A lo sumo, disponemos de 2.000 metros cuadrados de campo cultivado por persona
La población mundial es de 7 mil millones de personas, mientras que hay unos 14.000 mil millones de metros cuadrados de campo cultivado intensamente (arado). Esto significa 2.000 metros cuadrados por persona. Dado que los cultivos “de lujo” como el café, el té y el vino no se labran, estos terrenos no se incluyen en estas cifras. Tampoco los terrenos dedicados al pasto. Por otro lado, el terreno utilizado para el cultivo de algodón está incluido, aunque no contribuya al abastecimiento de energía a los humanos.
Muchos de estos campos son delicados y están sujetos al riesgo de erosión por lluvias o vientos. La irrigación también puede constituir una amenaza a largo plazo.
Gran parte del terreno por cápita mundial que queda después de sustraer los metros cuadrados para combustible biológico no está dedicado a comida que vaya directamente a la mesa. Una fracción considerable se utiliza para alimentar vacas, cerdos y pollos y sostener su metabolismo. Puesto que este desvío significa perdidas energéticas de un 90%, 100 g de trigo para un cerdo implica que en la carne permanece la energía correspondiente a 10 g.
El número de humanos que pueden vivir en la Tierra no es una cifra absoluta
Las estimaciones sobre el número de personas que el planeta Tierra puede sostener dependen de suposiciones sobre, por ejemplo, el estándar de vida y los derechos de otras especies a los bosques silvestres. Además, para que estos cálculos se consideren adecuados, han de tener como punto de partida una agricultura sostenible y aquí llegamos a la cuestión de saber el número de humanos que puede sostener la Tierra durante miles de años. Como la información sobre el grado de sostenibilidad de las diversas formas de agricultura y pesca hoy en día no es en absoluto suficiente, es delicado presagiar nuestro futuro lejano. Hay varios signos de que muchas de las formas de agricultura actuales tienen problemas de sostenibilidad. La dependencia de energía no renovable, la acumulación de metales pesados y la erosión, entre otros, complica establecer la agricultura contemporánea como punto de partida para efectuar los cálculos.
Asimismo, hay un conflicto fundamental biológico-ético en el hecho de que una especie (la nuestra) se apropie de superficies cada vez más gigantescas en perjuicio de otras especies. La enorme destrucción de los hábitats de otras especies, como a cada segundo ocurre en el bosque tropical, tiene su precedente, por ejemplo, en la transformación experimentada por Europa, que, de un continente eminentemente boscoso, pasó a convertirse en una zona escasamente frondosa. Inglaterra casi no tiene bosques y Alemania y Francia hoy solo los tienen en la mitad de su superficie. Los cultivos de trigo que hoy en día mantienen los europeos, obviamente, se encuentran donde antes había bosques con una fauna y una flora abundantes.
Ningún campo es éticamente incuestionable. Cada metro cuadrado que el ser humano cultiva ha sido robado a especies que estaban antes que nosotros. Esta problemática y la subsiguiente humildad faltan en las discusiones sobre la resistencia de la Tierra.
La urbanización disminuye rápidamente la superficie cultivada
Los campos de hoy se destruyen rápidamente por la erosión y por otros procesos más lentos. En EEUU se calcula que estos procesos cada año convierten en inutilizables diez mil millones de metros cuadrados.
Sin embargo, la amenaza más grande es la urbanización. Edificios y carreteras se construyen donde hay humanos y los humanos viven donde es posible cultivar. Cuando la población y el consumo aumentan, la necesidad de edificios y de carreteras también se incrementa. Para seguir con cifras de EEUU, algunos cálculos indican que cada ciudadano origina 5.000 metros cuadrados de urbanización. Es decir, con cada nueva persona se pierden 5.000 metros cuadrados de nuestra base de supervivencia.
China tiene los mismos problemas. Enormes superficies de cultivo se transforman cada año en edificios y carreteras, al mismo tiempo que una población demanda una cuota cada vez mayor de carne en la alimentación.
La tendencia es la misma en todo el mundo y, obviamente, no es sostenible. Enormes ajustes hacia estas realidades son de esperar en las próximas décadas.
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Átomos, moléculas y los problemas del oxígeno
Alimentos ricos en energía contienen carbono reducido
La actividad de las plantas verdes comienza con agua y dióxido de carbono. Ni el agua ni el dióxido de carbono contienen energía accesible para nosotros. Pero después de que la actividad de las plantas haya transformado el agua y el dióxido de carbono en carbohidratos, los mismos átomos de carbono, oxígeno e hidrógeno se vuelven muy abundantes en energía.
¿Qué es lo que ha pasado en las plantas? ¿En qué consiste la diferencia en energía entre el dióxido de carbono y los carbohidratos?
La respuesta a esta pregunta tiene dos partes. La primera tiene que ver con los diferentes niveles de estructura en los compuestos. La segunda, con los diferentes ámbitos de los átomos de carbono individuales.
Las moléculas gaseosas que pululan caóticamente en el aire tienen un nivel menor de estructura y un nivel mayor de desorden (entropía) que los átomos de carbono, fijos y ordenados en las cadenas de los carbohidratos. Cuando las plantas captan los átomos individuales en la forma de moléculas de dióxido de carbono y los juntan en estructuras grandes y bien organizadas (los carbohidratos), el proceso va de alta a baja entropía. En esto consiste la parte estructural de la explicación sobre la diferencia entre dióxido de carbono y los carbohidratos.
Observemos ahora el ámbito de un átomo individual de carbono. En la molécula de dióxido de carbono, el átomo de carbono está directamente enlazado con dos átomos de oxígeno. El hecho de estar conectado al oxígeno significa que el átomo de carbono se encuentra en un estado energético muy bajo. Como el átomo de carbono en el dióxido de carbono está rodeado solo por dos átomos de oxígeno, el átomo de carbono está oxidado, es decir, ha pasado por una oxidación. Lo mismo vale para los átomos de hidrógeno de la molécula de agua. La regla básica es que el contenido energético de átomos oxidados esté bajo. Las plantas comienzan con compuestos que tienen un nivel alto de entropía y que, habiendo sido oxidados, tienen una energía baja.
La energía de la luz solar se utiliza para cambiar el entorno del átomo de carbono. El cambio se produce en dos partes. Inicialmente, los átomos individuales de carbono están de- sorganizados y durante el proceso se juntan para formar estructuras organizadas. En segundo lugar, la mitad de los átomos de oxígeno que rodean los carbonos se cambian por átomos de hidrógeno y los de oxígeno que quedan también se enlazan con los de hidrógeno. Cuando la influencia del oxígeno sobre el carbono disminuye, este experimenta un proceso que se llama reducción y que es el opuesto al de oxidación.
La reducción implica transferencia de átomos de hidrógeno
La reducción, es decir, el aumento de energía que se realiza cuando el dióxido de carbono se transforma en carbohidratos, consiste en un descenso del número de átomos de oxígeno alrededor del carbono y un ascenso del número de átomos de hidrógeno enlazados al mismo carbono. Este cambio requiere de energía. Asimismo, se necesita hidrógeno.
Cuando las plantas reducen dióxido de carbono a carbohidratos, los dos átomos de hidrógeno habrán sido tomados de una molécula de agua. De la molécula de agua solo habrá quedado el oxígeno, que la planta expulsará.