambiente global

445

Pensamiento crítico

Análisis de la huella ecológica

446

Hagamos ciencia ambiental

Sostener las sociedades humanas

447

17 Economía, política y perspectivas mundiales

447

del medioambiente

16 Residuos sólidos y peligrosos Preguntas clave

Preguntas clave

448

17.1 ¿Cómo se relacionan los sistemas económicos con la biosfera? 475

450

16.1 ¿Qué problemas ambientales se relacionan con residuos sólidos y peligrosos? 451

17.2 ¿Cómo podemos usar herramientas económicas para lidiar con problemas ambientales? 478

CASO DE ESTUDIO Residuos sólidos en Estados

Unidos

CASO DE ESTUDIO Micropréstamos

451

452

CASO DE ESTUDIO Leyes ambientales de Estados

CASO DE ESTUDIO Los RAEE: un grave problema de

residuos peligrosos

Unidos

486

453

CASO DE ESTUDIO Gestión de las tierras públicas en Estados Unidos: la política en acción 487

16.2 ¿Cómo debemos lidiar con los residuos sólidos? 453 16.3 ¿Por qué es importante rechazar, reducir, reutilizar y reciclar? 455

Los individuos importan 17.1 Xiuhtezcatl RoskeMartinez 492

Los individuos importan 16.1 William McDonough

17.4 ¿Cuáles son algunas de las principales perspectivas mundiales sobre el medioambiente? 494

ENFOQUE CIENTÍFICO 16.1 Bioplásticos

456

458

ENFOQUE CIENTÍFICO 17.1 Biosfera 2: una lección de

16.4 ¿Cuáles son las ventajas y desventajas de quemar o enterrar residuos sólidos? 459 16.5 ¿Cómo debemos lidiar con los residuos peligrosos? 461 CASO DE ESTUDIO Reciclaje de residuos electrónicos

462

CASO DE ESTUDIO Regulación de residuos peligrosos en

Estados Unidos

464

16.6 ¿Cómo podemos cambiar a una economía de bajos residuos? 465 CASO DE ESTUDIO Biomimesis y ecosistemas industriales:

copiar a la naturaleza 469

Revisión del capítulo Pensamiento crítico

495

17.5 ¿Cómo podemos vivir en forma más sostenible? 496 Los individuos importan 17.2 Juan Martinez: reconectando gente con la naturaleza 498 REUNAMOS LO ANTERIOR Hacer verdes los campus universitarios y sostenibilidad 501

Revisión del capítulo Pensamiento crítico

502 503

Glosario

470 471

504

Ejercicio de vigilancia del medioambiente global Análisis de la huella ecológica

469

Hagamos ciencia ambiental

humildad

Hagamos ciencia ambiental

467

REUNAMOS LO ANTERIOR Enfoque de la cuna a la cuna

y sostenibilidad

xvi

483

17.3 ¿Cómo podemos establecer políticas ambientales más sostenibles y justas? 484

CASO DE ESTUDIO Islas oceánicas de basura: no hay

solución

472

473

CASO CENTRAL DE ESTUDIO Ecologización de los campus universitarios estadounidenses 474

449

CASO CENTRAL DE ESTUDIO Diseño de la cuna a la

cuna

471

447

Ejercicio de vigilancia del medioambiente global Análisis de datos

471

Índice

Contenido

505

504

Prefacio ■

■

La sostenibilidad es el tema integral de este libro

■

¿Cuáles son las características de esta edición?

■

Énfasis en aprender de la naturaleza: establecemos esto en el Caso central de estudio del capítulo 1, Aprendamos de la Tierra, que introduce los principios de la biomimesis. En ese mismo capítulo, seguimos explorando los principios y aplicaciones de la biomimesis en la sección Enfoque científico y en un artículo acerca de Janine Benyus, pionera de la biomimesis. En nuestra investigación, encontramos que la biomimesis ofrece cada vez más oportunidades para usar el genio de la naturaleza, como lo expresa Benyus, y hacer que nuestras propias economías y estilos de vida sean más sostenibles. La sección Aprendamos de la naturaleza, que aparece en la mayoría de los capítulos, presenta resúmenes de aplicaciones específicas de la biomimesis en varias industrias y campos de investigación. Diseño, atractivo y eficiente con elementos visuales inspirados por National Geographic Learning para capturar y retener la atención de los estudiantes.

■

N I BI

S O S TE

Para todos aquellos preocupados por el ambiente, la sostenibilidad, una consigna del siglo XXI, es el tema dominante en esta obra. Este énfasis es claro en el Contenido breve (p. vii). El tema de la sostenibilidad se aborda a partir de seis principios que se introducen en el capítulo 1 y se representan en las figuras 1.2 y 1.7, así como en la página i, y son utilizados a lo largo de todo el libro, con cada refe. rencia marcada al margen por el icono Los cinco subtemas principales que se presentan enseguida integran el material a lo largo del libro:

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Casos centrales de estudio en 8 de los 17 capítulos que conforman el libro con importantes historias del mundo real que sirven para aplicar los conceptos y principios de cada capítulo. Fuerte énfasis en el análisis de datos a partir de preguntas en las leyendas de todas las figuras que contienen gráficas, diseñadas para que los estudiantes analicen los datos representados en la figura. Esto complementa los ejercicios que se presentan al final de los capítulos. Sección Econúmeros, que resalta estadísticas clave útiles para los estudiantes en recuadros verdes. Nuevo tratamiento de la historia de la conservación y protección ambientales en Estados Unidos.

LID

Escribimos este libro para ayudarte a lograr tres metas importantes: primera, explicar a tus estudiantes los conceptos básicos de la ciencia ambiental; segunda, ayudar a que tus alumnos usen este fundamento científico para comprender los problemas ambientales que enfrentamos y evaluar sus posibles soluciones; y tercera, inspirarlos a hacer una diferencia en la forma en que tratamos a la Tierra, de la cual dependen nuestras vidas y economías, y por lo tanto en la manera en que nos tratamos a nosotros mismos y a nuestros descendientes. Analizamos los problemas ambientales y sus posibles soluciones con base en la sostenibilidad, el tema integrador de esta obra. Creemos que la mayoría de la gente puede tener una vida confortable y plena, y que las sociedades serán más prósperas cuando la sostenibilidad se convierta en uno de los aspectos principales que gobiernen las decisiones personales y la creación de políticas públicas. Nuestra creencia en un futuro sostenible es fundamental para este libro; por ello, desafiamos a los estudiantes a que lo logren. Por lo anterior, estamos felices de continuar nuestra asociación con National Geographic Learning. Uno de los resultados ha sido la adición de muchas fotografías impactantes e informativas, numerosos mapas y varias historias de los Exploradores de National Geographic, quienes hacen una diferencia positiva en el mundo. Con estas herramientas, seguimos dando buenas noticias desde varios campos de la ciencia ambiental, con la esperanza de inspirar a los jóvenes a comprometerse para hacer de nuestro mundo un lugar más sostenible para vivir para ellos y para las futuras generaciones.

Capital natural. La sostenibilidad depende de los recursos naturales y los servicios de ecosistema que sostienen toda la vida y las economías. Ver las figuras 1.3 y 7.16. Degradación del capital natural. Describimos cómo las actividades humanas pueden degradar el capital natural. Ver las figuras 6.3 y 10.11. Soluciones. Presentamos soluciones existentes y propuestas a los problemas ambientales en una forma balanceada, y desafiamos a los estudiantes a que apliquen el pensamiento crítico para evaluarlas. Ver las figuras 9.12 y 13.23. Compensaciones. La búsqueda de soluciones involucra compensaciones, porque toda solución requiere ponderar ventajas contra desventajas. Nuestros diagramas Compensaciones, ubicados en varios capítulos, presentan beneficios y desventajas de diversas tecnologías y soluciones a problemas ambientales. Ver las figuras 10.18 y 16.10. Los individuos importan. A lo largo del libro, la sección Los individuos importan, y algunos Casos de estudio describen los logros de diversos científicos y ciudadanos (incluyendo varios exploradores de National Geographic) para lograr la sostenibilidad (ver las secciones de Los individuos importan 1.1, 7.1 y 15.1).

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Asimismo, en varios diagramas ¿Qué puedes hacer? se describe cómo pueden los lectores abordar los problemas que enfrentamos (ver las figuras 8.11 y 11.20). En la figura 17.24 se resumen ocho formas especialmente importantes en que los individuos pueden vivir de mejor manera en la Tierra.

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Otras características importantes de este libro de texto ■

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Cobertura actualizada. Nuestros libros han sido ampliamente elogiados por mantener a los usuarios actualizados en el campo rápidamente cambiante de la ciencia ambiental. Desde la última edición, hemos actualizado la información y conceptos de este libro usando miles de artículos y reportes publicados entre 2013 y 2017. Entre los temas nuevos o actualizados están biomimesis, fracturación hidráulica o fracking, envenenamiento por plomo en los suministros públicos de agua, acidificación oceánica y desarrollos en la tecnología de las baterías. Otros de esos temas son biología sintética; amenaza a la mariposa Monarca; tendencias poblacionales en China, India y Estados Unidos; sabana africana; elefantes como especie clave; cambio climático y extinción de especies; incendios forestales en la parte occidental de Estados Unidos; explosión de las poblaciones de medusas; áreas marinas protegidas y reservas marinas; efectos de la sobrefertilización; efectos de la acuicultura en los manglares; agricultura orgánica sin labranza; minería del océano profundo; costos de la producción de petróleo pesado a partir de las arenas de alquitrán; aumento de la producción de gas natural en Estados Unidos; filtraciones de metano por la producción de gas natural; quema de carbón y contaminación del aire en China; energía solar compartida (comunitaria); superbacterias; virus del Ébola; efectos de fumar y del uso de cigarrillos electrónicos; muertes por contaminación del aire en China y en India; caso de estudio acerca del cambio climático en Alaska, y reducción general del uso de carbón. Enfoque centrado en conceptos. Para ayudar a que los estudiantes se enfoquen en las ideas principales, construimos cada sección principal del capítulo alrededor de una pregunta clave, de uno a tres conceptos, que expresan los mensajes más importantes a retener de esa sección. En cada capítulo, todas las preguntas clave aparecen al principio y cada sección inicia, a su vez, con su pregunta clave y los conceptos correspondientes (ver pp. 3 y 89). Asimismo, la aplicación de los conceptos se destaca y se refiere a lo largo de cada capítulo. Con base en la ciencia. Los capítulos 2 a 7 cubren principios científicos importantes para el curso, y abordan la forma en que trabajan los científicos (ver

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Contenido breve, p. vii). Las secciones Enfoque científico, distribuidas a todo lo largo del texto (ver pp. 19 y 78), exploran a profundidad importantes temas ambientales científicos, y se integran en el texto en diversos Casos de estudio (pp. 76 y 83) y en numerosas figuras. Cobertura global. Este libro también brinda una perspectiva global, primero a nivel ecológico, al revelar la forma en que la vida del mundo está conectada y sostenida en la biosfera y, segundo, a través del uso de información e imágenes de todo el orbe. Esto incluye más de 30 mapas en el texto básico que están disponibles en el Learning Path. Al final de cada capítulo se incluye un Ejercicio de vigilancia del medioambiente global, que aplica esta perspectiva integral. Casos centrales de estudio. Cada capítulo abre con un Caso central de estudio (ver pp. 28 y 90), que se aplica en todo el capítulo. Tales aplicaciones están indicadas por la referencia (Caso central de estudio) cada vez que aparecen (ver pp. 10 y 74). Cada capítulo termina con la sección Reunamos lo anterior, que relaciona el Caso central de estudio y otros materiales del capítulo con algunos o todos los principios de sostenibilidad. Casos de estudio. Además de los 17 Casos centrales de estudio, se incluyen más de 40 Casos de estudio adicionales en el libro (ver pp. 76, 83 y 110; ver el listado en el contenido de las pp. viii-xvi). Cada uno proporciona una mirada profunda a problemas ambientales específicos y sus posibles soluciones. Pensamiento crítico. La sección Habilidades de aprendizaje (p. xxvi) describe las habilidades de pensamiento crítico, y a lo largo del libro se utilizan, de diversas maneras, ejercicios específicos con base en esta forma de razonamiento: ■ En varios ejercicios Pensemos en se pide a los estudiantes analizar el material inmediatamente después de su presentación (ver pp. 31 y 121). ■ En todas las secciones Enfoque científico. ■ En una gran cantidad de recuadros de Conexiones, que estimulan el pensamiento crítico al explorar correspondencias a menudo sorpresivas relacionadas con problemas ambientales (pp. 53 y 122). ■ En las leyendas de muchas de las figuras (ver figuras 1.11 y 3.10). ■ En las preguntas de Pensamiento crítico al final de cada capítulo (ver pp. 41 y 164). Aprendizaje visual. Diseño muy influenciado por el material de National Geographic y muchas fotografías nuevas, muchas de las cuales provienen de los archivos de National Geographic, este es el libro de texto más visualmente interesante de ciencia ambiental

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disponible (ver la figura 1.6, las fotografías que abren cada capítulo, y la figura 5.10). Además, incluye más de 130 diagramas diseñados para facilitar la comprensión de ideas complejas y establecer una relación con el mundo real (ver figuras 3.12 y 7.8), lo cual resulta en uno de los libros de texto con mayor información visual que existen. Flexibilidad. Para satisfacer las diversas necesidades de cientos de cursos de ciencia ambiental que varían mucho entre sí, hemos diseñado un libro sumamente flexible, que permite a los instructores cambiar el orden de los capítulos y las secciones dentro de ellos sin exponer a los estudiantes a términos y conceptos que podrían confundirlos. Recomendamos que los instructores comiencen con el capítulo 1, que define términos básicos y brinda un panorama general sobre problemas de sostenibilidad, población, contaminación, recursos y desarrollo económico que se discuten a lo largo del libro. Esto permite que los instructores utilicen otros capítulos en casi cualquier orden. La estrategia más utilizada es iniciar con el capítulo 1 y seguir con los capítulos 2 al 7, que introducen conceptos básicos de ciencia y ecología. A partir de ahí, los instructores pueden continuar con los capítulos restantes en cualquier orden. Algunos de ellos pasan del capítulo 1 al 17, en el cual se estudia economía ambiental, política ambiental y perspectivas del medioambiente mundial, antes de estudiar capítulos con conceptos básicos de ciencia y ecología. Aquellos instructores cuyos estudiantes tengan acceso a MindTap tienen un segundo nivel de flexibilidad en la información, mapas y gráficas complementarios que se ofrecen ahí. Algunos ejemplos son química básica (Complemento 3), mapas y análisis de mapas (Complemento 4), y análisis ambientales y de datos (Complemento 5). Ayudas para el estudio dentro del texto. Cada capítulo comienza con una lista de Preguntas clave que muestran cómo está organizado (ver p. 107). Cada vez que se introduce y se define un término clave nuevo, se presenta en negritas; y todos ellos se resumen en el glosario al final del libro. En la mayoría de los capítulos, los ejercicios Pensemos en refuerzan el aprendizaje al solicitar a los estudiantes que apliquen el pensamiento crítico sobre las implicaciones y soluciones ambientales de varios problemas inmediatamente después de que son presentados en el texto (ver pp. 16 y 121). Las leyendas de muchas figuras contienen preguntas similares que piden a los estudiantes que piensen acerca del contenido de la figura (ver pp. 14 y 53). En su lectura, los estudiantes también encontrarán los recuadros Conexiones que describen, de forma breve, las relaciones entre las actividades humanas y sus consecuencias ambientales, cuestiones ambientales y sociales, así como problemas y soluciones ambientales

(ver pp. 53 y 122). Además, se incluye un conjunto de apartados Aprendamos de la naturaleza, que proporciona resúmenes concisos con aplicaciones de la biomimesis (ver pp. 53 y 77). Cada capítulo concluye con la sección Grandes ideas (ver pp. 39 y 129), que resume y refuerza tres de los principales mensajes a retener en cada capítulo. Por último, la sección Reunamos lo anterior relaciona el Caso central de estudio y otros contenidos del capítulo con los principios de sostenibilidad (ver pp. 22 y 85). Estas características finales refuerzan los mensajes principales del capítulo, junto con los temas de sostenibilidad, para dar a los estudiantes un entendimiento más sólido de cómo se interrelacionan. Cada capítulo termina con una Revisión del capítulo, que contiene un grupo detallado de preguntas de repaso con todos los términos del capítulo resaltados en negritas; preguntas de Pensamiento crítico, que alientan a los estudiantes a analizar y aplicar a sus vidas lo que han aprendido; ejercicio Hagamos ciencia ambiental, que ayuda a los estudiantes a experimentar el trabajo de varios científicos ambientales; Ejercicio de vigilancia del medioambiente global, que lleva al estudiante al sitio GREENR de Cengage en el que puede usar esta herramienta para realizar interesantes investigaciones relacionadas con el contenido del capítulo; y un problema de Análisis de datos o de Análisis de la huella ecológica, formulado a partir de los datos de la huella ecológica o algún otro grupo de datos ambientales (ver pp. 102-105 y 256-259).

Complementos para instructores (recursos disponibles en inglés) ■

MindTap. MindTap es un nuevo enfoque al aprendizaje en línea altamente personalizado. Más allá de un libro electrónico, una solución para tareas en casa, un complemento digital o un sitio web premium, MindTap es una plataforma de aprendizaje digital que funciona junto con el sistema de gestión de aprendizaje (LMS, Learning Management System) de tu campus, para proporcionar un currículo del curso mediante una variedad de dispositivos electrónicos. MindTap está construido sobre un modelo de aplicación (app) que permite una mejor colaboración y entrega digitales de atractivo contenido, que abarca un espectro de recursos que pueden o no ser de Cengage. Visita el Instructor’s Companion Site para obtener consejos sobre cómo aprovechar al máximo tu curso MindTap, disponible en inglés.

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Instructor’s Companion Site. ¡Todo lo que necesitas para tu curso en un solo lugar! Esta colección de herramientas específica del libro, útil para conferencias y clases, está disponible en www.cengage.com/login, sitio en el que podrán acceder a una gran cantidad de contenidos en inglés, como diapositivas en PowerPoint, bancos de imágenes, manual del instructor, videos y mucho más.

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Banco de exámenes Cognero. Disponible en inglés para los instructores que adopten esta obra. Cengage Learning Testing Powered by Cognero es un sistema en línea flexible que permite: ■ crear, editar y gestionar el contenido del banco de exámenes a partir de soluciones múltiples de Cengage Learning; ■ crear en un instante múltiples versiones de examen; y enviar los exámenes desde tu LMS, tu aula o desde donde desees.

Mejora del libro y de sus complementos Comparte con nosotros tu opinión acerca de esta obra y de las mejoras que podemos hacerle. Si encuentras algún error, sesgo, explicación confusa, por favor, escribe a: mtg89@hotmail.com spoolman@tds.net La mayor parte de los errores se podrá corregir en las siguiente reimpresión así como en ediciones subsiguientes.

Reconocimientos Deseamos agradecer a la gran cantidad de estudiantes y maestros que han respondido tan favorablemente a las 15 ediciones previas en inglés de Ciencia ambiental, a las 19 ediciones de Living in the Environment, a las 11 ediciones de Sustaining the Earth y las ocho ediciones de Essentials of Ecology, y que han corregido errores y aportado muchas sugerencias útiles para mejorarlas. Asimismo, estamos en deuda con más de 300 revisores, que señalaron errores y sugirieron muchas mejoras para las diversas ediciones de estos tres libros. La producción de un libro de texto es una ardua tarea, y los miembros de este talentoso equipo de producción han hecho contribuciones vitales. Queremos agradecer de manera especial al Content Developer, Oden Connolly; a los Production Managers, Hal Humphrey y Valarmathy Munuswamy; a los Copy Editors de Editorial Services, Lumina Datamatics; al formador, Lumina Datamatics; al Photo Researcher, Venkat Narayanan; al artista, Patrick Lane; al Development Manager, Lauren Oliveira; y al comprometido personal de ventas de Cengage Learning. Por último, somos muy afortunados de tener la guía, la inspiración y el apoyo incondicional de nuestra Project Manager, April Cognato, y su dedicado equipo de gente talentosa, que han convertido este y otros proyectos editoriales en un auténtico placer. G. Tyler Miller Scott E. Spoolman

Colaboradores pedagógicos El Dr. Dean Goodwin y sus colegas, Berry Cobb, Deborah Stevens, Jeannette Adkins, Jim Lehner, Judy Treharne,

Lonnie Miller y Tom Mowbray aportaron excelentes contribuciones a los ejercicios de análisis de datos y de la huella ecológica. Mary Jo Burchart del Oakland Community College escribió el texto de los ejercicios de vigilancia del medioambiente global.

Lista acumulativa de revisores Barbara J. Abraham, Hampton College; Donald D. Adams, State University of New York at Plattsburgh; Larry G. Allen, California State University, Northridge; Susan AllenGil, Ithaca College; James R. Anderson, U.S. Geological Survey; Mark W. Anderson, University of Maine; Kenneth B. Armitage, University of Kansas; Samuel Arthur, Bowling Green State University; Gary J. Atchison, Iowa State University; Thomas W. H. Backman, Lewis-Clark State College; Marvin W. Baker, Jr., University of Oklahoma; Virgil R. Baker, Arizona State University; Stephen W. Banks, Louisiana State University in Shreveport; Ian G. Barbour, Carleton College; Albert J. Beck, California State University, Chico; Marilynn Bartels, Black Hawk College; Eugene C. Beckham, Northwood University; Diane B. Beechinor, Northeast Lakeview College; W. Behan, Northern Arizona University; David Belt, Johnson County Community College; Keith L. Bildstein, Winthrop College; Andrea Bixler, Clarke College; Jeff Bland, University of Puget Sound; Roger G. Bland, Central Michigan University; Grady Blount II, Texas A&M University, Corpus Christi; Barbara I. Bonder, Flagler College; Lisa K. Bonneau, University of Missouri–Kansas City; Georg Borgstrom, Michigan State University; Arthur C. Borror, University of New Hampshire; John H. Bounds, Sam Houston State University; Leon F. Bouvier, Population Reference Bureau; Daniel J. Bovin, Université Laval; Jan Boyle, University of Great Falls; James A. Brenneman, University of Evansville; Michael F. Brewer, Resources for the Future, Inc.; Mark M. Brinson, East Carolina Univer-sity; Dale Brown, University of Hartford; Patrick E. Brunelle, Contra Costa College; Terrence J. Burgess, Sad-dleback College North; David Byman, Pennsylvania State University Worthington Scranton; Michael L. Cain, Bow-doin College; Lynton K. Caldwell, Indiana University; Faith Thompson Campbell, Natural Resources Defense Council, Inc.; John S. Campbell, Northwest College; Ray Canterbery, Florida State University; Deborah L. Carr, Texas Tech University; Ted J. Case, University of San Diego; Ann Causey, Auburn University; Richard A. Cellarius, Evergreen State University; William U. Chan-dler, Worldwatch Institute; F. Christman, University of North Carolina, Chapel Hill; Peter Chen, College of DuPage; Lu Anne Clark, Lansing Community College; Preston Cloud, University of California, Santa Barbara; Bernard C. Cohen, University of

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Pittsburgh; Richard A. Cooley, University of California, Santa Cruz; Dennis J. Corrigan; George Cox, San Diego State University; John D. Cunningham, Keene State College; Herman E. Daly, University of Maryland; Raymond F. Dasmann, University of California, Santa Cruz; Kingsley Davis, Hoover Institution; Edward E. DeMartini, University of California, Santa Barbara; James Demastes, University of Northern Iowa; Robert L. Dennison, Heartland Community College; Charles E. DePoe, Northeast Louisiana University; Thomas R. Detwyler, University of Wisconsin; Bruce DeVantier, Southern Illinois University at Carbondale; Peter H. Diage, University of California, Riverside; Stephanie Dockstader, Monroe Community College; Lon D. Drake, University of Iowa; Michael Draney, University of Wisconsin–Green Bay; David DuBose, Shasta College; Dietrich Earnhart, University of Kansas; Robert East, Washington & Jefferson College; T. Edmonson, University of Washington; Thomas Eisner, Cornell University; Michael Esler, Southern Illinois University; David E. Fairbrothers, Rutgers University; Paul P. Feeny, Cornell University; Richard S. Feldman, Marist College; Vicki Fella-Pleier, La Salle University; Nancy Field, Bellevue Community College; Allan Fitzsimmons, University of Kentucky; Andrew J. Friedland, Dartmouth College; Kenneth O. Fulgham, Humboldt State University; Lowell L. Getz, University of Illinois at Urbana-Champaign; Frederick F. Gilbert, Washington State University; Jay Glassman, Los Angeles Valley College; Harold Goetz, North Dakota State University; Srikanth Gogineni, Axia College of University of Phoenix; Jeffery J. Gordon, Bowling Green State University; Eville Gorham, University of Minnesota; Michael Gough, Resources for the Future; Ernest M. Gould, Jr., Harvard University; Peter Green, Golden West College; Katharine B. Gregg, West Virginia Wesleyan College; Stelian Grigoras, Northwood University; Paul K. Grogger, University of Colorado at Colorado Springs; L. Guernsey, Indiana State University; Ralph Guzman, University of California, Santa Cruz; Raymond Hames, University of Nebraska, Lincoln; Robert Hamilton IV, Kent State University, Stark Campus; Raymond E. Hampton, Central Michigan University; Ted L. Hanes, California State University, Fullerton; William S. Hardenbergh, Southern Illinois University at Carbondale; John P. Harley, Eastern Kentucky University; Cindy Harmon, State Fair Community College; Neil A. Harriman, University of Wisconsin, Oshkosh; Grant A. Harris, Washington State University; Harry S. Hass, San Jose City College; Arthur N. Haupt, Population Reference Bureau; Denis A. Hayes, environmental consultant; Stephen Heard, University of Iowa; Gene Heinze-Fry, Department of Utilities, Commonwealth of Massachusetts; Jane Heinze-Fry, environmental educator; Keith R. Hench, Kirkwood

Com-munity College; John G. Hewston, Humboldt State University; David L. Hicks, Whitworth College; Kenneth M. Hinkel, University of Cincinnati; Eric Hirst, Oak Ridge National Laboratory; Doug Hix, University of Hartford; Kelley Hodges, Gulf Coast State College; S. Holling, University of British Columbia; Sue Holt, Cabrillo College; Donald Holtgrieve, California State University, Hayward; Michelle Homan, Gannon University; Michael H. Horn, California State University, Fullerton; Mark A. Hornberger, Bloomsberg University; Marilyn Houck, Pennsylvania State University; Richard D. Houk, Winthrop College; Robert J. Huggett, College of William and Mary; Donald Huisingh, North Carolina State University; Catherine Hurlbut, Florida Community College at Jacksonville; Marlene K. Hutt, IBM; David R. Inglis, University of Massachusetts; Robert Janiskee, University of South Carolina; Hugo H. John, University of Connecticut; Brian A. Johnson, University of Pennsylvania, Bloomsburg; David I. Johnson, Michigan State University; Mark Jonasson, Crafton Hills College; Zoghlul Kabir, Rutgers, New Bruns-wick; Agnes Kadar, Nassau Community College; Thomas L. Keefe, Eastern Kentucky University; David Kelley, University of St. Thomas; William E. Kelso, Louisiana State University; Nathan Keyfitz, Harvard University; David Kidd, University of New Mexico; Pamela S. Kimbrough; Jesse Klingebiel, Kent School; Edward J. Kormondy, University of Hawaii–Hilo/West Oahu College; John V. Krutilla, Resources for the Future, Inc.; Judith Kunofsky, Sierra Club; E. Kurtz; Theodore Kury, State University of New York at Buffalo; Troy A. Ladine, East Texas Baptist University; Steve Ladochy, University of Winnipeg; Anna J. Lang, Weber State University; Mark B. Lapping, Kansas State University; Michael L. Larsen, Campbell University; Linda Lee, University of Connecticut; Tom Leege, Idaho Department of Fish and Game; Maureen Leupold, Genesee Community College; William S. Lindsay, Monterey Peninsula College; E. S. Lindstrom, Pennsylvania State University; M. Lippiman, New York University Medical Center; Valerie A. Liston, University of Minnesota; Dennis Livingston, Rensselaer Polytechnic Institute; James P. Lodge, air pollution consultant; Raymond C. Loehr, University of Texas at Austin; Ruth Logan, Santa Monica City College; Robert D. Loring, DePauw University; Paul F. Love, Angelo State University; Thomas Lovering, University of California, Santa Barbara; Amory B. Lovins, Rocky Mountain Institute; Hunter Lovins, Rocky Mountain Institute; Gene A. Lucas, Drake University; Claudia Luke, University of California, Berkeley; David Lynn; Timothy F. Lyon, Ball State University; Stephen Malcolm, Western Michigan University; Melvin G. Marcus, Arizona State University; Gordon E. Matzke, Oregon State University; Parker Mauldin, Rockefeller Foundation; Marie McClune,

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The Agnes Irwin School (Rosemont, Pennsylvania); Theodore R. McDowell, California State University; Vincent E. McKelvey, U.S. Geological Survey; Robert T. McMaster, Smith College; John G. Merriam, Bowling Green State University; A. Steven Messenger, Northern Illinois University; John Meyers, Middlesex Community College; Raymond W. Miller, Utah State University; Arthur B. Millman, University of Massachusetts, Boston; Sheila Miracle, Southeast Kentucky Community & Technical College; Fred Montague, University of Utah; Rolf Monteen, California Polytechnic State University; Debbie Moore, Troy University Dothan Campus; Michael K. Moore, Mercer University; Ralph Morris, Brock University, St. Catherine’s, Ontario, Canada; Angela Morrow, Auburn University; William W. Murdoch, University of California, Santa Barbara; Norman Myers, environmental consultant; Brian C. Myres, Cypress College; A. Neale, Illinois State University; Duane Nellis, Kansas State University; Jan Newhouse, University of Hawaii, Manoa; Jim Norwine, Texas A&M University, Kingsville; John E. Oliver, Indiana State University; Mark Olsen, University of Notre Dame; Bruce Olszewski, San Jose State University; Carol Page, copy editor; Bill Paletski, Penn State University; Eric Pallant, Allegheny College; Charles F. Park, Stanford University; Richard J. Pedersen, U.S. Department of Agricul-ture, Forest Service; David Pelliam, Bureau of Land Management, U.S. Department of the Interior; Barry Perlmutter, College of Southern Nevada; Murray Paton Pendarvis, Southeastern Louisiana University; Dave Perault, Lynchburg College; Carolyn J. Peters, Spoon River College; Rodney Peterson, Colorado State University; Julie Phillips, De Anza College; John Pichtel, Ball State University; William S. Pierce, Case Western Reserve University; David Pimentel, Cornell University; Peter Pizor, Northwest Community College; Mark D. Plunkett, Bellevue Community College; Grace L. Powell, University of Akron; James H. Price, Oklahoma College; Alan D. Redmond, East Tennessee State University; Marian E. Reeve, Merritt College; Carl H. Reidel, University of Vermont; Charles C. Reith, Tulane University; Erin C. Rempala, San Diego City College; Roger Revelle, California State University, San Diego; L. Reynolds, University of Central Arkansas; Ronald R. Rhein, Kutztown University of Pennsylvania; Charles Rhyne, Jackson State University; Robert A. Richardson, University of Wisconsin; Benjamin F. Richason III, St. Cloud State University; Jennifer Rivers, Northeastern University; Ronald Robberecht, University of Idaho; William Van B. Robertson, School of Medicine, Stanford University; C. Lee Rockett, Bowling Green State University; Terry D. Roelofs, Humboldt State University; Daniel Ropek, Columbia George Community College; Christopher Rose, California Polytechnic State University; Richard G. Rose,

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West Valley College; Stephen T. Ross, University of Southern Mississippi; Robert E. Roth, Ohio State University; Dorna Sakurai, Santa Monica College; Arthur N. Samel, Bowling Green State University; Shamili Sandiford, College of DuPage; Floyd Sanford, Coe College; David Satterthwaite, I.E.E.D., London; Stephen W. Sawyer, University of Maryland; Arnold Schecter, State University of New York; Frank Schiavo, San Jose State University; William H. Schlesinger, Ecological Society of America; Stephen H. Schneider, National Center for Atmospheric Research; Clarence A. Schoenfeld, University of Wisconsin, Madison; Madeline Schreiber, Virginia Polytechnic Institute; Henry A. Schroeder, Dartmouth Medical School; Lauren A. Schroeder, Youngstown State University; Norman B. Schwartz, University of Delaware; George Sessions, Sierra College; David J. Severn, Clement Associates; Don Sheets, Gardner-Webb University; Paul Shepard, Pitzer College and Claremont Graduate School; Michael P. Shields, Southern Illinois University at Carbondale; Kenneth Shiovitz; F. Siewert, Ball State University; E. K. Silbergold, Environmental Defense Fund; Joseph L. Simon, University of South Florida; William E. Sloey, University of Wisconsin, Oshkosh; Michelle Smith, Windward Community College; Robert L. Smith, West Virginia University; Val Smith, University of Kansas; Howard M. Smolkin, U.S. Environmental Protection Agency; Patricia M. Sparks, Glassboro State College; John E. Stanley, University of Virginia; Mel Stanley, California State Polytechnic University, Pomona; Richard Stevens, Monroe Commu-nity College; Norman R. Stewart, University of Wisconsin, Milwaukee; Frank E. Studnicka, University of Wisconsin, Platteville; Chris Tarp, Contra Costa College; Roger E. Thibault, Bowling Green State University; Nathan E. Thomas, University of South Dakota; William L. Thomas, California State University, Hayward; Jamey Thompson, Hudson Valley Community College; Kip R. Thompson, Ozarks Technical Community College; Shari Turney, copy editor; John D. Usis, Youngstown State University; Tinco E. A. van Hylckama, Texas Tech University; Robert R. Van Kirk, Humboldt State University; Donald E. Van Meter, Ball State University; Rick Van Schoik, San Diego State University; Gary Varner, Texas A&M University; John D. Vitek, Oklahoma State University; Harry A. Wagner, Victoria College; Lee B. Waian, Saddleback College; Warren C. Walker, Stephen F. Austin State University; Thomas D. Warner, South Dakota State University; Kenneth E. F. Watt, University of California, Davis; Alvin M. Weinberg, Institute of Energy Analysis, Oak Ridge Associated Universities; John F. Weishampel, University of Central Florida; Brian Weiss; Margery Weitkamp, James Monroe High School (Granada Hills, California); Anthony Weston, State University of New York at Stony Brook; Raymond White,

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San Francisco City College; Douglas Wickum, University of Wisconsin, Stout; Charles G. Wilber, Colorado State University; Nancy Lee Wilkinson, San Francisco State Univer-sity; John C. Williams, College of San Mateo; Ray Williams, Rio Hondo College; Roberta Williams, University of Nevada, Las Vegas; Samuel J. Williamson, New York University; Dwina Willis, Freed-Hardeman University; Ted L. Willrich, Oregon State University; James Winsor, Pennsylvania State University; Fred Witzig, University of

Minnesota at Duluth; Martha Wolfe, Elizabethtown Community and Technical College; George M. Woodwell, Woods Hole Research Center; Peggy J. Wright, Columbia College; Todd Yetter, University of the Cumberlands; Robert Yoerg, Belmont Hills Hospital; Hideo Yonenaka, San Francisco State University; Brenda Young, Daemen College; Anita Závodská, Barry University; Malcolm J. Zwolinski, University of Arizona.

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Acerca de los autores

G. TYLER MILLER Ha escrito 64 libros de texto para cursos introductorios de ciencia ambiental, ecología básica, energía y química ambiental. Desde 1975, los libros de Miller han sido los textos de ciencia ambiental de mayor uso en Estados Unidos y en el resto del mundo. Casi 3 millones de estudiantes los han utilizado, y han sido traducidos a ocho idiomas. Miller tiene experiencia profesional en química, física y ecología. Cuenta con un doctorado por la University of Virginia y ha recibido dos grados de doctor Honoris Causa por sus contribuciones a la educación ambiental. Fue docente universitario por 20 años, desarrolló uno de los primeros programas de estudios ambientales en Estados Unidos y un innovador programa universitario interdisciplinario de ciencias antes de dedicarse por completo a escribir libros de texto sobre ciencia ambiental en 1975. Actualmente, es el presidente de Earth Education and Research, dedicada a mejorar la educación ambiental.

Así describe su esperanza para el futuro: Si tuviese que elegir una época para estar vivo, serían los próximos 75 años. ¿Por qué? Primero, hay una abrumadora evidencia científica de que estamos en proceso de degradar gravemente nuestro propio sistema de soporte vital. En otras palabras, estamos viviendo de manera insostenible. Segundo, y en tu tiempo de vida, tenemos la oportunidad de aprender cómo vivir en forma más sostenible trabajando con el resto de la naturaleza, tal como se describe en este libro. Tengo la fortuna de tener tres hijos inteligentes, talentosos, maravillosos: Greg, David y Bill. Soy especialmente privilegiado de tener a Kathleen como esposa, mejor amiga y socia en la investigación. Es inspirador tener como compañera de vida a una mujer brillante, hermosa (por dentro y por fuera) y fuerte, a quien le importa profundamente la naturaleza. Ella es mi heroína. Le dedico este libro a ella, y a la Tierra.

SCOTT E. SPOOLMAN Escritor con más de 30 años de experiencia en la edición de libros educativos. Ha trabajado con Tyler Miller desde 2003 como editor colaborador y últimamente como coautor de Living in the Environment, Ciencia ambiental y Sustaining the Earth. Fue coautor, con Norman Myers, de Environmental Issues and Solutions: A Modular Approach. Spoolman cuenta con una maestría en periodismo científico por la University of Minnesota. Es autor de numerosos artículos en los campos de ciencia, ingeniería ambiental, política y negocios. Asimismo ha trabajado como asesor editorial en el desarrollo de otros 70 libros de texto universitarios y de bachillerato en ciencias sociales y naturales. En su tiempo libre, disfruta explorando los bosques y ríos de su nativa Wisconsin con su familia: su esposa, la educadora ambiental Gail Martinelli, y sus hijos, Will y Katie. Spoolman se expresa así sobre su colaboración con Tyler Miller:

Me siento honrado de trabajar con Tyler Miller como coautor para continuar su tradición de escribir de manera meticulosa, clara y cautivante acerca del vasto y complejo campo de la ciencia ambiental. Comparto con Tyler Miller la pasión por asegurarnos de que estos libros, y sus complementos multimedia, serán herramientas valiosas para estudiantes e instructores. Con ese objetivo, nos esforzamos por introducir este campo interdisciplinario en formas que no sólo serán informativas y aterrizadas, sino también seductoras y motivacionales. Si la otra cara de cualquier problema constituye una oportunidad, entonces esta es, verdaderamente, una de las épocas más excitantes para que los estudiantes inicien una carrera ambiental. Los problemas ambientales son numerosos, graves y sobrecogedores, pero sus posibles soluciones generan nuevas y excitantes oportunidades de carrera. Nuestra prioridad es inspirar a los estudiantes con estas posibilidades, al desafiarlos a mantener un enfoque científico, dirigirlos hacia carreras gratificantes y plenas y, al hacerlo, trabajar con ellos para ayudar a sostener la vida en la Tierra.

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De los autores

Mi viaje ambiental— G. Tyler Miller En 1966 comenzó mi viaje ambiental cuando escuché una conferencia sobre los problemas de población y contaminación impartida por Dean Cowie, un biofísico en la U.S. Geological Survey. Cambió mi vida. Le dije que si la mitad de lo que había dicho era válido, me sentiría éticamente obligado a pasar el resto de mi carrera enseñando y escribiendo para que los estudiantes aprendieran los conceptos básicos de la ciencia ambiental. Después de pasar seis meses estudiando la literatura ambiental, llegué a la conclusión de que Cowie había subestimado en forma importante la gravedad de estos problemas. Desarrollé un programa universitario de estudios ambientales y, en 1971, publiqué mi primer libro sobre introducción a la ciencia ambiental, un estudio interdisciplinario de las conexiones entre las leyes de la energía (termodinámica), la química y la ecología. En 1975, publiqué la primera edición de Living in the Environment. Desde entonces, he completado múltiples ediciones de este libro de texto, y de otras tres obras que se derivaron de él, así como otros libros. A partir de 1985, pasé 10 años viviendo en lo profundo de los bosques en un autobús escolar adaptado que usé como laboratorio de ciencia ambiental, y escribiendo libros de texto de esa materia. Evalué el uso de un diseño de energía solar pasiva para calentar la estructura; enterré tubos de tierra para obtener aire frío (enfriamiento geotérmico) a un costo de más o menos un dólar por verano; coloqué sistemas activos y pasivos para obtener agua caliente; instalé un calentador de agua instantáneo eficiente en energía, que funcionaba con gas natural líquido (GNL); instalé ventanas y electrodomésticos eficientes en energía y un sanitario de

composta (sin agua); empleé control de plagas biológico; hice composta con los desperdicios de comida; utilicé la siembra natural (sin pasto ni podadoras); practiqué la jardinería orgánica; y experimenté con una gran variedad de soluciones potenciales a los principales problemas ambientales que enfrentamos. También usé ese tiempo para aprender y pensar en cómo funciona la naturaleza por medio del estudio de las plantas y animales que me rodeaban. Mi experiencia de vivir en la naturaleza se refleja en gran parte del material que incluye este libro. También me ayudó a desarrollar los seis principios de sostenibilidad que sirven como tema integrador de este libro y a aplicar esos principios para llevar una vida más sostenible. En 1995, dejé los bosques para aprender cómo vivir de manera más sostenible en un escenario urbano, donde habita la mayoría de la gente. Desde entonces, he vivido en dos villas urbanas: una en un pequeño pueblo y otra en una gran área metropolitana. Desde 1970, mi meta ha sido usar el auto lo menos posible. Dado que trabajo en casa, no contamino al transitar de mi dormitorio al escritorio. Suelo tomar uno o dos viajes aéreos al año para visitar a mi hermana y a mi editor. Como aprenderás en este libro, la vida implica una serie de compensaciones ambientales. Como la mayoría de las personas, todavía tengo un gran impacto ambiental, pero sigo luchando por reducirlo. Espero que te unas a mi esfuerzo por vivir en forma más sostenible y que compartas con otros lo que aprendas. No siempre es fácil, pero realmente es divertido.

El compromiso de Cengage Learning con las prácticas sostenibles Nosotros, los autores de este libro de texto, y Cengage Learning, la editorial, estamos comprometidos a hacer que el proceso editorial sea tan sostenible como sea posible. Esto involucra cuatro estrategias básicas: ■ Utilizar papel producido de manera sostenible. La industria editorial está comprometida a aumentar el uso de fibras recicladas, y Cengage Learning siempre está en busca de mejoras; por ello, trabaja con sus proveedores para maximizar el uso de papel que sólo contenga fibras de madera certificadas, por haber sido producidas de manera sostenible, desde el cultivo y tala de los árboles hasta la producción de papel. ■ Reducir los recursos utilizados por libro. La editorial tiene un programa continuo para reducir la cantidad de pulpa de madera, fibras vírgenes y otros materiales que se incluyen en cada hoja de papel.

Se utilizan nuevas prensas de impresión especialmente diseñadas para disminuir la cantidad de desperdicio de papel producido por libro. ■ Reciclaje. Los impresores reciclan el desperdicio de papel que se produce como parte del proceso de impresión. Cengage Learning también recicla el cartón usado en los contenedores de envío, junto con otros materiales utilizados en el proceso editorial. ■ Mejoras al proceso. En años pasados, el proceso editorial involucraba el uso de una gran cantidad de tinta y papel para la escritura y edición de los manuscritos, la corrección de los textos, la revisión de las pruebas finas y la creación de ilustraciones. Ahora, casi todos esos materiales se ahorran gracias al uso de archivos electrónicos. Se usaron muy poco papel y tinta en la preparación de este libro.

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Habilidades de aprendizaje Quienes, desde muy temprano, comiencen a pensar cómo están conectadas las cosas, incluso si lo hacen cada año, han iniciado una vida de aprendizaje.

mente. Durante cada descanso, respira profundo varias veces y muévete; esto te ayudará a permanecer más alerta y concentrado.

Mark Van Doren

Evita la procrastinación. No te atrases en tu lectura y tus deberes. Establece un tiempo específico para estudiar cada día, e intégralo a tu rutina diaria.

¿Por qué es importante estudiar ciencia ambiental? Bienvenido a ciencia ambiental, un estudio interdisciplinario de cómo funciona la Tierra, cómo interactuamos con ella y cómo podemos abordar los problemas ambientales que enfrentamos. Dado que los problemas ambientales afectan cada aspecto de tu existencia, los conceptos, información y temas discutidos en este libro y en el curso que estás tomando te serán útiles ahora y durante toda tu vida. Es claro que hay un sesgo en nuestro punto de vista, pero creemos firmemente que la ciencia ambiental es la asignatura más importante que puedes cursar. ¿Qué podría ser más importante que aprender acerca del sistema de soporte vital de la Tierra, cómo lo afectan nuestras decisiones y actividades, y cómo podemos reducir nuestro creciente impacto ambiental? La evidencia indica con fuerza que todavía tenemos que aprender a vivir en forma más sostenible, reduciendo nuestra degradación del sistema de soporte vital del planeta. Esperamos que este libro te inspire a involucrarte en este cambio en la manera en que vemos y tratamos a la Tierra que nos sustenta a nosotros, a nuestras economías y a todos los seres vivientes.

Puedes mejorar tus habilidades de estudio y aprendizaje Llevar al máximo tu capacidad para aprender involucra intentar mejorar tus habilidades de estudio y aprendizaje. Aquí tienes algunas sugerencias para lograrlo: Desarrolla una pasión por el aprendizaje. Esta es la clave del éxito. Organízate. La planificación es una habilidad clave para la vida. Escribe listas diarias de cosas por hacer. Anota los elementos en orden de importancia, enfócate en las tareas más importantes, y asigna un tiempo para trabajar en ellos. Ajusta tu horario con base en las necesidades para cumplir con los asuntos más importantes. Establece una rutina de estudio en un ambiente libre de distracciones. Desarrolla por escrito un horario diario de estudio y respétalo. Estudia en un espacio silencioso y bien iluminado. Toma descansos cada hora, aproximada-

Simplifica las grandes tareas. Puede ser difícil leer un capítulo o libro completo, escribir un ensayo o estudiar para un examen en un periodo corto. En vez de eso, divide estas grandes tareas (simplifica) en una serie de pequeños deberes. Cada día, lee algunas páginas del libro o capítulo asignados, escribe algunos párrafos de la composición, y revisa lo que has estudiado y aprendido. Plantéate y responde preguntas a medida que lees. Por ejemplo: “¿Cuál es el punto principal de una subsección o párrafo en particular?”. Relaciona tus propias interrogantes con las preguntas y conceptos clave que se abordan en cada sección principal de un capítulo y que se presentan en revisión final. Enfócate en los términos clave. Usa el glosario de tu libro de texto para buscar los significados de los términos o palabras que no entiendas. Este libro presenta todos los términos clave en negritas y los términos un poco menos importantes, pero relevantes, en cursivas. La sección final Revisión del capítulo también incluye los términos clave en negritas. En el sitio web de este libro encontrarás tarjetas mnemotécnicas en inglés para probar tu dominio de los términos clave de cada capítulo o, si lo prefieres, puedes elaborar las tuyas. Interactúa con lo que lees. Puedes resaltar las oraciones y párrafos relevantes con un marcador o un bolígrafo, o con asteriscos y notas al margen. También puedes señalar las páginas importantes a revisar añadiendo notas, resaltando el material o doblando las esquinas de cada página. Repasa para reforzar el aprendizaje. Antes de cada clase, repasa el material que aprendiste en la sesión previa, y lee el material asignado. Toma notas buenas. Aprende a escribir los puntos principales y la información clave de cada clase. Revisa, completa y organiza tus notas tan pronto como puedas después de cada clase. Revisa lo que has aprendido. Al final de cada capítulo, encontrarás preguntas de repaso que cubren todo el material de ese capítulo. Te sugerimos que trates de responder cada pregunta después de estudiar cada sección. De esta forma, evitarás sentirte abrumado si esperas a hacerlo hasta que termines de leer el capítulo completo.

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Escribe tus respuestas a las preguntas para enfocar y reforzar el aprendizaje. Escribe tus respuestas a las preguntas de pensamiento crítico que encontrarás en los apartados Pensemos en a lo largo de los capítulos y en muchas leyendas de figura, y al final de cada capítulo. Estas preguntas están diseñadas para inspirarte a pensar en forma crítica acerca de las ideas clave, y conectarlas con otras ideas y con tu propia vida. Escribe también tus respuestas a las preguntas de revisión del final del capítulo. El sitio web de cada capítulo tiene una detallada lista adicional de preguntas de revisión en inglés para cada capítulo. Guarda tus respuestas para repaso y preparación para el examen. Aprovecha a tus amigos. Estudia con un amigo o intégrate a un grupo de estudio para comparar notas, revisar el material y prepararte para los exámenes. Explicar algo a otra persona es una gran forma de enfocar tus pensamientos y reforzar tu aprendizaje. Asiste a las sesiones de repaso de los instructores o de los asistentes de enseñanza. Conoce el estilo de evaluación de tu instructor. ¿Qué tipo de preguntas enfatiza: de opción múltiple, llenar los espacios en blanco, verdadero o falso, factuales o abiertas? ¿Cuánto del examen provendrá del libro de texto y cuánto del material de lectura? Adapta tus métodos de aprendizaje y estudio a este estilo. Conviértete en un buen tomador de exámenes. Evita quemarte las pestañas al estudiar para un examen. Come bien y duerme lo suficiente el día anterior. Llega a tiempo o temprano. Cálmate y aumenta tu aporte de oxígeno respirando profundo varias veces (hazlo cada 10-15 minutos mientras resuelves el examen). Revisa el examen y responde primero las preguntas que sabes bien. Después trabaja en las más difíciles. Usa el proceso de eliminación para reducir las opciones de las preguntas de opción múltiple. Para las preguntas abiertas, organiza tus pensamientos antes de comenzar a escribir. Si no entiendes qué significa la pregunta, dedúcelo; de esta forma, puedes obtener algún crédito parcial y evitar sacar un cero. Otra estrategia para obtener algunos créditos es mostrar tu conocimiento y razonamiento escribiendo algo como esto: “Si esta pregunta significa esto y aquello, entonces mi respuesta es _______”. Desarrolla una visión optimista pero realista. Trata de ver el “vaso medio lleno” y no “medio vacío”. El pesimismo, el miedo, la ansiedad y la preocupación excesiva (especialmente sobre aspectos que no puedes controlar) son destructivos y llevan a la inacción. Disfruta la vida. A diario, toma tiempo para reír y disfrutar de la naturaleza, de la belleza y de la amistad.

Puedes mejorar tus habilidades de pensamiento crítico El pensamiento crítico implica desarrollar habilidades para analizar ideas e información, juzgar su validez y tomar decisiones. Te ayuda a distinguir entre los hechos y las opiniones, evaluar evidencia y argumentos, y asumir y defen-

der posturas informadas sobre los problemas. Asimismo te ayuda a integrar la información, percibir las relaciones y aplicar tu conocimiento para abordar diversos problemas y decisiones. Aquí te presentamos algunas habilidades básicas para aprender a pensar en forma más crítica. Cuestiona todo y a todos. Sé escéptico, como todo buen científico. No creas todo lo que escuches o leas, incluyendo el contenido de este libro, sin evaluar la información que recibes. Busca otras fuentes y opiniones. Identifica y evalúa tus prejuicios y creencias personales. Todos tenemos prejuicios, o sesgos, y creencias que nos enseñaron nuestros padres, maestros, amigos, modelos y que adquirimos a partir de nuestra propia experiencia. ¿Cuáles son tus creencias, valores y prejuicios básicos? ¿De dónde provienen? ¿En qué supuestos se basan? ¿Cómo puedes estar seguro de que tus creencias, valores y supuestos son correctos y por qué? De acuerdo con el psicólogo y filósofo estadounidense William James: “Mucha gente cree que piensa, cuando en realidad sólo reorganiza sus prejuicios”. Conserva una mente abierta y sé flexible. Permanece abierto a considerar distintos puntos de vista. No hagas juicios hasta que reúnas más evidencia, y está dispuesto a cambiar de opinión. Reconoce que puede haber varias soluciones útiles y aceptables a un problema, y que muy pocos problemas son blancos o negros. Trata de considerar las opiniones de aquellos con quienes no estás de acuerdo para entender mejor su forma de pensar. Hay compensaciones involucradas en el abordaje de cualquier problema ambiental, como aprenderás en este libro. Sé humilde con respecto a lo que sabes. Algunas personas tienen tanta confianza en lo que saben que dejan de pensar y de cuestionar. Parafraseando al escritor estadounidense Mark Twain: “Si lo que sabemos es cierto, pero resulta que no lo es, eso nos lastima”. Descubre cómo se obtuvo la información relacionada con un problema. ¿Las afirmaciones que leíste o escuchaste están basadas en conocimiento e información de primera mano, o solo en rumores? ¿Se usaron fuentes no referenciadas? ¿La información está basada en estudios científicos reproducibles y ampliamente aceptados, o en resultados científicos preliminares que pueden ser válidos, pero requieren de más pruebas? ¿Se basa la información en algunos estudios o experiencias aislados, o en estudios controlados que han sido revisados por expertos en el campo involucrado? ¿Está basada en información científica no sustentada y dudosa, o en creencias? Cuestiona la evidencia y las conclusiones presentadas. ¿Cuáles son las conclusiones y afirmaciones basadas en la información que estás considerando? ¿Qué evidencia se presenta para sustentarlas? ¿La evidencia las sustenta? ¿Hay necesidad de reunir más evidencia para poner a prueba las conclusiones? ¿Hay otras conclusiones más razonables?

Habilidades de aprendizaje

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Trata de identificar y valorar los motivos de quienes presentan evidencia y obtienen conclusiones. ¿Cuál es su conocimiento y experiencia en esta área? ¿Tienen supuestos, creencias, prejuicios o valores no expresados? ¿Tienen un interés personal? ¿Pueden beneficiarse en aspectos financieros o políticos de la aceptación de su evidencia y conclusiones? ¿Investigadores con distintos supuestos básicos o creencias tomarían los mismos datos y llegarían a conclusiones distintas? Espera y tolera la incertidumbre. Reconoce que los científicos no pueden tener certeza absoluta acerca de nada. Sin embargo, el objetivo de la ciencia es proporcionar un alto grado de certeza (al menos 90%) acerca de los datos y las teorías científicas utilizadas para explicar esos datos. Revisa los argumentos que lees y escuchas en busca de falacias o trucos de debate. Enseguida presentamos seis trucos de debate. Primero, atacar al presentador de un argumento en vez de contrarrestar el argumento en sí. Segundo, apelar a la emoción más que a los hechos y la lógica. Tercero, proclamar que si una parte de la evidencia o una conclusión son falsas, entonces las demás partes de la evidencia y conclusiones relacionadas son falsas. Cuarto, decir que una conclusión es falsa porque no ha sido probada científicamente. Los científicos nunca prueban nada en forma absoluta, pero se esfuerzan por establecer un alto grado de certeza (al menos 90%) en sus resultados y teorías. Quinto, incorporar información irrelevante o engañosa para distraer la atención de los puntos importantes. Sexto, presentar sólo alternativas tipo “ya sea/o” cuando puede haber varias opciones.

Utiliza las herramientas de aprendizaje que te ofrecemos en este libro Hemos incluido varias herramientas en este libro de texto, con la intención de ayudarte a mejorar y aplicar tus habilidades de aprendizaje. Primero, considera los Conceptos clave que aparecen al principio de cada capítulo; puedes usarlos como una vista previa del capítulo y para revisar el material una vez que lo hayas leído. Después, observa que usamos tres distintas notaciones especiales en el texto. Cada capítulo abre con un Caso central de estudio, y cada vez que enlazamos el material del capítulo con este caso central, lo anotamos en negritas y en color, como hicimos en este enunciado. También encontrarás dos iconos que aparecen regularmente en los márgenes del texto. Cuando veas el icono de sostenibilidad N I BI , sabrás que acabas de leer algo directamente relacionado con el tema predominante de este texto, que se resume en nuestros seis principios de sostenibilidad, los cuales se introducen en las figuras 1.2 y 1.7 y se resumen en la primera página de esta obra. El icono Buenas notiBUENAS aparece cerca de cada uno de los muchos ejemcias NOTICIAS AD

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Conviértete en un buscador de sabiduría, no en un depósito de información. Mucha gente cree que la meta principal de su educación es aprender tanto como pueda reuniendo más y más información. Nosotros creemos que la meta principal es aprender cómo examinar las montañas de hechos e ideas para encontrar las pocas perlas de sabiduría que resultan más útiles para entender el mundo y tomar decisiones. Este libro está lleno de hechos y números, pero sólo son útiles en la medida en que conduzcan a la comprensión de ideas, conceptos y conexiones clave, y leyes y teorías científicas. Las metas principales del estudio de la ciencia ambiental son descubrir cómo funciona la naturaleza y cómo se sostiene a sí misma (sabiduría ambiental) y usar los principios de la sabiduría ambiental para lograr que las sociedades y economías humanas sean más sostenibles, más justas y más benéficas y disfrutables para todos. Como indicó la escritora Sandra Carey: “Nunca confundas el conocimiento con la sabiduría. Uno te ayuda a ganarte la vida; la otra te ayuda a construir una vida”. Para ayudarte a desarrollar el pensamiento crítico, incluimos preguntas a lo largo del libro, que puedes encontrar en cada capítulo en recuadros nombrados Pensemos en y en las leyendas de muchas figuras, así como al final de cada capítulo. Muchas de estas preguntas no tienen respuestas correctas o equivocadas. Una buena forma de mejorar tus habilidades de pensamiento crítico es comparar tus respuestas con las de tus compañeros de clase y explicar cómo llegaste a ellas.

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No creas todo lo que leas en internet. Internet es una maravillosa fuente de información de fácil acceso, que incluye explicaciones y opiniones alternativas sobre casi cualquier tema o problema —muchas de las cuales no están disponibles en los medios principales y artículos académicos—. Los blogs de todo tipo se han convertido en una fuente principal de información, más importantes que los medios noticiosos estándar para mucha gente. Sin embargo, internet es tan abierto que cualquiera puede publicar lo que quiera en algunos blogs y en otros sitios web sin control editorial o revisiones de los expertos. Por ello, evaluar la información de internet es una de las mejores formas de practicar los principios del pensamiento crítico antes comentados. Usa y disfruta internet, pero piensa en forma crítica y procede con cautela.

Desarrolla principios o reglas para evaluar la evidencia. Desarrolla por escrito una lista de principios que te sirvan como directrices para evaluar la evidencia y las afirmaciones. Evalúa y modifica continuamente esa lista con base en tu experiencia.

S O S TE

Trata de descubrir las diferencias entre creencias y supuestos. En la superficie, la mayoría de los argumentos o desacuerdos involucra diferencias de opinión acerca de la validez o significado de ciertos hechos o conclusiones. Si profundizas un poco encontrarás que muchos desacuerdos se basan en supuestos básicos diferentes (y a menudo ocultos) con respecto a la forma en que vemos e interpretamos el mundo que nos rodea. Descubrir estas diferencias básicas puede permitir que las partes involucradas entiendan sus mutuas perspectivas y estar de acuerdo o no con sus supuestos, creencias o principios básicos.

Habilidades de aprendizaje

plos del éxito que han tenido las personas al lidiar con los retos ambientales que enfrentamos. También incluimos varios recuadros de Conexiones para mostrar algunas de las relaciones, a menudo sorprendentes, entre los problemas o procesos ambientales y algunos de los productos y servicios que usamos cada día o algunas actividades en las que participamos. Estos recuadros, junto con los de Pensemos en... diseminados en el texto (ambos designados por el encabezado Considera esto…), tienen la intención de hacer que pienses cuidadosamente acerca de las actividades y decisiones que damos por sentado y en cómo pueden afectar el ambiente. Una de las novedades de esta edición es el recuadro Aprendamos de la naturaleza. Casi todos los capítulos contienen uno o más de estos recuadros, cada uno de los cuales da un ejemplo de la forma en que los científicos e ingenieros aplican las lecciones de la naturaleza a través de la biomimesis (un nuevo tema principal en esta edición) para resolver un problema o mejorar una tecnología. Al final de cada capítulo, mencionamos tres Grandes ideas que debes retener. Después de esa lista se presenta la sección Reunamos lo anterior, que aporta una revisión rápida del Caso central de estudio y cómo se relaciona con el material clave del capítulo; también explica cómo se pueden aplicar los principios de sostenibilidad para abordar los desafíos discutidos en el caso central de estudio y a lo largo del capítulo. Por último, hemos incluido una Revisión del capítulo al final, con preguntas específicas para cada sección. Estas preguntas cubren todo el material más relevante y los términos clave del capítulo. A esto siguen preguntas de Pensamiento crítico que te ayudan a aplicar el material del capítulo al mundo real y a tu propia vida; el ejercicio Hagamos ciencia ambiental te ayuda a experimentar el trabajo de los científicos; un Ejercicio de vigilancia del medioambiente global, en el que puedes usar la base de datos en línea GREENR del medioambiente global; y un ejercicio de Análisis de datos o de Análisis de la huella ecológica para ayudarte a aprender cómo interpretar y utilizar datos de investigación científica.

Conoce tu propio estilo de aprendizaje La gente tiene distintas formas de aprender, y puede ser útil saber cuál es tu propio estilo de aprendizaje. Las personas visuales aprenden mejor leyendo y mirando ilustraciones y diagramas. Las personas auditivas aprenden mejor escuchando y discutiendo; pueden beneficiarse al leer en voz alta mientras estudian, y al grabar las clases para estudiar y revisar. Las personas lógicas aprenden mejor usando conceptos y lógica para descubrir y entender una materia en vez de confiar principalmente en su memoria. Este libro, y el material complementario en el sitio web, contienen muchas herramientas para todos los estilos de aprendizaje. Las personas visuales se pueden beneficiar de las tarjetas mnemotécnicas (disponibles en inglés en el sitio web) para memorizar términos e ideas clave. Además, este libro es sumamente visual, por lo que incluye muchas fotografías y diagramas cuidadosamente

seleccionados para ilustrar importantes ideas, conceptos y procesos. Las personas auditivas pueden usar nuestra app ReadSpeaker en MindTap, que puede leer en voz alta el capítulo en inglés en varias voces y a distintas velocidades. Para las personas lógicas, el libro está organizado por conceptos clave que se repasan a lo largo del capítulo y se relacionan cuidadosamente con otros conceptos, principios fundamentales y casos de estudio y otros ejemplos. Te sugerimos que conozcas tu estilo de aprendizaje personal y que aproveches al máximo estas diversas herramientas.

Este libro presenta una visión ambiental positiva y realista del futuro Nuestra meta es presentar una visión positiva de nuestro futuro ambiental con base en un optimismo realista. Para hacerlo, nos esforzamos no sólo en presentar los hechos acerca de los problemas ambientales, sino también en aportar una presentación equilibrada de distintos puntos de vista. Consideramos las ventajas y desventajas de varias tecnologías y soluciones propuestas a los problemas ambientales. Argumentamos que las soluciones ambientales suelen requerir de compensaciones entre partes opuestas, y que las mejores soluciones son las de ganar-ganar, en las que todos se benefician. También presentamos tanto las buenas como las malas noticias acerca de los esfuerzos para abordar los problemas ambientales. No se puede estudiar una materia tan importante y compleja como la ciencia ambiental sin formarse conclusiones, opiniones y creencias. Sin embargo, afirmamos que esos resultados deben basarse en el uso del pensamiento crítico para evaluar las posiciones en conflicto y entender las compensaciones involucradas en la mayoría de las soluciones ambientales. Con ese fin, enfatizamos el pensamiento crítico en todo el libro, y te apremiamos a que desarrolles el pensamiento crítico en todo lo que leas y escuches, tanto en el colegio como a lo largo de tu vida.

Ayúdanos a mejorar este libro Investigar y escribir un libro que cubre y conecta los numerosos conceptos principales de una amplia variedad de disciplinas de la ciencia ambiental es una experiencia desafiante y excitante. Casi cada día aprendemos alguna nueva conexión en la naturaleza. Sin embargo, en un libro tan complejo como este, puede haber algunas erratas —errores tipográficos que se cuelan— y algunas afirmaciones que puedes cuestionar con base en tu propio conocimiento e investigación. Te invitamos a contactarnos para corregir cualquier error que encuentres, señalar cualquier sesgo que percibas, y sugerir mejoras para este libro. Por favor envía tus sugerencias a Tyler Miller a mtg89@hotmail.com, o a Scott Spoolman a spoolman@tds.net. Comienza ahora tu viaje por este estudio fascinante e importante acerca de cómo funciona el sistema de soporte vital de la Tierra, y cómo podemos dejar el planeta en una condición cuando menos tan buena como la que disfrutamos hoy. Que te diviertas.

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Complementos para estudiantes Cuentas con una gran variedad de recursos electrónicos y otros materiales complementarios, disponibles en inglés, para llevar tu experiencia de aprendizaje más allá de este libro: ■ MindTap. Proporciona las herramientas que necesitas para administrar mejor tu limitado tiempo. Puedes completar las tareas cuando y donde estés listo para aprender, con material del curso personalizado para ti por tu instructor, y transmitido en una sola interfaz, probada y fácil de usar. MindTap incluye una solución de tareas en línea, que te ayuda a aprender y entender conceptos clave a través de tareas enfocadas, una excepcional integración del texto con el arte, y realimentación inmediata. Con estos recursos, disponibles en inglés, y una variedad de herramientas y aplicaciones —desde tomar notas hasta tarjetas mnemotécnicas—, obtendrás una comprensión profunda de los conceptos del curso, lo cual te ayudará a obtener mejores calificaciones y a establecer la base para tus cursos futuros. ■ Global Environment Watch. Integrada con MindTap y actualizada varias veces al día, el Global Environment Watch es un portal especializado, en inglés, disponible en GREENR (Global Reference on the Environment, Energy, and Natural Resources), un sitio ideal para debates en clase y proyectos de investigación. Este centro de recursos se actualiza de manera constante con las noticias más recientes sobre el ambiente. Los usuarios

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acceden a información confiable de revistas académicas, sitios noticiosos y revistas, así como estadísticas, un mapa mundial interactivo, videos, recursos primarios, casos de estudio, podcasts y mucho más. Otras herramientas para el aprendizaje: ■ Essential Study Skills for Science Students Este libro de Daniel D. Chiras incluye capítulos sobre cómo desarrollar buenos hábitos de estudio; cómo agudizar la memoria; aprovechar al máximo las clases, laboratorios y tareas de lectura; cómo mejorar nuestras habilidades para resolver exámenes; y cómo convertirse en un pensador crítico. Esta herramienta para instructores está disponible en inglés. ■

Lab Manual. Este manual de laboratorio en inglés, editado por Edward Wells, incluye laboratorios prácticos y de análisis de datos para ayudar a los estudiantes a desarrollar una variedad de habilidades. El instructor puede crear una versión personalizada de este manual de laboratorio agregando contenido de su autoría o de su colección con Cengage Custom Publishing. Para estos laboratorios, también está disponible un Manual del Instructor en inglés.

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What Can You Do? Esta guía ofrece a los estudiantes una gran variedad de acciones que afectan el medioambiente, y les muestra cómo rastrear el efecto de sus acciones en su huella de carbono. Recurso en inglés disponible para los estudiantes a solicitud del instructor.

Habilidades de aprendizaje

Ciencia ambiental

ÂŠ D.R. 2019 por Cengage Learning Editores, S.A. de C.V.26.09.2019

CAPĂ?TULO 1

Medioambiente y sostenibilidad ÂŠ D.R. 2019 por Cengage Learning Editores, S.A. de C.V.26.09.2019

Ninguna civilización ha sobrevivido a la destrucción continua de su sistema de soporte natural. La nuestra tampoco lo hará. LESTER R. BROWN

Preguntas clave 1.1 ¿Cuáles son algunos de los principios clave de sostenibilidad? 1.2 ¿Cómo estamos afectando a la Tierra?

1.3 ¿Qué causa los problemas ambientales?

Los bosques, como este en el Sequoia National Park, en California, ayudan a sostener toda la vida y las economías.

1.4 ¿Qué es una sociedad ambientalmente sostenible?

robertharding/Alamy Stock Photo

Caso central de estudio

Aprendamos de la Tierra Sostenibilidad es la capacidad de

¿Cómo pueden los gecos (figura 1.1, izquierda) aferrarse y caminar en las ventanas, las paredes y los techos? Los científicos han aprendido que estos pequeños lagartos tienen miles de vellos diminutos que crecen en las orillas de los dedos de sus patas, y que cada vello está dividido en varios segmentos que los gecos usan para aferrarse a los bordes y grietas más pequeños de una superficie (figura 1.1, derecha). Sueltan su agarre de hierro levantando su pata varias veces hasta que los vellos se sueltan. Este descubrimiento condujo al desarrollo de una “cinta adhesiva geco”, pegajosa y libre de toxinas, que podría remplazar a las actuales cintas adhesivas y pegamentos tóxicos. Es un excelente ejemplo de biomimesis, o sabiduría de la Tierra, y verás muchos más de estos ejemplos en este libro. La naturaleza puede enseñarnos cómo vivir más sosteniblemente en este extraordinario planeta que es nuestro único hogar. Como dice Benyus, después de miles de millones de años de investigación y desarrollo a prueba y error: “la naturaleza sabe qué es lo que funciona, qué es apropiado y qué dura aquí en la Tierra”.●

nico99/Shutterstock.com

todos los nutrientes que necesitaban para su sobrevivencia. También desarrollaron varias habilidades para encontrar alimento y sobrevivir. Por ejemplo, las arañas crean telas que son lo bastante fuertes como para capturar insectos voladores y veloces. Los murciélagos tienen un sistema de radar para encontrar a su presa y evitar las colisiones. Estas y muchas otras habilidades y materiales se desarrollaron sin usar los procesos de altas temperaturas o altas presiones, ni las sustancias químicas dañinas que empleamos en la manufactura. Esto explica por qué muchos científicos nos están urgiendo a enfocarnos en aprender de la Tierra cómo vivir en forma más sostenible. La bióloga Janine Benyus es pionera en esta área. En 1997, acuñó el término biomimesis para describir el rápidamente creciente esfuerzo científico por entender, imitar y catalogar las formas ingeniosas en que la naturaleza ha sostenido a la vida en la Tierra por 3.8 mil millones de años. Ella ve al sistema de soporte vital del planeta como el laboratorio de investigación y desarrollo más grande y exitoso del mundo.

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los sistemas naturales de la Tierra, que mantienen la vida y los sistemas económicos humanos, para sobrevivir o adaptarse indefinidamente a las condiciones ambientales cambiantes. La sostenibilidad es el tema central de este libro. La Tierra es un ejemplo notable de un sistema sostenible. La vida ha existido en ella por cerca de 3.8 miles de millones de años. En ese tiempo, el planeta ha experimentado varios cambios ambientales catastróficos, incluyendo el impacto de un meteorito gigante, eras de hielo que duraron millones de años, largos periodos de calentamiento que derritieron el hielo de la superficie y elevaron los niveles oceánicos en cientos de metros, y cinco extinciones masivas, cada una de las cuales terminó con más de la mitad de las especies del mundo. A pesar de estos dramáticos cambios en su medioambiente, sobrevivió una sorprendente variedad de vida. ¿Cómo pudo la vida sobrevivir a semejantes retos? Mucho antes de la llegada de los humanos, los organismos habían desarrollado habilidades para usar la luz del Sol para producir su alimento y reciclar

FIGURA 1.1 El geco (izquierda) tiene una sorprendente habilidad para aferrarse a las superficies, debido a la proyección de muchos miles de diminutos vellos en sus dedos (derecha).

¿CUÁLES SON ALGUNOS DE LOS PRINCIPIOS CLAVE DE SOSTENIBILIDAD?

CONCEPT O 1 .1 A La vida en la Tierra se ha sostenido durante

miles de millones de años gracias a la energía solar, la biodiversidad y el ciclaje de las sustancias químicas. CONCEPT O 1 .1 B Nuestras vidas y economías dependen de la energía del Sol y de los recursos naturales y servicios de ecosistema (capital natural) proporcionados por la Tierra. CONCEPT O 1 .1 C Podemos vivir en forma más sostenible siguiendo los seis principios de sostenibilidad.

La ciencia ambiental es el estudio de las conexiones en la naturaleza

Aprendamos de la Tierra: tres principios científicos de sostenibilidad Los humanos modernos han estado en el planeta por cerca de 200 000 años, menos que un parpadeo en comparación con los 3.8 mil millones de años en que la vida ha existido en la Tierra. Durante su corto tiempo en el planeta, y especialmente desde 1900, los humanos se han expandido y dominado casi todos los ecosistemas terrestres. Este inmenso y creciente impacto humano amenaza la existencia de muchas especies y centros biológicos de vida, como bosques tropicales y arrecifes de coral. También añade contaminantes al aire, agua y suelo terrestres. Muchos científicos ambientales han advertido que los humanos están degradando el sistema de soporte vital de la Tierra, que sostiene a todas las formas de vida y a las economías humanas. Los estudios científicos sobre cómo funciona la Tierra revelan que hay tres factores naturales que juegan papeles clave en la sostenibilidad a largo plazo de la vida en el planeta, como se resume más abajo y en la figura 1.2 (concepto 1.1A). Entender estos tres principios científicos de sostenibilidad, o grandes lecciones de la naturaleza, NIBI puede ayudarnos a avanzar hacia un futuro más sostenible.

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El medioambiente es todo lo que te rodea. Incluye la energía del Sol y de todos los seres vivos (como plantas, animales y bacterias) y las cosas no vivas (como el aire, el agua y la luz solar) con las cuales interactúas. A pesar de los muchos avances científicos y tecnológicos de la humanidad, nuestras vidas dependen de la luz del Sol y de la Tierra para tener aire limpio y agua, alimento, refugio, energía, suelos fértiles y un clima en el que se pueda vivir, así como otros componentes del sistema de soporte vital del planeta. La ciencia ambiental es el estudio de las conexiones que hay en el medioambiente natural. Es un estudio interdisciplinario de (1) cómo funciona la Tierra (la naturaleza) y cómo ha sobrevivido y progresado, (2) cómo interactúan los humanos con el medioambiente y (3) cómo pueden los humanos vivir en forma más sostenible. Busca responder varias preguntas: ¿Qué problemas ambientales enfrentamos? ¿Qué tan graves son? ¿Cómo interactúan entre sí? ¿Cuáles son sus causas? ¿Cómo ha resuelto esos problemas la naturaleza? ¿Cómo podemos nosotros resolver esos problemas? Para responder a tales preguntas, la ciencia ambiental integra información e ideas de campos como biología, química, geología, ingeniería, geografía, economía, ciencias políticas y ética. Un componente clave de la ciencia ambiental es la ecología, rama de la biología que se enfoca en cómo interactúan los organismos con las partes vivientes y no vivientes de su medioambiente. Cada organismo, o ser vivo, pertenece a una especie, un grupo de organismos con un conjunto único de características que lo distinguen de otros grupos. Un importante enfoque de la ecología es el estudio de los ecosistemas. Un ecosistema es una comunidad biológica de organismos dentro de un área definida de tierra o un cuerpo de agua que interactúan unos con otros y con los factores químicos y físicos no vivientes en su entorno. Por ejemplo, un ecosistema de bosques consiste en plantas, animales y organismos que descomponen los materiales orgánicos, todos interactuando entre sí y con los químicos en el aire, el agua y el suelo del bosque. La ciencia ambiental y la ecología no deben confundirse con ambientalismo o activismo ambiental, que

es un movimiento social dedicado a proteger el sistema de soporte vital de la Tierra para los humanos y otras especies.

S O S TE

1.1

Energía solar: la energía del Sol calienta al planeta y proporciona la energía que usan las plantas para producir nutrientes, las sustancias químicas que plantas y animales necesitan para sobrevivir. Biodiversidad: la biodiversidad (abreviatura de diversidad biológica) se refiere a la variedad de genes, especies, ecosistemas y procesos de ecosistema. Las interacciones entre las especies proporcionan servicios de ecosistema vitales y evitan que cualquier población crezca demasiado. También provee formas para que las especies se adapten a las cambiantes condiciones ambientales y para que surjan nuevas especies que remplacen a las que han sido exterminadas por cambios ambientales catastróficos. Ciclaje de las sustancias químicas: la circulación de nutrientes del medioambiente (en su mayoría del suelo y el agua) a través de varios organismos y de regreso al ambiente se llama ciclaje de las sustancias químicas o ciclaje de los nutrientes. La Tierra recibe un suministro continuo de energía del Sol, pero no recibe nuevos suministros de las sustancias químicas que sostienen la vida. A través de miles de millones de años de interacciones con su medioambiente viviente y no viviente, los organismos han desarrollado formas de reciclar las sustancias químicas que necesitan para sobrevivir. Esto significa que los desechos y los cuerpos en descomposición de los organismos se convierten en nutrientes o en materia prima para otros organismos. En la naturaleza, desecho = recursos útiles.

Concepto 1.1

Energía solar

Componentes clave de sostenibilidad

CAPÍTULO 1

MEDIOAMBIENTE Y SOSTENIBILIDAD

Los recursos no renovables o agotables son los que existen en una cantidad fija, o existencias, en la corteza terrestre. Tardan de millones a miles de millones de años en formarse a través de procesos geológicos. En la escala de tiempo humana, mucho más corta, podemos usar esos recursos más rápidamente de lo que la naturaleza puede remplazarlos. Ejemplos de recursos no renovables son el petróleo, el gas natural y el carbón (figura 1.5), y recursos minerales metálicos como el cobre y el aluminio. Los servicios de ecosistema son los servicios naturales proporcionados por ecosistemas saludables que sostienen la vida y las economías humanas sin costo monetario (figura 1.3). Por ejemplo, los bosques ayudan a purificar el aire y el agua, reducen la erosión del suelo, regulan el clima y reciclan nutrientes. Así, nuestras vidas y economías están sostenidas por la energía del Sol y por los recursos naturales y los servicios de ecosistema (capital natural) provistos por la Tierra (concepto 1.1B ). Los principales servicios de ecosistema incluyen la purificación del aire y el agua, la renovación del suelo superficial, la polinización y el control de plagas. Otro ejemplo importante es el ciclo de los nutrientes, que es un principio científico de sostenibilidad. Sin el ciclaje NIBI de los nutrientes en el suelo superficial, o parte LID

La sostenibilidad, el tema integrador de este libro, posee varios componentes clave que usaremos como subtemas. Uno de ellos es el capital natural: recursos naturales y servicios de ecosistema que mantienen vivos a los humanos y a otras especies, y que soportan las economías humanas (figura 1.3). Los recursos naturales son materiales y energía provistos por la naturaleza que son esenciales o útiles para los humanos. Caen en tres categorías: recursos inagotables, recursos renovables y recursos no renovables (agotables) (figura 1.4). Un recurso inagotable es uno que se espera que dure para siempre en una escala de tiempo humana. La energía solar es uno de esos recursos, ya que se espera que dure por al menos 5 mil millones de años hasta la muerte de la estrella que llamamos Sol. Un recurso renovable es aquel que puede usarse repetidamente, siempre que no se le use más rápido de lo que la naturaleza puede renovarlo. Por ejemplo, los bosques, las praderas, el suelo superficial, los peces, el aire limpio y el agua dulce. El ritmo más alto al que la gente puede usar un recurso renovable indefinidamente sin reducir su suministro disponible se llama su rendimiento sostenible.

Biodiversidad

S O S TE

Ciclaje de las sustancias químicas

FIGURA 1.2 Tres principios científicos de sostenibilidad basados en la forma en que la naturaleza ha sostenido a una enorme variedad de vida en la Tierra por 3.8 miles de millones de años, a pesar de los drásticos cambios en las condiciones ambientales (concepto 1.1A).

Capital natural Capital natural = recursos naturales + servicios de ecosistema Energía solar

Aire Purificación del aire

Energía renovable (Sol, viento, flujos de agua)

Control del clima Protección UV (capa de ozono)

Vida (biodiversidad)

Agua

Control de la población

Purificación del agua

Control de plagas

Tratamiento de residuos Minerales no renovables (hierro, arena)

Suelo

Renovación del suelo

Producción de alimentos

Gas na ral Petróletu o

Reciclaje de nutrientes Energía no renovable (combustibles fósiles)

Veta de ca

rbón

Recursos naturales Servicios de ecosistema

Inagotable Energía solar Energía eólica Energía geotérmica

Renovable Árboles Suelo superﬁcial Agua dulce

No renovable (agotable) Combustibles fósiles (petróleo, gas natural, carbón) Hierro y cobre

Izq.: Carole Castelli/Shutterstock.com. Centro. Alexander Kalina/Shutterstock.com. Der.: Karl Naundorf/Shutterstock.com.

FIGURA 1.3 El capital natural consiste en recursos naturales (azul) y servicios de ecosistema (naranja) que soportan y sostienen la vida en la Tierra y las economías humanas (concepto 1.1B).

FIGURA 1.4 Dependemos de una combinación de recursos naturales inagotables, renovables y no renovables (agotables).

Concepto 1.1

PETE MCBRIDE/National Geographic Creative

FIGURA 1.5 Tomaría más de un millón de años para que los procesos naturales remplazaran el carbón removido en un par de décadas en esta mina de tajo en Wyoming, Estados Unidos.

superior del suelo, no habría plantas, ni polinizadores, ni alimento para nosotros y para otros animales. Un segundo componente de sostenibilidad, y otro de los subtemas en este libro, es que las actividades humanas pueden degradar el capital natural. Lo hacemos utilizando los recursos renovables más rápidamente de lo que la naturaleza puede restaurarlos y sobrecargando el aire, el agua y el suelo, que normalmente son renovables, con contaminación y desechos. Por ejemplo, la gente en muchas regiones del mundo está remplazando biológicamente diversos bosques maduros con plantaciones de cultivos simplificados (figura 1.6) que requieren grandes y costosas entradas de energía, agua, fertilizantes y pesticidas. Muchas actividades humanas agregan contaminantes al aire y arrojan químicos y desechos a ríos, lagos y océanos más rápidamente de lo que pueden ser limpiados a través de procesos naturales. Muchos de los plásticos y otros materiales sintéticos que la gente usa pueden envenenar la vida salvaje y alterar el ciclaje de los nutrientes, porque no pueden ser descompuestos y usados como nutrientes por otros organismos. Un tercer componente de sostenibilidad implica que la gente encuentre soluciones para los problemas ambientales que enfrentamos. Las personas pueden trabajar juntas para proteger el capital natural de la Tierra y usarlo en forma sostenible. Por ejemplo, una solución a la pérdida de bosques es dejar de quemar o talar los bosques maduros más rápidamente de lo que pueden volver a crecer (figura 1.6). Esto requiere que los ciudadanos se eduquen acerca de los servicios de ecosistema que proveen los bosques y trabajar para ver que los bosques se usen sosteniblemente. Pueden surgir conflictos cuando la protección ambiental tiene un efecto económico negativo en grupos de personas o en ciertas industrias. A menudo, lidiar con esos conflictos implica que ambos lados se comprometan o hagan compensaciones, el cuarto componente y subtema de este libro. Por ejemplo, se puede convencer a una compañía maderera que siembre y coseche árboles en un área que ya ha sido talada o degradada en vez de hacerlo en un área de bosque maduro que no ha sido perturbada. A cambio, el gobierno puede subsidiar (pagar parte del costo) la siembra de nuevos árboles.

FIGURA 1.6 Esta pequeña área es lo que queda de lo que alguna vez fue un bosque pluvial amazónico, rodeada de vastos campos de soya en el estado brasileño de Mato Grosso. Tom Koene/Visuals Unlimited, Inc.

CAPÍTULO 1

MEDIOAMBIENTE Y SOSTENIBILIDAD

L O S I N D I V I D U O S I M P O R TA N 1 . 1

Toda su vida Janine Benyus ha estado interesada en aprender cómo funciona la naturaleza y cómo vivir más sosteniblemente. Se dio cuenta de que 99% de las especies que han vivido en la Tierra se extinguieron porque no pudieron adaptarse a las condiciones ambientales cambiantes. Ella ve a las especies sobrevivientes como ejemplos del genio natural del que podemos aprender. Benyus dice que, al resolver un problema o diseñar un producto, debemos preguntarnos: ¿La naturaleza ya ha hecho esto, y cómo lo hizo? Además, también debemos considerar lo que la naturaleza no hace como una clave de lo que no debemos hacer, afirma. Por ejemplo, la naturaleza no produce materiales de desecho o sustancias químicas que no puedan descomponerse y reciclarse. Benyus creó el Biomimicry Institute, una organización sin fines de lucro que ha desarrollado un currículo para los estudiantes de preescolar a secundaria y universitarios, así como un programa de dos años para capacitar a profesionales en biomimesis. También estableció una red llamada Biomimicry 3.8, cuyo nombre se refiere a los 3.8 miles de millones de años durante los cuales los organismos han desarrollado lo que Benyus llama su genio para sobrevivir. Se trata de una red de científicos, ingenieros, arquitectos y diseñadores que comparten ejemplos de biomimesis.

ecowatch.com

Janine Benyus: usar la naturaleza para inspirar un diseño y una vida sostenibles

Cada individuo (incluyéndote a ti) juega un papel importante en aprender cómo vivir en forma más sostenible. Así que los individuos importan, el quinto componente de sostenibilidad y subtema de este libro.

r na ICA -ga LÍT nar PO s ga o tad

Re sp fut onsa ÉTIC ura bil A s g ida en d c era on cio las ne s

ECONOMÍA Fijación de precios de costo completo

sul

•

Fijación de precios de costo completo (de la economía): algunos economistas nos urgen a encontrar formas de incluir, en el precio del mercado, los costos ambientales y de salud dañinos que resultan de la producción y del uso de bienes y servicios. Esta práctica, llamada fijación de precios de costo completo, informaría a los consumidores acerca de los impactos ambientales perjudiciales de los bienes y servicios que usan. Soluciones ganar-ganar (de la ciencia política): los científicos políticos nos apremian a buscar soluciones de ganar-ganar para los problemas ambientales, basadas en la cooperación y el compromiso, que beneficiarán al mayor número de personas y al medioambiente. Responsabilidad con las futuras generaciones (de la ética): la ética es una rama de la filosofía que estudia ideas acerca de lo que es correcto y lo que es incorrecto. De acuerdo con los éticos ambientalistas, tenemos la responsabilidad de dejar los sistemas de soporte vital del planeta en una condición tan buena o mejor de la que lo heredamos, para el beneficio de las generaciones futuras y para otras especies.

•

N I BI

LID

Nuestra investigación en economía, política y ética ha dado como resultado tres principios de sostenibilidad adicionales (figura 1.7):

S O S TE

Tres principios de sostenibilidad adicionales

FIGURA 1.7 Tres principios de sostenibilidad basados en economía, ciencia política y ética que pueden ayudarnos a hacer una transición hacia un futuro más sostenible económica y ambientalmente. Izq.: Minerva Studio/Shutterstock.com. Centro: mikeledray/Shutterstock.com. Der.: iStock.com/Kali Nine LLC

Concepto 1.1

Estos seis principios de sostenibilidad (ver la primera página del libro) pueden servir como lineamientos para ayudarnos a vivir más sosteniblemente. Esto incluye el uso de la biomimesis como una herramienta para aprender de la Tierra cómo vivir en forma más sostenible (Caso central de estudio y Los individuos importan 1.1).

Los países difieren en su uso de recursos y su impacto ambiental La Organización de las Naciones Unidas (ONU) clasifica a los países del mundo como económicamente más desarrollados o menos desarrollados, basándose principalmente en su ingreso promedio por persona. Los países más desarrollados son naciones industrializadas con un alto ingreso promedio por persona. Incluyen a Estados Unidos, Japón, Canadá, Australia, Alemania y la mayoría de los otros países europeos. Estas naciones, que tienen 17% de la población mundial, usan cerca de 30% de los recursos mundiales. Estados Unidos, con solo 4.4% de la población mundial, utiliza alrededor de 30% de los recursos mundiales. Todas las otras naciones están clasificadas como países menos desarrollados, y casi todos están en África, Asia y América Latina. Algunos son países de ingreso medio, moderadamente desarrollados, como China, India, Brasil, Tailandia y México. Otros son países de ingreso bajo, menos desarrollados, incluyendo a Nigeria, Bangladesh, Congo y Haití. Los países menos desarrollados, con 83% de la población mundial, usan cerca de 30% de los recursos naturales del mundo.

1.2

¿CÓMO ESTAMOS AFECTANDO A LA TIERRA?

CONCEPT O 1. 2 A Los humanos dominan la Tierra y tienen el

poder de sostener, aportar a o degradar el capital natural que sostiene a toda la vida y a las economías humanas. CONCEPTO 1.2 B A medida que crecen nuestras huellas ecológicas, agotamos y degradamos más del capital natural de la Tierra que nos sostiene.

Buenas noticias: mucha gente tiene una mejor calidad de vida Como el animal dominante de la Tierra, los humanos tienen un extraordinario poder para degradar o sostener el sistema de soporte vital del planeta. Por ejemplo, los humanos deciden conservar los bosques o talarlos. Las actividades humanas afectan la temperatura de la atmósfera, la temperatura y acidez de las áreas oceánicas, y cuáles especies sobreviven o se extinguen. Al mismo tiempo, el pensamiento creativo, la investigación científica, la presión política de los ciudadanos y las leyes regulatorias han mejorado la calidad de vida de muchas personas en la Tierra, especialmente en los países más desarrollados. Los humanos han desarrollado una gama sorprendente de materiales y productos útiles. Hemos aprendido a usar

CAPÍTULO 1

la madera, los combustibles fósiles, el Sol, el viento, las vías de agua, los núcleos de ciertos átomos y el calor del planeta (energía geotérmica) para obtener enormes cantidades de energía. La mayoría de la gente vive y trabaja en ambientes artificiales dentro de edificios y ciudades. Hemos inventado computadoras para extender el poder de nuestro cerebro, robots para realizar tareas repetitivas con gran precisión y redes electrónicas para permitir la comunicación global instantánea. En un nivel global, las expectativas de vida están aumentando, la mortalidad infantil está disminuyendo, la educación está a la alza, algunas enfermedades han sido conquistadas y el ritmo de crecimiento de la población se ha hecho más lento. Aunque una de cada siete personas vive en extrema pobreza, hemos sido testigos de la mayor reducción de la pobreza en la historia humana. El suministro de alimentos suele ser más abundante y seguro, el aire y el agua están volviéndose más limpios en muchas partes del mundo y hay más posibilidades de evitar la exposición a químicos tóxicos. La gente ha protegido a algunas especies y ecosistemas en peligro, y restaurado algunas praderas y humedales, y los bosques están volviendo a crecer en algunas regiones. La investigación científica y los avances tecnológicos financiados por la afluencia ayudaron a lograr estas mejoras en la calidad de vida y del medioambiente. La educación también ha impulsado a muchos ciudadanos a insistir en que las empresas y los gobiernos trabajen hacia una mejora en la calidad ambiental. Somos una especie globalmente conectada con un acceso cada vez mayor a información que puede ayudarnos a cambiar a una senda más sostenible.

Malas noticias: en general, estamos viviendo de forma insostenible De acuerdo con un gran volumen de evidencia científica, los humanos están viviendo de manera insostenible. La gente continuamente desperdicia, agota y degrada mucho del capital natural que sostiene a la vida en la Tierra, un proceso conocido como degradación ambiental o degradación del capital natural (figura 1.8). Según la investigación de la Wildlife Conservation Society y el Center for International Earth Science Information Network de la Columbia University, las actividades humanas afectan directamente cerca de 83% de la superficie de terreno de la Tierra (excluyendo a la Antártida), a medida que las huellas ecológicas humanas han impactado al planeta (figura 1.9). Ese terreno se usa para propósitos importantes como desarrollo urbano, cultivos, pastoreo, minas, aserraderos y producción de energía. Pero en muchas partes del planeta, los bosques renovables se están encogiendo (figura 1-6), los desiertos se están expandiendo y el suelo superficial se está erosionando. La atmósfera baja se está calentando, el hielo flotante y muchos glaciares se están derritiendo a un ritmo inesperado, los niveles oceánicos están subiendo y la acidez de los mares está aumentando. Ahora hay inundaciones y sequías más intensas, clima severo e incendios forestales en muchas áreas. En varias regiones, los ríos se están secando, 20% de los arrecifes coralinos ricos en especies

MEDIOAMBIENTE Y SOSTENIBILIDAD

ISBN-13: 978-607-526-888-0 ISBN-10: 607-526-888-X