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Temperaturas a Controlar Orgánicamente en el Cambio Climático: ¿Pinceladas de Termodinámica Clásica?

Ricardo Andrés Roa-Castellanos

Gráfica 1. Cambio de la temperatura Global Promedio unificando promedios terrestres y oceánicos. Fuente NOAA.
 
“Una teoría es tanto más notable cuanto mayor es la sencillez de sus premisas, cuanto más variadas son las materias que relaciona y cuanto más extenso es su campo de aplicación. Por esto, me produjo una profunda impresión la termodinámica clásica. Es la única teoría física de contenido universal de la que estoy convencido que dentro del conjunto de aplicaciones de sus conceptos básicos, jamás será destruida”
Albert Einstein[1]
 
PRESENTACIÓN
 
La secuencia de artículos en la que estamos revisando el Cambio Climático (CC), con ciertas novedades en el conocimiento estándar del fenómeno, ha enfatizado que el abordaje transdisciplinar es el método adecuado por excelencia para tratarle.
 
La transdisciplina, para sintetizar los complejos análisis del filósofo Edgar Morin o del físico Basarab Nicolescu, la ha definido -implícitamente- Einstein muy bien en la cita de inicio:
 
“Un sistema de pensamiento que relaciona variadas materias para un extenso campo de aplicación.”
 
La termodinámica, en coherencia, se construyó como tal: de manera transdisciplinar. Es vértice de la materia conocida como fisicoquímica, se apoya en la matemática, pero sus hallazgos se pueden extrapolar a realidades astrofísicas, meteorológicas o atmosféricas, metabólicas u orgánicas.
 
El organismo vegetal tiene límites de temperatura funcional. Por ejemplo, a más de 50 grados C, se destruyen proteínas vegetales vitales. Temperaturas demasiados bajas endurecen los fito-tejidos y dificultan la irrigación hecha por la savia. Altas temperaturas crean mayor evapotranspiración, y si el fenómeno es excesivo, en las plantas también habrá menor disponibilidad de agua, daño citoplasmático, incluso menor fotosíntesis, deshidratación, desintegración orgánica y muerte. Ascensos moderados cerca del óptimo funcional de temperatura -que varía según la especie vegetal y su vocación edafológica- pueden mejorar tasas de crecimiento. Temperatura, Luz, Humedad y Vientos componen la tétrada de máxima influencia ambiental para las plantas[2]. Esto coincide con el Libro II del Corpum Hippocraticum, cuando Hipócrates dice que es fundamental entender esos componentes del medio natural si se pretende ejercer la medicina.
 
Los organismos animales también necesitan termorregular para mantener funcional su metabolismo.
 
Los poiquilotermos (reptiles, peces, anfibios) que no producen calor suplen esa necesidad con fuentes de calor ambiental (ectotermia) por medio de la heliotermia y tigmotermia (obtención de calor por medio del sol y de superficies externas con mayor temperatura). Por su parte, los homeotermos (del griego homoios: "similar" y thermē: "calor" ), también entendidos como endotermos –como los humanos, demás mamíferos y aves- somos los que generamos calor constante con nuestro metabolismo desde la energía química consumida o desde estructuras propias (lípidos, carbohidratos, glucógeno), catabolizadas.
 
INTEGRACIÓN Vs DESINTEGRACIÓN: FISIOLOGÍA
 
La excesiva fragmentación del conocimiento, en las últimas décadas ha generado la pérdida de estas perspectivas compartidas entre las formas vivas. Esa pérdida de comprensión ha llevado a un manejo negligente de la vida en la tierra, que como astro con vida también necesita termorregular su temperatura planetaria, la cual se está desequilibrando, fruto de tal negligencia, descuido, indolencia e incomprensión.
 
Últimamente, la necesidad de articular campos del saber -especializados y aislados- se hizo indispensable para leer una realidad que funciona como un todo integrado, no segmentado.
 
La desintegración cognitiva de campos del saber, obligó a la ciencia y a la academia a re-ligarlos en diversas arenas investigativas y explicativas (P.ej. Fito-sociología, Geo-botánica, Bio-química,  bio-física, biología molecular, eco-toxicología, bio-ética, bio-política, bio-economía y economía ambiental, etc.).
 
Más la suma de esfuerzos conjuntos desde las ciencias básicas hasta llegar a fortalecer un saber aplicado, mejor se ejemplifica en la disciplina fundamental de la medicina conocida como la fisiología o estudio de la función orgánica.
 
A este respecto hemos de incluir algo de estudio filológico: la palabra función viene del griego physis (origen del physician que en inglés denota al médico y) que significa naturaleza total -incluyendo el universo-. El adjetivo orgánico, claro, viene de órgano. Pero esto puede reflexionarse más allá.
 
INTEGRALIDAD ORGÁNICA
 
De hecho, aquí la cosa se pone interesante. Las olvidadas nociones básicas enlazan distintos campos:
Los humanistas y letrados pueden pensar en conceptos tales como: “estatuto orgánico”, los “organismos” del Estado, las “organizaciones” sociales, las ONGs. El mismo verbo organizar, que se sustantiva en organización, procede del griego antiguo οργανιξω (Pronunciado organítzo) -hoy οργανώνω (organizar)-, que tenía por significado original dotar o proveer de instrumentos[3].
La organización y el carácter orgánico, pese a sus fallas, permiten que Naturaleza, sociedad y el Estado funcionen.
Órgano, significa etimológicamente y en síntesis, instrumento. Y su raíz es el vocablo griego ergon (que significa trabajo). Envuelve en su construcción polisémica la noción que describe una estructura operativa ordenada, con entidad propia y compleja, que mecánicamente realiza -por medio de sus elementos- una función importante tanto para los elementos componentes como para el subsistema y macro-sistema que integra. Macrosistema planetario para el caso del cambio climático.
 
DESORGANIZACIÓN COMO ENTROPÍA
 
La des-organización significaría, primordialmente, el cese en la provisión de elementos para la adecuada función (el sustantivo sin el prefijo de negación des-, entraña lo dado -recordar la categoría Lebenwelt, Mundo Vivo en la Transdisciplina- [Universidad del Rosario]. Además, romper la organización supone abandonar el todo integrado por medio del trabajo organizado. Implica -si el desequilibrio llega a la disfuncionalidad- una forma de pérdida en la amortiguación del caos, es decir, mayor desintegración estructural en la necesidad de preservación del orden, el cumplimiento de la función orgánica y el telos, misión, o finalidad de cada instrumento en el sistema.
 
Esa desorganización, puede llegar a ser una desestabilización en el equilibrio del conjunto integrado que puede igual ser temporal o permanente, restringida o generalizada, reversible o irreversible en dicho sistema hasta incluso acabarle si no es detenida (degeneración, enfermedad, corrupción, muerte, destrucción total). Un posible efecto dominó. He ahí lo delicado si no se balancea el desequilibrio atmosférico que ha venido formándose y donde el Cambio Climático sería efecto pero también causa en su propagación e intensificación sistémica.
 

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Gráfica 2. Relación de capas atmosféricas y temperaturas en relación con su altitud de ubicación.
 
Hay que tener en cuenta que la entropía, aumentada por elevaciones de temperatura, considera el tránsito de calor entre dos cuerpos (sistemas) en contacto entre sí, enmarcándolas en sistemas controlados para circunstancias experimentales de laboratorio. Para extrapolar lo mínimo permisible, en la realidad terrestre las regiones geográficas, los microclimas y climas regionales, harían las veces de compartimentos de un macro-sistema en cierta forma aislado llamado Tierra. Puntualmente nos estamos centrando en la atmósfera, entendiéndola como espacio de mezcla de gases y de variación de temperatura (Gráfica 2).
 
La desorganización que con el Cambio Climático está sucediendo en la tropósfera por desbalance gaseoso antropogénico es sinónimo del aparentemente inofensivo “desorden”, o caos para la termodinámica. Su estudio funcional corre a cargo de la llamada “entropía” (orden del desorden, que hace parte del segundo principio de la termodinámica). Entropía así es el estudio de los mecanismos de comportamiento/amplificación/reducción del caos y su direccionalidad en los procesos de la Naturaleza. Como evento físico que es la acción entrópica, amerita una reacción proporcional y en sentido contrario para desmantelarla (de acuerdo con la 3ª Ley de Newton), o si no:
 
La termodinámica contempla que hay una ley de crecimiento de la entropía (dS=dQ/T), expresión que deja de cumplirse para un proceso ya irreversible, pues en transformaciones espontáneas el cociente entre calor intercambiado (irreversiblemente) y temperatura a la que ocurre tal intercambio no coincide con un dS. La entropía, sin embargo, no se amplifica indefinidamente en los sistemas vivos funcionales o neguentrópicos por respuesta y funcionamiento natural de estos.
 
¿NEGUENTROPÍA?
 
Puede decirse que el orden humano actual es entrópico. Hemos venido desregulando el orden natural y creemos que eso no tiene impacto. Pero si lo tiene. Al relacionar la biología y estabilidad de las poblaciones esa injerencia de la Revolución Industrial, ha afectado la reacción neguentrópica o de contracorriente que ejerce la vida sobre la entropía mediante el orden que busca la supervivencia.
 
La vida provee un necesario déficit de entropía. Por ejemplo, con el correr del tiempo la acción desintegradora (entrópica) de la muerte le significa el fin a cada uno de los seres vivos. Normalmente, exige regeneración continua de los sistemas. La vida ha ingeniado mecanismos autómatas de continuo reemplazo para vencer la fuerza desorganizadora de la muerte (“necrolisis” en términos patológicos).
 
La evolución, la poiesis (producción), la unión simbiótica y la reproducción son las maneras en que la vida vence a la muerte y a las fuerzas desintegradoras. Son estas, partes del comportamiento neguentrópico de las formas vivas afectado ahora por pseudotécnicas, subjetividades ideológicas y discursos falsos.  
 
La des-organización planetaria (>cantidad de zonas erosionadas, deforestadas, azotadas por huracanes, tifones, sequias, super-tormentas, etc.), con la consecuente pérdida de estabilidad geológica, meteorológica y biológica, influyen el equilibrio de los ciclos biogeoquímicos y así el clima. Esa es la causa a groso modo del Cambio Climático.
 
Unir realidades sanea las pérdidas en estos sentidos, para recuperar la efectividad de los sistemas. Por ejemplo, se nota un vacío transdisciplinario en la entrada del DRAE, en su Edición del Tricentenario -2014-, definiendo termodinámica como:
 
“Parte de la física en que se estudian las relaciones entre el calor y las restantes formas de energía.”
 
¿Dónde estaría el nimio error? Stricto sensu, contrario a lo asumido, el calor más que forma de energía, es un modo de transferencia de la energía.
 
El cambio climático (CC) es un fenómeno de geoquímica ambiental, de ecotoxicología, pero también de termodinámica asociada a temperaturas en estados inducidos tendientes al no-equilibrio. Es decir, su estructura matemática corresponde a una teoría de campos: las magnitudes de sus fenómenos se dan en función al espacio y el tiempo (relacionables a través de ecuaciones diferenciales por medio de derivadas parciales -un ejercicio que llega a lo abstracto a partir de valores medidos-).
 
Las consecuencias del desequilibrio, al pensar el clima como un resultado de variables ambientales, de cualquier forma son potencialmente peligrosas para la vida de las poblaciones:
 
A nivel directo sanitario, la generación de choques de calor o hipertermia, la deshidratación en poblaciones infantiles y ancianas, las enfermedades cardiacas exacerbadas por aumentos de temperatura son ejemplos de consecuencias inmediatas en poblaciones humanas y animales que aumentan las tasas de morbilidad (enfermedad) y mortalidad por el CC, en diversas especies.

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Gráfica 3. Incremento atmosférico en la concentración de CO2 (1744-2016) que parece pasar de una escala lineal a una exponencial en los últimos años. Fuente NOAA.
 
Perder la capacidad amortiguadora, que las organizaciones naturales tienen, contribuye a la pérdida de equilibrio térmico. Ya lo veíamos con las mortandades masivas de animales, o la condición crítica de los embalses, cuando se convierten en fuentes emisoras de metano, en adición al ascendente nivel de CO2 atmosférico (Gráfica 3) junto con el vapor de agua.
 
DATOS Y REALIDADES EN RECIENTES TEMPERATURAS LOCALES
 
Para la cronología, o ciencia del registro de los hechos, una ubicación: Enero del año 2016. Desde un campo tal como las ciencias de la información se comunicaba una “noticia” o información sobre un suceso geográfico de llamativo interés en vista de su “anormalidad”: en la población de Puerto Salgar, Colombia, se llegaba a los inusitados 45 grados de temperatura ambiental[4].
 
Siguiendo Las Reglas del Método Sociológico de la sociología clásica de Emile Durkheim (1978), revalidados por Ritzer (2012), los hechos para este otro campo del conocimiento, pueden comprenderse mejor -para bien de la sociedad- al compararse (Durkheim estudió la sociedad y sus reglas con un fin moral a nivel ético, queriendo contribuir a una funcionalidad social mejor).
 
Comparativamente: La altísima cifra de temperatura meteorológica citada, pese a representar un máximo histórico en Colombia (estudio de la secuencia de acontecimientos en el discurrir del tiempo), no equiparó los 50 grados de temperatura real[5] o de 52 0C de sensación térmica[6] que sólo unos meses atrás (2015), en Agosto del 2015, alcanzaba Culiacán en Sinaloa, México, donde también en una región Hispanoaméricana, en el Estado de Sonora (2014), se había registrado 49,5 grados centígrados[7]. Una tendencia al ascenso. Un crecimiento de la entropía.
 
El 12 de Abril de 2016, India vio temperaturas de 45,8 grados centígrados. Unas temperaturas demasiado altas, demasiado pronto[8].
 
Pero para la geología, estas temperaturas en escalada (o ascenso) tampoco han sido las más altas globalmente aunque si se acercan a la histórica temperatura de límite máximo (56,7 0C) registrada para la tierra (1913), en la paradójica jurisdicción de la población “Greenland Ranch”, un poblado situado en una zona cuyo nombre habla por sí sólo: el Valle de la Muerte (Death valley) en Estados Unidos[9]. Dudas sobre esta temperatura, encuentran como segundo record 53,9 0C, vista en 5 años diferentes durante el siglo XX, también en el Valle de la Muerte, EEUU. Con datos de Agosto de 2015: registros meteorológicos oficiales en Medio Oriente registraron en el suroriente de la ciudad iraquí de Samawah temperaturas reales de 46,8 0C (119,5 Fahrenheit)[10]. Preocupa el acercamiento en ascenso (Gráfica 4) en varios puntos a la otrora cifra muy distante de 50 grados en otras regiones geográficas.

 
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Gráfica 4. Serie de tiempo que muestra el comportamiento de anomalías térmicas aumentadas en el promedio de temperatura promedio global. Fuente: Base de datos HadCRUT4
(Periodo 1979-Feb 2016)
 
Algo más debe anotarse al ampliar esta perspectiva inicial.
 
Las categorías “temperatura real” y “sensación térmica” (área de la estesiología médica o de la fisiología que estudia las propiedades de los órganos de los sentidos, en este caso el sistema tegumentario y de termopercepción - termoregulación), establecen que debido a dos variables meteorológicas: el grado de humedad ambiental (para la Hidrometría denominado como punto de rocío) y la temperatura ambiente, con su diferencia, puede catapultar la sensación de calor bastantes más grados en los animales homeotermos.
 
LA IMPORTANCIA FISICOQUÍMICA
 
La atmósfera es una mezcla de gases que ha encontrado durante los últimos miles de años un relativo equilibrio que retroalimenta una temperatura ambiental constante. El impacto de la temperatura es sentido en los sistemas y leyes conceptualizadas de los gases ideales poco densos. Intervenciones industriales parecen haber desbalanceado la composición normal y la retroalimentación ha virado a un ciclo vicioso de retroalimentación positiva.
 
Factores incidentes: Para la ley de Boyle -por ejemplo-, a menor volumen de un gas, disminuye la presión; a mayor volumen, mayor presión (los volúmenes de los gases son inversamente proporcionales a las presiones que soportan), siempre y cuando las diferencias se den a temperatura constante.
 
La ley de Charles dice que si la temperatura asciende, el volumen de los gases ascenderá de forma proporcional al incremento de temperatura (directa proporcionalidad entre temperatura y volumen gaseoso). Congruentemente, el químico Gay-Lussac estableció que los volúmenes de una masa de gas son directamente proporcionales a las respectivas temperaturas absolutas (a menor temperatura, menor volumen). También, Avogadro nos indicaba que a condiciones de cero grados Celsius y una (1) atmosfera –condiciones de temperatura y presión estándar- la cantidad de sustancia (n) en volumen molar, su mismo número de partículas, será igual bajo las mismas condiciones. Un mol de diferentes sustancias contiene el mismo número de moléculas, el valor de dicho número, o famoso número de Avogadro corresponde a 6,022 x 1023 que es el número de átomos contenido en un mol de elemento químico.
 
Ahora bien, esas características básicas de los gases influyen e interactúan a gran escala con la presión atmosférica. La denominada “circulación de Walker” describe como el flujo de aire se ve moldeado según sean las relaciones de temperaturas entre aire y tierra. Gilbert Walker estudió por ejemplo los parámetros de presentación de los vientos monzones dadas las increíbles hambrunas que estos producían sobre la India, donde él estaba comisionado por parte de la Universidad de Cambridge hacia 1904. El modelo explicó el funcionamiento del ENSO o fenómeno de El Niño que veíamos en los artículos previos. Los datos de la actualidad de sistemas de presión, temperatura y gases ambientales complementan el modelo mencionado antes de la “Bomba Biótica”[11] al notar que las poblaciones vegetales de bosque húmedo tropical y bosque nuboso modulan la producción de gases atmosféricos y su calidad en la baja troposfera. Una larga historia para dar puntadas de interrelación práctica entre sistemas que se pensaba “iban cada uno a su aire”.
 
De regreso al escenario colombiano, las dos arterias fluviales mayores de Colombia, el rio Magdalena y el Cauca[12], llegaban a la pérdida de su capacidad fluvial[13] por evaporación de sus aguas en el primer trimestre de 2016.
 
Estos síntomas -para una mirada orgánica- nos sugieren que el sistema atmosférico se está desequilibrando progresivamente. Comprender estas dinámicas revela puntos críticos para actuar. La relación parece hallarse efectivamente causada por los Gases de Efecto Invernadero (GEI) que tienen un impacto directo en la radiación y así transferencia de energía a la atmosfera.
 
HAY NOCIONES BÁSICAS TERMODINAMICAS EXTRAPOLABLES
 
Los eventos térmicos impactan, por tanto, los sistemas donde estos se presenten desde el punto de vista termodinámico aunque los sistemas sean abiertos y se inter-relacionen con sistemas conexos. La termodinámica se centra en sistemas macroscópicos del mundo material, es decir, materia y radiación. Las moléculas de fluidos (gases y líquidos) son pertinentes grupos de elementos para la termodinámica.
 
Ya estamos entendiendo que el clima tiene una clara relación con las poblaciones vivas que lo inciden. Tal es el objeto de otra ciencia compuesta mencionada en un artículo previo, la Bioclimatología.
 
Es apenas normal pensar que el impacto de un gas desatado como el CO2, arroje un efecto de gran impacto en temperaturas y probablemente incluso presiones. Ello incide en las dinámicas de los otros gases pues el equilibrio térmico posee propiedades matemáticas como las siguientes:
 
i) Reflexiva: (∑1 ~ ∑1 ),
ii) Simétrica: (∑1 ~ ∑2 ) → (∑2 ~ ∑1 ),
iii) Transitiva:→ ∑1 ~ ∑2
 
En resumen: Lo que cada uno haga, tendrá repercusiones favorables o desfavorables para sí, para su vecino y para la comunidad natural en el ejemplar tema del Cambio Climático (aunque esté convencido que su actuar en nada influye).
 
Siembra entonces árboles y fomenta la siembra de plantas sin cesar. Son ellos los mejores termorreguladores neguentrópicos que hay hasta ahora: Reprodúcelos, amplifícalos!! -Hazte y haznos ese bien-

 

[1] Einstein. A. (1949). Autobiography. En: Albert Einstein. Philosopher and scientist. La Salle, Illinois: A. Schilp Publishers.

[2] URL: Universidad de Murcia (12-04-2016).

[3] URL: El Almanaque (06-04-2016).

[4] URL: Regionaldia (09-01-2016).

[5] URL: Televisa (09-01-2016).

[6] URL: Fuentes Fidedignas (09-01-2016).

[7] URL: CNN (09-01-2016).

[8] URL: BBC (13-04-2016)

[9] URL: Wunderground (13-04-2016)

[10] URL: Washington Post. & Washington Post (13-04-2016)

[11] URL: Universidad del Rosario (12-04-2016)

[12] URL: El Espectador (09-01-2016).

[13] URL: RCN Radio (09-01-2016).


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