Un estudio publicado por The Breakthrough National Center for Climate Restoration prevé "una alta probabilidad de que la civilización humana llegue a su fin" para el año 2050 como consecuencia del cambio climático.

La organización cree que es necesario que cambiemos el sistema industrial a uno de cero emisiones si no queremos vivir un escenario apocalíptico donde existirán "condiciones más allá del umbral de la supervivencia humana".En el informe se describe un posible futuro con unas temperaturas altísimas, incluso "por encima de las que puede soportar un ser humano", y una guerra global por la obtención de los pocos recursos que quedarían en el planeta. Las medidas establecidas en el Acuerdo de París son insuficientes, según establecen los autores, y se prevé un aumento de la temperatura media del planeta en 1,6ºC. Además, el dióxido de carbono podría llegar a alcanzar niveles que no se han visto en la Tierra desde hace más de 20 millones de años. Según el informe, bajo este escenario "el 55% de la población mundial estaría sujeta a más de 20 días al año de condiciones de calor letal" en las que el ser humano no lograría sobrevivir. Además, la producción de alimentos en muchos lugares sería inviable por lo que "millones de personas serían desplazadas". Esto, a su vez, traería "brotes de enfermedades pandémicas", por lo que comenzarían los conflictos armados, llegando incluso a existir la posibilidad de una guerra nuclear. Lo expertos del estudio hablan de "examinar con urgencia el papel que puede desempeñar el sector de seguridad nacional en la provisión de liderazgo y capacidad para una movilización de mano de obra y recursos a corto plazo en toda la sociedad, de una escala sin precedentes en tiempos de paz, para construir un sistema industrial de cero emisiones y reducir el carbono para proteger la civilización humana". Este estudio, que por su drasticidad y lo inmediato de sus fechas, ha causado revuelo y logrado la atención de medios de comunicación a nivel global. En el año 1972, hace ya 43 años, un estudio publicado por investigadores estadounidenses predijo que la Tierra se convertiría en un lugar inhabitable, dando el mismo año 2050, cuando ya no quedarían ni alimentos ni recursos naturales. Ahora, científicos del Instituto Global de Sostenibilidad de la Universidad Anglia Ruskin (Reino Unido), aseguran que tenemos un poco más de tiempo, hasta 2100. Para llegar a esta conclusión, el equipo actualizó el modelo informático utilizado en la década de 1970 para predecir cuán limitados son los recursos de la Tierra, y encontraron que en el estudio de entonces no se tuvieron en cuenta varios factores, como el hecho de que "el sector industrial produce menos contaminación", o que no previeron las innovaciones en la agricultura, entre otros coeficientes. "Hicieron un buen estudio, pero podrían haber sido demasiado pesimistas. Quedan muchas preguntas sobre cuándo exactamente se alcanzará el límite de los recursos y cuáles serán las consecuencias", comentó el doctor Aled Jones, coautor del nuevo estudio. Sin embargo, Jones destacó que el rápido crecimiento de la población mundial está teniendo serias consecuencias para el medioambiente e insistió en que hay que "comprender que nuestro planeta tiene recursos limitados".

La ecología surgió como el estudio de ecosistemas y hábitats locales, y no fue hasta principios del siglo XX, cuando el científico ruso Vladimir Vernadsky amplió este concepto para incluir la organización biológica y geológica del Planeta como un todo. El término ökologie fue acuñado en 1866 por el naturalista y filósofo alemán prusiano Ernst Haeckel a partir de las palabras griegas oikos (casa, vivienda, hogar) y logos (estudio o tratado), por ello ecología significa el estudio del hogar». Pero fue Vernadsky el que, apartándose del pensamiento científico convencional de la época, dio un nuevo sentido al término.

Este investigador publicó un libro fundamental en el que proponía la teoría radical de que los procesos geológicos y los biológicos habían evolucionado en una relación simbiótica. Su libro La Biosfera (1926), presenta a la vida como la fuerza geológica que da forma a la Tierra. Vernadsky fue fundador de varias nuevas disciplinas como la geoquímica, la biogeoquímica y la radiogeología.

Habiéndole dado al concepto de Biosfera su contenido actual, es considerado como uno de los fundadores de la ecología y el padre de la visión moderna de los ecosistemas de la Tierra Vernadsky proponía que la calidad y la cantidad de la materia viva inciden en los ciclos de los compuestos químicos inertes de la Tierra. A su vez, la materia viva se ve afectada por la cantidad y calidad de los ciclos de estos compuestos químicos. A esto lo denominó la Teoría de la Biosfera. Concebía la Tierra como la superposición de 5 realidades integradas: la litosfera, entendida como esfera sólida de la Tierra; la atmósfera; la biosfera; la tecnosfera, el resultado de la alteración producida por el hombre; y la noosfera, la esfera del pensamiento. A la vez veía la historia del Planeta como una evolución autónoma con 3 etapas dominadas respectivamente por la evolución geológica, la evolución biológica y la evolución de la cultura. Vernadski observó la dependencia de la composición atmosférica con respecto a la actividad biológica. Sus ideas sobre la evolución de la Tierra cambiaron el marco de referencia para el estudio del funcionamiento del Planeta, considerando que la Biosfera es un sistema que incluye el espacio donde se desarrolla toda la vida que hay en la Tierra. Está constituido por la vida y por su área de influencia, desde el subsuelo hasta la atmósfera. La Biosfera abarca unos 65 kilómetros, desde el fondo de los océanos habitados por formas de vida más primitivas hasta la estratosfera. En este estrecho espacio, los procesos biológicos y geológicos interactúan con una coordinación que determina el camino evolutivo de la vida en la Tierra.

La ciencia de la Biosfera adquirió más importancia en la década de los 70, cuando la opinión pública empezó a concienciarse de la contaminación mundial y la destrucción de los ecosistemas. Es precisamente en ese tiempo cuando surge la Hipótesis de Gaia por parte de James Lovelock. La hipótesis de Gaia es un conjunto de modelos científicos de la biosfera en el cual se postula que la vida fomenta y mantiene unas condiciones adecuadas para sí misma, afectando al entorno.

Los antiguos filósofos griegos, como Hipócrates y Aristóteles, sentaron las bases de la ecología en sus estudios sobre la historia natural. Los conceptos evolutivos sobre la adaptación y la selección natural se convirtieron en piedras angulares de la teoría ecológica moderna transformándola en una ciencia más rigurosa en el siglo XIX. Está estrechamente relacionada con la biología evolutiva, la genética y la etología. La comprensión de cómo la biodiversidad afecta a la función ecológica es un área importante enfocada en los estudios ecológicos. Los ecólogos tratan de explicar: Los procesos de la vida, interacciones y adaptaciones El movimiento de materiales y energía a través de las comunidades vivas El desarrollo sucesional de los ecosistemas La abundancia y la distribución de los organismos y de la biodiversidad en el contexto del medio ambiente. Hay muchas aplicaciones prácticas de la ecología en biología de la conservación, manejo de los humedales, manejo de recursos naturales (la agroecología, la agricultura, la silvicultura, la agroforestería, la pesca), la planificación de la ciudad (ecología urbana), la salud comunitaria, la economía, la ciencia básica aplicada, y la interacción social humana (ecología humana). Los organismos (incluidos los seres humanos) y los recursos componen los ecosistemas que, a su vez, mantienen los mecanismos de retroalimentación biofísicos son componentes del planeta que moderan los procesos que actúan sobre la vida (bióticos) y no vivos (abióticos). Los ecosistemas sostienen funciones que sustentan la vida y producen el capital natural como la producción de biomasa (alimentos, combustibles, fibras y medicamentos), los ciclos biogeoquímicos globales, filtración de agua, la formación del suelo, control de la erosión, la protección contra inundaciones y muchos otros elementos naturales de interés científico, histórico o económico.

No es, pués, cosa de cuatro desarrapados.

Hay que reconocer a los biólogos y geógrafos el papel fundamental en los inicios de la ecología. Es justo recordar el aporte considerable de los griegos clásicos. Por ejemplo, Aristóteles, además de filósofo, fue un biólogo y naturalista de gran talla. Baste citar sus libros sobre la vida y costumbres de los peces, fruto de sus diálogos con pescadores, y sus largas horas de observación personal. Si nos trasladamos al siglo XVIII, cuando la biología y la geografía se estaban transformando en las ciencias modernas que hoy conocemos, es imprescindible reconocer el carácter absolutamente ecológico del trabajo de los fisiologistas en su progresivo descubrimiento de las relaciones entre la vida vegetal y animal con los factores abióticos tales como la luz, el agua o el carbono. Entre los muchos ejemplos posibles, es suficiente recordar las investigaciones de René Antoine Ferchault de Réaumur en el campo de la temperatura, así como las de Anton van Leeuwenhoek acerca de la formación del almidón en las plantas verdes. Destacan también en esta época, los trabajos de Louis Receveur, botánico , geólogo , químico , meteorólogo, astrónomo y sacerdote francés. También se realizaron durante el siglo algunos de los grandes viajes científicos que permitieron un conocimiento más metodológico de los paisajes geográficos de los diversos continentes, ejemplo entre otros de Georges Louis Leclerc, Conde de Buffon, autor de los primeros tratados de biología y geología no basados en la Biblia; o Alexander von Humboldt, que exploró y estudió durante cinco años las tierras de América Latina. El papel de los precursores del evolucionismo es asimismo fundamental, porque intuían que no había ningún tipo de predeterminismo en la gran variedad de especies vivientes existentes, sino progresivas adaptaciones ambientales. Erasmus Darwin, abuelo del universalmente famoso Charles Darwin, predijo algunas de las grandes tesis evolucionistas que desarrolló años más tarde su nieto y que influyeron de modo decisivo en las corrientes de pensamiento del siglo XIX. Sin duda alguna, la polémica entre deterministas y evolucionistas fue uno de los principales debates científicos del siglo XIX, enfrentando a hombres de la categoría de Cuvier, Owen, Agassiz y Kölliker, contra los nuevos "transformistas" Lamarck, Darwin, Herbert Spencer, Muller, Haeckel, etc. El calor de la polémica fue muy fecundo, porque exigió de los transformistas que multiplicaran sus observaciones para justificar las nuevas teorías del evolucionismo. En alguno de ellos se manifestó una conversión forzada por las evidencias; por ejemplo en el científico galés Richard Owen, que aún siendo vivamente adversario de la nueva teoría evolucionista, realizó descubrimientos que él mismo no podía justificar si no era recurriendo a la teoría de Darwin.

Un principio central de la ecología es que cada organismo vivo tiene una relación permanente y continua con todos los demás elementos que componen su entorno. La suma total de la interacción de los organismos vivos (la biocenosis) y su medio no viviente (biotopo) en una zona que se denomina un ecosistema. Los estudios de los ecosistemas por lo general se centran en la circulación de la energía y la materia a través del sistema. Casi todos los ecosistemas funcionan con energía del sol capturada por los productores primarios a través de la fotosíntesis. Esta energía fluye a través de la cadena alimentaria a los consumidores primarios (herbívoros que comen y digieren las plantas), y los consumidores secundarios y terciaria (ya sea omnívoros o carnívoros). La energía se pierde a los organismos vivos cuando se utiliza por los organismos para hacer el trabajo, o se pierde como calor residual. La materia es incorporada a los organismos vivos por los productores primarios. Las plantas fotosintetizadoras fijan el carbono a partir del dióxido de carbono y del nitrógeno de la atmósfera o nitratos presentes en el suelo para producir aminoácidos. Gran parte de los contenidos de carbono y nitrógeno en los ecosistemas es creado por las instalaciones de ese tipo, y luego se consume por los consumidores secundarios y terciarios y se incorporan en sí mismos. Los nutrientes son generalmente devueltos a los ecosistemas a través de la descomposición. Todo el movimiento de los productos químicos en un ecosistema que se denomina un ciclo biogeoquímico, e incluye el ciclo del carbono y del nitrógeno. Los ecosistemas de cualquier tamaño se pueden estudiar, por ejemplo, una roca y la vida de las plantas que crecen en ella puede ser considerado un ecosistema. Esta roca puede estar dentro de un llano, con muchas de estas rocas, hierbas pequeñas, y animales que pastorean - también un ecosistema-. Este puede ser simple en la tundra, que también es un ecosistema (aunque una vez que son de este tamaño, por lo general se denomina ecozonas o biomas). De hecho, toda la superficie terrestre de la Tierra, toda la materia que lo compone, el aire que está directamente encima de éste, y todos los organismos vivos que viven dentro de ella puede ser considerados como una solo, gran ecosistema. Los ecosistemas se pueden dividir en los ecosistemas terrestres (incluidos los ecosistemas de bosques, estepas, sabanas, etc), los ecosistemas de agua dulce (lagos, estanques y ríos), y los ecosistemas marinos, en función del biotopo dominante.

En la imagen, el Daintree Rainforest de Queensland, Australia como ejemplo de un ecosistema forestal tropical.

Los ecosistemas no están aislados unos de otros sino interrelacionadas; por ejemplo, el agua puede circular entre los ecosistemas por medio de un río o corriente oceánica. El agua en sí, como un medio líquido, incluso define los ecosistemas. Algunas especies, como el salmón o la anguila de agua dulce se mueven entre los sistemas marinos y de agua dulce. Estas relaciones entre los ecosistemas conducen a la idea de "bioma". Un bioma es una formación homogénea ecológica que existe en una amplia región, como la tundra y las estepas. La biosfera comprende la totalidad de los biomas de la Tierra - la totalidad de los lugares donde la vida es posible - desde las montañas más altas a las profundidades oceánicas. Los biomas están bastante bien distribuidos a lo largo de las subdivisiones a las latitudes, desde el ecuador hacia los polos, con las diferencias basadas en el entorno físico (por ejemplo, los océanos o cordilleras) y el clima. Su variación está generalmente relacionada con la distribución de las especies de acuerdo a su capacidad para tolerar la temperatura, la sequedad, o ambos. Por ejemplo, se pueden encontrar algas fotosintéticas solo en la parte luminosa de los océanos (donde penetra la luz), mientras que las coníferas se encuentran principalmente en las montañas. Aunque esta es una simplificación de un sistema más complicado, la latitud y la altitud representan de manera adecuada la distribución de la diversidad biológica dentro de la biosfera. En general, la riqueza de la diversidad biológica (así como de los animales como para las especies de plantas) está disminuyendo más rápidamente cerca del ecuador y más lentamente a medida que nos aproximamos a los polos. La biosfera también puede ser dividida en ecozonas, que están muy bien definidas y sobre todo hoy en día sigue las fronteras continentales. Las zonas ecológicas son divididas en las ecorregiones, aunque no hay acuerdo sobre sus límites.

Como disciplina científica en donde intervienen diferentes caracteres la ecología no puede dictar qué es "bueno" o "malo". Aun así, se puede considerar que el mantenimiento de la biodiversidad y sus objetivos relacionados han provisto la base científica para expresar los objetivos del ecologismo y, asimismo, le ha provisto la metodología y terminología para expresar los problemas ambientales. La economía y la ecología comparten formalismo en muchas de sus áreas; algunas herramientas utilizadas en esta disciplina, como tablas de vida y teoría de juegos, tuvieron su origen en la economía. La disciplina que integra ambas ciencias es la economía ecológica. La aerobiología es una ciencia multidisciplinar en la que se incluyen los procesos ecológicos relacionados con las partículas biológicas transportadas pasivamente a través del aire. La ecología microbiana es la rama de la ecología que estudia a los microorganismos en su ambiente natural, los cuales mantienen una actividad continua imprescindible para la vida en la Tierra. En los últimos años se han logrado numerosos avances en esta disciplina con las técnicas disponibles de biología molecular. Los mecanismos que mantienen la diversidad microbiana de la biosfera son la base de la dinámica de los ecosistemas terrestres, acuáticos y aéreos. Es decir, la base de la existencia de las selvas y de los sistemas agrícolas, entre otros. Por otra parte, la diversidad microbiana del suelo es la causa de la fertilidad del mismo. La biogeografía: es la ciencia que estudia la distribución de los seres vivos sobre la Tierra, así como los procesos que la han originado, que la modifican y que la pueden hacer desaparecer. Es una ciencia interdisciplinaria, de manera que aunque formalmente es una rama de la geografía, recibiendo parte de sus fundamentos de especialidades como la climatología y otras ciencias de la Tierra, es a la vez parte de la biología. La superficie de la Tierra no es uniforme, ni en toda ella existen las mismas características. El espacio isotrópico que utilizan, o suponen, los esquemas teóricos de localización es tan solo una construcción matemática del espacio. La ecología matemática se dedica a la aplicación de los teoremas y métodos matemáticos a los problemas de la relación de los seres vivos con su medio y es, por tanto, una rama de la biología. Esta disciplina provee de la base formal para la enunciación de gran parte de la ecología teórica La ecología urbana es una disciplina cuyo objeto de estudio son las interrelaciones entre los habitantes de una aglomeración urbana y sus múltiples interacciones con el ambiente. La ecología de la recreación es el estudio científico de las relaciones ecológicas entre el ser humano y la naturaleza dentro de un contexto recreativo. La ecología del paisaje es una disciplina a caballo entre la geografía física y la biología. Estudia los paisajes naturales prestando especial atención a los grupos humanos como agentes transformadores de la dinámica físico-ecológica de estos. Ha recibido aportes tanto de la geografía física como de la biología: la geografía aporta las visiones estructurales del paisaje (el estudio de la estructura horizontal o del mosaico de subecosistemas que conforman el paisaje), mientras que la biología aporta la visión funcional del paisaje (las relaciones verticales de materia y energía). Este concepto comienza en 1898, con el geógrafo, padre de la pedología rusa, Vasily Vasilievich Dokuchaev y fue más tarde continuado por el geógrafo alemán Carl Troll. Es una disciplina muy relacionada con otras áreas como la geoquímica, la geobotánica, las ciencias forestales o la pedología. La limnología es la rama de la ecología que se centra en el estudio de los sistemas acuáticos continentales: ríos, lagos, lagunas, etcétera. La dendroecología se centra en el estudio de la ecología de los árboles. La ecología regional es una disciplina que estudia los procesos ecosistémicos como el flujo de energía, el ciclo de la materia o la producción de gases de invernadero a escala de paisaje regional o bioma. Considera que existen grandes regiones que funcionan como un único ecosistema. La agronomía, pesquería y, en general, toda disciplina que tenga relación con la explotación o conservación de recursos naturales, en especial seres vivos, pueden interpretarse como ecología aplicada. Es decir, tienen la misma relación con la ecología que gran parte de las ingenierías con la matemática, la física o la química.

Los cambios climáticos han existido desde el inicio de la historia de la Tierra, han sido graduales o abruptos y se han debido a causas diversas, como las relacionadas con los cambios en los parámetros orbitales, variaciones de la radiación solar, la deriva continental, periodos de vulcanismo intenso, procesos bióticos o impactos de meteoritos. El cambio climático actual es antropogénico y se relaciona principalmente con la intensificación del efecto invernadero debido a las emisiones industriales procedentes de la quema de combustibles fósiles.

En raras ocasiones ocurren acontecimientos de tipo catastrófico que cambian la faz de la Tierra para siempre. Se trata de los impactos de meteoritos de gran tamaño. El último de tales acontecimientos globalmente catastrófico y bien documentado, el suceso de Chicxulub (en Yucatán, México) conocido como impacto K/T, se produjo hace 66 millones de años y provocó una extinción masiva que acabó con muchas especies además de los dinosaurios. El causante, un asteroide de unos 10 km de diámetro, creó un cráter de unos 200 km y puso en juego una energía en torno a mil millones de Mt, equivalente en orden de magnitud a la energía que nuestro planeta recibe del Sol durante todo un año. Es indudable que tales fenómenos pueden provocar un efecto devastador sobre el clima al liberar grandes cantidades de aerosoles (principalmente como óxidos de azufre que producen ácido sulfúrico), polvo, vapor de agua y CO2 a la atmósfera debido a la eyección de materiales, tanto del propio objeto como de la superficie terrestre, y a los incendios provocados por el impacto.

La Tierra ha sufrido muchos cambios desde su origen hace 4600 millones de años. Hace 225 millones de años todos los continentes estaban unidos, formando lo que se conoce como Pangea, y había un océano universal llamado Panthalassa. La tectónica de placas ha separado los continentes y los ha puesto en la situación actual. El Océano Atlántico se ha ido formando desde hace 200 millones de años. Es un proceso sumamente lento, por lo que la posición de los continentes fija el comportamiento del clima durante millones de años. Hay dos aspectos a tener en cuenta. Por una parte, las latitudes en las que se concentra la masa continental: si las masas continentales están situadas en latitudes bajas habrá pocos glaciares continentales y, en general, temperaturas medias menos extremas. Así mismo, si los continentes se hallan muy fragmentados habrá menos continentalidad. Un proceso que demuestra fehacientemente la influencia a largo plazo de la deriva de los continentes (o de igual manera, la tectónica de placas) sobre el clima es la existencia de yacimientos de carbón en las islas Svaldbard o Spitbergen, en una latitud donde ahora no existen árboles por el clima demasiado frío: la idea que explica estos yacimientos es que el movimiento de la placa donde se encuentran dichas islas se produjo hacia el norte desde una ubicación más meridional con un clima más cálido.

De la misma manera que el viento solar puede afectar al clima directamente, las variaciones en el campo magnético terrestre pueden afectarlo de manera indirecta ya que, según su estado, detiene o no las partículas emitidas por el Sol. Se ha comprobado que en épocas pasadas hubo inversiones de polaridad y grandes variaciones en su intensidad, llegando a estar casi anulado en algunos momentos. Se sabe también que los polos magnéticos, si bien tienden a encontrarse próximos a los polos geográficos, en algunas ocasiones se han aproximado al Ecuador. Estos sucesos tuvieron que influir en la manera en la que el viento solar llegaba a la atmósfera terrestre.

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