El planeta blau

Un entre milions

Quan es reconeix la immensitat de l’Univers és inevitable un cert sentiment de solitud. No veiem a l’abast altres mons comparables al nostre: calien tantes especificacions per a fer un model com la Terra que aquest només s’ha produït en aquest Univers amb una parsimònia extrema. Però intuïm que si en algun altre lloc hi ha vida com aquí, deu tenir unes característiques d’organització i evolució en les quals ens reconeixeríem. Això és el que caldria esperar de la unitat material de l’Univers i de la regularitat d’allò que amb prou feines gosem anomenar lleis, perquè potser només tenen la forma de prohibicions molt mesurades i discretes. Malgrat que les lleis d’organització són les mateixes arreu, un altre món no gaire diferent del nostre ens sembla ben improbable: la Terra és una cosa única. A mesura que estudiem i coneixem els astres, ens adonem de la baixa probabilitat que n’hi hagi d’iguals o de molt semblants.

La complexitat de les coses singulars

A la Terra, el més repetible són precisament les entitats més complexes, els organismes, perquè per manejar molta informació s’ha de treballar amb components replicables; i això pot semblar una paradoxa. Els ordinadors són molt més semblants els uns als altres i més reproduïbles, dins d’un motlle extern, que no pas els artefactes antics “d’artesania”. La repetició inevitable dels components elementals i la repetició per còpia dels components més complicats es manifesten com a regularitats generals en tot l’Univers.

Gràcies a mecanismes de control i normalització molt efectius, la vida no s’esmicola en una infinitat de formes divergents. En el nivell de la vida hi ha regularitats que, si ho pensem bé, no són tan òbvies: per què la vida es manifesta en individus, en unitats discontínues, pertanyents a un nombre limitat de classes?

El sistema solar ja no és el rellotge immens que marcava una cadència eterna. El sistema solar té una història i hom pot assignar una edat probable al nostre Univers, que la ciència estima ara en 14 milers de milions d’anys aproximadament. En els moments inicials de la seva història passaren moltes coses; la densitat d’esdeveniments fou molt gran. Passats els primers minuts de la creació, teníem un Univers on ja gairebé s’hi podria reconèixer l’actualitat. Il·lusió, fantasia?

Però aquestes especulacions són congruents amb l’estil de canvi material que veiem cada dia. Pensem en la relativa lentitud que prendrà més tard l’aventura de l’evolució biològica. És com si l’enriquiment d’informació hagués de madurar en el temps, cosa que cal recordar a l’inici d’un text destinat a exposar temes d’ecologia. La vida individual i la successió en un ecosistema tenen una densitat de canvi que, vista des de fora, sembla més gran en els primers períodes, mentre que l’enriquiment de novetats no sembla aturar-se mai. El mateix estil de diferenciació es manifesta a tota la Terra: no hi ha dues estructures geològiques idèntiques, malgrat que en la seva configuració es poden descobrir mecanismes i processos equivalents, i no hi ha hagut cap època en la història de la Terra que hagi estat una rèplica aproximada d’una altra.

Si la ciència de l’evolució ha portat, generalment, a acceptar la unitat genètica de l’home amb la naturalesa viva, la teoria ecològica porta a acceptar-ne la unitat funcional. La disposició humana tendeix a acceptar aquesta dependència i les limitacions que comporta, en general, però, tracta de defugir-ne moltes implicacions. No tenim respecte per la naturalesa i respectem ben poc els nostres semblants. Volem ésser sempre diferents, tant individualment com col·lectivament. Ara ens hem acostumat a reflexionar, potser més lliurement, sobre el nostre destí. La proposta d’una hipòtesi sobre l’origen animal de l’home fou traumàtica per a certes formes de pensament, que pretenien unes vinculacions, diguem-ne, més “distingides”. Però la veritat és que confessar l’acceptació d’arrels biològiques fondes i directes amb la resta del món fou més un entreteniment polèmic que no pas l’expressió d’una convicció intel·lectual profunda.

A l’escala dels humans, l’evolució biològica (genètica) ha estat suplantada pràcticament per l’evolució cultural (imitativa). Això ha pogut suc-ceir simplement perquè permet anar més de pressa, i no perquè ens faci més feliços. El fet és que l’evolució cultural començà sobre un substrat genètic antic que conté potencialment una inclinació considerable a l’ús de la violència, la qual sembla que no hi ha manera d’extirpar. Aquí rauen la grandesa i el repte del nostre destí. Amb relació més directa al tema d’aquestes pàgines, l’èxit de la humanitat en la manipulació de l’energia externa o exosomàtica ens mostra on poden arribar algunes característiques poc falagueres de la humanitat quan ella mateixa controla un poder excessivament gran; és com si no pogués renunciar a aquest poder que li atorga aquesta mateixa capacitat de manipular l’energia exosomàtica. Amb el diner, els humans hem inventat un mecanisme tan efectiu per a estabilitzar les desigualtats de la societat com ho havia estat l’instint territorial en molts altres animals, però en el cas del diner això s’esdevé en unes condicions tals, que els humans som perfectament capaços de comprendre’n la maldat.

Aquells que senten més simpatia pels problemes llunyans que no pels que ens envolten, desitjarien, com a resposta a incògnites presents, o simplement com a consolació, retrobar en l’Univers alguna altra mostra de sistemes o d’entitats semblants a nosaltres amb els quals fos possible establir una comunicació real i profunda.

La vida a l’Univers

Els materials que constitueixen l’Univers i les lleis o regularitats que aparentment el regeixen són uniformes. La vida es pot interpretar com a fenomen còsmic, perquè és basada en propietats retrobables en qualsevol sistema material. Fins i tot hom podria creure que el fet de desenvolupar subjectes reflexius és una propietat essencial de qualsevol Univers, i arribar a pensar que l’evolució orgànica potser no és solament fatal, sinó que també ha de ser accelerada. Això equival a dir que tant en l’evolució biològica com en la successió ecològica, el treball més groller s’enllesteix aviat (l’equivalent de l’escultor desbastant el bloc de marbre en començar la seva obra), mentre que els detalls finals s’hi afegeixen sense tanta pressa; si s’excusa la pressió de la necessitat, l’obra acabarà en un barroquisme pujat. Així, el valor que podem donar al temps físic, com a continent d’esdeveniments i de vivències, resulta no ser uniforme.

Imaginem les característiques que ha de tenir un entorn propici a la manifestació de vida tal com la coneixem en el nostre planeta, i tractem d’esbrinar les probabilitats de trobar astres semblants arreu de l’Univers. La solució més simplista és dir que la vida es dóna en un 11% dels planetes del sistema solar. Si el nombre d’estels semblants al Sol és x i podem atribuir a cadascun un cert nombre de planetes, podríem arriscar estimacions sobre la probabilitat que en l’Univers visible hi hagi un nombre elevat de planetes semblants al nostre en algunes característiques que jutgem essencials, i per tant, amb vida possible. Segons la disposició d’ànim o de credulitat en què hom es trobi, ràpidament es pot arribar a xifres que en valor absolut semblen molt altes. Trobaríem molt probable que la vida, com a fenomen còsmic, es manifesti en altres mons. Però alhora es constata que la probabilitat d’establir contacte amb alguna d’aquestes colònies de la vida és baixa. El temps i l’espai defineixen una quarantena eficient que s’oposa a la nostra comunicació mutua.

Segons els cosmòlegs actuals, la distribució de la matèria i dels estels en l’Univers no és uniforme. La matèria és més concentrada en espais que es troben més o menys en continuïtat, en forma de reticles, filaments o vels. Altres volums de menor densitat material poden ser més o menys arrodonits i potser més disposats a cedir energia. L’esmentada combinació correspon a un model de construcció que la naturalesa fa servir a diverses escales i que nosaltres retrobem en el pa i els formatges amb ulls. D’aquest estil de construcció haurem de tornar a parlar més endavant.

El nostre Sol

El Sol és un estel amb una temperatura superficial de 5 300°C. Les seves propietats han estat subjectes a canvis històrics. Un temps prou llarg durant el qual el Sol no ha canviat gaire ha permès una esplendorosa evolució de la vida damunt de la Terra. Els estels estan subjectes a processos de desenvolupament pausats i a d’altres canvis que són més traumàtics i ràpids o que passen en una escala de temps més breu. Coneixem explosions de noves, però això passa de tant en tant, i probablement encara gaudirem (o gaudiran) del Sol per estona. El nostre Sol forma part de la Galàxia, amb majúscula, una de les moltes densificacions ben visibles de matèria que es reconexien en l’Univers, i és a 30 000 anys llum (o uns 30 000 × 9 460 550 000 000 km) del centre del mateix sistema, entorn del qual gira. Pensem que el planeta més extern, Plutó, es troba a més de 5 900 000 000 km de distància mitjana del Sol, i que l’estrella més pròxima al Sol, Pròxima del Centaure, és a una distància unes 6 800 vegades més gran que aquella. Anem comprenent així el sentit de la quarantena abans esmentada.

El Sol té un radi de 696 000 km, 109 vegades el radi de la Terra, i un volum que és poc més d’un milió de vegades el del nostre planeta, amb una densitat mitjana d’1,4 g cm-3. El Sol és la seu d’una reacció autosuportada de fusió nuclear, per la qual l’hidrogen es converteix en heli, i es perd una part de la matèria (al voltant d’un 0,7%); aquesta matèria es converteix en energia segons la famosa equació d’Einstein, E = mc2. Aquesta reacció es fa dins de la massa del Sol, en un estat peculiar (plasma) de la matèria. És un procés intern i al final d’algunes trajectòries surten fotons per la superfície del Sol. La temperatura en aquesta superfície és molt inferior a la de l’interior, entre 4 000°C (a les taques solars) i prop de 6 000°C, i a aquesta temperatura d’emissió s’ajusten les característiques de l’espectre de la radiació solar.

Quantitativament, l’energia solar que arriba a la Terra, al nivell extern de l’atmosfera, és de 136,8 mW cm-2, cosa que equival a 2 cal gr cm-2 m-1. Aquest valor s’anomena constant solar,però no és constant i varia tant segons l’estat del Sol o la quantitat de taques solars, etcètera, com segons la distància entre el Sol i la Terra. Més important per als climes i per la seva variació és la inclinació de l’eix de la Terra (~23,5°), que també és sotmès a una radiació bastant regular.

Més endavant, hom tornarà a tractar de les característiques de la radiació solar que ens arriba.

Els planetes i la vida

Algunes característiques rellevants de la Terra i dels seus planetes veïns.

Dades elaborades per l’autor

Potser no cal ésser rigorós en distingir planetes i satèl·lits; per la seva constitució no són molt diferents, encara que difereixen en la manera com fluctua la radiació que reben. La massa de la Terra resulta ben minsa si es compara amb la massa total dels cossos que giren entorn del Sol: una petita fracció de l’l%. La distància al Sol fixa el corresponent valor de la constant solar. La constant solar a Venus és aproximadament el doble de la de la Terra, i la de Mart la meitat.

De la mida del planeta depenen moltes propietats, internes i perifèriques. La Terra és de mida mitjana i té una escorça sòlida complexa, amb plaques més lleugeres i relativament rígides que es mouen al damunt d’uns estrats més plàstics. El desplaçament de les plaques ha estat molt estimulant per a l’evolució. i resseguir-lo delecta els geòlegs i els biogeògrafs. Altres planetes menors i satèl·lits tenen una coberta o closca més contínua o més rígida, i els més grans són francament fluids i conserven més calor interna. Passa com en els animals corpulents que, a causa de la mida, augmenten fatalment llur temperatura interna.

Hi ha una regulació tèrmica, basada en l’equilibri entre la radiació que ve del Sol i l’emissió pròpia d’ona llarga. Aquesta regulació permet la persistència, sobre la Terra, d’aigua en estat d’agregació apropiat i les moltes possibilitats de la química de les solucions, com és en bona part la de la vida. Evidentment, la disponibilitat d’aigua i de carboni pot tenir com a causa tant les propietats conservadores del planeta, amb una dotació inicial generosa, com possibles aportacions externes, com per exemple a través de cometes. Les exploracions del sistema solar, a partir de la dècada dels setanta, han contribuït enormement a precisar moltes propietats interessants dels cossos que el formen, alguns dels quals vistos com a possibles candidats a suportar la vida.

El període de rotació del planeta, que defineix els temps de llum i de foscor, és molt important per als éssers vius que usen energia solar i en depenen, ja que defineix les característiques que han de tenir els organismes (per exemple, la mida i la regulació metabòlica) per acumular les reserves suficients que els permetran sobreviure durant el període de foscor. El meteoròleg i el biòleg marí no poden oblidar l’efecte o “força” de Coriolis, que resulta de la combinació de la rotació de la Terra amb qualsevol trajectòria aplicada a la seva superfície esfèrica. La diversa obliqüitat de la superfície amb relació als raigs del Sol i la variació anual d’aquesta obliqüitat pel fet de la inclinació de l’eix de la Terra amb relació a l’eclíptica, dóna lloc damunt del nostre planeta a un gradient de la intensitat de les fluctuacions ambientals i dels fluxos de producció biològica.

Biopunt, a partir d’un original de Ramon Margalef

La temperatura de la Terra, de la mateixa manera que altres variables, obeeix a grans trets a un mecanisme de regulació molt general que es pot expressar en termes de balanç entre entrades i sortides.

En el cas de la temperatura terrestre (gràfic de l’esquerra) les entrades depenen de la distància (variable en el curs de l’any) i de l’estat del Sol (presència o absència de taques, etc.). Les sortides són funció de la quarta potència de la temperatura, però aquesta varia d’un punt a l’altre de la superfície terrestre. De mitjana és com si la Terra emetés a una temperatura de -18,15°C (255 °K), que és la temperatura que es dóna realment a uns 6 000 m d’altitud a l’atmostera.

En un altre exemple de regulació, com seria el cas de la virosta i l’humus acumulats al sòl (gràfic de la dreta), les entrades de materials depenen de la producció primària de l’ecosistema, i les sortides, de la constant de descomposició, la qual depèn de la temperatura i la humitat.

Les terres, les mars i l’atmosfera

L’estructura i l’organització

Hom reconeix, tant en els sistemes vius com en els no vius, una estructura jerarquitzada en la qual entitats més extenses són formades per components menors. L’essencial del concepte de jerarquia, però, és que no totes les relacions possibles entre les parts es donen de la mateixa manera ni amb la mateixa intensitat. I és en el contacte o el frec, sempre parcial, entre els elements components on es produeix treball i on millor es manifesten els seus resultats. La discontinuïtat s’introdueix a l’escala de les partícules elementals i dels àtoms i es propaga a totes les escales, des de la dels àtoms a la dels estels. És una bona qüestió preguntar-nos per què hi ha estels i no un gas uniforme omplint l’espai. Una de les respostes és que en la hipòtesi d’un gas uniforme no hi hauria ningú que pogués fer consideracions sobre la qüestió.

En sistemes molt energètics, joves, o d’alta temperatura, la diversitat d’elements és ínfima. En moltes regions del cosmos gairebé tot és hidrogen i heli. Després, en l’interior dels estels, es couen els nuclis dels diversos elements de la nostra taula periòdica. Si hom observa ara les freqüències d’aquests elements a tota la Terra i a les seves diverses parts, la repartició correspon a diversitats força més altes. Sembla que hi ha una relació entre el pas del temps i la possible adquisició d’un grau més alt d’estructuració o de diferenciació entre els elements components.

Els gradients de complicació i les variacions a la seva escala són palesos en l’organització de la Terra. En ella i en altres planetes, la part central densa i fluida, subjecta a pressió i temperatura elevades, és més homogènia que les roques i estructures perifèriques o superficials. Les roques representen juxtaposicions de minerals definits per restriccions de naturalesa química, sovint dependents de les circumstàncies històriques. La composició relativament simple de moltes menes de ferro i d’altres elements contrasta amb la complexitat de les roques que formen la major part de l’escorça, on la capacitat de fer combinacions a partir del silici i dels silicats ve a representar una mena d’anticipació de la capacitat de fer compostos diferents que tenen les molècules amb carboni.

Les plaques litosfèriques

Tant el radi d’un àtom com la distància entre els centres d’àtoms que formen part d’una mateixa molècula són de l’ordre d’un àngstrom (una deu mil milionèsima part de metre); el diàmetre del nostre planeta és de l’ordre de 106 m. La relació representa un salt de 1016, prou ampli per encabir molta estructura entremig. La part sòlida de la Terra es caracteritza per la seva heterogeneïtat a diverses escales. Fonamentalment és feta per grans plaques o escates, de l’ordre de la desena de milions de quilòmetres quadrats de superfície, si bé també n’hi ha de petites, o fragments esberlats prop de les zones de fricció més important. Aquestes plaques s’han comportat com relativament independents en la seva dinàmica mútua. Al llarg de la història de la Terra han xocat les unes amb les altres i s’han fregat entre si en els seus límits, i freqüentment les seves vores han estat arrossegades avall en les anomenades zones de subducció. Hi ha molts indicis de les seves vicissituds, almenys des de fa uns 100 milions d’anys. Abans d’això pot ser que la dinàmica de la superfície de la Terra fos una mica diferent.

Les relacions entre les faunes de peixos de les diferents conques hidrogràfiques del món (indicades per números) reflecteixen antigues connexions entre continents i territoris avui allunyats, com ara Sud-amèrica i Austràlia, o Àfrica i l’Índia. La discordança entre distàncies i relacions és una conseqüència històrica dels moviments de les plaques litostòriques. La longitud de les branques del dendrograma no reflecteixen el grau d’afinitat sinó que posen de manifest l’estructura jeràrquica.

Editrònica, extret de Del Castillo, 1988

Diversos científics induïren els moviments de les plaques litosfèriques, sobretot el meteoròleg alemany Alfred Wegener (1880-1930), que fou poc escoltat en el seu temps. L’acceptació i el desenvolupament de les seves idees fonamentals, ratificades per nombroses recerques recents, han proporcionat una visió raonable i de considerable detall que explica moltes coses de la història de la Terra i de la vida. En part resulta aplicable també a d’altres planetes i satèl·lits de constitució i estructura superfícial comparable. Talment com entre les peces de qualsevol mecanisme fet de parts discontínues, ja siguin rodes dentades o palanques, el treball que porten a terme les forces internes del planeta es manifesta principalment en els llocs de contacte entre les plaques. Les plaques principals, i fins i tot les secundàries, han estat cartografiades, i es tenen prou indicis dels seus canvis de posició al llarg dels temps geològics. Hi ha hagut una remodelació de la part externa de l’escorça que mai no s’ha aturat del tot. La discontinuïtat de les plaques i llur interacció ofereixen una manera molt elegant d’entendre i descriure bona part de la generació del relleu terrestre. Les successives cadenes de muntanyes, les grans planúries, la corresponent composició de roques intrusives i de sediments, les alineacions d’illes amb episodis volcànics freqüents, són fenòmens que encaixen en un model racional. El detall de la distribució de les terres segons l’altitud, i el desevolupament o l’aspecte present de les xarxes hidrogràfiques són molt importants per entendre també la distribució de factors climàtics i de moltes característiques dels sòls.

La interacció entre les plaques litosfèriques es produeix a una escala més lenta que no en el cas de les masses fluïdes de la mar i de l’atmosfera, les quals ho fan a una escala corresponent a la de les manifestacions del clima i del temps atmosfèric. Semblen fenòmens que no tenen res a veure entre ells, a causa de les grans diferències d’escala quant a fluïdesa i temps. Les relacions de temps són de 108 a 109). Encarano coneixem directament la constitució de l’interior de la Terra. Solament la propagació d’ones de pressió, sísmiques, els càlculs indirectes basats en la densitat de la Terra i certes analogies amb altres cossos han portat a fer un model, encara hipotètic, de com pot ser la part central del nostre planeta.

La Terra, en definitiva, té dues característiques importants des del punt de vista del desenvolupament de la vida: l’abundància d’aigua, únic mineral líquid a temperatura ordinària (també ho és el mercuri, que es troba en molt petita quantitat en forma de gotetes entre minerals del mateix metall), i la diferenciació en plaques de l’escorça sòlida. Aquests materials perifèrics són de dues classes diferents: els uns, continentals, són compostos de materials menys densos (~2,8-3 kg dm3), entre els quals predominen el quars i els feldspats, mentre que els altres, les plaques oceàniques, són més densos (~3-4 kg dm-3) i de caràcter més basàltic.

Les cobertes fluides del planeta

L’estructura molecular de l’aigua és causa d’un seguit de propietats que n’han fet el substrat fonamental per a la vida. Segons la temperatura, les molècules d’aigua s’agrupen més o menys compactament en estructures plurimoleculars. El gel té un empaquetament menys compacte que l’aigua líquida, i per això és menys dens i sura. El dibuix representa l’estructura de l’aigua a 20 graus de temperatura i una atmosfera de pressió, amb els empaquetaments plurimoleculars en blau i les molècules en verd.

Editrònica, a partir de fonts diverses

L’aigua és el dissolvent universal i conté materials dissolts molt diversos. La major part de l’aigua actualment present, i fins i tot la de l’atmosfera, deu haver-se separat de la part sòlida, perquè ben poc pogué quedar d’una hipotètica atmosfera gasosa primitiva. L’atmosfera ha estat profundament modificada per l’acció dels organismes vius. Aquests n’han tret anhídrid carbònic i hi han afegit oxigen i nitrogen. Això és suficient per explicar la diferència de composició atmosfèrica entre la Terra i els planetes veïns sense vida. Des del punt de vista electroquímic, aquest canvi ha comportat un moviment centrípet d’electrons en la perifèria de la Terra, de manera que l’atmosfera és oxidada i la biosfera és composta de materials químicament reduïts.

Les condicions tèrmiques de la superfície de la Terra són resultat de la recepció i de la reemissió de la radiació electromagnètica solar. Les capes fluides que envolten el planeta configuren una mena d’hivernacle beneficiós. Avui dia només sabem parlar d’hivernacle amb relació a possibles conseqüències indesitjables de la influència de la nostra civilització sobre l’atmosfera: l’anomenat efecte hivernacle. La paraula hivernacle ha agafat així, indegudament, una connotació negativa en els nostres mitjans de comunicació social tot i que és un “efecte hivernacle” el que manté les condicions tèrmiques presents de la Terra. Tenen menor importància sobre la temperatura del globus els residus de la calor inicial i central de la Terra, actualment interna, els quals es manifesten de manera discontínua en volcans i altres fenòmens comparables. Hom ha mesurat el transport de calor en fondària i resulta que els llocs on aquest flux d’energia és més intens són fonts potencials d’energia usable, l’anomenada energia geotèrmica: aquesta calor interna inclou també la que és deguda a la radioactivitat de materials de l’escorça.

Les cobertes fluides del planeta, els oceans i l’atmosfera, constitueixen una matriu penetrable, en el si de la qual es desenvolupa la vida. Oceans i atmosfera manifesten característiques comunes i analogies, entre elles i també amb la part sòlida de la Terra, principalment perquè tot el conjunt sempre es descompon en masses discontínues, entre els límits de les quals (límits entre plaques, fronts marins i fronts atmosfèrics) es realitza especialment el treball físic que porta al manteniment de la vida i a les discontinuïtats de la seva distribució.

L’atmosfera

L’atmosfera és formada per oxigen (21% en volum), nitrogen (78%) i altres gasos (1%, argó, anhídrid carbònic, vapor d’aigua i altres), i en la seva qualitat de gas compressible manifesta una disminució gradual de la seva densitat a mesura que ens allunyem de la superfície de la Terra.

Variació amb l’altitud de les propietats de l’atmosfera a les latituds mitjanes.

Dades elaborades per l’autor

L’atmosfera també conté vapor d’aigua, la pressió del qual, i en condicions normals, depèn fortament de la temperatura. D’aquesta pressió depèn la saturació de l’atmosfera amb aigua. Com a exemple, recordem els valors de saturació de 2,16 g m-3 a -10°C, i de 30,37 g m-3 a 30°C. Amb els canvis de pressió, la temperatura de l’aire canvia, i canvia per tant la quantitat d’aigua que pot retenir. Aquest mecanisme fa que el transport de l’aigua a través de l’atmosfera no sigui una cosa senzilla i que la separació d’aigua es produeixi quan hi ha refredament o moviment ascensional. En resum, l’absorció i la cessió d’humitat no són processos simètrics. La condensació té una manifestació inicial en la formació de núvols, els quals també són importants en la regulació de l’albedo, és a dir la reflexió de la radiació solar incident.

A la mar Mediterrània, l’aigua perduda per evaporació és superior a l’aportada per la pluja i pels rius; funciona, de fet, com un estuari invertit: per l’estret de Gibraltar penetra aigua superficial atlàntica i en surt de densa i profunda, relativament rica de fòsfor i altres nutrients. La salinitat és més elevada com més a l’E, tal com esquematitzen aquests blocs diagrames.

Biopunt, a partir de fonts diverses

L’evaporació de 973 mm d’aigua demanaria 57 700 cal cm2 i any (7,658 mil·liwatts per m2), que és una mica més de la cinquena part de l’energia rebuda del Sol, en el cas que es faci a 20°C. Així es comprèn la importància que té l’aigua per al transport de calor, ja que contribueix a disminuir les diferències de temperatura a la superfície de la Terra. Hom podria imaginar que l’aire s’escalfés a l’equador, es carregués allí d’humitat i es mogués a continuació vers latituds més altes, on deixaria la seva calor i la seva aigua. Però aquest component de circulació es combina amb la rotació de la Terra (efecte de Coriolis) i el resultat és la descomposició del moviment global atmosfèric en tres cilindres de circulació a cada hemisferi, els eixos dels quals s’estenen aproximadament en el sentit dels paral·lels, tot i mostrant irregularitats i fluctuacions. Es pot entendre que en planetes més grans i dotats d’atmosfera, com Júpiter, el nombre de “cilindres” de circulació hagi de ser més elevat.

Aquest esquema fonamental de circulació dóna zones més plujoses, on predominen els moviments ascendents, i zones seques, on predominen els moviments descendents. La posició d’aquestes zones, però, no és fixa, i hi ha hagut canvis marcats al llarg del temps. Una altra característica del temps atmosfèric són les irregularitats que neixen en forma d’ones asimètriques entre zones adjacents i que al final originen els fronts atmosfèrics que tan bé caracteritzen els estats del temps, principalment a les latituds mitjanes de l’hemisferi septentrional, on són una font d’estímuls revitalitzadors. El contrast entre el canvi sobtat i la progressió més pausada, percebuda com anticipable, és paradigmàtic, i no sols del temps a la zona temperada, sinó també de la major part dels canvis naturals d’interès ecològic.

La hidrosfera: mars i oceans

Distribució de l’aigua implicada en el bescanvi global entre oceans i continents, expressada en milers de quilòmetres cúbics per any. [(a) equivalent a 973 mm anyals]

Dades elaborades per l’autor

Els oceans estan acoblats amb l’atmosfera per diversos mecanismes de bescanvi de moment i de calor. Aquest bescanvi es produeix en la superfície de l’aigua, on hi ha ones i altres formes d’arrossegament del fluid més dens i més conservador de l’energia. L’esforç del vent hi és integrat i regularitzat. En la transmissió de l’esforç del vent a l’aigua es reconeix la component de Coriolis, amb el resultat previsible en l’hemisferi nord de desviació del corrent marí cap a la dreta de la direcció del vent que l’impulsa, i en l’hemisferi sud cap a l’esquerra. La mateixa desviació es propaga en la transmissió successiva del moment cap a aigües més profundes a mesura que l’esforç s’afebleix, de manera que la direcció del moviment gira fins a una fondària on resulta precisament oposada a la direcció a la superfície. Aquest fenomen, que s’anomena l’espiral d’Ekman, és important per a entendre la dinàmica marina.

La circulació marina a gran escala integra la resultant de la distribució dels vents als efectes dels canvis de densitat produïts per canvis tèrmics locals, per evaporació o per la dilució produïda pels rius o per la pluja. Així es regula i varia localment l’estratificació dels oceans segons la densitat de l’aigua. Cal disposar d’energia extra per barrejar l’aigua verticalment i trencar l’estratificació establerta. Les tensions que resulten de la distribució de masses d’aigua de diversa densitat en el camp gravitatori s’ajusten automàticament als moments inercials de la mateixa aigua en moviment. A escales de l’ordre de 100 a 1 000 km tant les característiques de l’aigua de mar com els seus moviments poden estar subjectes a fluctuacions de temporada. D’acord amb el que hem dit abans, la circulació ciclònica, que es produeix en el sentit contrari a les busques del rellotge a l’hemisferi nord i a l’inrevés a l’hemisferi sud, tendeix a fer remolins que aparten l’aigua superficial de manera centrífuga i fan pujar, en el centre, aigua profunda i generalment més nutritiva. Per contra, els circuits anticiclònics, que van en el sentit de les busques del rellotge en l’hemisferi nord i en l’invers en el meridional, tenen l’efecte de moure l’aigua cap al centre del circuit, on es produeix un moviment descendent.

La circulació de les aigües i la producció primària dels oceans obeeixen bàsicament a aquest model. A cada hemisferi es pot reconèixer un circuit anticiclònic que deixa al seu centre una massa d’aigua descendent poc productiva. Localment, en diferents indrets, a causa de les característiques de la distribució de terres i aigües, poden donar-se moviments ascendents o descendents. En refredar-se les aigües, per acostament a latituds polars, en resulta una circulació descendent que ventila les aigües profundes. A la zona equatorial, en alta mar, hi ha aflorament. Prop de les vores occidentals dels continents de cada hemisferi, en unes àrees que representen amb prou feines un 1% de la superfície dels oceans, es donen fenòmens d’aflorament d’aigües profundes i riques de nutrients dels quals depèn la major part de la seva producció primària. El gràfic de baix expressa la desigual producció de les diferents àrees oceàniques, les quals s’esquematitzen a la seva dreta, d’acord amb el model.

Editrònica, a partir de dades elaborades per l’autor

Els corrents marins a gran escala reflecteixen la distribució dels vents, amb les modificacions in-dicades i amb altres modificacions imposades per la continuïtat i per la forma dels límits oceànics establerts per la distribució de les terres i les mars. Aquesta distribució ha variat contínuament al llarg de la història de la Terra. Normalment es reconeix a cada hemisferi un circuit fonamental de tipus anticiclònic, cosa que vol dir que al centre de l’oceà l’aigua és descendent i més aviat biològicament pobra. S’hi retroba, a més a més, una asimetria entre l’E i l’W, la qual dóna com a resultat que la vora oriental dels oceans grans sigui propícia als fenòmens d’aflorament d’aigües profundes a prop de les respectives costes, on la producció biològica és elevada (Califòrnia, Perú, Namíbia, Sàhara). La pujada d’aigua oceànica profunda i relativament freda en aquests indrets fa que la circulació atmosfèrica sigui majoritàriament descendent damunt de les costes veïnes: són zones on plou poc i, per tant, amb terra poc fèrtil. Allotgen, però, poblacions importants d’ocells que van a la mar a cercar la subsistència. La deposició dels seus excrements a terra (el guano, ric d’elements nutritius, principalment fòsfor, nitrogen i silici) té un petit efecte de frenar la productivitat biològica marina local. Entre els dos hemisferis i a alta mar, a la zona equatorial, també hi ha aflorament, perquè, per l’efecte de Coriolis, l’aigua superficial té tendència a moure’s vers els pols respectius, cosa que crea un buit relatiu que és omplert per l’ascensió de l’aigua més profunda i, per tant, més rica de nodriment.

Com que la disposició de les masses continentals ha canviat gradualment en el curs dels temps geològics, la configuració dels oceans i les seves propietats dinàmiques s’han modificat considerablement en tot allò que depèn de la proximitat de les terres, i ha servit de rerefons ben actiu a un procés ininterromput d’evolució biològica.

L’aigua dels oceans conté en solució una quantitat notable de sals, normalment entre 34 i 37 grams per quilo d’aigua, o aproximadament per litre (la densitat de l’aigua de mar varia també segons la temperatura i és entorn d’1,027). L’estabilitat de les masses d’aigua demana una densitat creixent vers el fons i pot variar localment segons les condicions d’evaporació o de dilució. La sal marina més important és el clorur sòdic, que constitueix més del 86% del total, però podríem dir que, en proporcions menors, hom troba en l’aigua de mar gairebé tots els elements de la taula periòdica. Els fenòmens de dilució i de concentració a escala local poden anar molt enllà: fa uns 5 milions d’anys la Mediterrània pràcticament s’eixugà, després de quedar tancada i subjecta a una evaporació neta força intensa, fet que ha estat crònic des d’aleshores (ara, si no fos pel suplement d’aigua que entra per l’estret de Gibraltar, el nivell de la Mediterrània baixaria prop d’un metre cada any).

Els organismes són la causa més important de segregacions parcials de determinats elements: assimilen fòsfor, nitrogen i silici en els estrats illuminats (aproximadament en el gruix dels 100 m superficials) i els alliberen en estrats més profunds. Aquest moviment cap avall es fa de manera contínua i lenta, mentre que el retorn acostuma a estar lligat a moviments ascensionals més sobtats i discontinus, i en general, de posició més incerta en el temps i en l’espai.

Els processos de formació i de destrucció de la termoclina en mars i llacs són un bon exemple de contrast entre canvis lents (en aquest cas els associats a la formació de la termoclina, que poden durar setmanes o mesos) i ràpids (en aquest cas la seva destrucció, que pot ser qüestió de dies o d’hores).

Biopunt, a partir de dades elaborades per l’autor

Un contrast semblant entre el canvi lent i el sobtat es reconeix en el règim tèrmic de mars i llacs. En les zones temperades i polars, l’aigua s’escalfa lentament, de dalt a baix, sota la calor del Sol. I generalment, el procés es detura a un nivell on l’agitació transmesa a partir de la superfície no té prou força per continuar barrejant l’aigua contra un perceptible gradient tèrmic, que també ho és de densitat. Aquest nivell, que esdevé un límit persistent, és la termoclina. Però quan s’inicia el refredament, a la tardor, l’aigua propera a la superfície, que ha baixat de temperatura i ha pujat de densitat, es mou ràpidament avall. Aquest moviment de convecció destrueix la termoclina en un temps molt més curt que el que necessità per a formar-se.

El clima

Els elements climàtics

Distribució mundial de la intensitat de la radiació solar al nivell de la mar, expressada en quilocalories per cm2 (1 kc = 0,24 kJ).

Editrònica, a partir de fonts diverses

La radiació solar que arriba a nivell del sòl, integrada sobre l’any, té el seu màxim cap a l’E del Sàhara, 920 kJ cm-2, i els mínims, naturalment, en els casquets polars, uns 50 kJ cm-2. La distribució de les pluges resulta d’una interacció complexa entre la localització mitjana de les trajectòries de les pertorbacions, juntament amb la possible influència oceànica i amb nombroses circumstàncies locals d’altura, vents dominants, etc. Els climes no són fàcils de definir: no es donen totes les combinacions en principi possibles, i les classificacions proposades, com la del meteoròleg i climatòleg alemany Wladimir P. Köppen (1846-1940), que fou molt popular, han tingut sempre més de tempteig de naturalista i d’artesania que no pas d’aproximació rigorosa. Els climes es caracteritzen per les temperatures, per la pluja caiguda i per les fluctuacions, diàries i estacionals, d’aquestes dos descriptors. El nombre de combinacions realitzades és menor que el de les possibles i això explica la condició empírica d’aquelles classificacions.

El clima canvia contínuament. El clima “actual” es pot dir que data de fa solament uns 11 000 anys, és a dir, de l’acabament de les glaciacions. Avui dia es tenen molts indicis de com ha canviat progressivament el clima a totes les escales. Aquests indicis es dedueixen de la distrihució d’organismes del passat i de les seves restes, i darrerament, sovint, de les proporcions entre les freqüències dels isòtops de certs elements químics (oxigen, carboni). L’explicació dels canvis és, en part, fonamentada en l’astronomia: la inclinació de l’eix de la Terra amb relació a l’eix de l’eclíptica varia aproximadament entre 21,8° i 24,4° en uns 40 000 anys, canvis que hom ha relacionat amb les glaciacions. La lleugera variació de la distància entre la Terra i el Sol és menys important: ara és més curta (periheli) al gener i més llarga al principi del juliol. La diferència és d’un 7% i d’aquí uns 10 000 anys les relacions seran inverses, després d’haver passat per una òrbita circular. És damunt d’aquest canemàs de canvis que s’ha intentat interpretar el significat dels indicis en els descriptors del clima actual i del passat. Però aquestes causes astronòmiques no semblen suficients i cal acudir a mecanismes de regulació intrínsecs a la Terra, com els canvis de l’extensió i la disposició de les terres i els mars, els efectes de la vida sobre l’atmosfera, i encara d’altres. Actualment ens preguntem si els canvis recents es poden veure com una continuació no forjada dels canvis del passat o bé reflecteixen una influència demostrable de les variades manipulacions que la humanitat hi ha afegit (efecte hivernacle i d’altres).

Des del punt de vista de la producció biològica, els elements fonamentals del clima dels continents són la disponibilitat d’aigua, que és a més a més la via d’aportació d’elements del sòl, i, si cal, el nombre de dies que aquesta aigua no es pot utilitzar perquè es troba en estat sòlid. Afegim-hi també la temperatura mitjana i el règim tèrmic.

L’espectre de la radiació solar que arriba a la superfície de la Terra al nivell de la mar (morat) no és el mateix que el de la radiació que arriba al límit de l’atmosfera (vermell). Tal com s’indica en el gràfic, diferents gasos atmosfèrics absorbeixen específicament les radiacions de determinades longituds d’ona i així en filtren una part. Altres gasos de presència més accidental com, per exemple, el metà (CH4) contribueixen a l’absorció en longituds d’ona específiques.

Editrònica, a partir de fonts diverses

L’atmosfera no solament deixa passar una fracció important de la radiació electromagnètica que incideix sobre ella, sinó que a més la filtra, efecte dramatitzat en totes les històries recents sobre el forat antàrtic de l’ozó. L’atmosfera absorbeix selectivament la radiació de longituds d’ona determinades, segons una interacció física definida. Per exemple, l’oxigen absorbeix radiació per sota de la longitud d’ona de 210 nm. L’absorció d’aquests fotons fa més probable la formació de molècules d’ozó (O3), les quals al seu torn absorbeixen fo-tons en un àmbit veí d’ona més llarga, fins a uns 300 nm. Això elimina una part principal de la radiació d’ona curta, que és molt energètica, i per tant, possible origen d’alteracions químiques manifestades eventualment com a mutacions, o bé de càncers de pell. L’absorció de radiació en formar-se l’ozó explica el rescalfament de l’atmosfera cap als 50 km d’altura (estratopausa), amb temperatures d’entorn de -10°C, contrastant amb l’estratosfera, entre 10 i 40 km, on la temperatura baixa fins a quedar per sota de -50°C. En la nit polar no es forma nou ozó i part del que quedava allí continua essent descompost per reacció amb radicals i molècules reactives que, venint de latituds més baixes, es difonen horitzontaiment a l’alta atmosfera. Aquest transport és afavorit per la circulació atmosfèrica existent, la qual resulta més efectiva en el pol austral.

L’atmosfera interactua intensament i directament amb la vida, sobretot en la superfície dels continents. Per a veure això només cal contemplar un arbre amb les branques i les fulles agitades pel vent: el moviment intensifica el bescanvi de gasos al nivell de les fulles, i el fet que aquestes vagin variant d’orientació facilita el funcionalment integrat del conjunt de l’aparell fotosintetitzador. Per a molts organismes, l’atmosfera és lloc de pas i tanmateix escenari de proeses extraordinàries de la vida. Tant col·lisions accidentals amb avions com l’observació directa a les serralades més altes han demostrat que alguns ocells corpulents viatgen sovint a més de 8 000 m d’altitud sobre el nivell de la mar: la respiració forçada pròpia dels ocells els ho fa més fàcil.

El temps atmosfèric i la seva predicció

El desig de predir el temps ha estat un estímul constant per al desenvolupament de la ciència, i és alliçonador veure críticament les aproximacions als intents de predicció. Aquests intents es podien recolzar en un seguit d’observacions fetes en una localitat en les quals hom podia reconèixer, tal vegada, certa periodicitat amb relació a altres elements dels rellotges naturals (l’any, les fases de la Lluna). O bé hom podia trobar seqüències localment característiques dels estats del temps, de manera que, una vegada iniciats, fenòmens que colpien amb certa irregularitat (com ara els associats amb el pas dels fronts), encara que no anticipables en si, podien produir-se d’una manera aproximadament regular. També es pot arribar a tenir una idea aproximada de la freqüència amb què arriben els fronts segons les estacions i la velocitat a la qual es mouen d’oest a est.

La segona visió de la predicció del temps és la sinòptica, i es realitza amb la creació de xarxes d’observacions i amb la possibilitat de poder transmetre les informacions amb rapidesa. Això permet fonamentalment reconèixer camps de pressió atmosfèrica, amb els quals hom pot associar vents de gradient, girant, a l’hemisferi nord, entorn dels centres d’alta pressió en el sentit de les busques del rellotge (anticiclons) o entorn dels centres de baixa pressió en sentit contrari, i a l’hemisferi sud a l’inrevés. Els estats del temps meteorològic es mouen conservant unes certes relacions entre les seves parts, i hi ha unes estructures que es resisteixen més que d’altres a desplaçar-se. Així, per exemple, hi ha estancaments força persistents d’altes pressions i masses d’aire fred damunt d’extensions continentals força considerables.

En el passat, les fluctuacions que es manifestaven a un observador local es veien com integrades en sistemes regulars que es movien segons trajectòries preferents. Per exemple, se sabia que sobre la Península Ibèrica, els estats del temps observats a l’extrem oest es poden retrobar al cap d’unes 20 hores a la costa mediterrània, encara que fortament alterats o evolucionats. Per contra, quan el temps (el vent) ve de llevant, per alguna pertorbació local, qualsevol predicció esdevenia (i esdevé encara en l’estat actual dels nostres coneixements) més difícil. Aquesta manera de fer prediccions mai no aconseguia analitzar prou bé la tendència dels estats del temps a “recargolar-se” sobre ells mateixos tot fent camí. La paraula és adient, perquè es refereix a la vorticitat, una component introduïda en els fenòmens que es desenvolupen en la superfície d’una esfera que gira. Ara que hi ha molts satèl·lits que donen voltes entorn de la Terra, aquest efecte és més fàcil d’entendre: només cal projectar damunt d’un globus terraqüi o d’un mapa les trajectòries d’un satèl·lit que gira en un pla meridià.

Avui dia sembla que no caldrien tants càlculs: els núvols són els grans reveladors de la dinàmica atmosfèrica, gairebé de la mateixa manera com, en una cambra de vapor o d’hidrogen, les bombolletes del marcador indiquen les trajectòries de les partícules ionitzants. Les imatges atmosfèriques que ofereixen contínuament els satèl·lits permeten de seguir fidelment l’evolució global dels estats del temps. Si disposem d’una sequència d’imatges del temps, les podem tractar com a imatges preses a càmera lenta, i projectar-les de 1 000 a 10 000 vegades més de pressa que en temps real. En aquestes condicions, en la pantalla es veu clarament la dinàmica de les pertorbacions. Hom reconeix com la regió temperada nòrdica gaudeix de fronts força regulars, que actuen com un estímul a tots els nivells de la biosfera, cosa que contrasta amb uns canvis menys marcats, i potser més irregulars i de curt període, en l’hemisferi sud i en els tròpics.

Encara és més instructiu fer la mateixa projecció al revés. Partim de les pertorbacions ben formades o que ja es desfan en pluja i continuem ascendint en el temps fins a poder localitzar l’origen de la pertorbació que, en casos favorables, es pot veure com un punt. Ha esdevingut un tòpic dir que el moviment de les ales d’una papallona a una latitud baixa pot haver generat un cicló tropical, per indicar que un devessall de conseqüències imprevisibles pot derivar d’una causa ben minsa, i fins es poden trobar arguments matemàtics per a defensar-ho. Es tractaria d’una dinàmica caòtica combinada amb la vorticitat, que amplificaria petites pertorbacions. I potser sí que, malgrat tots els esforços, el temps que farà no és predicible en detall. Aquesta impredicibilitat en detall del temps seria una qualitat inescrutable de la naturalesa. Es fa difícil imaginar un sistema d’equacions, per moltes variables que continguin (4 o 8, tant se val), que ens doni una solució determinista. Hi pot haver un element de caos matemàtic que introdueix termes imprevisibles. D’una banda és un consol que els meteoròlegs se sentin justificats en un ofici que té una mica de bruixot. La part positiva de la dificultat s’ha de veure com un indici que el món no és tancat i com la promesa que ens pot sorprendre en qualsevol moment amb coses belles. El desig científic de racionalitzar-ho tot, però, no es podrà extingir mai.

L’esqueixat tel finíssim de la vida

La biosfera

Hi ha una connexió molt directa entre les cobertes perifèriques naturals de la Terra, designades com atmosfera, hidrosfera i litosfera, i aquella teranyina subtil que hi creix en contacte, que anomenem biosfera, i que constitueix el tema central d’aquesta obra. Però ja sabem que la major part de les paraules canvien més o menys de sentit amb l’ús. Així, probablement l’inventor del mot biosfera el 1875, el geòleg austríac Eduard Suess (1831-1914), cercava simplement una “consonant” en una classificació de les “esferes” de la superfície de la Terra. Tot el que comença essent una classificació pot ser bressol d’una ciència racional. Si hom dóna la primacia a la vida en general, i especialment als humans, sense perdre de vista els seus lligams amb els altres compartiments de la Terra, s’apropa al concepte de biosfera en el sentit de Vladimir I. Vernadski (1863-1945), més proper a l’actualment generalitzat. El concepte de biosfera s’ha renovat, ha adquirit nova vitalitat i ha fet augmentar prodigiosament la freqüència amb què s’usa la paraula en els mitjans de comunicació.

La biosfera ha operat químicament d’una manera senzilla i inequívoca: ha oxidat cap amunt i ha reduït cap avall, fet especialment aparent quan hom observa l’acumulació de matèria orgànica morta a la part baixa. L’atmosfera que hom esperaria trobar en un planeta com la Terra hauria de contenir més CO2 i ser, en sentit químic, més reduïda que l’actual. Hom té proves que fou així en un principi, però també es tenen indicis que esdevingué oxidant relativament aviat, quan abundant ferro oxidat es diposità a la superfície de la Terra. Aquesta oxidació de l’atmosfera és resultat de l’activitat de la vida, que agafa CO2 i possiblement amoníac, i cedeix nitrogen molecular i oxigen. L’activitat dels organismes es manifesta a la superfície de les roques: és evident en tot el quimisme de l’escorça sòlida i també es reflecteix més indirectament en la composició de l’aigua de mar. Tant la reacció dels silicats amb l’aigua i el diòxid de carboni com el cicle global de les transformacions on entren els carbonats queden sota la influència de la vida. Tant els silicats com els carbonats funcionen com a esmorteïdors que mantenen el pH de les aigües naturals dintre d’un àmbit de variació relativament estret, entorn de 8,3 en els oceans, i generalment una mica més baix en l’aigua del sòl i en les aigües dolces. Hi ha, doncs, raons per a creure que la contínua reacció dels éssers vius amb el seu entorn ha forçat algunes característiques de l’entorn a convergir vers valors relativament poc variables.

Per què la vida ha donat espècies i individus? Hom podria considerar la hipòtesi d’una capa contínua de vida, no necessàriament descomposta en organismes, que recobrís tota la Terra com un tel aproximadament continu i tot ell actiu. Però si hi hagué algun intent d’adoptar aquest model de vida, la veritat és que no consta i ja des de fa més de 3 000 milions d’anys trobem restes d’organismes discontinus. Tal vegada perquè aquests organismes permeten una evolució més ràpida i la millor utilització de l’energia solar. Ni la Terra seria igual sense la vida, ni la vida s’hauria pogut originar en un planeta de característiques molt allunyades de les que inicialment tenia el nostre planeta blau.

Els ecosistemes

La paraula ecosistema és una altra paraula que, com biosfera, s’ha introduït en el lèxic habitual. Un ecosistema és una subdivisió de la biosfera, estudiable com a unitat funcional, i definida per la seva distribució, fesomia, condicions climàtiques requerides, i tambe per les propietats de biomassa i producció. L’ecosistema és una unitat pràcticament equivalent a d’altres proposades i denominades comunitat, biocenosi, bioma, etc, algunes de les quals representen conceptes que ja usaren els geògrafs en la caracterització dels paisatges. Tant la gran variació de la composició de les comunitats naturals com la dificultat de traçar límits entre uns i altres tipus, es manifestaren en polèmiques poc constructives cap a la fi del primer quart d’aquest segle. Un ecòleg anglès, Arthur G. Tansley (1871-1955), proposà la paraula ecosistema, la qual feia referència només al nivell d’organització. Un ecosistema consisteix en molts individus de diferents espècies que viuen junts en un entorn físic comú, dins del qual llurs funcions es complementen en un grau variable. La paraula ecosistema fou ben acollida també perquè incloïa una referència al concepte de sistema, el qual es començava a posar de moda amb relació a qüestions d’organització, de xarxes de comunicació, etc. És bo que cada ciència pugui assenyalar el nivell estructural o organitzatiu dels fenòmens que estudia. En aquest sentit, el terme ecosistema dóna una idea adient d’on s’enfoca l’interès de l’ecologia.

La composició de la biosfera i la dels ecosistemes estan subjectes a canvis històrics incessants. L’evolució ha enriquit progressivament la biosfera amb més espècies de noves propietats. Altres espècies s’han extingit. Però és molt probable que no hagin canviat tant les regularitats generals en la forma d’agregació dels ecosistemes i en les forces que hi actuen.

La pretensió d’expressar quantitativament les interaccions entre les diferents espècies i l’estat d’equilibri versemblant a què arribaran ha il·lusionat sempre els ecòlegs. No s’han parat a pensar que probablement no hi ha un estat estacionari que duri, allò que tradicionalment s’anomenava l’equilibri ecològic. Avuidia, la disponibibtat dels ordinadors ha estat propícia per a la tasca de fer models d’exploració i de simulació de com poden funcionar ecosistemes compostos per moltes espècies, o de la circulació previsible de substàncies químiques entre uns i altres compartiments convencionalment definits. Encara que s’arribi a expressions molt complicades sempre ens quedem curts, ja que no podem incloure en els nostres models més que una petita fracció de la complicació que s’ha pogut reconèixer en l’ecosistema. Però l’exercici no és del tot inútil, encara que les prediccions rarament resulten encertades. No hem arribat a copsar el més essencial dels fenòmens ecològics: els veiem com es devia veure la dinàmica dels cels en l’època de Ptolemeu, i hem de desitjar l’aparició d’un Kepler o d’un Newton que vingui a posar ordre en una situació que es veu confusa, potser a causa de la multiplicitat de punts de vista que permet. Tal vegada la biosfera és intrínsecament molt complexa, fins al punt de resultar confusa per a l’enteniment dels humans. En tot cas, cal esperar que es trobaran regularitats de més substància que les que actualment acceptem.

Els ecotons

El vell problema de delimitar biocenosis o comunitats, o tipus d’ecosistemes no ha desaparegut: persisteix, si més no, per la necessitat pràctica de fer mapes, indispensables per a ajudar a la presa de decisions en ecologia aplicada, i ara també, per a situar i simplificar de manera adient tota la informació que ve dels sensors remots, instal·lats en avions o a més distància en satèl·lits espacials en òrbita. Les necessitats que en deriven porten a usar fronteres solament sobre el pla del geoide, per a separar uns segments de biosfera d’altres. Certament també hi ha diferències verticals en la biosfera, que es fan paleses especialment en els oceans, però cal reconèixer des d’ara que cada columna d’ecosistema es comporta com una unitat més integrada funcionalment dintre d’ella que amb relació a entitats situades una al costat de l’altra.

Les tres fronteres o ecotons de la figura representen tres situacions ben diferents. A dalt, una frontera ben marcada, com la que hi podria haver entre un bosc i una clariana o un conreu abandonat; la tendència de l’ecosistema més madur d’explotar el menys madur comporta la colonització progressiva d’aquest darrer per espècies del primer i passar a una línia de frontera més sinuosa, que rebaixa les tensions. El segon exemple (al mig) és precisament el de dos ecosistemes semblants, de límits articulats i sinuosos entre els quals els intercanvis són equilibrats. El tercer exemple (a baix) és el d’un límit rectilini mantingut de manera forçada per l’explotació humana que impedeix qualsevol colonització pels organismes dels ecosistemes de l’entorn i que exporta cap als centres urbans més o menys allunyats tota la producció.

Biopunt, a partir de dades elaborades per l’autor

Les diferències referides al pla horitzontal porten a traçar fronteres o límits, línies que uneixen punts en els quals els gradients són màxims, i precisament, perpendiculars a la frontera en aquell lloc. Són els anomenats ecotons. L’espai natural és receptor d’una organització que és tan rica o més que la que es troba en qualsevol barri antic d’una ciutat. Hi ha fronteres amb tendència a ser ben marcades, sovint rectilínies i amb bastant contrast, corresponents a llocs d’una tensió elevada, i sovint actives; una part explota la situada a l’altre costat de frontera. Ho són la frontera entre la taigà i la tundra, algunes fronteres altitudinals, com la que hi ha entre l’alta muntanya i les neus, les que assenyalen fins on arriba l’estassada d’un bosc, especialment de la selva tropical humida i, naturalment, els límits entre terra i aigua en els rius, els llacs i les mars. També són clarament marcades, en els afers humans, les fronteres vigilades per guardes i burots. Fronteres més sinuoses que s’esvaeixen i es perden en un confús entrecreuament de gradients, caracteritzen paisatges antics, entre ecosistemes semblants, que representen suaus matisos d’adaptació a situacions d’entorn poc diferents. L’evolució normal de la naturalesa porta, en la major part dels casos, a desdibuixar fronteres i a transformar les línies rectes en d’altres de contorn sinuós, tot rebaixantne la tensió. Qualsevol acció violenta, i molt especialment l’acció dels humans, afavoreix el retorn a fronteres més rectes.