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Principios de Instrucción en Ciencias de la Tierra Las Las Grandes Ideas en Ciencias de la Tierra y los Conceptos que las Sustentan www.earthscienceliteracy.org Presentado por Mariano Álvaro (Gportal y Geosen) ALFABETIZACIÓN EN CIENCIAS DE LA TIERRA Las grandes Ideas en Ciencias de la Tierra y los Conceptos que las sustentan LAS NUEVE GRANDES IDEAS O CONCEPTOS GRAN IDEA 1. Los científicos de la Tierra usan observaciones repetibles e ideas verificables para comprender y explicar nuestro planeta GRAN IDEA 2. La Tierra tiene 4.600 millones de años GRAN IDEA 3. La Tierra es un sistema complejo de interacción entre las rocas, el agua, el aire y la vida GRAN IDEA 4. La Tierra está cambiando continuamente GRAN IDEA 5. La Tierra es el planeta agua GRAN IDEA 6. La vida evoluciona en una Tierra dinámica y la modifica continuamente GRAN IDEA 7. Los humanos dependemos de la Tierra para la obtención de recursos GRAN IDEA 8. Los riesgos naturales suponen riesgos para los humanos GRAN IDEA 9. Los humanos alteran considerablemente la Tierra 2 GRAN IDEA 1 Los científicos de la Tierra usan observaciones repetibles e ideas verificables para comprender y explicar nuestro planeta 3 GRAN IDEA 1. Los científicos de la Tierra usan observaciones repetibles e ideas verificables para comprender y explicar nuestro planeta 1.1 Los científicos de la Tierra encuentran soluciones para las necesidades de la sociedad. Los científicos de la Tierra trabajan en problemas que constituyen desafíos a los que se enfrenta la humanidad, tales como el cambio climático y los impactos humanos sobre la Tierra. Los científicos de la Tierra predicen exitosamente riesgos para los humanos y localizan y aprovechan los recursos naturales, posibilitando nuestro progreso en el planeta. 4 GRAN IDEA 1. Los científicos de la Tierra usan observaciones repetibles e ideas verificables para comprender y explicar nuestro planeta 1.2 Los científicos de la Tierra utilizan una gran variedad de principios científicos para comprender cómo funciona nuestro planeta. Los científicos de la Tierra combinan el estudio de la geología de nuestro planeta con aspectos de biología, química, física, y matemáticas con objeto de entender las complejidades del sistema Tierra. 5 GRAN IDEA 1. Los científicos de la Tierra usan observaciones repetibles e ideas verificables para comprender y explicar nuestro planeta 1.3 Las investigaciones en ciencias de la Tierra toman diferentes formas. Los científicos de la Tierra realizan experimentos reproducibles y reúnen múltiples líneas de evidencia. Esta evidencia procede de estudios de campo, analíticos, teóricos, experimentales o de modelización. 6 GRAN IDEA 1. Los científicos de la Tierra usan observaciones repetibles e ideas verificables para comprender y explicar nuestro planeta 1.4 Los científicos de la Tierra deben usar métodos indirectos para examinar y comprender la estructura, composición y dinámica del interior de la Tierra. Con la excepción de los pozos y perforaciones mineras, no es posible realizar observaciones directas del interior de la Tierra. En lugar de ello, los científicos de la Tierra observan el interior del planeta usando ondas sísmicas, la gravedad, los campos magnéticos, el radar, el sonar y experimentos de laboratorio sobre el comportamiento de los materiales a altas presiones y temperaturas. 7 GRAN IDEA 1. Los científicos de la Tierra usan observaciones repetibles e ideas verificables para comprender y explicar nuestro planeta 1.5 Los científicos de la Tierra utilizan su comprensión del pasado para pronosticar el futuro de la Tierra. La investigación en ciencias de la Tierra nos relata cómo funcionó la Tierra en el pasado bajo condiciones no vistas hoy en día y cómo las condiciones pueden cambiar en el futuro. 8 GRAN IDEA 1. Los científicos de la Tierra usan observaciones repetibles e ideas verificables para comprender y explicar nuestro planeta 1.6 Los científicos de la Tierra construyen modelos de la Tierra y sus procesos que explican de la mejor manera las evidencias geológicas disponibles. Estos modelos científicos, que pueden ser conceptuales o analíticos, se examinan y verifican rigurosamente por grupos de científicos colaboradores y competidores de todo el mundo. Los documentos de investigación en ciencias de la Tierra están sujetos a rigurosos procesos de revisión antes de ser publicados en las revistas científicas. 9 GRAN IDEA 1. Los científicos de la Tierra usan observaciones repetibles e ideas verificables para comprender y explicar nuestro planeta 1.7 Los avances tecnológicos, la mejora en las interpretaciones y las nuevas observaciones refinan continuamente nuestra comprensión de la Tierra. Este marco de Alfabetización (Instrucción) en Ciencias de la Tierra debe ser un documento vivo que crece junto con las ideas y conceptos cambiantes de10 la Tierra. GRAN IDEA 2 La Tierra tiene 4.600 millones de años 11 GRAN IDEA 2. La Tierra tiene 4.600 millones de años 2.1 Las rocas y otros materiales de la Tierra proporcionan un registro de su historia Los científicos de la Tierra utilizan la estructura, secuencia y propiedades de las rocas, sedimentos, y fósiles para reconstruir eventos en la historia de la Tierra. Las tasas de desintegración de los elementos radiactivos son los medios principales para obtener edades numéricas de las rocas y restos orgánicos. Comprender los procesos geológicos en el mundo actual es crucial para 12 interpretar el pasado de la Tierra GRAN IDEA 2. La Tierra tiene 4.600 millones de años 2.2 Nuestro Sistema Solar se formó a partir de una inmensa nube de gas y polvo hace 4.600 millones de años. Una parte del gas y del polvo eran los restos de la explosión de tipo supernova de una estrella previa. Nuestros cuerpos están hechos, por lo tanto, de “polvo estelar”. Esta edad de 4.600 millones de años está bien establecida a partir de las tasas de desintegración de los elementos radiactivos encontrados en meteoritos y rocas de la Luna. 13 GRAN IDEA 2. La Tierra tiene 4.600 millones de años 2.3 La Tierra se formó a partir de la acumulación de polvo y gas, y múltiples colisiones de cuerpos planetarios más pequeños El núcleo metálico de la Tierra se formó por el hundimiento del hierro hacia el centro del planeta, controlado por la gravedad. El material rocoso que rodeaba el núcleo estaba prácticamente fundido en las etapas tempranas de la historia de la Tierra y se enfrió lentamente para formar el manto y la corteza terrestres. Los átomos de los diferentes elementos se combinaron formando minerales, que a su vez se conjuntaron formando las rocas. El océano y la atmósfera de la Tierra empezaron a formarse hace más de 4.000 millones de años a partir del ascenso 14 de los materiales más ligeros del manto. GRAN IDEA 2. La Tierra tiene 4.600 millones de años 2.4 La corteza de la Tierra es de dos tipos distintos: continental y oceánica La corteza continental permanece en la superficie terrestre y puede tener miles de millones de años. La corteza oceánica se forma y recicla continuamente en el manto. Su edad no supera, en ningún lugar del océano, los 200 millones de años. 15 GRAN IDEA 2. La Tierra tiene 4.600 millones de años 2.5 El estudio de otros objetos del sistema solar nos ayuda a aprender sobre la historia de la Tierra Los procesos geológicos activos, tales como la tectónica de placas y la erosión, han destruido la mayor parte del registro rocoso primitivo de la Tierra. Muchos aspectos de la historia temprana del planeta se conocen gracias a los objetos del sistema solar que no han cambiado tanto como la Tierra 16 GRAN IDEA 2. La Tierra tiene 4.600 millones de años 2.6 La vida en la Tierra empezó hace más de 3.500 millones de años Los fósiles indican que la vida empezó con organismos unicelulares, que fueron las únicas formas de vida durante miles de millones de años. Los Humanos (Homo sapiens) han existido durante sólo una fracción muy pequeña (aproximadamente el 0,004%) de la historia de la Tierra 17 GRAN IDEA 2. La Tierra tiene 4.600 millones de años 2.7 A lo largo de toda la historia de la Tierra, procesos graduales y catastróficos han causado cambios enormes Se formaron y se separaron supercontinentes, la composición de la atmósfera y del océano cambió, se produjeron ascensos y descensos del nivel del mar, unas especies evolucionaron y otras se extinguieron, las capas de hielo avanzaron y se fundieron, los meteoritos colisionaron contra la Tierra, y las montañas se formaron y erosionaron 18 GRAN IDEA 3 La Tierra es un sistema complejo de interacción entre las rocas, el agua, el aire y la vida 19 GRAN IDEA 3. La Tierra es un sistema complejo de interacción entre las rocas, el agua, el aire y la vida 3.1 Los cuatros sistemas principales de la Tierra son la geosfera, hidrosfera, atmósfera y biosfera La geosfera incluye un núcleo metálico, rocas sólidas y fundidas, suelo y sedimentos. La atmósfera es el envoltorio de gas que rodea la Tierra. La hidrosfera incluye el hielo, el vapor de agua, y el agua líquida en la atmósfera, el océano, los lagos, la escorrentía, y el agua subterránea. La biosfera incluye la vida de la Tierra, que puede encontrarse en muchas partes de la geosfera, hidrosfera y atmósfera. Los Humanos somos parte de la biosfera, y las actividades humanas tienen impactos importantes en las cuatro esferas 20 GRAN IDEA 3. La Tierra es un sistema complejo de interacción entre las rocas, el agua, el aire y la vida 3.2 Todos los procesos de la Tierra son el resultado de los flujos de energía y ciclos de masa dentro y entre los sistemas de la Tierra Esta energía procede del sol y del interior de la Tierra. Los flujos de energía y los ciclos de masa causan cambios químicos y físicos en los materiales de la Tierra y en los organismos vivos. Por ejemplo, grandes proporciones de carbono se intercambian entre los sistemas de rocas, agua, aire, organismos, y combustibles fósiles tales como el carbón y el petróleo. 21 GRAN IDEA 3. La Tierra es un sistema complejo de interacción entre las rocas, el agua, el aire y la vida 3.3 La Tierra intercambia masa y energía con el resto del Sistema Solar. La Tierra gana y pierde energía a través de la radiación solar entrante, la pérdida de calor al espacio y las fuerzas gravitacionales del sol, la luna y los planetas. La Tierra gana masa por los impactos de meteoroides y cometas y la pierde por el escape de gases al espacio. 22 GRAN IDEA 3. La Tierra es un sistema complejo de interacción entre las rocas, el agua, el aire y la vida 3.4 Los sistemas de la Tierra interactúan en un amplio rango de escalas espaciales y temporales Estas escalas varían en tamaño desde microscópicas a globales y operan desde fracciones de segundo a miles de millones de años. Estas interacciones entre los sistemas de la Tierra han modelado la historia del planeta y determinarán su futuro. 23 GRAN IDEA 3. La Tierra es un sistema complejo de interacción entre las rocas, el agua, el aire y la vida 3.5 Las regiones donde los organismos interactúan activamente entre sí y con su medio se llaman ecosistemas Los ecosistemas proporcionan los bienes (comida, combustible, oxígeno y nutrientes) y servicios (regulación climática, ciclo y purificación del agua, y desarrollo y mantenimiento del suelo) necesarios para sustentar la biosfera. Los ecosistemas se consideran las unidades de apoyo de la vida esenciales del 24 planeta. GRAN IDEA 3. La Tierra es un sistema complejo de interacción entre las rocas, el agua, el aire y la vida 3.6 Los sistemas de la Tierra son dinámicos; reaccionan continuamente a las influencias cambiantes Los componentes de los sistemas de la Tierra pueden parecer estables, cambiar lentamente durante largos periodos de tiempo o cambiar abruptamente con consecuencias importantes para los organismos vivos. 25 GRAN IDEA 3. La Tierra es un sistema complejo de interacción entre las rocas, el agua, el aire y la vida 3.7 Los cambios en parte de un sistema pueden causar nuevos cambios en el mismo o en otros sistemas, a menudo de manera sorprendente y compleja Estos nuevos cambios pueden adoptar la forma de “retroalimentaciones” que pueden incrementar o disminuir los cambios originales y ser impredecibles y/o irreversibles. 26 GRAN IDEA 3. La Tierra es un sistema complejo de interacción entre las rocas, el agua, el aire y la vida 3.8 El clima de la Tierra es un ejemplo de cómo las interacciones complejas entre los sistemas pueden ocasionar cambios relativamente inesperados e importantes. El registro geológico muestra que las interacciones entre los eventos tectónicos, influjos solares, órbitas planetarias, circulación oceánica, actividad volcánica, glaciares, vegetación y actividades humanas, pueden causar cambios apreciables, y en ocasiones rápidos, de los patrones regionales y globales de la temperatura y precipitación. 27 GRAN IDEA 4 La Tierra está cambiando continuamente 28 GRAN IDEA 4. La Tierra está cambiando continuamente 4.1 La geosfera de la Tierra cambia mediante procesos geológicos, hidrológicos, físicos, químicos, y biológicos que se explican por leyes universales Procesos geológicos internos Estos cambios pueden ser pequeños o grandes, continuos o esporádicos, y graduales o catastróficos. 29 GRAN IDEA 4. La Tierra está cambiando continuamente 4.2 La Tierra, como los otros planetas, se está todavía enfriando, aunque la desintegración radiactiva genera continuamente calor interno El calor fluye a través del interior de la Tierra y hacia el exterior sobre todo por convección, pero también mediante conducción y radiación. El flujo del calor de la 30 Tierra es como su sangre vital, gobernando sus movimientos internos. GRAN IDEA 4. La Tierra está cambiando continuamente 4.3 El interior de la Tierra está en constante movimiento, mediante los procesos de convección, con consecuencias importantes para la superficie La convección en el núcleo exterior líquido, rico en hierro, junto con la rotación del planeta alrededor de su eje, genera el campo magnético de la Tierra. Mediante la desviación del viento solar alrededor del planeta, el campo magnético lo evita alejándolo de la atmósfera de la Tierra. La convección en el manto sólido gobierna la mayoría de los procesos de la tectónica de placas, incluyendo la formación y movimientos de los continentes y de la corteza oceánica. 31 GRAN IDEA 4. La Tierra está cambiando continuamente 4.4 Las placas tectónicas de la Tierra incluyen la corteza rocosa y el manto más superior y se mueven lentamente unas con respecto a otras. La nueva placa oceánica se forma continuamente en las dorsales medio-oceánicas y otros centros de expansión, hundiéndose de vuelta al manto en las fosas oceánicas. Las placas tectónicas se mueven ininterrumpidamente a un ritmo de 10 cm. por año. 32 GRAN IDEA 4. La Tierra está cambiando continuamente 4.5 Muchos procesos geológicos activos ocurren en los bordes de placa Las interacciones entre las placas cambian las formas, tamaños y posiciones de los continentes y cuencas oceánicas, la situación de las cordilleras y cuencas montañosas, los patrones de circulación oceánica y el clima, las localizaciones de los terremotos y volcanes, y la distribución de recursos y organismos vivos 33 GRAN IDEA 4. La Tierra está cambiando continuamente 4.6 Los materiales de la Tierra toman diferentes formas de acuerdo con su ciclo a través de la geosfera Las rocas se forman a partir del enfriamiento del magma, la acumulación y consolidación de sedimentos, y la alteración de las rocas más antiguas por el calor, la presión, y los fluidos. Estos tres procesos forman las rocas ígneas, sedimentarias y metamórficas. 34 GRAN IDEA 4. La Tierra está cambiando continuamente 4.7 Los paisajes son el resultado de la interacción dinámica entre procesos que crean y hacen emerger nueva corteza y los que la destruyen y la deprimen Esta interacción está afectada por la gravedad, diferencias de densidad, la tectónica de placas, el clima, el agua, las acciones de los organismos vivos, y la resistencia de los materiales de la Tierra a la meteorización y erosión. 35 GRAN IDEA 4. La Tierra está cambiando continuamente 4.8 Los materiales rocosos meteorizados e inestables se erosionan en determinadas partes de la Tierra y se depositan en otras. Bajo la influencia de la gravedad las rocas caen ladera abajo. El agua, el hielo y el aire transportan sedimentos erosionados a cotas más bajas y finalmente al océano. 36 GRAN IDEA 4. La Tierra está cambiando continuamente 4.9 Las líneas de costa retroceden y avanzan a través de los continentes, depositando sedimentos que se convierten en las rocas sedimentarias del terreno Mediante procesos dinámicos de tectónica de placas y glaciaciones, el nivel del mar puede subir y bajar hasta cientos de metros. Estas fluctuaciones causan que las líneas de costa avancen y retrocedan centenares de kilómetros. Las capas rocosas superiores de la mayoría de los continentes se formaron cuando los ascensos del nivel del mar inundaron repetidamente los interiores de los continentes. 37 GRAN IDEA 5 La Tierra es el planeta agua 38 GRAN IDEA 5. La Tierra es el planeta agua 5.1 El agua se encuentra en la Tierra en todas partes, desde las alturas de la atmósfera a las profundidades del manto. Ya en la historia temprana de la Tierra, el agua superficial se acumuló mediante la desgasificación de su interior y la captura de parte del hielo extraterrestre. El vapor de agua en la atmósfera se condensó y se produjeron las primeras precipitaciones según se enfriaba el planeta. 39 GRAN IDEA 5. La Tierra es el planeta agua 5.2 El agua es esencial para la vida en la Tierra La Tierra es única en nuestro sistema solar, pues el agua ha coexistido en la superficie terrestre en tres fases (sólida, líquida y gas) durante miles de millones 40 de años, permitiendo el desarrollo y la evolución continua de la vida. GRAN IDEA 5. La Tierra es el planeta agua 5.3 La combinación de propiedades físicas y químicas únicas del agua es esencial para la dinámica de todos los sistemas de la Tierra Estas propiedades incluyen la manera en que el agua absorbe y desprende calor, refleja la luz del sol, se expande al congelarse, y disuelve otros minerales. 41 GRAN IDEA 5. La Tierra es el planeta agua 5.4 El agua juega un papel importante en muchos procesos internos profundos de la Tierra El agua permite a las rocas fundirse más fácilmente, generando una gran parte del magma que surge en las erupciones volcánicas en forma de lava. El agua facilita la alteración metamórfica de las rocas y es fundamental en los procesos de tectónica de placas. 42 GRAN IDEA 5. La Tierra es el planeta agua 5.5 El agua de la Tierra se recicla entre los reservorios de la atmósfera, escorrentía, lagos, océanos, glaciares, aguas subterráneas, y las profundidades del planeta La cantidad total de agua en la superficie de la Tierra ha permanecido prácticamente constante a lo largo del tiempo geológico, aunque su distribución entre los reservorios ha variado. 43 GRAN IDEA 5. La Tierra es el planeta agua 5.6 El agua modela los paisajes El fluir del agua en las zonas de escorrentía modela intensamente la superficie del terreno mediante la meteorización, erosión, transporte y deposición. El agua participa en la disolución y formación de los materiales de la Tierra. 44 GRAN IDEA 5. La Tierra es el planeta agua 5.7 El hielo es esencialmente un poderoso agente de meteorización y erosión El agua se expande al congelarse, agrietando y resquebrajando las rocas. El movimiento de los grandes glaciares puede pulimentar la superficie del terreno. El fluir del hielo de los glaciares cubre y altera inmensas áreas de los continentes durante las Glaciaciones. 45 GRAN IDEA 5. La Tierra es el planeta agua 5.8 El agua dulce es menos del 3% del agua de la superficie de la Tierra. La mayor parte del agua dulce está almacenada en los glaciares de la Antártida y Groenlandia. Menos del 1% del agua cercana a la superficie es agua líquida dulce potable, y aproximadamente el 99% de la misma está como agua 46 subterránea en los poros y fracturas, dentro del suelo, los sedimentos y las rocas. GRAN IDEA 6 La vida evoluciona en una Tierra dinámica y la modifica continuamente 47 GRAN IDEA 6. La vida evoluciona en una Tierra dinámica y la modifica continuamente 6.1 Los fósiles son la evidencia preservada de la vida antigua Los fósiles documentan la presencia de vida primitiva en la historia de la Tierra y su evolución posterior a lo largo de miles de millones de años. 48 GRAN IDEA 6. La vida evoluciona en una Tierra dinámica y la modifica continuamente 6.2 La evolución, incluyendo el origen y extinción de las especies, es un proceso natural y en desarrollo Los cambios en la Tierra y sus ecosistemas determinan la supervivencia de individuos, poblaciones y especies. Como resultado de los procesos dinámicos de la Tierra, la vida se ha adaptado mediante la evolución a los nuevos nichos, diversos y siempre cambiantes. 49 GRAN IDEA 6. La vida evoluciona en una Tierra dinámica y la modifica continuamente 6.3 La diversidad biológica, pasada y presente, es enorme y aún no descubierta en su totalidad Continuamente se están encontrando e identificando nuevas especies de organismos vivos y fósiles. Toda esta biodiversidad está interrelacionada mediante la evolución. 50 GRAN IDEA 6. La vida evoluciona en una Tierra dinámica y la modifica continuamente 6.4 A lo largo del curso de la historia de la Tierra han surgido formas de vida y ecosistemas más complejos Esta complejidad ha emergido asociada a adaptaciones a nuevos hábitats en constante transformación. Pero no toda la evolución causa una mayor complejidad; los organismos que se adaptan a ambientes locales cambiantes también pueden llegar a ser más simples. 51 GRAN IDEA 6. La vida evoluciona en una Tierra dinámica y la modifica continuamente 6.5 Los microorganismos dominaron la biosfera primitiva de la Tierra y aún hoy continúan siendo el grupo de organismos más extendido, abundante y diverso del planeta Los microbios cambian la química de la superficie de la Tierra y juegan un papel crítico en el ciclo de los nutrientes en la mayoría de los ecosistemas. 52 GRAN IDEA 6. La vida evoluciona en una Tierra dinámica y la modifica continuamente 6.6 Las extinciones masivas ocurren cuando las condiciones globales cambian más rápido que la adaptación de un gran número de especies Las extinciones masivas suelen ir seguidas por la aparición de muchas nuevas especies, después de millones de años en los que las que sobreviven evolucionan y llenan los nichos desocupados. 53 GRAN IDEA 6. La vida evoluciona en una Tierra dinámica y la modifica continuamente 6.7 Las particulares formas de vida que existen hoy, incluyendo los humanos, son un resultado único de la historia de los sistemas de la Tierra Si esta historia hubiera sido tan solo ligeramente diferente, las formas de vida actual podrían ser totalmente distintas y los humanos podrían no haber evolucionado nunca. 54 GRAN IDEA 6. La vida evoluciona en una Tierra dinámica y la modifica continuamente 6.8 La vida cambia las propiedades físicas y químicas de la geosfera, hidrosfera y atmósfera de la Tierra Los organismos vivos produjeron la mayor parte del oxígeno de la atmósfera mediante fotosíntesis y proveyeron el material sustancial de los combustibles fósiles y muchas rocas sedimentarias. El registro fósil proporciona un medio para comprender todos estos cambios. 55 GRAN IDEA 6. La vida evoluciona en una Tierra dinámica y la modifica continuamente 6.9 La vida ocupa un amplio rango de ambientes de la Tierra, incluyendo los ambientes extremos Algunos microbios viven en las rocas a kilómetros bajo la superficie, en el hielo glaciar, y en las emisiones submarinas donde los fluidos termales escapan de la corteza oceánica. Algunos de estos ambientes pueden ser similares a las condiciones en las que se originó la vida y a los ambientes que existen en otros planetas y lunas. 56 GRAN IDEA 7 La vida evoluciona en una Tierra dinámica y la modifica continuamente 57 GRAN IDEA 7. La vida evoluciona en una Tierra dinámica y la modifica continuamente 7.1 La Tierra es nuestro hogar. Sus recursos forjan civilizaciones, impulsan la exploración, e inspiran los anhelos humanos que incluyen arte, literatura y ciencia Dependemos de la Tierra para nuestro sustento, confort, lugares para vivir y desenvolvernos, e inspiración espiritual. 58 GRAN IDEA 7. La vida evoluciona en una Tierra dinámica y la modifica continuamente 7.2 La Geología afecta la distribución y desarrollo de las poblaciones humanas Las poblaciones humanas se han concentrado históricamente en sitios que son geológicamente ventajosos para el comercio, la producción de alimentos y otros aspectos de la civilización. 59 GRAN IDEA 7. La vida evoluciona en una Tierra dinámica y la modifica continuamente 7.3 Los recursos naturales son limitados. Los recursos naturales de la Tierra proporcionan la base para cubrir todas las necesidades físicas de la sociedad humana. La mayor parte son no-renovables a escalas de tiempo humano y muchos de ellos están disminuyendo críticamente. 60 GRAN IDEA 7. La vida evoluciona en una Tierra dinámica y la modifica continuamente 7.4 Los recursos están distribuidos desigualmente por el planeta La distribución de los recursos es el resultado de cómo y dónde ocurrieron los procesos geológicos en el pasado, y tiene implicaciones sociales, económicas y políticas extremadamente importantes. 61 GRAN IDEA 7. La vida evoluciona en una Tierra dinámica y la modifica continuamente 7.5 Los recursos del agua son esenciales para la agricultura, fabricación, la producción de energía y la vida. Los científicos y los ingenieros de la Tierra localizan y gestionan nuestros recursos de agua dulce, de reservas limitadas. En muchos lugares, los humanos agotamos las aguas subterráneas y superficiales más rápido de lo que se renuevan. Una vez que el agua dulce se ha contaminado, su calidad es difícil de restaurar. 62 GRAN IDEA 7. La vida evoluciona en una Tierra dinámica y la modifica continuamente 7.6 El suelo, las rocas y los minerales proporcionan los metales y otros materiales esenciales para la agricultura, fabricación, y construcción El suelo se desarrolla lentamente a partir de la roca meteorizada, y su erosión amenaza la agricultura. Los minerales y los metales se concentran a menudo en depósitos de interés económico muy específicos. La localización y explotación minera de estos depósitos proporcionan las materias primas para gran parte de nuestra industria. Muchos dispositivos electrónicos y mecánicos requieren específicamente metales y minerales raros y exclusivos de reservas limitadas. 63 GRAN IDEA 7. La vida evoluciona en una Tierra dinámica y la modifica continuamente 7.7 Los científicos y los ingenieros de la Tierra desarrollan nuevas tecnologías para extraer recursos mientras reducen la contaminación, los residuos y la degradación de los ecosistemas causada por la extracción. Por ejemplo ,la recuperación del terreno puede restaurar parcialmente ambientes superficiales aprovechando la minería a cielo abierto. 64 GRAN IDEA 7. La vida evoluciona en una Tierra dinámica y la modifica continuamente 7.8 El petroleo y el gas natural son recursos únicos fundamentales, en muchos aspectos, para la vida actual Son los precursores de los compuestos químicos utilizados para hacer numerosos productos, tales como plásticos, textiles, medicamentos y fertilizantes. Las fuentes del petróleo son necesarias para fabricar la mayor parte de los productos industriales. 65 GRAN IDEA 7. La vida evoluciona en una Tierra dinámica y la modifica continuamente 7.9 Los combustibles fósiles y el uranio proporcionan actualmente la mayor parte de los recursos energéticos Los combustibles fósiles, tales como el carbón, el petróleo y el gas natural, tardan en formarse desde decenas a cientos de millones de años. 66 GRAN IDEA 7. La vida evoluciona en una Tierra dinámica y la modifica continuamente 7.10 Los científicos de la Tierra ayudan a un avance de la sociedad hacia una mayor sostenibilidad Las fuentes renovables de energía, tales como la solar, eólica, hidroeléctrica y geotérmica se encuentran en desarrollo. Reemplazarán a los combustibles fósiles, según estos vayan siendo más escasos, y su recuperación de la Tierra sea más costosa y no deseada debido a los daños medioambientales. Los científicos de la Tierra fomentan la cooperación global y una gestión basada en la ciencia, que puede ayudar a asegurar la disponibilidad de recursos para futuras generaciones. 67 GRAN IDEA 8 Los riesgos naturales suponen riesgos para los humanos 68 GRAN IDEA 8. Los riesgos naturales suponen riesgos para los humanos 8.1 Los riesgos naturales son el resultado de los procesos naturales de la Tierra Estos riesgos incluyen terremotos, tsunamis, huracanes, inundaciones, sequías, deslizamientos, erupciones volcánicas, eventos meteorológicos extremos, incendios inducidos por rayos, hundimientos, erosión costera, e impactos de cometas y asteroides 69 GRAN IDEA 8. Los riesgos naturales suponen riesgos para los humanos 8.2 Los riesgos naturales modelan la historia de las sociedades humana Estos eventos pueden alterar de manera importante las poblaciones humanas y ser la causa de migraciones. El riesgo asociado a ellos es aún mayor cuando las poblaciones se expanden a áreas 70 vulnerables o se concentran en áreas ya habitadas GRAN IDEA 8. Los riesgos naturales suponen riesgos para los humanos 8.3 Las actividades humanas puede influir en la frecuencia e intensidad de algunos riesgos naturales Estos riesgos incluyen inundaciones, deslizamientos, sequías, incendios forestales, y erosión. 71 GRAN IDEA 8. Los riesgos naturales suponen riesgos para los humanos 8.4 Estos peligrosos eventos pueden ser repentinos o graduales Varían desde eventos súbitos como terremotos y erupciones volcánicas explosivas, a fenómenos más graduales tales como sequías, que pueden durar décadas o más tiempo. Los cambios causados por procesos continuos, tales como la erosión y la subsidencia del terreno, pueden también causar riesgos para las poblaciones 72 humanas, así como el riesgo incrementado de inundación en New Orleáns. GRAN IDEA 8. Los riesgos naturales suponen riesgos para los humanos 8.5 Los riesgos naturales pueden ser en origen locales o globales Los riesgos naturales pueden producir impactos en zonas distantes debido a la interconexión de las sociedades humanas y los sistemas de la Tierra. Por ejemplo una erupción volcánica en el Océano Pacífico puede afectar el Clima en todo el globo. 73 GRAN IDEA 8. Los riesgos naturales suponen riesgos para los humanos 8.6 Los científicos de la Tierra están continuamente mejorando las estimaciones sobre dónde y cómo ocurrirán los riesgos naturales Este análisis se realiza mediante la monitorización continua de la Tierra, incrementando nuestra comprensión de los procesos físicos que sustentan sus cambios y desarrollando modelos científicos que pueden explicar las observaciones científicas relacionadas con los riesgos 74 GRAN IDEA 8. Los riesgos naturales suponen riesgos para los humanos 8.7 Los humanos no podemos eliminar los riesgos naturales, pero podemos comprometernos en actividades que reduzcan sus impactos La pérdida de vidas, el daño a las propiedades y los costes económicos pueden reducirse, identificando los lugares de alto riesgo y reduciendo la densidad de población y las actividades sociales en ellos, mejorando los métodos de construcción, desarrollando sistemas de alerta, y reconociendo cómo el comportamiento humano influye en la previsión y la respuesta. 75 GRAN IDEA 8. Los riesgos naturales suponen riesgos para los humanos 8.8 Un público instruido en Ciencias de la Tierra es esencial para reducir la peligrosidad de los riesgos naturales Esta alfabetización conlleva la promoción de la concienciación de la comunidad sobre los riesgos naturales y el desarrollo de políticas científicamente informadas que reduzcan el riesgo. 76 GRAN IDEA 9 Los humanos alteran considerablemente la Tierra 77 GRAN IDEA 9. Los humanos alteran considerablemente la Tierra 9.1 Las actividades humanas cambian considerablemente las pautas de muchos procesos de la superficie de la Tierra La Humanidad se ha convertido en un agente geológico que debe ser tenido en cuenta al igual que los procesos naturales en cualquier intento de comprender el funcionamiento de los sistemas de la Tierra. Según se incrementan la población humana y el consumo per cápita de recursos naturales, también lo hacen nuestros impactos sobre los sistemas de la Tierra. 78 GRAN IDEA 9. Los humanos alteran considerablemente la Tierra 9.2 Los científicos de la Tierra utilizan el registro geológico para distinguir las influencias humanas de las naturales en los sistemas de la Tierra Las evidencias de las influencias naturales y humanas en los procesos de la Tierra se encuentran en los testigos de sondeo del hielo y en los suelos y sedimentos de lagos, estuarios y océanos. 79 GRAN IDEA 9. Los humanos alteran considerablemente la Tierra 9.3 Los humanos causamos el cambio climático global mediante el consumo de combustibles fósiles, los cambios en el uso de las tierras, las prácticas agrarias y los procesos industriales Las consecuencias del cambio climático global incluyen la fusión de los glaciares y el permafrost, el aumento del nivel del mar, el incremento de los incendios forestales, más eventos meteorológicos extremos, y la alteración de los ecosistemas globales 80 GRAN IDEA 9. Los humanos alteran considerablemente la Tierra 9.4 Los humanos influimos en la calidad, disponibilidad y distribución del agua de la Tierra mediante la modificación de las escorrentías, lagos y aguas subterráneas Las estructuras de ingeniería, tales como canales, presas y diques alteran considerablemente la distribución de agua y sedimentos. La contaminación de las corrientes de agua residuales, prácticas agrarias, y procesos industriales reducen la calidad del agua. El uso excesivo del agua para la generación de energía eléctrica y la agricultura reduce su disponibilidad para el consumo como agua 81 potable. GRAN IDEA 9. Los humanos alteran considerablemente la Tierra 9.5 Las actividades humanas alteran la superficie natural del terreno Los humanos utilizan más de un tercio de la superficie del terreno no cubierta por el hielo para obtener o cultivar sus alimentos. El aprovechamiento de las tierras está transformando grandes áreas del terreno, incluyendo delicados ecosistemas, tales como los humedales. Estos cambios en la superficie del terreno producen impactos en muchos procesos de la Tierra, tales como la recarga de las aguas subterráneas o los patrones meteorológicos 82 GRAN IDEA 9. Los humanos alteran considerablemente la Tierra 9.6 Las actividades humanas aceleran la erosión del terreno Actualmente, la pauta de erosión global del terreno causada por las actividades humanas excede a la de todos los procesos naturales en un factor de diez. Estas actividades incluyen la pavimentación urbana, eliminación de la vegetación, minería superficial, el desvío de las aguas de escorrentía, y una mayor acidez de las lluvias. 83 GRAN IDEA 9. Los humanos alteran considerablemente la Tierra 9.7 Las actividades humanas alteran considerablemente la biosfera La Tierra está experimentando una disminución global de la biodiversidad, una extinción masiva moderna, debida a la pérdida de área habitable y a la alta pauta de cambio medioambiental causada por las actividades humanas. Las tasas de extinciones son ahora comparables a las de las extinciones masivas del 84 pasado geológico. GRAN IDEA 9. Los humanos alteran considerablemente la Tierra 9.8 Los científicos de la Tierra documentan y procuran comprender los impactos de la actividad humana en el cambio climático en cortos y largos lapsos de tiempo Muchos de estos impactos sobre los sistemas de la Tierra no son reversibles a escala de tiempo humana, pero a través de la cooperación sus impactos sobre las generaciones futuras pueden reducirse e incluso revertirse. 85 GRAN IDEA 9. Los humanos alteran considerablemente la Tierra Un público alfabetizado en Ciencias de la Tierra, informado mediante una comprensión científica actual y correcta, es crucial para promover una buena gestión, políticas bien fundamentadas, y cooperación internacional La educación en Ciencias de la Tierra es importante para los individuos de todas las edades, formación y nacionalidades 86 Comité Organizador de ESLI (PACT in Spanish) Michael Wysession, Chair (Washington University) John Taber, Co-Chair (Incorporated Research Institutions for Seismology) David A. Budd (University of Colorado) Karen Campbell (National Center for Earth-surface Dynamics) Martha Conklin (University of California, Merced) Nicole LaDue (National Science Foundation) Gary Lewis (Geological Society of America) Robert Raynolds (Denver Museum of Nature & Science) Robert Ridky (U.S. Geological Survey) Robert Ross (Paleontological Research Institution) Barbara Tewksbury (Hamilton College) Peter Tuddenham (College of Exploration) www.earthscienceliteracy.org Visite www.earthscienceliteracy.org para futuras revisiones y cambios de este documento, para revisar la documentación del proceso utilizado en su elaboración, o para conocer la lista actualizada de socios. La Iniciativa de Alfabetización en Ciencias de la Tierra está financiada por la Nacional Science Foundation (EAR0832415, EAR-0832418, EAR-0832430). Diseño: Johanna Adams, Geo Prose. Mayo 2009 Versión en español: Jesús Martínez-Frías Centro de Astrobiología, CSIC-INTA TIERRA: Red Temática de Ciencias de la Tierra . http://tierra.rediris.es Agosto 2009 87
