Ciencias de la Tierra y del Medio Ambiente

Ecología. Impacto ambiental. Recursos energéticos. Riesgos geológicos. Biosfera. Propiedades del agua. Recursos hídricos. Atmósfera. Clima. Ecosistema

  • Enviado por: Alvaro De Francisco
  • Idioma: castellano
  • País: España España
  • 24 páginas
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EL MEDIO AMBIENTE

LA ECOLOGÍA MODERNA Y LA NECESIDAD DE MODELOS

Un modelo es una simplificación que imita los fenómenos del mundo real, de modo que puedan comprenderse las situaciones complejas y sea posible hacer predicciones sobre ellas. Un buen modelo utiliza los elementos clave que pueden variar en una situación particular (variables), así como sus interacciones. Los científicos revisan continuamente sus modelos tratando de lograr una mayor aproximación entre la teoría y la realidad, y así aumentar la precisión de las predicciones. Es importante no olvidar que un modelo no es la realidad, sino una representación que nunca coincide exactamente con ella, pues siempre omite algún elemento. Dependiendo de cuál sea la finalidad del modelo y cuál el tipo de predicción que se pretenda hacer, se tendrán en cuenta unas variables y se desecharán otras. Así, un bosque de pinos será modelado de diferente manera por una empresa de explotación maderera que por una empresa de investigación biológica sobre las plagas. Los modelos más simples pueden ser verbales (frases concisas) o gráficos. Los más elaborados (modelos formales) se basan en formulaciones matemáticas. Actualmente se dispone de muchos programas informáticos idóneos para establecer las ecuaciones que asocian las variables del modelo entre sí, y así realizar simulaciones. La simulación informática permite modificar los valores de diversas variables, para observar el resultado (solución de las ecuaciones). Si el modelo es válido, ayudará a tomar decisiones en el mundo real.

ALGUNAS NOCIONES SOBRE SISTEMAS

Un sistema es un conjunto de partes o de acontecimientos que son independientes e interaccionan, por lo que puede ser considerado como un todo sencillo. La teoría de los sistemas es una forma de pensamiento acerca del mundo, un enfoque para desarrollar modelos de forma globalizadora. Una consecuencia importante de considerar la realidad como una serie de sistemas es la observación de las denominadas propiedades emergentes. Según estas, los componentes de un sistema están combinados para producir un conjunto funcional en el que surgen propiedades nuevas que no pueden ser previstas a partir del estudio de los distintos componentes por separado, o que están desacopladas de la unidad global. En resumen, “el todo es más que la suma de las partes”.

Existen diversas formas de clasificar los sistemas. Se trata de los sistemas abiertos y de los sistemas cibernéticos.

  • Sistemas abiertos

  • Un sistema abierto recibe entradas del ambiente exterior y las modifica para producir salidas. Para continuar funcionando, los sistemas abiertos necesitan siempre nuevas entradas. La forma más fácil de esquematizar un sistema de este tipo es mediante el modelo de caja negra:

    Entradas Sistema Salidas

    Una caja negra toma algo del exterior (entrada) y mediante manipulaciones desconocidas lo modifica hasta lograr una cosa diferente, que emite (salida). Los ecosistemas también son sistemas abiertos en los que continuamente entran y salen cosas, aunque la apariencia general y las funciones básicas permanecen constantes durante largos períodos. Se denomina componentes o elementos del sistema a las partes o piezas que lo integran. Cuando un científico descubre las relaciones que hay entre los componentes de un sistema, los agrupa. Estos grupos relacionados se llaman subsistemas.

  • Sistemas cibernéticos

  • Un sistema cibernético se caracteriza porque presenta un cierto grado de autorregulación o de autocontrol, ya que la salida puede influir sobre la entrada mediante un mecanismo llamado retroalimentación. La idea básica de la retroalimentación consiste en que parte de la salida del sistema se utiliza para controlar parte de la entrada futura. Los sistemas cibernéticos presentan, por lo general, un punto de partida o estado ideal, en el cual se apoya el sistema. Un mecanismo de retroalimentación negativa determina el reajuste continuo del punto de partida, de forma que si el sistema se separa de esa referencia, o por exceso o por defecto, el mecanismo de retroalimentación lo devuelve al estado inicial. Los sistemas cibernéticos también pueden contar con una retroalimentación positiva, que tiende a separarlos cada vez más del punto de partida.

  • Los sistemas biológicos

  • Todos los sistemas biológicos (células, sistemas orgánicos, organismos, poblaciones o ecosistemas) son necesariamente, sistemas abiertos. Para mantenerse vivo el sistema debe tomar energía y en muchos casos materia del exterior. También debe liberar el calor que se genera en los procesos químicos como la respiración. Sin embargo cada nivel de un sistema biológico abierto contiene sistemas cibernéticos que operan en él y que le proporcionan características exclusivas. De esta manera, una célula es un sistema abierto, puesto que de forma constante obtiene alimentos del exterior y elimina deshechos metabólicos, como la membrana celular, que controlan la entrada y la salida de sustancias.

    EL SISTEMA “PLANETA TIERRA”

    Podemos considerar la Tierra como un sistema abierto que recibe un flujo continuo de radiación solar y que emite al espacio calor. Dentro del sistema terrestre podemos diferenciar varios subsistemas que interaccionan: atmósfera, geosfera, hidrosfera y biosfera. También posee subsistemas cibernéticos, como sus puntos de partida y bucles de retroalimentación. El máximo grado de relación lo tienen la biosfera respecto a todos los demás subsistemas, ya que integra todos los seres vivos, el medio físico en que habitan y el conjunto de relaciones que se dan entre ellos. La geosfera proporciona el sustrato y la fuente de nutrientes orgánicos a los ecosistemas terrestres; la hidrosfera a los acuáticos, y la atmósfera interacciona con la biosfera en cuanto a intercambios gaseosos se refiere. Todos los componentes de sistema Tierra se relacionan de una u otra forma en un equilibrio dinámico, de manera que el cambio en un subsistema repercute sobre los demás. Esto se puede ilustrar con algunos ejemplos:

    • La regulación del clima terrestre, en la que intervienen todos los subsistemas, pero especialmente la atmósfera y la hidrosfera.

    • El ciclo del agua, que recorre la atmósfera, la hidrosfera, la geosfera y la biosfera mediante sucesivos cambios en su estado físico.

    Algunos autores han desarrollado un modelo de la Tierra conocido como “hipótesis Gaia”. Según este modelo la Tierra es un superecosistema con numerosas funciones que interaccionan, y con mecanismos de retroalimentación, que modelan las temperaturas extremas y mantienen relativamente constante la composición química de la atmósfera y de los océanos.

    LAS RELACIONES ENTRE EL SER HUMANO Y LA NATURALEZA

    EVALUACIÓN DE IMPACTO AMBIENTAL

    Los estudios de impacto ambiental (EIA) son mecanismos de evaluación de un proyecto (carreteras, aeropuertos, fábricas, repoblaciones, etc.) en cualquiera de sus fases. El estudio comienza con la definición de los objetos del mismo, continúa con la planificación de la actividad y llega a un proyecto constructivo a partir del cual se puede ejecutar la obra. Las evaluaciones de impacto ambiental constituyen una técnica generalizada en todos los países industrializados. Constituyen la herramienta más eficaz para evitar los atentados contra la naturaleza, ya que proporcionan una mayor fiabilidad y confianza a las decisiones que deban adoptarse, al poder elegir, entre las diferentes alternativas posibles, aquella que mejor salvaguarde los intereses generales desde una perspectiva global e integrada y tenga en cuenta todos los efectos derivados de la actividad proyectada.

    El real decreto de Septiembre de 1988 define la Evaluación de Impacto Ambiental (EIA) como un estudio que se realiza para identificar, predecir e interpretar, así como para prevenir, las consecuencias o efectos ambientales que determinadas acciones, planes, programas proyectos pueden causar a la salud y al bienestar humanos y al entorno. Un estudio de impacto ambiental debe:

    • Identificar los componentes del medio y las acciones que puedan afectarlos.

    • Predecir los efectos que la ejecución del proyecto tendrá sobre los componentes del medio.

    • Prevenir las consecuencias negativas de las acciones que se lleven a cabo en la ejecución del proyecto.

    Los estudios de evaluación de impacto ambiental tienen cuatro funciones básicas:

    • El conocimiento de los posibles impactos que una acción determinada pueda ocasionar sobre el medio.

    • La coordinación de los impactos ambientales, contemplada desde un punto de vista global, pero abarcando los distintos aspectos.

    • La flexibilidad en lo que respecta a la aplicación de la legislación general y una mejor adaptabilidad hacia las necesidades ambientales.

    • El consenso derivado del diálogo con los grupos sociales, el cual, a su vez, se posibilita a partir del conocimiento de todos los aspectos de la acción.

    ¿QUÉ ACTIVIDADES NECESITAN UN ESTUDIO DE IMPACTO AMBIENTAL?

    • Las refinerías de petróleo crudo e instalaciones de gasificación y licuefacción.

    • Las centrales térmicas de potencia superior a 300 MW, centrales y reactores nucleares.

    • Las instalaciones de almacenamiento o eliminación de residuos radiactivos.

    • Las instalaciones siderúrgicas.

    • Las instalaciones de extracción, tratamiento, manipulación y transformación de amianto.

    • Las plantas químicas integradas.

    • Las nuevas autopistas, autovías, ferrocarriles y aeropuertos.

    • Los puertos comerciales y vías navegables.

    • Las plantas de residuos tóxicos y peligrosos por incineración, tratamiento físico-químico o almacenamiento en depósitos de seguridad.

    • Las presas hidroeléctricas o de abastecimiento.

    • Las repoblaciones forestales.

    • Las explotaciones mineras.

    ASPECTOS QUE DEBEN ESTAR INCLUIDOS EN EL ESTUDIO DE IMPACTO AMBIENTAL

    Medio físico:

    • Geología y geomorfología.

    • Litología.

    • Atmósfera.

    • Hidrología.

    • Suelos.

    • Vegetación.

    • Fauna.

    • Ecosistemas especiales.

    • Paisaje.

    Medio socioeconómico:

    • Situación socioeconómica.

    • Población.

    • Sector primario.

    • Sector secundario.

    • Sector terciario.

    • Recursos culturales e históricos.

    • Ordenación del territorio.

    • Colaboración ciudadana.

    • Marco jurídico.

    • Conflictos sociales.

    FASES EN LA REALIZACIÓN DEL EIA

    Existe todo un procedimiento administrativo en la evaluación de impacto ambiental mediante el cual se concede la autorización para la implantación de determinadas actividades que pueden causar contaminación o impactos negativos sobre el medio ambiente. Este procedimiento administrativo contiene varias fases de consultas entre la Administración y el promotor, que dan lugar a la redacción del estudio de impacto ambiental, que luego será publicado. Cualquier persona o entidad pueden exponer las alegaciones oportunas. Este estudio finaliza con la Declaración de Impacto Ambiental, en donde se señalará la conveniencia o no de realizar las actividades objeto del estudio.

    MÉTODOS DE IDENTIFICACIÓN Y EVALUACIÓN DE IMPACTOS

    Existen muchos métodos de identificación y evaluación de impactos. Algunos son los siguientes:

  • Lista de chequeo

  • Es un método de identificación bastante simple. Debe utilizarse, especialmente, en evaluaciones preliminares. Los impactos del proyecto objeto de estudio se comparan con los impactos relacionados en la lista de chequeo y con sus actividades conexas. Es un método de identificación cualitativo y sirve sólo para un análisis previo.

  • Matrices

  • Son unos cuadros de doble entrada, en los que figuran, por un lado, los elementos del medio ambiente y, por otro, las acciones que pueden alterarlo.

    • Matriz de Leopold: esta matriz fue el primer método de evaluación de impacto ambiental. Es una matriz en la que las entradas, según columnas, son acciones del hombre que pueden alterar el medio ambiente, y las entradas, según filas, son características del medio (factores ambientales) que pueden ser alteradas. Un primer paso para la utilización de la matriz de Leopold consiste en la identificación de las interacciones existentes, para lo cual se consideran primero todas las acciones (columnas) que pueden tener lugar dentro del proyecto en cuestión. Posteriormente, y para cada acción, se consideran todos los factores ambientales, trazando una diagonal en la cuadrícula correspondiente a la columna (acción) y fila (factor) considerados. Una vez hecho esto para todas las acciones, se tendrán marcadas las cuadrículas que representan las interacciones (o efectos) que se deben tener en cuenta. Una vez que se han marcado todas las cuadrículas que representan impactos posibles se procede a la evaluación individual de los más importantes. Cada cuadrícula admite dos valores:

    • Magnitud, según un número del 1 al 10, en la que el 10 corresponde a la alteración máxima provocada en el factor ambiental considerado, y el 1, a la mínima.

    • Importancia (ponderación), que representa el impacto considerado en el resto de los impactos.

  • Sistemas cuantitativos

    • Sistema Battelle: es un modelo utilizado por la Agencia del Medio Ambiente de los Estados Unidos para la planificación y la gestión del agua. Por un lado, este método puede medir el impacto ambiental de los proyectos y, por otro, puede servir para planificar a medio y largo plazo proyectos con el mínimo impacto posible. Se basa en la definición de una lista de indicadores de impacto. Este método establece un chequeo de 78 parámetros, agrupados en 18 componentes ambientales. Los parámetros ambientales, valorados entre 0 y 10, son representados en curvas, que corresponden a los índices de calidad ambiental. Mil unidades se distribuyen entre los 78 parámetros según su importancia relativa. La suma de los productos entre los parámetros y los índices de calidad ambiental representa el impacto global del proyecto.

    • Métodos cartográficos: no son en sí técnicas de cuantificación, sino técnicas de localización de los posibles impactos o de valoración de los recursos existentes en áreas determinadas. Estas técnicas son complementarias y forman parte de las presentaciones y explicaciones públicas de los impactos.

    RECURSOS ENERGÉTICOS. EL IMPACTO DE LA

    EXPLOTACIÓN DE LOS RECURSOS

    LOS RECURSOS ENERGÉTICOS

    Los recursos energéticos que utilizamos tienen su origen en la fuerza de la gravedad y en las reacciones nucleares. Se denomina energía primaria a la energía utilizada tal y como se obtiene de la naturaleza. Casi toda la energía primaria es convertida a otras formas de energía (electricidad y combustibles líquidos) para facilitar su uso y transporte. Estas formas de energía que son utilizables para al consumo se denominan energías finales o secundarias.

  • Energías renovables y no renovables

  • Se consideran energías no renovables aquellos recursos energéticos, como los combustibles fósiles o los isótopos radiactivos, que no se renuevan al mismo ritmo que se consumen. La energía solar, la energía hidráulica en los ríos, el viento, la energía geotérmica, la energía de los océanos y los biocombustibles, por el contrario, son energías renovables, y se suelen denominar también energías blandas o alternativas por contraste con los combustibles fósiles.

    EL CARBÓN

    El carbón es el combustible fósil más abundante. Se ha formado prácticamente en todos los continentes y en todas las épocas geológicas, aunque las condiciones más adecuadas para su formación se dieron en el periodo Carbonífero (hace 347 a 280 millones de años). Sólo se ha explotado una pequeña parte de las reservas. El carbón se formó por la acumulación de restos vegetales en ambientes sedimentarios. Los lugares más favorables han sido las cuencas sedimentarias en las que grandes acumulaciones de restos vegetales quedaban rápidamente sepultadas bajo sedimentos. El valor del carbón está determinado fundamentalmente por la cantidad de energía que almacena, que depende del grado de enterramiento y del calor que ha soportado. Generalmente, cuanto más carbón contiene, más energía almacena. Los geólogos clasifican el carbón en tres grandes tipos de calidad o rangos en función de su contenido en energía o en carbón. El lignito, contiene alrededor del 70% de carbono; la hulla tiene alrededor del 80% de carbono y la antracita tiene alrededor del 90 al 95% de carbono.

    EL PETRÓLEO Y EL GAS

    El petróleo y el gas natural se originan al descomponerse los organismos atrapados en los sedimentos de los fondos marinos. El proceso de descomposición produce moléculas compuestas principalmente por carbono e hidrógeno combinados de varias formas. La más simple es el metano (CH4). Para la formación de un yacimiento de petróleo o gas son necesarias tres condiciones:

    • Una roca madre, o roca sedimentaria de grano fino en la que se descompone la materia orgánica.

    • Una roca almacén, hasta la que emigra el petróleo una vez formado.

    • Una trampa, que es una estructura impermeable que retiene el petróleo e impide que entre en contacto con la atmósfera.

    El petróleo y el gas sufren un proceso de maduración al envejecer y se rompen para formar hidrocarburos más sencillos y ligeros, especialmente a altas temperaturas. Las trampas consisten generalmente en una roca almacén, porosa, limitada por una roca de sellado, impermeable, que impide el ascenso de los hidrocarburos.

  • El petróleo

  • Se distinguen vario tipos de petróleo dependiendo de su densidad. La clasificación se basa en un índice directamente relacionado con ella, denominado grados API. Este índice permite diferenciar petróleos ligeros (más de 30 grados API), intermedios (entre 22 y 30), y pesados (entre 15 y 20). La explotación geológica ha permitido identificar todas las grandes cuencas sedimentarias ricas en petróleo. Pero es difícil determinar con precisión cuanto queda. Los avances tecnológicos pueden hacer posible la extracción del petróleo de algunos yacimientos que actualmente no son rentables, pero estos también se agotarán.

  • El gas natural

  • El gas natural está formado por metano, etano, propano y butano. Si sólo está formado por metano recibe el nombre de gas seco, mientras que si posee cantidades superiores al 4,5% de etano y gases más pesados se denomina gas húmedo. Es un producto de fácil uso, con un coste moderado, y menos contaminante que los otros combustibles fósiles.

    LA ENERGÍA NUCLEAR

    La energía nuclear se obtiene cuando se convierte la masa en energía. Hay dos procedimientos posibles para ello: la fisión y la fusión. La fisión rompe algunos átomos de gran tamaño, mientras que la fusión une pequeños átomos. En los dos tipos de reacciones se desprende energía.

  • La energía de fisión

  • En la fisión nuclear se produce energía bombardeando con neutrones el núcleo de un isótopo de uranio (el combustible), para dividirlo produciendo isótopos más ligeros y nuevos neutrones. Si este proceso se realiza de forma controlada se produce una reacción en cadena que genera mucho calor. El calor producido en los reactores de fisión es utilizado para evaporar agua y generar electricidad a través de una turbina de vapor. La generación de electricidad en una central nuclear no produce contaminantes atmosféricos, aunque sí mucho calor, que debe disiparse hacia el medio ambiente, generalmente mediante la transferencia a los ríos o a las aguas marinas. Otro problema importante es la generación de residuos muy radiactivos que siguen siendo tóxicos durante miles de años.

  • La energía de fusión

  • La fusión nuclear consiste en unir dos núcleos atómicos ligeros para formar uno más pesado, liberando energía. La dificultad para utilizar energía de fusión está en crear, mantener y controlar el proceso de la reacción. Se necesitan altas presiones, altas temperaturas y un sistema que contenga el combustible durante el tiempo suficiente para que se produzca la fusión antes de que pueda fundirse y dispersarse en forma de vapor. El proceso de fusión no genera residuos radiactivos y se puede considerar una energía limpia.

    LA ENERGÍA HIDROELÉCTRICA

    La energía hidráulica se basa en el movimiento del agua entre dos puntos situados a distinto nivel. Las fuerza del agua fue utilizada para mover maquinas en el pasado y ahora se aprovecha principalmente para la generación de electricidad en las centrales hidroeléctricas. El desarrollo de la energía hidroeléctrica evitaría un alto consumo de combustibles fósiles en muchos países. La contrapartida serían los problemas creados por la construcción de grandes presas, que pueden tener un importante impacto ambiental. Una alternativa a los grandes embalses es disponer varias minicentrales a lo largo del curso de los ríos. Las minicentrales son más fáciles de construir que las grandes presas y no requieren embalsar grandes masas de agua.

    LA ENERGÍA EÓLICA

    Actualmente puede ser muy competitiva para la generación de electricidad, sobretodo en algunas circunstancias en la que las altas inversiones iniciales permiten obtener luego energía gratis gratuita. Debido a la variación de los vientos es necesario disponer de sistemas de almacenamiento de energía que regulen el suministro en función de la energía generada y la demanda. Este tipo de energía se perfila, por tanto, como un complemento a otras fuentes. Aunque es limpia y relativamente barata, no está exenta de impacto medioambientales.

    LA ENERGÍA DE LOS OCEANOS

    Los océanos contienen una gran cantidad de energía que es posible aprovechar. Dicha energía procede principalmente de las mareas, de las olas, de las corrientes y de las diferencias de temperatura entre distintas capas de agua.

    • Las mareas producen energía debido a la diferencia de altura del agua entre la bajamar y la pleamar.

    • Las olas producen un movimiento que hasta ahora sólo se ha empleado para generar la electricidad que hace funcionar a pequeñas boyas de navegación.

    • Las corrientes oceánicas tienen un gran potencial de energía, pero son difíciles de aprovechar al ser muy pocas las que están concentradas y son suficientemente veloces.

    • La conversión térmica consiste en el aprovechamiento de la diferencia de temperatura entre las capas superficiales calientes y las profundas más frías de los océanos.

    LA ENERGÍA SOLAR

    • Sistemas solares térmicos de baja temperatura:

    Consisten en sistemas de conductos metálicos o de plástico que, colocados en los tejados, calienta el agua que circula por ellos. El agua caliente puede ser utilizada para la calefacción o para usos sanitarios.

    • Sistemas solares térmicos de alta temperatura:

    Se concentran los rayos solares mediante reflectores sobre un horno o un generador de vapor.

    • Sistemas fotovoltaicos:

    Las células fotovoltaicas convierten directamente la energía solar en electricidad y funcionan con luz solar directa o indirecta, con radiación difusa o en días nublados, aunque en estos casos se produce menos energía.

    • Energía solar pasiva:

    Se llama energía solar pasiva a la explotación de la energía solar gracias al diseño de los edificios y al uso de ventanas con cristales aislantes. La llamada arquitectura bioclimática se basa en la adaptación de los edificios al clima local, reduciendo los gastos de calefacción y refrigeración.

    LOS RIESGOS GEOLÓGICOS

    CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LOS RIESGOS

    Los peligros o riesgos geológicos se pueden definir como los procesos, situaciones o sucesos que pueden generar un daño económico o social a una comunidad y para cuya prevención, predicción o corrección han de emplearse criterios geológicos. Los procesos son el conjunto de fases sucesivas de un fenómeno natural. Los sucesos son las manifestaciones de un proceso en momentos o lugares determinados. Las catástrofes son el resultado de sucesivos imprevistos que afectan gravemente a las actividades humanas. En algunos estudios sobre riesgos se establecen diferencias entre los conceptos de peligro y riesgo: el peligro sería la interacción de los fenómenos o circunstancias naturales y la sociedad humana. El riesgo tendría además en cuenta el coste económico de los daños que se derivan de los peligros.

    Los factores de riesgo son los condicionantes que pueden facilitar o provocar un suceso catastrófico en el desarrollo de un proceso. Un aspecto importante en el estudio sobre los riesgos es el tiempo de retorno estimado de cada tipo de suceso.

    LOS RIESGOS SÍSMICOS

    Los grandes terremotos ocasionan enormes desastres en un tiempo muy breve. Sus principales afectos son:

    • Las sacudidas del suelo y de los edificios.

    • Los desplazamientos superficiales del suelo a través de las líneas de falla.

    • Los deslizamientos de tierras.

    • Los tsunamis.

  • Prevención de los riesgos sísmicos

  • La única medida eficaz para prevenir un terremoto es determinar las zonas sujetas a mayor riesgo y paliar los daños. La prevención debe asegurar la integridad de los equipos e infraestructuras que garanticen la ayuda y los servicios después de un fuerte terremoto. La reducción de los daños depende de la adopción de medidas especiales en las zonas de riesgo. Sería recomendable establecer zonas con restricciones para la construcción cerca de las fallas activas conocidas, restringir el uso del suelo en zonas propicias para la producción de deslizamientos, diseñar estructuras que resistan las sacudidas del suelo, elaborar normas de construcción y conseguir que se respeten, reforzar las estructuras existentes, fomentar la contratación de seguros y educar a la población para proteger su vida y sus propiedades.

    LOS RIESGOS VOLCÁNICOS

    Los riesgos volcánicos son menos perceptibles para la población que los riesgos sísmicos, debido a que los volcanes permanecen inactivos durante largos periodos.

  • Los peligros de los volcanes

  • La viscosidad y el contenido en gases de los magmas influyen en la explosividad. Si el magma es viscoso o muy rico en sustancias volátiles, las concentraciones de gases pueden llegar a alcanzar el 60 o el 70% en volumen. La explosividad de una erupción puede aumentar por la violenta conversión en vapor de aguas superficiales o subterráneas en contacto con el magma incandescente. Las erupciones explosivas son peligrosas por los efectos de las avalanchas incandescentes y las nubes ardientes o coladas piroclásticas, formadas por fragmentos líquidos de magma que viajan en suspensión dentro de una nube de gases. Los gases pueden producir una nube vertical en forma de columna, que luego deja caer los materiales que lleva, y que constituyen depósitos de tefra (cenizas y piedra pómez)la lluvia de cenizas que se produce en este tipo de erupciones no representa en principio un riesgo grave, excepto en los núcleos de poblaciones, en los que puede derribar los tejados de los edificios o afectar a la visibilidad y al funcionamiento de muchos aparatos. Los lahares son coladas de barro y avalanchas de derrubios. Se forman al fundirse rápidamente la nieve por efecto de una erupción, o a causa de fuertes lluvias, que arrastran las cenizas y cantos procedentes de la erupción.

  • La prevención de los riesgos volcánicos

  • Los principales métodos para detectar los cambios asociados al comienzo de las erupciones son:

    • El estudio de la distribución temporal y espacial de los movimientos sísmicos en las cercanías del volcán.

    • El estudio de las deformaciones en el suelo mediante redes de nivelación.

    • El registro de las variaciones de los campos magnético y eléctrico, así como de las variaciones del flujo térmico.

    • Los estudios gravimétricos que permitan detectar al ascenso del magma hacia la superficie.

    • Los estudios de las fumarolas y aguas termales para detectar cambios químicos relacionados con el ascenso del magma.

  • Los riesgos volcánicos en España

  • Existen cuatro zonas volcánicas en España; tres en el territorio peninsular y una en el archipiélago canario. Una quinta zona de menor extensión se localiza en las Islas Columbretes, frente a Castellón. Las zonas peninsulares tienen menos de 10 millones de años, aunque en ninguna de ellas se ha registrado vulcanismo histórico. En las Islas Canarias se han producido 17 erupciones en épocas históricas. La más importante fue la de Timanfaya en 1730.

    LA EROSIÓN

    La acción del hombre sobre algunas zonas en condiciones de aridez puede llegar a producir una pérdida importante de la cubierta vegetal y del suelo, acelerando el proceso de erosión y desertificación. Los procesos de erosión se acentúan con la roturación, los cambios de cultivos y la destrucción de los bosques y matorrales. El pastoreo abusivo, las talas, los incendios forestales y la construcción de pistas en laderas con fuerte pendiente favorecen los procesos erosivos en las zonas montañosas.

    RIESGOS RELACIONADOS CON PROCESOS DE LADERAS

    Los movimientos de ladera son procesos relativamente frecuentes. Al contrario que los terremotos o las erupciones volcánicas, los movimientos de ladera pueden ser inducidos o provocados, e incluso previstos y evitados por la acción del hombre. Los daños dependen de la velocidad y el tamaño de la masa que se desplaza.

  • Tipos de movimientos

    • Deslizamientos. Son movimientos de masas de roca o suelo sobre una o varias superficies de rotura. Se trata de procesos rápidos, que pueden afectar a un gran volumen de roca. Cuando la superficie de deslizamiento es curva, se denominan deslizamientos rotacionales.

    • Desprendimientos. Se trata de la caída de bloques individuales es un talud debido a la aparición de planos de rotura en la estratificación o en las fracturas de la roca.

    • Avalanchas. Son movimientos muy rápidos de una masa de tierra, fragmentos de roca o derrubios, a veces mezclados con agua, nieve o hielo.

    • Flujos. Son movimientos de masas más o menos rápidos, característicos de materiales sin cohesión. Las coladas de barro son flujos de materiales finos y homogéneos que adquieren una gran plasticidad por su contenido en agua.

    • Reptación. Es un movimiento lento, partícula a partícula, que afecta a la parte superior del suelo en zonas de pendiente. Los movimientos de ladera están controlados por dos tipos de factores: los primeros, llamados factores condicionantes, dependen de la composición, estructura y forma del terreno, mientras que los segundos son factores desencadenantes externos que, al modificar las condiciones existentes, provocan la inestabilidad de la ladera.

  • Son factores condicionantes:

    • El relieve, el tipo de roca, la estructura geológica y las características mecánicas de las rocas.

  • Pueden ser factores desencadenantes:

    • Las precipitaciones intensas, que aumentan el contenido de agua en el suelo.

    • Los cambios en las condiciones hidrolgeológicas.

    • Los movimientos sísmicos, que desestabilizan las laderas.

    • La aplicación de cargas sobre el terreno.

    • El cambio en la geometría en las laderas al realizar excavaciones o construcciones.

    • La erosión o socavación del pie de la ladera debida a los fenómenos naturales.

    • Los cambios en el uso del terreno.

    • Las acciones del agua en el terreno.

    Los movimientos de ladera tienen gran importancia en España debido al relieve, las condiciones climáticas y la gran variedad de rocas presentes en la superficie. Es posible la prevención de los movimientos en las laderas mediante técnicas que aseguren su estabilidad.

    DESCRIPCIÓN DE LA HIDROSFERA. PROPIEDADES

    Y DINÁMICAS DE LAS AGUAS

    PROPIEDADES DEL AGUA

    El agua posee unas propiedades químicas peculiares que determinan muchos aspectos de su comportamiento en la superficie terrestre o en el interior de los seres vivos. Es un compuesto formado por átomos de hidrógeno y oxígeno, unidos en la proporción 2:1. Por analogía con el ácido sulfhídrico (H2S) y otras sustancias químicamente parecidas, cabría esperar que el punto de congelación del agua estuviera situado en los -100ºC, y su punto de ebullición, por debajo de los -0oC. Sin embargo, al agua es líquida a temperaturas ordinarias. Esto se debe a que las moléculas de H2O actúan como pequeños dipolos eléctricos, que permanecen enlazados unos a otros por sutiles fuerzas, llamadas puentes de hidrógeno. Propiedades del agua:

    • El agua es un líquido en el intervalo de temperaturas comprendido entre 0oC (su punto de congelación) y 100ºC (su punto de ebullición). De no ser así, no serían posibles muchos procesos vitales.

    • Su elevado calor específico le permite absorber grandes cantidades de calor sin cambiar mucho su temperatura. Es esta característica la que hace que las grandes masas de agua ayuden a mantener moderado el clima de la Tierra.

    • Presenta un alto calor de vaporización, es decir, es necesario el suministro de mucha energía para evaporar el agua líquida. Consecuencia de ello es su poder refrigerante: se usa para la refrigeración en las industrias.

    • El agua líquida tiene una elevada tensión superficial y gran capacidad humectante (se adhiere a un sólido y lo recubre). Gracias a estas propiedades puede ascender por capilaridad desde el suelo hasta varios metros de altura por el interior de una planta.

    • El agua puede disolver gran variedad de compuestos. Así en los organismos vivos, transporta en disolución los nutrientes y las sustancias de deshecho. Por otra parte, también se contamina con facilidad con los desperdicios debidos a actividades humanas.

    A diferencia de prácticamente todas las demás sustancias, el agua es más densa como líquido que como sólido. El hielo tiene una densidad de sólo 0,917gr/cc, mientras que la del agua dulce es de 1gr/cc.

    EL CICLO HIDROLÓGICO

    El agua cubre más del 70% de la superficie terrestre, pero se distribuye desigualmente sobre suelos oceánicos y continentales. Es importante advertir que de toda el agua dulce que almacena la Tierra el 79% se encuentra congelada en los glaciares, el 20% es agua subterránea, y tan sólo el 1% es agua superficial fácilmente accesible. Los diversos depósitos de la hidrosfera están conectados. El agua fluye de unos a otros configurando un sistema cerrado, llamado ciclo hidrológico o ciclo del agua, movido por la energía solar y la gravedad. El calor del Sol provoca la evaporación del agua de océanos, lagos y ríos, así como la transpiración de los seres vivos. El vapor de agua asciende y se enfría en capas altas de la atmósfera, se condensa y forma nubes. Estas liberan el agua como lluvia, granizo o nieve, proceso llamado precipitación. El volumen de agua que se evapora de los océanos es mayor que el que se recupera por precipitación. Al contrario sucede en los continentes, que pierden menos agua por evaporación de la que reciben por precipitación. Este excedente de agua continental es devuelto a los mares por medio de la escorrentía. Si nos fijamos en el balance hídrico total (precipitación

    total-evaporación total), comprobamos que el movimiento del agua en la hidrosfera es realmente un ciclo.

    EL AGUA EN LOS OCÉANOS

  • Características del agua oceánica

  • Las características y el comportamiento de las aguas oceánicas se deben a tres parámetros: la salinidad, la temperatura y la densidad.

    • La salinidad se refiere a la cantidad de sales disueltas en el agua marina. Las sales proceden del aporte de iones solubles por los ríos, y de la emisión de materiales del manto terrestre a través de las dorsales submarinas, que aportan además de magma, elementos solubles.

    • La temperatura del océano varía con la profundidad y con la latitud. En zonas del planeta de latitud media o baja, los océanos presentan una estructura en tres capas. En la más superficial el agua es calentada por la radiación solar y mezclada hasta cierta profundidad por la acción de las olas. Por debajo de esta zona las temperaturas descienden, más o menos bruscamente, a lo largo de una segunda capa llamada termoclina. Bajo ésta se extiende una gran masa de agua fría profunda, con poca o nula variación térmica. En las regiones ártica y antártica hay una sola capa de agua fría.

    • La densidad del agua oceánica depende de la salinidad y de la temperatura de modo que aumenta al incrementarse el contenido en sales y al disminuir la temperatura (considerando el máximo de densidad al rededor de los 4ºC).

  • Corrientes oceánicas

  • Una corriente oceánica es un flujo persistente de agua, de componente predominantemente horizontal, cuyo principal efecto a escala planetaria es la redistribución del calor recibido por la Tierra. Se pueden distinguir dos tipos de corrientes: las superficiales y las profundas.

    • Las corrientes superficiales se deben a los vientos superficiales permanentes, que transfieren su energía al agua por rozamiento.

    • Las corrientes profundas se forman por las diferencias de densidad de las aguas, debido a los cambios de temperatura y salinidad, por lo que también se llaman corrientes termohalinas.

    EL AGUA CONTINENTAL

    Durante el ciclo hidrológico, el agua pasa largas temporadas en diferentes depósitos continentales, que son fundamentalmente los que se exponen a continuación.

  • Las aguas subterráneas

  • Del agua de lluvia que llega a los continentes, una pequeña parte queda atrapada por la vegetación, por el proceso llamado interceptación, o empapa las partículas minerales de la capa superficial de los suelos. Otra parte mucho mayor se infiltra en el terreno y ocupa los poros y las fisuras de las rocas. Va descendiendo por gravedad hasta llegar a una capa impermeable, formada por un material que no deja pasar fluidos a su través, como la arcilla o el granito. La zona subterránea, que tiene todos sus poros llenos de agua, se denomina zona de saturación, y el agua que la ocupa se conoce como agua subterránea o freática. Las rocas porosas y permeables donde se ubica se llaman acuíferos, y constituyen reservorios de agua subterránea. Sobre la zona de saturación se halla la zona de aireación, que conserva algunos poros llenos de aire. La línea superior de la zona de saturación es el nivel freático. En función de la litología y del relieve de una zona, podemos diferenciar varios tipos de acuíferos:

    • Los acuíferos libres tienen su nivel freático sometido solamente a la presión atmosférica y pueden recargar agua por cualquier parte.

    • Los acuíferos confinados se encuentran aprisionados entre dos capas impermeables y sus aguas están a mayor presión que la atmosférica.

    • Los acuíferos colgados son aquellos que están desconectados del nivel freático regional.

  • Los ríos

  • El agua de arroyada, la fusión de la nieve y el agua que aflora de los acuíferos van a parar con el tiempo a un curso fluvial. El conjunto de cursos de agua que circulan sobre la superficie terrestre vertiente abajo, desde el punto donde empezaron a fluir, se llama sistema o red de drenaje. Los canales o corrientes por donde el agua se desplaza se sitúan en depresiones del terreno. Las áreas que separan dichas corrientes se conocen como interfluvios. En toda su extensión, la red de drenaje encauza las formas más difusas de escorrentía en cursos cada vez más caudalosos hasta confluir en un río principal.

  • Los lagos

  • El término lago incluye diferentes tipos de masas de agua, que pueden tener distintos orígenes geológicos, tamaños muy diversos y concentraciones variables de sal (hay lagos de agua dulce y otros de agua salada).

  • Los glaciares

  • Una gran parte del agua dulce se encuentra en estado sólido, formando el hielo de los glaciares. Las mayores acumulaciones se localizan en la Antártida y en Groenlandia, y se llaman casquetes glaciares o inlandsis. Otras masas de hielo más pequeñas ocupan los valles de las regiones montañosas elevadas y se denominan glaciares alpinos o de valle.

    LOS RECURSOS DE LA BIOSFERA

    EL PROBLEMA DEMOGRÁFICO Y LOS ALIMENTOS

    Frenar el crecimiento incontrolado de la población del planeta es el principal problema ambiental al que se enfrenta la humanidad en el siglo XXI. Dentro de 100 años la población del planeta habrá alcanzado los 10.000 millones de habitantes. La pregunta es si habrá suficientes alimentos y otros recursos naturales para ese número de personas. En lo que se refiere a los alimentos, todas las previsiones aseguran que sí. Conseguir una agricultura viable o sostenible es, por tanto, un importante reto para la especie humana. Sin embargo, los problemas serían menores si el crecimiento demográfico disminuyera. La relación del crecimiento demográfico con la utilización de los recursos de la biosfera queda esquematizada en las siguientes igualdades:

    • Más población, más agricultura y más ganadería = menos bosques.

    • Más población y más superficie urbanizada = menos superficie forestal y agrícola.

    • Más población y más utilización de recursos = más cantidad de residuos y mayor riesgo de contaminación.

    LOS RECURSOS VEGETALES: LA AGRICULTURA

    En la actualidad, hay sociedades primitivas o con escaso desarrollo que llevan a cabo una agricultura rudimentaria o tradicional. Por el contrario, en las sociedades desarrolladas se han perfeccionado mucho los métodos agrícolas con la introducción de los cultivos intensivos. Los cultivos pueden ser de secano, si no requieren más agua que la que les aporta la lluvia, o de regadío, si necesitan un aporte suplementario de agua. Los cultivos forzados son un caso especial de los cultivos de regadío que se llevan a cabo bajo láminas de plástico (invernaderos), utilizando técnicas modernas de riego por goteo y gran cantidad de fertilizantes y plaguicidas. Los países desarrollados han conseguido aumentar mucho la superficie de cultivo, gracias a la aplicación en las labores agrícolas de una maquinaria muy especializada, así como abonos sintéticos. En los cultivos actuales no sólo influye el mayor o menor desarrollo tecnológico del país productor, sino también la calidad del suelo, es decir, su fertilidad. En la Tierra, únicamente el 11% de la superficie total del suelo no plantea problemas para la agricultura. El resto del terreno no puede ser usado de forma directa, por ser demasiado húmedo, demasiado seco, poco profundo, demasiado frío o muy pobre en nutrientes.

    Europa es el continentes que dispone de la mayor proporción de suelo fértil (36%) y alberga el 31% del suelo cultivado en la actualidad en el planeta. Un caso extremo es el de África, que pudiendo tener un 16% de superficie cultivable, sólo cuenta con un 6% debido a la sequía. Son los países del hemisferio Norte los principales productores de alimento. Así Norteamérica encabeza la producción de maíz, Europa la de patatas, cebada y centeno y Asia la de arroz, trigo, sorgo, batata y soja. Los cereales como el trigo, el arroz, el maíz, la cebada, el sorgo, la avena y el centeno ocupan el 70% de los terrenos de cultivo actuales.

    LOS RECURSOS ANIMALES: LA GANADERÍA

    Los pueblos primitivos actuales mantienen todavía una ganadería de tipo nómada, consistente en desplazarse con sus rebaños en busca de pastos. Sin embargo, las sociedades más avanzadas utilizan métodos de explotación ganadera altamente perfeccionados. En las regiones húmedas o de regadío, el ganado se cría de forma intensiva, recogido en establos y cuidadosamente seleccionado por razas para conseguir máximos rendimientos de carne, leche y huevos. En las regiones secas el cuidado del ganado se hace de forma extensiva, es decir, manteniéndolo libre en grandes rebaños como ocurre en Argentina y Estados Unidos. El forraje utilizado por el ganado en entornos naturales (pastos y bosques) no suele presentar un elevado gasto energético. Tampoco produce efectos catastróficos en los ecosistemas. Sin embargo, cuando el ganado es alimentado con cereales, el gasto energético aumenta considerablemente. Cerca del 40% de la producción mundial de cereales se emplea en la elaboración de piensos. La carne es responsable del 16% de la dieta proteica humana, y los productos lácteos, del 9,5%. Los ganados que más se utilizan como fuente de proteínas son el vacuno, el equino, el ovino, el caprino y el porcino, a los que hay que añadir las aves.

    LOS RECURSOS MARINOS: LA PESCA

    A partir de mediados de siglo, el ritmo de la captura de especies marinas ha ido aumentando entre un 6 y un 7% anual. Según la FAO, los peces y otros animales acuáticos suministran, por término medio, el 6% de las proteínas totales de la dieta de la humanidad y el 17% de las de procedencia no vegetal. Esta enorme demanda ha supuesto, en ciertas ocasiones, el agotamiento de algunas de las zonas tradicionales de pesca (pesquerías). La sobrepesca es la responsable de la disminución alarmante en el Atlántico Norte de los bancos de ciertas especies como arenques, hipoglosos, bacalaos o abadejos. A ello están contribuyendo ciertos aparejos de pesca (redes de arrastre de fondos o grandes redes de deriva) que dañan los ecosistemas oceánicos y provocan una merma de la biodiversidad marina. Dada la situación se está estudiando la explotación de nuevos caladeros y de nuevas especies. El peso total de la pesca capturada ha pasado de los 20 millones de toneladas en 1938 hasta más de 70 millones en la actualidad. Además, cada año la industria pesquera captura más de 27 millones de toneladas de fauna marina sin valor comercial (aves, tortugas, mamíferos marinos), que luego, ya muerta, es arrojada al mar. Es la llamada pesca sucia. Una alternativa a la pesca es la acuicultura, cuya producción alcanzará los 60 millones de toneladas en el año 2000. Esta actividad puede definirse como la cría controlada, con fines comerciales, de algas y animales acuáticos en zonas naturales o artificiales.

    LOS IMPACTOS AMBIENTALES DE LA AGRICULTURA Y LA GANADERÍA

    Los avances alcanzados por la agricultura y la ganadería ocasionan impactos muy negativos sobre el entorno. Las principales actividades causantes de estos impactos son los regadíos, la agricultura intensiva, las roturaciones, la quema de rastrojos, las explotaciones ganaderas y las construcciones rurales.

  • Los regadíos

  • Los efectos más perjudiciales son:

    • Los impactos sobre la calidad y cantidad de las aguas superficiales y subterráneas.

    • La erosión de los suelos. Se produce a causa del agua o del viento.

    • Efectos sobre la fauna y la flora. Los regadíos pueden causar la desaparición de especies de la flora y la fauna autóctonas, así como de aves migratorias.

    • Los impactos en el paisaje. Están causados por las instalaciones para los sistemas de regadío, como las acequias, los canales o los aspersores.

  • La agricultura intensiva

  • Los cultivos de este tipo emplean grandes invernaderos de plástico para conseguir varias cosechas anuales. Estas instalaciones producen los mismos impactos que los regadíos, e incluso los superan en intensidad. Es frecuente que los plásticos, que se cambian cada año, se quemen (en lugar de reciclarse) lo que produce gran cantidad de humos y gases tóxicos.

  • Las roturaciones

  • Consisten en la eliminación de la vegetación natural, para instalar en su lugar un cultivo. Ello implica la desaparición de la flora y la fauna autóctonas y la destrucción de los paisajes.

  • La quema de rastrojos

  • Es una práctica agrícola propia de los cultivos extensivos, y muy común sobre todo en los países mediterráneos. Los incendios suelen propagarse a otras zonas a partir de rastrojos mal apagados. También destruyen el horizonte superficial del suelo, con la pérdida de fertilidad a largo plazo que ello implica.

  • Las explotaciones ganaderas

  • Producen impactos a varios niveles:

    • La contaminación de las aguas superficiales. La práctica habitual de verter el estiércol y las aguas de la limpieza de los establos a los ríos, convierte las instalaciones ganaderas en una causa muy importante de la contaminación de las aguas superficiales.

    • La acumulación y la eliminación de estiércol y purines (estiércol líquido). Los estercoleros incontrolados o mal regulados tienen un gran impacto visual, pueden producir gases tóxicos y son un foco de infección por microorganismos patógenos para personas y animales. Otro foco potencial de enfermedades son los restos de los mataderos o los animales muertos.

    • Los ruidos y los malos olores en las explotaciones ganaderas.

    • La contaminación del suelo. Un exceso de estiércol o purines puede superar la capacidad de transformación normal de los descomponedores.

    • El exceso de carga ganadera, puesto que el exceso de animales puede producir graves impactos, en ocasiones irreversibles.

  • Las construcciones rurales

  • En la actualidad, los nuevos materiales y diseños, ajenos al entorno, han alterado la estética de los paisajes urbanos y rurales, causando un fuerte impacto paisajístico.

    EL AGUA COMO RECURSO

    EL USO DEL AGUA

    Nuestro estilo de vida depende, en gran medida de la disponibilidad de agua fresca, no sólo para el mantenimiento biológico de nuestro organismo, sino también como elemento primordial de cualquier producción industrial o agrícola. La extracción implica tomar agua de una fuente superficial o subterránea y transportarla a su lugar de uso. La demanda es la cantidad de agua que se necesita para un uso determinado. El consumo es la cantidad de agua que se pierde en esa utilización; es decir, aquella que no regresa al lugar de donde ha sido extraída, o cuya calidad resulta reducida, dificultando su reutilización. Los usos del agua se dividen en usos consuntivos (los que conllevan consumo), que incluyen el uso urbano y doméstico, el industrial y el agropecuario, y usos no consuntivos, que son el transporte, el uso recreativo, la generación de energía hidroeléctrica y el mantenimiento del hábitat en ríos y humedales.

  • Usos consuntivos del agua

  • En general, cuanto más avanzada es una sociedad, mayor es su demanda consuntiva de agua. Por otro lado, con similares demandas, los países más avanzados tecnológicamente tenderán a mejorar rendimientos, lo que provocará una disminución en los consumos.

    • Usos urbanos y domésticos:

    Actividades como la higiene personal, la preparación de alimentos, el lavado de los platos y la ropa, o el uso del inodoro, requieren por término medio, el 5% de la extracción mundial del agua. Si a esto añadimos la limpieza de las calles y otros usos municipales, la cifra asciende a un 7%. Esta proporción, no obstante, varía de unos países a otros, como se ve al comparar cifras de consumo de agua por habitante y día. Así, mientras que en Madagascar es de 5,4 litros y en la India de 25 litros, un ciudadano de Londres consume en su hogar 175 litros, y uno en Nueva York, más de 300 litros. Estos datos reflejan no sólo la abundancia del preciado líquido en los distintos países, sino también su disponibilidad; es decir, hasta qué punto es difícil de conseguir o cara de comprar.

    • Usos industriales:

    La demanda de agua para las industrias supone un 23% del total que se extrae en el mundo. Se uso como disolvente, como agente de limpieza y es un agente humidificante esencial en el tratamiento y teñido de tejidos. Otro de lo principales usos industriales es la refrigeración en la metalurgia, en el refinado de petróleo o en la centrales térmicas y nucleares. Esta agua suele verterse caliente a los ríos tras su uso, con lo que se reduce la cantidad de oxígeno que lleva disuelto, lo que afecta a los animales del río. Además lleva sustancias tóxicas, que tienen la finalidad de impedir el desarrollo de las algas y moluscos en los sistemas de refrigeración. Por eso, aunque esta agua no se consume, se deteriora y pierde su utilidad como recurso.

    • Usos agropecuarios:

    Entre un 12% y un 18% de las tierras de cultivo del mundo están irrigadas, lo que supone una demanda de agua del 72% del total extraído. Para poder producir 1 kilo de arroz se necesitan alrededor de 2.000 litros de agua, mientras que 1 kilo de algodón requiere cuatro veces más. Las demandas de agua para irrigación varían de unas zonas del planeta a otras. En ello influyen factores como el clima, pero también el grado de desarrollo tecnológico y económico de los países, así como el empleo racional de agua en los cultivos.

  • Usos no consuntivos del agua

  • Son aquellos que emplean el agua sin consumirla; es decir, que la utilizan sin que se produzcan pérdidas derivadas de su uso. Los principales son:

    • El agua como medio de transporte:

    Para la navegación fluvial son necesarios varios requisitos, como son un caudal mínimo y una profundidad del cauce que posibilite la circulación de barcos. Las obras hidráulicas como las presas y esclusas garantizan agua suficiente a lo largo de un tramo de cauce en cualquier época del año, pero han alterado el curso de muchos ríos en todo el mundo.

    • La energía hidroeléctrica:

    Una utilización del agua genuinamente no consuntiva es la obtención de energía hidroeléctrica. En España, representa el 40% de la energía eléctrica producida. A escala mundial, la producción hidroeléctrica supera el 18% de toda la energía.

    • Usos recreativos:

    Los usos recreativos entran a veces en conflicto con otros usos. Por ejemplo, los deportes náuticos de motor o los baños de personas untadas en crema reducen la calidad del agua para abastecimiento doméstico, por lo que esas actividades no se permiten en embalses que suministren agua potable. Tampoco un aficionado a la pesca elegirá para practicar su deporte un río al que vierten sus residuos contaminantes las industrias de sus márgenes.

    • El agua como hábitat:

    Gran cantidad de especies animales y vegetales forman parte de los ecosistemas asociados a ríos y humedales. Las obras hidráulicas realizadas para mejorar el uso humano del agua afectan de forma negativa a esos ecosistemas.

    RECURSOS HÍDRICOS NATURALES

    Se entiende por recursos hídricos naturales de una región determinada al volumen de agua superficial y subterránea de que podría disponerse en esa región de forma natural, sin la realización de obras. Los recursos de agua naturales dependen, fundamentalmente, de las precipitaciones y de la evapotranspiración. Los factores climáticos son determinantes para la disponibilidad de agua, pero también lo es la distribución de la población humana. El norte de África, Oriente Medio, gran parte de México, el Oeste de Estados Unidos, la zona central de Rusia y una enorme extensión en Australia son ejemplos de regiones con escasez de agua casi permanente. En estas áreas, la disponibilidad de agua (precipitación anual menos evaporación) es inferior a 50 mm. Al menos 80 países áridos y semiáridos, en los que vive el 40% de la población mundial, experimentan ciclos de sequía, que pueden durar varios años. Al mismo tiempo, otros países tienen una precipitación anual elevada, pero que se concentra en una época del año, causando inundaciones catastróficas y arrasando el suelo con sus nutrientes.

    SITUACIÓN EN ESPAÑA

    España cuenta con unos recursos hídricos naturales nada despreciables. Para la población española, el valor medio de dichos recursos está muy por encima de los volúmenes que se estiman necesarios. Sin embargo, la irregularidad de su distribución espacial y temporal dificulta su aprovechamiento directo en muchas zonas, de modo que, en realidad, sólo es disponible una pequeña parte de esa agua. Para estudiar la situación de los recursos naturales de agua con que cuenta España, es necesario fijarse en que el volumen de precipitaciones y su reparto en el espacio y en el tiempo son enormemente irregulares. Pero no sólo están desigualmente repartidas las lluvias. También la evapotranspiración potencial varía a lo largo y ancho de nuestra geografía. La cantidad de agua que se puede evaporar de la superficie de la Tierra y de las plantas depende de varios parámetros (temperatura, radiación solar, viento, altitud, etc.). Unos aparatos llamados lisímetros permiten determinar experimentalmente la evapotranspiración; pero es más frecuente su cálculo mediante fórmulas. Los factores climáticos mencionados determinan que existan diferencias enormes en la escorrentía natural de unas cuencas a otras.

    Las cuencas de Galicia y del Norte suman una aportación natural media de casi 44.000 hm3 al año (casi el 38% de todos los recursos hídricos naturales del país). Por eso se conoce esta zona como la España húmeda, mientras que el resto de las regiones se denominan España seca. De esta España seca, la menos favorecida hidrológicamente dentro de la Península es la correspondiente a las cuencas del Sur, que tienen unos recursos naturales de 7.600 hm3 al año de media. A esto hay que añadir que la agricultura de mayor valor económico del país, así como las mayores densidades de población, se localizan en el litoral mediterráneo. En las islas Baleares y, sobre todo, en Canarias, la situación descrita por la España seca se hace aún más extrema. Por todo esto, es imprescindible una planificación hidrológica que permita un abastecimiento suficiente en todo el país.

    RECURSOS HÍDRICOS REGULADOS: INTERVENCIÓN HUMANA EN EL CICLO

    Adaptar unos recursos de agua de cualquier fase del ciclo hidrológico a unas necesidades o demandas determinadas es regularlos, es decir, almacenarlos para después ir soltándolos adecuadamente. Existe una regulación natural, debida a la interceptación del agua por las plantas y su retención por parte del terreno. En España esta disponibilidad natural es del 9% de dichos recursos, mientras que, en Europa, la media es del 34%. La regulación artificial supone la realización de obras hidráulicas para modular una parte o el total de los excedentes no regulados de modo natural.

    LA ATMÓSFERA Y EL CLIMA

    COMPOSICIÓN DE LA ATMÓSFERA

    La atmósfera es la envoltura gaseosa que rodea a la Tierra. S extiende hasta unos 300 km de la superficie terrestre, aunque se encuentran gases girando con el planeta hasta unos 10.000 km de altitud.

    En 1774 Lavosier y Scheele demostraron que el aire era una mezcla de una quinta parte en volumen de oxígeno y cuatro quintas partes de nitrógeno.

    1.Características de los gases de la atmósfera

    El nitrógeno es el principal componente. Es un gas inerte, y se le considera un relleno atmosférico.

    El oxígeno, por el contrario, es un gas muy activo que reacciona fácilmente con otros elementos y los oxida. El argón es inerte y es desprendido a la atmósfera a través de los volcanes.

    La cantidad de vapor de agua es pequeña y depende de la temperatura del aire. El aire caliente admite mayor proporción de vapor de agua. Los restantes componentes del aire están presentes en cantidades muy reducidas. Por su importancia destaca el dióxido de carbono, que interviene en el calentamiento de la atmósfera mediante el proceso de denominado invernadero.

    Además del argón, otros gases nobles se encuentran en cantidades menores. Todos los gases del aire se distribuyen de una manera homogénea hasta unos 90 km de la Tierra, formando una capa denominada homosfera. Por encima de esta zona, los gases ya no se disponen de una manera homogénea, sino que forman capas con una composición determinada.

    Rodeando la homosfera existe una capa formada por moléculas de nitrógeno (N2), encima de la cual se sitúa otra rica en oxígeno atómico, y finalmente dos capas más: una de helio y otra de hidrógeno atómico.

    Estas cuatro capas forman en conjunto la heterosfera, que se extiende hasta una altura de unos 10.000 km.

    ESTRUCTURA DE LA ATMÓSFERA

    La división de la atmósfera se realiza en función de los cambios de temperatura que presenta en su zonación vertical. Se distinguen cuatro capas: troposfera, estratosfera, mesosfera, y termosfera.

    La primera capa, la que está en contacto con la superficie de la Tierra, se denomina Tropofera. En ella se produce una disminución paulatina de la temperatura en altitud, hasta alcanzar los -70ºC a una altura que oscila entre los 10 km en los polos y los 18 en el ecuador.

    El límite de la troposfera se denomina tropopausa. A partir de la tropopausa, la temperatura aumenta hasta alcanzar los 10º-20ºC en la segunda capa, llamada estratosfera. Esta capa se extiende hasta unos 50 km de altitud. En la estratosfera se sitúa la capa de ozono, que es la causante del aumento de la temperatura.

    El final de la estratosfera se denomina estratopausa.

    La mesosfera se caracteriza por una fuerte disminución de la temperatura que alcanza los -140ºC. Acaba a una altitud de 80 km (mesopausa).

    La termosfera es la última capa de la atmósfera. Se la denomina también ionosfera. Y alcanza a los 800 km temperaturas superiores a los 1.000ºC.

    LA REGULACIÓN DE LA TEMPERATURA ATMOSFÉRICA.

    El calentamiento desigual de la superficie de la Tierra, máximo en el ecuador y mínimo en los polos, obliga a que se establezca un mecanismo de redistribución de este calor. La mayor radiación solar en el ecuador calienta el aire, lo eleva y crea zonas de baja presión. Para equilibrar esta baja presión, el aire frío y pesado de los polos desciende hasta el ecuador. Se establece así un desplazamiento del aire caliente desde el ecuador a los polos, por las zonas altas de la atmósfera, y una corriente de aire frío por las capas bajas, desde los polos al ecuador. De esta manera se restablece el equilibrio en la temperatura de la Tierra.

    Sin embargo, el giro del planeta sobre su eje hace que esta circulación sea mucho más compleja. El aire que se desplaza desde los polos al ecuador es desviado en el hemisferio norte hacia la izquierda. A este fenómeno se le denomina efecto de la aceleración de Coriolis. Debido a esto, se establecen en la Tierra varias circulaciones parciales que establecen un equilibrio general en la temperatura de la Tierra.

    Esta circulación del aire en varias células determina en la Tierra zonas de altas presiones (zonas donde el aire baja) y zonas de bajas presiones (donde el aire se eleva).

    EVAPORACIÓN Y FORMACIÓN DE NUBES

    La cantidad de agua determina la formulación de las nubes. Mientras el aire caliente aumenta la cantidad de vapor de agua existente en la atmósfera, el aire frío hace el efecto contrario.

    La manera que tiene la atmósfera de expulsar el vapor de agua sobrante es condensándolo, primero en forma de nubes y luego en forma de precipitación.

    La dinámica de la atmósfera marca varias maneras de provocar precipitaciones. El aire caliente, que contiene una cantidad de vapor importante, tiende a ascender a las zonas latas. Según va ascendiendo tiene menor presión, por lo que se expande y por tanto se enfría, lo que implica que no pueda contener tanto vapor de agua. Así llega un momento en que se forman las nubes, que es cuando se alcanza el denominado punto de rocío.

    Las nubes están formadas por una suspensión de gotas de agua en continuo movimiento ascendente y descendente, motivado por la ascensión del aire. Cuando la concentración de gotas de agua es tan grande que el aire es incapaz de elevarlas, se produce la precipitación. Cuando el aire se enfría por la noche, se produce la condensación de gotas de agua que conocemos con el nombre de rocío.

  • Tipos de precipitaciones

  • Precipitación frontal. El aire frío procedente de los polos choca frecuentemente con el aire cálido procedente de los trópicos. El aire frío y el cálido no se mezclan, por lo que el cálido, menos pesado, se eleva por encima del frío. La elevación del aire cálido origina enfriamiento y la condensación del vapor de agua que contiene.

  • La tendencia del aire frío a seguir progresando hacia el sur y la del aire cálido a hacerlo hacia el norte, originan que el frente se ondule y que el aire frío (más pesado) forme una cuña por debajo del cálido, creando una zona de baja presión o borrasca. El enfriamiento del aire cálido que asciende por encima del frío termina por disolver la borrasca.

    b) Precipitación orográfica. Si el viento sopla constante desde un lugar de evaporación continuo como

    el mar, llega a una montaña y asciende por la ladera, el resultado es el enfriamiento de aire, la

    formación de nubes y la precipitación.

    c) Precipitación por convención. En lugares de gran calentamiento del suelo, como en las zonas

    ecuatoriales, el aire se calienta en contacto con la superficie del terreno, asciende verticalmente,

    baja el punto de saturación, y parte del vapor se condensa formando nubes. Por el calor que origina

    la condensación, se mantiene la actividad de la nube, que produce precipitaciones.

  • Las lluvias de convergencia. El aire asciende por el choque de dos masas de aire de temperatura y humedad similares, procedentes de las zonas cercanas de los hemisferios norte y sur que son arrastradas por los vientos alisios. Esta convergencia de vientos provoca lluvias muy intensas.

  • EL CLIMA

    La atmósfera presenta en cada momento unas características concretas de temperatura, presión atmosférica, humedad, precipitaciones, viento, etc. A su conjunto se le denomina tiempo atmosférico.

    Sin embargo, el clima se suele definir como el conjunto de fenómenos meteorológicos que caracterizan una zona determinada en un periodo de tiempo amplio. En otras palabras, es el promedio del tiempo atmosférico que reina en una zona durante varios años.

    LOS IMPACTOS SOBRE LA ATMÓSFERA

    LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA

    La contaminación del aire puede definirse como cualquier condición atmosférica en la que ciertas sustancias o formas de energía alcanzan concentraciones elevadas sobre su nivel ambiental normal como para producir un efecto nocivo en los humanos, los animales, la vegetación o los materiales.

    El estudio de la contaminación requiere un complejo mecanismo de análisis:

    • En primer lugar, se tienen que conocer las fuentes de la emisión de las sustancias contaminantes (motores de vehículos, combustión de carbón y petróleo,…)

    • Posteriormente, hay que analizar el comportamiento de estas sustancias en la atmósfera.

    • Por fin, se deben estudiar los efectos sobre las personas y el medio ambiente.

    LOS CONTAMINANTES ATMOSFÉRICOS

    Hay dos tipos de contaminantes atmosféricos:

  • Contaminantes primarios. Son los que proceden directamente de las fuentes de emisión.

  • Contaminantes secundarios. Son los que se forman en la atmósfera por la reacción de los contaminantes primarios, entre ellos y con los componentes atmosféricos.

  • Hay dos grandes grupos de sustancias que se consideran contaminantes:

    • Gases: los gases contaminantes están formados sobre todo por compuestos de azufre, nitrógeno, compuestos de los halógenos y de ozono, monóxido y dióxido de carbono, y otros compuestos carbonados.

    • Partículas: las partículas son sustancias presentes en estado sólido o líquido, con la excepción de las gotas de agua. Las partículas suelen clasificarse en:

    • Polvo: partículas sólidas que proceden de la trituración de las rocas, de cenizas volcánicas, o de arrastres eólicos en zonas áridas y secas.

    • Humos: Son pequeñas partículas originadas en una combustión a partir de vapores sobresaturados, por procesos de sublimación o mediante reacciones químicas.

    • Nieblas: Son suspensiones de líquidos en forma de gotas de tamaño muy pequeño, originadas por la condensación de un gas.

    • Aerosoles: Son nubes de partículas líquidas microscópicas o submicroscópicas, suspendidas en el aire.

    ORIGEN Y DESTINO DE LOS CONTAMINANTES ATMOSFÉRICOS

    Es importantes conocer la procedencia de los gases y sus procesos de eliminación para poder intervenir en el control de la contaminación.

  • Compuestos de azufre

  • Las fuentes principales de estos compuestos son la combustión de carburantes fósiles (carbón, petróleo, etc.), la descomposición y combustión de la materia orgánica, los aerosoles procedentes de la sal marina y las emanaciones volcánicas.

    Los compuestos de azufre son eliminados de la atmósfera por el agua de la lluvia, por difusión en el suelo o en la vegetación, o por sedimentación de partículas secas de sulfatos.

  • El monóxido de carbono

  • Se produce fundamentalmente por combustiones incompletas en cualquier proceso (industria, vehículos, quemas agrícolas, etc.) El CO se elimina de la troposfera al transformarse en CO2, pasar a la estratosfera o incorporarse al suelo.

  • Los compuestos de nitrógeno

  • Los óxidos de nitrógeno son importantes contaminantes en las zonas urbanas debido a que son emitidos en gran cantidad por los automóviles. Los óxidos de nitrógeno se convierten en nitratos en la atmósfera, quedan retenidos en las nubes, son arrastrados por la lluvia y se sedimentan en forma seca.

  • Los hidrocarburos

  • Existe liberación de hidrocarburos en pantanos y arrozales, en la combustión de la madera, en la incineración de sustancias orgánicas, en refinerías, como producto de la combustión de los coches.

    Se estima que la permanencia en el aire de los hidrocarburos de gran peso molecular varía entre unos días y meses, mientras que los de poco peso molecular, como el metano, duran varios años.

  • Las partículas

  • Su permanencia en la atmósfera depende de su tamaño. Son eliminadas por la retención y arrastre de la lluvia. Por tanto, su permanencia también estará condicionada por el régimen de lluvias de la zona.

    EFECTOS DE LA CONTAMINACIÓN DEL AIRE

    Los efectos de la contaminación se reflejan en la propia atmósfera, en los seres vivos, especialmente en los vegetales, en los materiales y en las personas.

    • En la atmósfera, los contaminantes pueden producir:

    • Reducción de la visibilidad.

    • Formación de nieblas, especialmente en ciudades.

    • Reducción de la radiación solar.

    • En los materiales de construcción o industriales, la contaminación actúa de manera intensa. Así, las elevadas concentraciones de humos ensucian fachadas y monumentos, corroen pinturas, barnices, materiales eléctricos, etc.

    • Los vegetales son afectados especialmente por el dióxido de azufre, el etileno, el cloruro de hidrógeno, el amoniaco y el mercurio.

    Estos contaminantes penetran por los estomas durante la respiración de la planta, e impiden la fotosíntesis.

    • En los seres humanos los contaminantes penetran en el organismo por el aparato respiratorio.

    CONDICIONES METEOROLÓGICAS Y CONTAMINACIÓN

    Las condiciones atmosféricas influyen decisivamente en la contaminación atmosférica, y son especialmente importantes en las ciudades. Las situaciones anticiclónicas de invierno son las más propicias para la aparición de nieblas contaminantes.

    Se denomina inversión térmica a las circunstancias atmosféricas en las que las temperaturas a nivel del suelo son inferiores a las temperaturas en altura.

    Cuando una ciudad se encuentra dentro de un valle, una zona deprimida o rodeada de montañas, los anticiclones de invierno producen una intensa inversión térmica. En estas condiciones, si hay una carga importante de contaminantes y humedad debida a procesos de combustión, se genera una intensa niebla o smog. Estas nieblas hacen de las ciudades unos lugares de atmósfera irrespirable.

    EL OZONO

    El ozono es un gas de color azul pálido, irritante y picantes, formado por tres átomos de oxígeno. En la estratosfera se forma por la actuación de la luz ultravioleta sobre la molécula de oxígeno, mientras que en la troposfera se origina a partir de reacciones fotoquímicas.

    La mayor parte de del ozono existente en la atmósfera se forma y se encuentra en la estratosfera, a una altura de entre 12 y 40 km sobre la superficie terrestre. Este es el denominado “ozono estratosférico”. También se encuentra ozono en capas mucho más bajas de la atmósfera, como en la troposfera. Este ozono, denominado “ozono troposférico”.

  • Ozono troposférico

  • En la superficie de la tierra el ozono es un contaminante, que forma parte del smog fotoquímico y de la lluvia ácida. El ozono se forma en condiciones medioambientales normales y como producto de la contaminación.

  • Ozono estratosférico

  • El ozono (O3) estratosférico se crea cuando la radiación ultravioleta (una de las radiaciones de la luz solar) disocia las moléculas de oxígeno (O2) a oxígeno atómico (O). El oxígeno atómico se combina rápidamente con las moléculas para formar ozono.

    LA LLUVIA ÁCIDA

    Este fenómeno se descubrió en Gran Bretaña hacia el año 1800, por Smith. Según éste, la acidez del agua de lluvia corroía los metales, desteñía la ropa puesta a tender, e incluso hacía enfermar a las personas y dañaba gravemente a los vegetales.

    La lluvia ácida se forma cuando las emisiones de dióxido de azufre (SO2) y óxidos de nitrógeno (Nox) reaccionan en la atmósfera con el agua, el oxígeno y los oxidantes y forman H2SO4 (ácido sulfúrico) y HNO3 (ácido nítrico).

    La lluvia ácida sólo es posible cuando hay nubes, cuyas gotas de agua son capaces de disolver a los anhídridos. Un típico caso de nieblas ácidas es el smog, que forma una niebla densa y saturante similar a una finísima lluvia inmóvil. Cualquier precipitación que tiene un pH inferior a 5, es considerada “lluvia ácida”. El pH medio en los demás países de Europa oscila entre 4,2 y 5,6.

    Una de las causas principales de la lluvia ácida es la quema de carbón a gran escala para producir electricidad. Debido a que algunos carbones tienen una concentración relativamente alta de azufre, al quemarlos liberan a la atmósfera dióxido de azufre.

    Los óxidos nitrosos son emitidos a la atmósfera cuando se queman combustibles a altas temperaturas. Aproximadamente el 40% lo producen los automóviles, el 25% procede de las plantas generadoras termoeléctricas, y el 35% restante tiene su origen en los procesos de combustión industrial.

  • Efectos de la lluvia ácida

  • Son muchos los lugares de la Tierra en los que la lluvia ácida afecta a los árboles. Se cree que la lluvia ácida disuelve los nutrientes y los minerales útiles del suelo, que son arrastrados por el agua de escorrentía. Esto hace que disminuya la fotosíntesis de la planta y, por tanto, quede afectado a su desarrollo. La lluvia ácida también puede dañar a otros tipos de plantas y a las cosechas agrícolas.

  • Los efectos de lluvia ácida en ríos y lagos

  • El agua de la mayor parte de los lagos y arroyos tiene un pH entre 6 y 8. Sin embargo, algunos lagos son naturalmente ácidos sin los efectos de lluvia ácida. Se comprueba que algunos lagos ácidos no tienen ningún pez.

    EFECTO INVERNADERO

    Se llama efecto invernadero a la acción del CO2 y otros gases de la atmósfera, que impiden la salida de parte de la radiación del Sol reflejada por la tierra en forma de ondas de amplia longitud (calor). Con la actividad industrial y especialmente con la utilización de energía procedente de la quema de combustibles fósiles, ha aumentado el contenido de gases de efecto invernadero en la atmósfera. Los gases implicados en el efecto invernadero son el vapor del agua, el dióxido de carbono, el metano, los óxidos de nitrógeno, el ozono y los CFCs.

    ESTRATEGIAS DE LUCHA CONTRA LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA

    La contaminación atmosférica surge como consecuencia de un mayor desarrollo industrial y tecnológico. Las estrategias de la lucha contra la contaminación se basan en la fijación de normas y leyes de control de calidad del aire por parte de la administración y en el control de las emisiones por parte de las industrias.

    Como consecuencia de esta legislación la industria se debe adaptar mediante un cambio en sus procesos para minimizar la generación de sus contaminantes. En caso de que se generen, se debe proceder a la separación de los contaminantes después de su formación y antes de ser dispersados al medio.

    Para minimizar la contaminación atmosférica conviene actuar sobre su origen:

    • En las instalaciones dedicadas a procesos energéticos se debe tender a una utilización de combustibles con poco azufre. También se debe intentar una diversificación de las fuentes de energía, incrementando el uso del gas natural, que es menos contaminante.

    • En las instalaciones con procesos industriales se debe tender a sustituir los procesos y a usar productos que se obtengan con métodos menos contaminantes.

    • En el transporte, las actuaciones que se lleven a cabo tendrán como objetivo racionalizar su utilización, con combustibles más limpios y motores más eficaces.

    LOS ECOSISTEMAS

    DEFINICIÓN DE ECOSISTEMA

    No existe una definición única del término ecosistema. Una definición clásica dice que es la biocenosis (todos los organismo vivos del ecosistema) más el biotopo (el ambiente físico y químico en el que viven). Según esto, las características de un ecosistema son las siguientes:

    • Está formado por los organismos y su medio, que interaccionan en forma de un flujo de energía y de un ciclo de materia.

    • Tienen capacidad de autorregulación; es decir, que es capaz de recibir información del exterior, procesarla y producir una respuesta. Esta respuesta puede, a su vez, modificar las condiciones externas al sistema, originando una retroalimentación que provocará una posterior respuesta. Por tanto, un ecosistema está sometido a una dinámica continua de entradas y salidas de información que son responsables de un continuo proceso de cambios a lo largo del tiempo. Además es un sistema abierto.

    CIRCULACIÓN DE ENERGÍA Y MATERIA EN LOS ECOSISTEMAS

    Para que exista vida en la Tierra es necesario que se reciba constantemente la energía del Sol. Dado que el planeta es un sistema abierto, desde el punto de vista energético, se producen continuas pérdidas de energía en forma de calor hacia el espacio exterior, que actúa como un sumidero energético. La energía se degrada en su paso unidireccional por el ecosistema (un sistema de paso), de manera que no se recupera. Por ello constituye un ciclo abierto. Por su parte, la materia circula en los ecosistemas formando un ciclo cerrado.

  • La energía en los ecosistemas

    • Los organismos autótrofos son los responsables de la transformación de la energía radiante solar en energía química mediante el proceso de la fotosíntesis.

    • Los organismos heterótrofos, que son incapaces de fijar la energía del Sol para fabricar sus moléculas orgánicas, deben adquirir las macromoléculas ricas en energía directamente de los autótrofos o de otros heterótrofos. Posteriormente, cuando autótrofos y heterótrofos necesiten energía, degradarán estas moléculas mediante el proceso de la respiración, liberando la energía almacenada en sus enlaces. Los vegetales mediante los cloroplastos, son los principales protagonistas de la captación de energía luminosa. Por último, las bacterias quimiosintéticas tienen un escasísimo aporte energético en la superficie terrestre, pero crucial en las biocenosis ligadas a las fuentes terminales del fondo de los océanos.

    PARÁMETROS TRÓFICOS DE UN ECOSISTEMA

    Para entender mejor las relaciones alimentarias es necesario introducir una serie de conceptos. Son los de biomasa, producción y productividad.

  • Biomasa

  • Se denomina biomasa (B) a la materia orgánica que se origina en un proceso biológico y que puede ser utilizada como fuente directa o indirecta de energía. Funcionalmente se puede expresar como el peso seco o fresco de materia viva por unidad de volumen o de superficie, en un hábitat determinado. Se mide en g/cm3, g/ha.

    • Biomasa primaria, es la producida directamente por la actividad fotosintética de los vegetales verdes.

    • Biomasa secundaria, sería la producida por los seres heterótrofos, que utilizan para su nutrición la biomasa primaria.

    • Biomasa residual es la biomasa producida como resultado de algún tipo de actividad humana. Puede ser de origen primario (serrín, paja, etc.) o secundario (estiércol, residuos urbanos).

  • Producción

  • El concepto de producción (P) se refiere al incremento de la biomasa de un ecosistema o de uno de sus niveles tróficos. Se la define también como la “biomasa que consigue acumular el ecosistema por unidad de superficie y de tiempo”. Se mide en mg/cm2/día, g/cm2/año.

    • La producción primaria de una biocenosis es la cantidad de energía luminosa transformada en energía química por los vegetales. Pueden considerarse dos tipos: bruta y neta.

    • La producción primaria bruta (PPB) es la síntesis total de materia orgánica (biomasa) realizada por los autótrofos, incluyendo la que se consume en la respiración ( R), y que utiliza el vegetal para su crecimiento, funcionamiento y reproducción. PPB=PPN+R

    • La producción primaria neta (PPN) es la materia orgánica que queda después de descontar la respiración. Es el alimento que queda a disposición de los herbívoros. PPN=PPB-R

    Se denomina producción secundaria al almacenamiento de energía en los tejidos de los organismos heterótrofos. En ellos, la Producción Secundaria Bruta (PSB) se corresponde con el porcentaje de alimento asimilado del total consumido. La PSNeta se refiere a la energía que queda a disposición del nivel trófico siguiente.

  • Productividad

  • La productividad (p) de un ecosistema, o de uno de sus niveles, consiste en la relación entre la producción (P) y la biomasa (B) de éste por unidad de superficie.

    p=P/B

    La productividad es un índice de la velocidad de renovación de la biomasa y de la eficiencia con que se transmite la energía de un nivel del ecosistema al siguiente.

    • Productividad bruta (pB) o flujo de energía al nivel trófico considerado. PB=PB/B

    • Productividad neta ( r) o tasa de renovación. r = PN/B

    • Tiempo de renovación (tr) de la biomasa de un sistema o nivel trófico. Tr = B/PN

  • Base energética

  • Para garantizar una base energética suficiente para los heterótrofos, las poblaciones de autótrofos de los ecosistemas pueden presentar dos estrategias básicas:

  • Tener un gran número de poblaciones, de estructura morfológica simple, con alta capacidad de crecimiento y reproducción en condiciones favorables. Éste es el modelo de muchos ecosistemas acuáticos, son las llamadas poblaciones rápidas.

  • Tener un menor número de poblaciones, en las que un buen número de sus individuos alcanzan gran tamaño, una estructura morfológica compleja y una tasa de reproducción lenta. Sería el caso de los bosques, con sus árboles y arbustos. Son las que se denominan poblaciones “lentas”.

  • Base energética de reserva

  • Pueden darse situaciones extremas que perturben la base energética del ecosistema. Para prevenirlas y asegurar la supervivencia de éste, debe existir la llamada base energética de reserva. Este concepto implica un almacenamiento “extra” de energía, de forma que pueda ser removilizada y reciclada por el ecosistema para hacer frente a situaciones catastróficas improbables. La base energética de reserva debe cumplir dos condiciones:

    • Ser suficientemente grande

    • Presentar tiempos de removilización largos, para que la influencia de los cambios del ambiente a corto plazo sea mínima.

    FACTORES QUE REGULAN LA PRODUCCIÓN PRIMARIA

    Hay una serie de factores limitantes o reguladores que limitan la producción de los autótrofos.

    • La luz es imprescindible para el crecimiento vegetal. Según aumenta su intensidad, aumenta la producción primaria; pero llega un momento en que el aparato fotosintético se satura, y sucesivos aumentos de luz ya no se corresponden con aumentos en la producción.

    • Una concentración de CO2 baja en el aire es un factor limitante para la producción de materia orgánica. La asimilación de CO2 aumenta hasta que se estabiliza cuando se alcanza una concentración del gas cuatro veces superior a la del aire.

    • La falta de agua en los vegetales terrestres impide que pueda llevarse a cabo el proceso fotosintético. Por debajo de una cierta cantidad, los estomas se cierran, impidiendo la entrada de CO2, con lo que disminuye el rendimiento fotosintético.

    • El nitrógeno y el fósforo son tan esenciales para la síntesis de materia orgánica como el CO2 y el agua. Dado que en el entorno la proporción está desviada a favor del carbono, frente al fósforo, la cantidad de fósforo es el más importante factor que limita la producción primaria en la biosfera. El nitrógeno tiene una importancia menor, debido a la gran cantidad que, en forma de gas, se encuentra en la atmósfera y disuelto en el agua.

    • Una temperatura alta produce, si los otros factores vitales están disponibles, un crecimiento más rápido de los vegetales. Sin embargo, la respiración puede aumentar más que la producción primaria total, con lo que la producción neta no será necesariamente más alta a mayor temperatura.

    LA ESTRUCTURA TRÓFICA DEL ECOSISTEMA. UTILIZACIÓN DE LA ENERGÍA POR LIS HETERÓTROFOS.

    Si se agrupan los distintos organismos de una biocenosis en función de cómo obtienen los nutrientes, se tendrá una imagen cualitativa de la estructura trófica o alimentaria del ecosistema. Dentro de ella se distinguen diversas especializaciones alimenticias, que se agrupan en los llamados niveles tróficos. Podemos reconocer básicamente tres:; productores, consumidores y descomponedores.

  • Productores

  • Son los organismos que fijan y almacenan la energía solar del espectro visible en forma de moléculas orgánicas ricas en energía, fabricadas a partir de compuestos inorgánicos. Se define el nivel trófico de una organismo como el número de etapas que lo separan de los productores primarios.

  • Consumidores

  • Son aquellos organismos que se nutren a expensas de la materia orgánica ya elaborada. Dependiendo de si se alimentan de materia viva o muerta, pueden distinguirse dos tipos.

  • Consumidores propiamente dichos

  • Son los que se alimentan de materia viva, y pueden ser:

    • Consumidores de primer orden. Se alimentan directamente de los tejidos de los productores. Son los herbívoros.

    • Consumidores de segundo orden. Se alimentan de los consumidores de primer orden. Son los carnívoros que cazan herbívoros.

    • Consumidores de tercer orden. Se alimentan de consumidores de segundo orden. Son carnívoros que comen carnívoros.

  • Destritívoros o saprobios

  • Son consumidores que se alimentan por ingestión de residuos, excrementos o cadáveres, a los que se descomponen y mineralizan parcialmente. En función del estado en que se encuentre la materia orgánica de la que se nutren, pueden clasificarse en tres tipos:

    • Necrófagos o carroñeros. Ingieren cadáveres animales recientes o poco descompuestos.

    • Saprófagos. Se alimentan de restos de plantas o de cadáveres animales claramente alterados.

    • Coprófagos. Se nutren de los excrementos de animales.

  • Descomponedores

  • También se les llama transformadores, saprófitos o reductores. Estos organismos están especializados en alimentarse por absorción difusa de las moléculas ricas en energía de los organismos muertos: son las bacterias y los hongos. Su actividad descompone totalmente la materia orgánica, haya sido modificada o no previamente por los detritívoros, devolviéndola en forma inorgánica al suelo o al agua, en donde queda a disposición de los productores primarios. En le proceso liberan CO2, NH3, SH2 e iones.