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PROGRAMA CURRICULAR DEL ESTUDIANTE
I. DATOS GENERALES 1.1. Carrera Profesional Técnica: TOPOGRAFÍA 1.2. Asignatura: ECOLOGÍA 1.3. Semestre Académico: 2005 – I Ciclo: III 1.4. Duración: Inicio: 17/03/2005 Termino: 15/07/2005 1.5. Numero de Horas Semanales : 02Hrs. 1.6. Número de Horas Semestrales: 34 Horas 1.7. Turno: TARDE 1.8. Docente: MSc. Ing.: Carlos Manuel Oliva Fernández. 1.9. Teléfono: 211683 1.10. Correo Electronico: carlosolivaf@trujillodigital.com II. CUADRO DE DISTRIBUCION HORARIA POR UNIDAD DE COMPETENCIA:
III. . PERFIL PROFECIONAL
3.1. Competencia General:
Desarrolla conductas y actitudes positivas en relación al medio ambiente y las interrelaciones con los seres vivos, comprendiendo que el equilibrio en la naturaleza es de vital importancia para prolongar la supervivencia de las generaciones futuras.
3.2. Capacidades
3.2.1. Adquiere conocimientos básicos sobre ecología, medio ambiente; reconociendo la importancia y papel fundamental de los seres vivos en la generación de recursos renovables y no renovadles.
3.2.2. Imparte expectativas legítimas promoviendo, el desarrollo de nuestras comunidades, generando una mayor calidad de vida y un bienestar mas equitativo para las generaciones actuales como las futuras.
3.2.3. Reconoce, identifica y toma conciencia de la vulnerabilidad de los ecosistemas por la acción humana; que ocasionan grades desequilibrios ambiéntales a nivel local, regional y mundial.
3.2.4. Reconoce la intervención humana como un elemento de gestión, para manejar e identificar impactos ambientales con sus medidas de mitigación y control.
IV CONTENIDO PROGRAMATICO I. UNIDAD DE COMPETENCIA: I. UNIDAD DE COMPETENCIA: TITULO: BASES IMPORTANCIA Y NOCIONES GENERALES DE LA ECOLOGIA Y EL MEDIO AMBIENTE DURACION: 10 Horas INICIO: 17/03/05 TERMINO: 15/04/05
II. UNIDAD DE COMPETENCIA: TITULO: MEDIO AMBIENTE Y DESARROLLO SOSTENIBLE DURACION: Horas 08 INICIO: 28/04/2005 TERMINO: 19/05/05
III. UNIDAD DE COMPETENCIA: TITULO: EFECTOS NEGATIVOS SOBRE EL EQUILIBRIO ECOLOGICO CAUSADO POR LA ACCION HUMANA DURACION: 08 Horas INICIO: 26/05/05 TERMINO: 16/05/06
IV UNIDAD DE COMPETENCIA: TITULO: IMPACTOS AMBIENTALES Y GESTION AMBIENTAL DURACION: 08 Horas INICIO: 23/06/05 TERMINO: 14/07/05
V. REQUISTOS DE APROBACION: a) Alcanzar la nota mínima de 12 doce o mas b) Tener el 70% de asistencia a clase c) Rendir y aprobar los exámenes que el docente haya programado en semestre. d) Obtener promedio de cada una de las unidades de formación de lo contrario no será posible obtener la nota final.
VII. EVALUACION DEL APRENDIZAJE
VIII TUTORIA (Personal Académico y vocacional)
IX. BIBLIOGRAFIA:
MSc.: CARLOS MANUEL OLIVA FERNANDEZ DOCENTE
ING. CUBA JIMNES, WILLY COORDINADOR ACADEMICO
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Ecosistemas
Introducción El concepto de ecosistema es especialmente interesante para comprender el funcionamiento de la naturaleza y multitud de cuestiones ambientales que se tratarán con detalle en próximos capítulos. Hay que insistir en que la vida humana se desarrolla en estrecha relación con la naturaleza y que su funcionamiento nos afecta totalmente. Es un error considerar que nuestros avances tecnológicos: carros, grandes casas, industria, etc. nos permiten vivir al margen del resto de la biosfera y el estudio de los ecosistemas, de su estructura y de su funcionamiento, nos demuestra la profundidad de estas relaciones.
Definición de
ecosistema
El ecosistema es el nivel de organización de la naturaleza que interesa a la ecología. En la naturaleza los átomos están organizados en moléculas y estas en células. Las células forman tejidos y estos órganos que se reúnen en sistemas, como el digestivo o el circulatorio. Un organismo vivo está formado por varios sistemas anatómico-fisiológicos íntimamente unidos entre sí.
Niveles de organización en la naturaleza La organización de la naturaleza en niveles superiores al de los organismos es la que interesa a la ecología. Los organismos viven en poblaciones que se estructuran en comunidades. El concepto de ecosistema aún es más amplio que el de comunidad porque un ecosistema incluye, además de la comunidad, el ambiente no vivo, con todas las características de clima, temperatura, sustancias químicas presentes, condiciones geológicas, etc. El ecosistema estudia las relaciones que mantienen estre sí los seres vivos que componen la comunidad, pero también las relaciones con los factores no vivos. Unidad de estudio de la Ecología El ecosistema es la unidad de trabajo, estudio e investigación de la Ecología. Es un sistema complejo en el que interactúan los seres vivos entre sí y con el conjunto de factores no vivos que forman el ambiente: temperatura, sustancias químicas presentes, clima, características geológicas, etc. La ecología estudia a la naturaleza como un gran conjunto en el que las condiciones físicas y los seres vivos interactúan entre sí en un complejo entramado de relaciones. En ocasiones el estudio ecológico se centra en un campo de trabajo muy local y específico, pero en otros casos se interesa por cuestiones muy generales. Un ecólogo puede estar estudiando como afectan las condiciones de luz y temperatura a las encinas, mientras otro estudia como fluye la energía en la selva tropical; pero lo específico de la ecología es que siempre estudia las relaciones entre los organismos y de estos con el medio no vivo, es decir, el ecosistema.
Ejemplos de ecosistemas.-
La
ecosfera en su conjunto es el ecosistema mayor. Abarca
todo el planeta y reúne a todos los seres vivos en sus relaciones
con el ambiente no vivo de toda la Tierra. Pero dentro de este gran
sistema hay subsistemas que son ecosistemas más delimitados. Así,
por ejemplo, el océano, un lago, un bosque, o incluso, un árbol, o
una manzana que se esté pudriendo son ecosistemas que poseen
patrones de funcionamiento en los que podemos encontrar paralelismos
fundamentales que nos permiten agruparlos en el concepto de
ecosistema. Funcionamiento del ecosistema El funcionamiento de todos los ecosistemas es parecido. Todos necesitan una fuente de energía que, fluyendo a través de los distintos componentes del ecosistema, mantiene la vida y moviliza el agua, los minerales y otros componentes físicos del ecosistema. La fuente primera y principal de energía es el sol. En todos los ecosistemas existe, además, un movimiento continuo de los materiales. Los diferentes elementos químicos pasan del suelo, el agua o el aire a los organismos y de unos seres vivos a otros, hasta que vuelven, cerrándose el ciclo, al suelo o al agua o al aire. En el ecosistema la materia se recicla -en un ciclo cerrado- y la
energía pasa - fluye- generando organización en el sistema.
Ciclo energético del ecosistema Estudio del ecosistema Al estudiar los ecosistemas interesa más el conocimiento de las relaciones entre los elementos, que el cómo son estos elementos. Los seres vivos concretos le interesan al ecólogo por la función que cumplen en el ecosistema, no en sí mismos como le pueden interesar al zoólogo o al botánico. Para el estudio del ecosistema es indiferente, en cierta forma, que el depredador sea un león o un tiburón. La función que cumplen en el flujo de energía y en el ciclo de los materiales son similares y es lo que interesa en ecología. Como sistema complejo que es, cualquier variación en un
componente del sistema repercutirá en todos los demás componentes.
Por eso son tan importantes la s relaciones que se establecen. Los ecosistemas se estudian analizando las relaciones alimentarias, los ciclos de la materia y los flujos de energía. a) Relaciones alimentarias.- La vida necesita un aporte continuo de energía que llega a la Tierra desde el Sol y pasa de unos organismos a otros a través de la cadena trófica.
Ejemplo de cadena trófica Las redes de alimentación (reunión de todas las cadenas tróficas) comienzan en las plantas (productores) que captan la energía luminosa con su actividad fotosintética y la convierten en energía química almacenada en moléculas orgánicas. Las plantas son devoradas por otros seres vivos que forman el nivel trófico de los consumidores primarios (herbívoros). La cadena alimentaria más corta estaría formada por los dos eslabones citados (ej.: elefantes alimentándose de la vegetación). Pero los herbívoros suelen ser presa, generalmente, de los carnívoros (depredadores) que son consumidores secundarios en el ecosistema. Ejemplos de cadenas alimentarias de tres eslabones serían: hierba ß vaca ß hombre algas ß krill ß ballena. Las cadenas alimentarias suelen tener, como mucho, cuatro o cinco eslabones - seis constituyen ya un caso excepcional-. Ej. de cadena larga sería: algas ß rotíferos ß tardigrados ß nemátodos ß musaraña ß autillo Pero las cadenas alimentarias no acaban en el depredador cumbre (ej.: autillo), sino que como todo ser vivo muere, existen necrófagos, como algunos hongos o bacterias que se alimentan de los residuos muertos y detritos en general (organismos descomponedores o detritívoros). De esta forma se soluciona en la naturaleza el problema de los residuos. Los detritos (restos orgánicos de seres vivos) constituyen en muchas ocasiones el inicio de nuevas cadenas tróficas. Por ej., los animales de los fondos abisales se nutren de los detritos que van descendiendo de la superficie. Las diferentes cadenas alimentarias no están aisladas en el ecosistema sino que forman un entramado entre sí y se suele hablar de red trófica. Una representación muy útil para estudiar todo este entramado trófico son las pirámides de biomasa, energía o nº de individuos. En ellas se ponen varios pisos con su anchura o su superficie proporcional a la magnitud representada. En el piso bajo se sitúan los productores; por encima los consumidores de primer orden (herbívoros), después los de segundo orden (carnívoros) y así sucesivamente.
Pirámide de energía de una cadena trófica acuática b) Ciclos de la materia.- Los elementos químicos que forman los seres vivos (oxígeno, carbono, hidrógeno, nitrógeno, azufre y fósforo, etc.) van pasando de unos niveles tróficos a otros. Las plantas los recogen del suelo o de la atmósfera y los convierten en moléculas orgánicas (glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos). Los animales los toman de las plantas o de otros animales. Después los van devolviendo a la tierra, la atmósfera o las aguas por la respiración, las heces o la descomposición de los cadáveres, cuando mueren. De esta forma encontramos en todo ecosistema unos ciclos del oxígeno, el carbono, hidrógeno, nitrógeno, etc. cuyo estudio es esencial para conocer su funcionamiento. c)Flujo de energía El ecosistema se mantiene en funcionamiento gracias al flujo
de energía que va pasando de un nivel al siguiente. La energía
fluye a través de los niveles tróficos sólo en una dirección: va
siempre desde el sol, a través de los productores a los
descomponedores. La energía entra en el ecosistema en forma de
energía luminosa y sale en forma de energía calorífica que ya no
puede reutilizarse para mantener otro ecosistema en funcionamiento.
Por esto no es posible un ciclo de la energía similar al de los
elementos químicos. Producción primaria
Productores primarios. Los productores primarios son los organismos que hacen entrar la
energía en los ecosistemas. Los principales productores primarios
son las plantas verdes terrestres y acuáticas, incluidas las
algas, y algunas bacterias. Forman el 99,9% en peso de los seres
vivos de la biosfera. Fotosíntesis y respiración La fotosíntesis es el proceso por el que se capta la energía luminosa que procede del sol y se convierte en energía química. Con esta energía el CO2, el agua y los nitratos que las plantas absorben reaccionan sintetizando las moléculas de carbohidratos (glucosa, almidón, celulosa, etc.), lípidos (aceites, vitaminas, etc.), proteínas y ácidos nucleicos (ADN y ARN) que forman las estructuras vivas de la planta. Las plantas crecen y se desarrollan gracias a la fotosíntesis, pero respiran en los periodos en los que no pueden obtener energía por fotosíntesis porque no hay luz o porque tienen que mantener los estomas cerrados. En la respiración se oxidan las moléculas orgánicas con oxígeno del aire para obtener la energía necesaria para los procesos vitales. En este proceso se consume O2 y se desprende CO2 y agua, por lo que, en cierta forma, es lo contrario de la fotosíntesis que toma CO2 y agua desprendiendo O2.
Producción primaria bruta y neta Cuando se habla de producción de un ecosistema se hace referencia a la cantidad de energía que ese ecosistema es capaz de aprovechar. Una pradera húmeda y templada, por ejemplo, es capaz de convertir más energía luminosa en biomasa que un desierto y, por tanto, su producción es mayor. La producción primaria bruta de un ecosistema es la energía total fijada por fotosíntesis por las plantas. La producción primaria neta es la energía fijada por fotosíntesis menos la energía empleada en la respiración, es decir la producción primaria bruta menos la respiración. Cuando la producción 1ª neta es positiva, la biomasa de las plantas del ecosistema va aumentando. Es lo que sucede, por ejemplo, en un bosque joven en el que los árboles van creciendo y aumentando su número. Cuando el bosque ha envejecido, sigue haciendo fotosíntesis pero toda la energía que recoge la emplea en la respiración, la producción neta se hace cero y la masa de vegetales del bosque ya no aumenta
Eficiencia En el concepto de eficiencia no interesa sólo la cantidad total de energía asimilada por el ecosistema en energía química sino que proporción es del total de energía luminosa que le llega al ecosistema Llamamos eficiencia de la producción primaria al cociente entre la energía fijada por la producción primaria y la energía de la luz solar que llega a ese ecosistema. El proceso de fotosíntesis podría llegar a tener una eficiencia teórica de hasta un 9% de la radiación que llega a la superficie, sobre las plantas. Es decir un 2% de la energía que llega a la parte alta de la atmósfera. Pero nunca se han medido, en la realidad, valores tan altos. El valor máximo. observado, en un caso muy especial de una planta tropical con valores de iluminación muy altos, ha sido de un 4,5% de la radiación total que llegaba a la planta. Eficiencias "normales", en plena estación de crecimiento, con buenas condiciones de humedad, temperatura, etc. son: Eficiencia de distintas comunidades vegetales
Se puede decir, en resumen, que en plena estación de crecimiento y con las condiciones que hemos dicho, eficiencias muy normales son del 1% de la energía que llega a las plantas, o lo que es lo mismo del 0,2% de la energía total que llega a la parte alta de la atmósfera. Las plantas está bien adaptadas al uso de luz difusa y de relativamente baja intensidad y son mediocres usando luz de alta intensidad, como la del mediodía, por ejemplo. La explicación más probable de por qué no usan mejor la luz que reciben, es que su actividad se encuentra limitada por la escasez de elementos químicos y no por la luz. Por tanto, en la evolución no han sido necesitado desarrollar mecanismos de fotosíntesis más eficientes. El C, el N y el P , entre otros, son los elementos que las
plantas necesitan. La producción depende siempre del más escaso de
esos elementos: el llamado factor limitante. Normalmente
suele ser el P, aunque a veces lo es el N.
Producción secundaria Productores secundarios Los productores secundarios son todo el conjunto de animales y detritívoros que se alimentan de los organismos fotosintéticos. Los herbívoros se alimentan directamente de las plantas,
pero los diferentes niveles de carnívoros y los
detritívoros también reciben la energía indirectamente de las
plantas, a través de la cadena trófica. Uso de la energía por los animales Los animales obtienen la energía para su metabolismo de la
oxidación de los alimentos (respiración), pero no todo lo que comen
acaba siendo oxidado. Parte se desecha en las heces o en la orina,
parte se difunde en forma de calor, etc. La repartición de energía
en un animal es:
Repartición de energía en un animal Así, por ejemplo, una ardilla se alimenta de piñones, que son la energía bruta que introduce en su sistema digestivo, pero deja como residuos todo el resto de la piña (energía no utilizada). De los piñones que ha comido parte se elimina en las heces y sólo los nutrientes digeribles pasan a la sangre para ser distribuidos entre las células. De esta energía parte se elimina en la orina y sólo el resto se utiliza para el metabolismo. Parte de la energía metabólica se emplea para mantener su organismo vivo y activo y parte (producción secundaria neta) para crecer o reproducirse. La mayor parte de la energía absorbida se utiliza
en el mantenimiento o se pierde a través de las heces. Sólo una
pequeña parte se convierte en producción secundaria (aumento de peso
del animal o nuevas crías). Sólo una fracción insignificante de la
energía puesta en juego en la biosfera circula por las estructuras
más complejas de la vida, las de los animales superiores. Ciclo energético
En ecosistemas acuáticos, cuando la diferencia de tasa de
renovación entre dos niveles tróficos sucesivos es muy grande, no se
produce esta reducción de la biomasa. Así sucede en algunos sistemas
planctónicos en los que la masa de fitoplancton se puede duplicar en
24 horas y 1 kg de fitoplancton puede alimentar a más de 1 Kg de
zooplancton.
Pirámide de flujo de energía de alta calidad Detritívoros (Descomponedores) Dentro del grupo de los productores secundarios, además de los animales grandes y longevos, está el grupo de los detritívoros o descomponedores, formado fundamentalmente por los hongos y las bacterias. Son muy pequeños, están en todas partes, con poblaciones que se multiplican y se desvanecen con rapidez. Desde el punto de vista del aprovechamiento de la energía son despilfarradores y aprovechan poco la energía: su eficiencia es pequeña. Los descomponedores tienen gran importancia en la asimilación de los restos del resto de la red trófica (hojarasca que se pudre en el suelo, cadáveres, etc.). Son agentes necesarios para el retorno de los elementos, que si no fuera por ellos se irían quedando acumulados en cadáveres y restos orgánicos sin volver a las estructuras vivas. Gracias a su actividad se cierran los ciclos de los elementos. En los ecosistemas acuáticos abundan las bacterias. Los hongos son muy importantes en la biología del suelo. Su biomasa supera frecuentemente la de los animales del ecosistema. La biomasa bacteriana de los ecosistemas terrestres está comprendida habitualmente entre 0,2 y 15 g C/m2 (la de los animales raramente sobrepasa 2 g C/m2), y en los ecosistemas acuáticos oscila entre 0,1 y 10 g C/m2.
Ciclos de los elementos
Elementos químicos en el ecosistema. Los seres vivos están formados por elementos químicos, fundamentalmente por oxígeno, hidrógeno, carbono y nitrógeno que, en conjunto, suponen más del 95% de peso de los seres vivos. El resto es fósforo, azufre, calcio, potasio, y un largo etcétera de elementos presentes en cantidades muy pequeñas, aunque algunos de ellos muy importantes para el metabolismo. Estos elementos también se encuentran en la naturaleza no viva,
acumulados en depósitos. Así, en la atmósfera hay O2, N2
y CO2. En el suelo H2O, nitratos, fosfatos y
otras sales. En las rocas fosfatos, carbonatos, etc. Transferencia cíclica de los elementos Algunos seres vivos son capaces de captarlos de los depósitos inertes en los que se acumulan. Después van transfiriéndose en las cadenas tróficas de unos seres vivos a otros, siendo sometidos a procesos químicos que los van situando en distintas moléculas. Así, por ejemplo, el N es absorbido del suelo por las raíces de las plantas en forma de nitrato; en el metabolismo de las plantas pasa a formar parte de proteínas y ácidos nucleicos (químicamente hablando ha sufrido una reducción); los animales tienen el N en forma de proteínas y ácidos nucleicos, pero lo eliminan en forma de amoniaco, urea o ácido úrico en la orina. El ciclo lo cierran bacterias del suelo que oxidan el amoniaco a nitratos. Por otros procesos el N puede ser tomado del aire por algunas bacterias que lo acaban dejando en forma de nitratos o también puede ser convertido a N2 gas por otras bacterias que lo devuelven a la atmósfera. Los ciclos de los elementos mantienen una estrecha relación con
el flujo de energía en el ecosistema, ya que la energía utilizable
por los organismos es la que se encuentra en enlaces químicos
uniendo los elementos para formar las moléculas. Ciclo del Carbono
El carbono es elemento básico en la formación de las moléculas de carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos, pues todas las moléculas orgánicas están formadas por cadenas de carbonos enlazados entre sí. La reserva fundamental de carbono, en moléculas de CO2 que los seres vivos puedan asimilar, es la atmósfera y la hidrosfera. Este gas está en la atmósfera en una concentración de más del 0,03% y cada año aproximadamente un 5% de estas reservas de CO2, se consumen en los procesos de fotosíntesis, es decir que todo el anhídrido carbónico se renueva en la atmósfera cada 20 años. La vuelta de CO2 a la atmósfera se hace cuando en la respiración los seres vivos oxidan los alimentos produciendo CO2. En el conjunto de la biosfera la mayor parte de la respiración la hacen las raíces de las plantas y los organismos del suelo y no, como podría parecer, los animales más visibles. Los seres vivos acuáticos toman el CO2 del agua. La solubilidad de este gas en el agua es muy superior a la de otros gases, como el O2 o el N2, porque reacciona con el agua formando ácido carbónico. En los ecosistemas marinos algunos organismos convierten parte del CO2 que toman en CaCO3 que necesitan para formar sus conchas, caparazones o masas rocosas en el caso de los arrecifes. Cuando estos organismos mueren sus caparazones se depositan en el fondo formando rocas sedimentarias calizas en el que el C queda retirado del ciclo durante miles y millones de años. Este C volverá lentamente al ciclo cuando se van disolviendo las rocas. El
petróleo, carbón y la materia orgánica
acumulados en el suelo son resultado de épocas en las que se ha
devuelto menos CO2 a la atmósfera del que se tomaba. Así
apareció el O2 en la atmósfera. Si hoy consumiéramos
todos los combustibles fósiles almacenados, el O2
desaparecería de la atmósfera. Como veremos el ritmo creciente al
que estamos devolviendo CO2 a la atmósfera, por la
actividad humana, es motivo de preocupación respecto al nivel de
infecto invernadero que puede estar provocando, con el
cambio climático consiguiente.
Ciclo del Oxígeno El oxígeno es el elemento químico más abundante en los seres vivos. Forma parte del agua y de todo tipo de moléculas orgánicas. Como molécula, en forma de O2, su presencia en la atmósfera se debe a la actividad fotosintética de primitivos organismos. Al principio debió ser una sustancia tóxica para la vida, por su gran poder oxidante. Todavía ahora, una atmósfera de oxígeno puro produce daños irreparables en las células. Pero el metabolismo celular se adaptó a usar la molécula de oxígeno como agente oxidante de los alimentos abriendo así una nueva vía de obtención de energía mucho más eficiente que la anaeróbica. La reserva fundamental de oxígeno utilizable por los seres vivos está en la atmósfera. Su ciclo está estrechamente vinculado al del carbono pues el proceso por el que el C es asimilado por las plantas (fotosíntesis), supone también devolución del oxígeno a la atmósfera, mientras que el proceso de respiración ocasiona el efecto contrario. Otra parte del ciclo natural del oxígeno que tiene un notable
interés indirecto para los seres vivos de la superficie de la Tierra
es su conversión en
ozono. Las moléculas de O2, activadas por las
radiaciones muy energéticas de onda corta, se rompen en átomos
libres de oxígeno que reaccionan con otras moléculas de O2,
formando O3 (ozono). Esta reacción es reversible, de
forma que el ozono, absorbiendo radiaciones ultravioletas vuelve a
convertirse en O2. Ciclo del Nitrógeno
Los organismos emplean el nitrógeno en la síntesis de proteínas, ácidos nucleicos (ADN y ARN) y otras moléculas fundamentales del metabolismo. Su reserva fundamental es la atmósfera, en donde se encuentra en forma de N2, pero esta molécula no puede ser utilizada directamente por la mayoría de los seres vivos (exceptuando algunas bacterias). Esas bacterias y algas cianofíceas que pueden usar el N2 del aire juegan un papel muy importante en el ciclo de este elemento al hacer la fijación del nitrógeno. De esta forma convierten el N2 en otras formas químicas (nitratos y amonio) asimilables por las plantas. El amonio (NH4+) y el nitrato (NO3-) lo pueden tomar las plantas por las raíces y usarlo en su metabolismo. Usan esos átomos de N para la síntesis de las proteínas y ácidos nucleicos. Los animales obtienen su nitrógeno al comer a las plantas o a otros animales. En el metabolismo de los compuestos nitrogenados en los animales acaba formándose ión amonio que es muy tóxico y debe ser eliminado. Esta eliminación se hace en forma de amoniaco (algunos peces y organismos acuáticos), o en forma de urea (el hombre y otros mamíferos) o en forma de ácido úrico (aves y otros animales de zonas secas). Estos compuestos van a la tierra o al agua de donde pueden tomarlos de nuevo las plantas o ser usados por algunas bacterias. Algunas bacterias convierten amoniaco en nitrito y otras transforman este en nitrato. Una de estas bacterias (Rhizobium) se aloja en nódulos de las raíces de las leguminosas (alfalfa, alubia, etc.) y por eso esta clase de plantas son tan interesantes para hacer un abonado natural de los suelos. Donde existe un exceso de materia orgánica en el mantillo, en condiciones anaerobias, hay otras bacterias que producen desnitrificación, convirtiendo los compuestos de N en N2, lo que hace que se pierda de nuevo nitrógeno del ecosistema a la atmósfera. A pesar de este ciclo, el N suele ser uno de los elementos que
escasean y que es factor limitante de la productividad de muchos
ecosistemas. Tradicionalmente se han abonado los suelos con nitratos
para mejorar los rendimientos agrícolas. Durante muchos años se
usaron productos naturales ricos en nitrógeno como el
guano o el nitrato de Chile. Desde que se consiguió la síntesis
artificial de amoniaco por el
proceso Haber fue posible fabricar abonos nitrogenados que se
emplean actualmente en grandes cantidades en la agricultura. Como
veremos su mal uso produce, a veces, problemas de contaminación en
las aguas: la eutrofización. Ciclo del Fósforo
El fósforo es un componente esencial de los organismos. Forma parte de los ácidos nucleicos (ADN y ARN); del ATP y de otras moléculas que tienen PO43- y que almacenan la energía química; de los fosfolípidos que forman las membranas celulares; y de los huesos y dientes de los animales. Está en pequeñas cantidades en las plantas, en proporciones de un 0,2%, aproximadamente. En los animales hasta el 1% de su masa puede ser fósforo. Su reserva fundamental en la naturaleza es la corteza terrestre. Por meteorización de las rocas o sacado por las cenizas volcánicas, queda disponible para que lo puedan tomar las plantas. Con facilidad es arrastrado por las aguas y llega al mar. Parte del que es arrastrado sedimenta al fondo del mar y forma rocas que tardarán millones de años en volver a emerger y liberar de nuevo las sales de fósforo. Otra parte es absorbido por el plancton que, a su vez, es comido por organismos filtradores de plancton, como algunas especies de peces. Cuando estos peces son comidos por aves que tienen sus nidos en tierra, devuelven parte del fósforo en las heces (guano) a tierra. Es el principal factor limitante en los ecosistemas acuáticos y en los lugares en los que las corrientes marinas suben del fondo, arrastrando fósforo del que se ha ido sedimentando, el plancton prolifera en la superficie. Al haber tanto alimento se multiplican los bancos de peces, formándose las grandes pesquerías del Gran Sol, costas occidentales de Africa y América del Sur y otras. Con los compuestos de fósforo que se recogen directamente de los
grandes depósitos acumulados en algunos lugares de la tierra se
abonan los terrenos de cultivo, a veces en cantidades desmesuradas,
originándose problemas de
eutrofización
Ciclo del Azufre Es menos importante que los otros elementos que hemos visto, pero imprescindible porque forma parte de las proteínas. Su reserva fundamental es la corteza terrestre y es usado
por los seres vivos en pequeñas cantidades. La actividad industrial
del hombre esta provocando exceso de
emisiones de gases sulfurosos a la atmósfera y ocasionando
problemas como la
lluvia acida. Ciclo del Agua El agua es un importantísimo componente de los seres vivos y es factor limitante de la productividad de muchos ecosistemas. Los elementos afectados por su ciclo son el H y el O de forma directa, pero la misma molécula de agua es vital para los seres vivos y otras sustancias que van disueltas también lo son. La marcha general del ciclo del agua es muy conocida En la disponibilidad de agua en el ecosistema influyen factores que pueden pasar desapercibidos en un primer momento. Así, por ejemplo, en las zonas continentales que se encuentran alejadas del mar, las precipitaciones dependen, sobre todo, del agua que se evapora en el interior del mismo continente. Esto hace que en zonas de clima cálido se pueda producir fácilmente desertización si disminuye la cantidad de agua disponible para la evaporación, cuando se canalizan excesivamente los ríos o, en general, se aumenta la velocidad de salida del agua de la cuenca. Este fenómeno también tiene influencia en las zonas selváticas, cuando se talan los árboles, porque se pierde capacidad de evapotranspiración (los árboles con su transpiración envían una gran cantidad de agua a la atmósfera). En la mayoría de las zonas continentales el nivel de la
producción primaria se encuentra limitado por las
disponibilidades de agua. Por ejemplo, según cálculos de De Witt, en
las condiciones climáticas de Estocolmo las plantas pueden producir
al año unos 2,5 Kg/m2 de materia orgánica seca y en Berlín unos 3 Kg/m2.
Se calcula que para producir un Kg. de materia seca se necesitan
unos 500 L de agua. Por tanto en Estocolmo se necesitarían 1.250 L y
en Berlín 1.500. Este agua tendría que caer el momento apropiado (no
en invierno, etc.), en el lugar adecuado y en el modo adecuado (sin
provocar escorrentía, etc.). Calculó que en Berlín sólo había 700 L
disponibles verdaderamente para el crecimiento de las plantas entre
todos los que caen al año. Es decir se demuestra que, en general, el
factor limitante es el agua, incluso en zonas en las que puede
parecer extraño que así sea. Y es difícil, caro y exige un gran
consumo de energía aportar más agua. |
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Ciclo del Agua
El agua es un importantísimo componente de los seres vivos y es factor limitante de la productividad de muchos ecosistemas. Los elementos afectados por su ciclo son el H y el O de forma directa, pero la misma molécula de agua es vital para los seres vivos y otras sustancias que van disueltas también lo son. La marcha general del ciclo del agua es muy conocida En la disponibilidad de agua en el ecosistema influyen factores que pueden pasar desapercibidos en un primer momento. Así, por ejemplo, en las zonas continentales que se encuentran alejadas del mar, las precipitaciones dependen, sobre todo, del agua que se evapora en el interior del mismo continente. Esto hace que en zonas de clima cálido se pueda producir fácilmente desertización si disminuye la cantidad de agua disponible para la evaporación, cuando se canalizan excesivamente los ríos o, en general, se aumenta la velocidad de salida del agua de la cuenca. Este fenómeno también tiene influencia en las zonas selváticas, cuando se talan los árboles, porque se pierde capacidad de evapotranspiración (los árboles con su transpiración envían una gran cantidad de agua a la atmósfera).
Formación Cuando la Tierra se fue formando,
hace unos 4600 millones de años, las altas temperaturas hacían
que toda el agua estuviera en forma de vapor. Al enfriarse por
debajo del punto de ebullición del agua, gigantescas
precipitaciones llenaron de agua las partes más bajas de la
superficie formando los océanos. Se calcula que unas decenas o
cientos de millones de años después de su formación ya
existirían los océanos. Distribución del agua en la Tierra. Casi la totalidad del agua se encuentra en los mares y océanos en forma de agua salada. De las aguas dulces la mayor parte está en forma de hielo y en aguas subterráneas. El agua situada sobre los continentes y la que está en la atmósfera son las cantidades proporcionalmente menores, aunque su importancia biológica es grande.
1) En las aguas epicontinentales se incluyen el mar Caspio, el Aral y el mar Muerto, además de lagos, ríos, etc. 2) Se da una de las muchas estimaciones que se suelen hacer para estas aguas, porque calcular su cantidad es muy difícil.
El agua permanece en constante movimiento. El vapor de agua de la atmósfera se condensa y cae sobre continentes y océanos en forma de lluvia o nieve. El agua que cae en los continentes va descendiendo de las montañas en ríos, o se infiltra en el terreno acumulándose en forma de aguas subterráneas. Gran parte de las aguas continentales acaban en los océanos, o son evaporadas o transpiradas por las plantas volviendo de nuevo de nuevo a la atmósfera. También de los mares y océanos está evaporándose agua constantemente. La energía del sol mantiene este ciclo en funcionamiento continuo.
Ciclo del agua
Al año se evaporan 500 000 km3 de agua, lo que da un valor medio de 980 l/m2 Es decir es como si una capa de 980 mm (casi un metro) de agua que recubriera toda la Tierra se evaporara a lo largo del año. Como en la atmósfera permanecen constantemente sólo 12 000 km3, quiere decir que la misma cantidad de 500 000 km3 que se ha evaporado vuelve a caer en forma de precipitaciones a lo largo del año. Aunque la media, tanto de la evaporación como de la precipitación sea de 980 mm, la distribución es irregular, especialmente en los continentes. En los desiertos llueve menos de 200 mm y en algunas zonas de montaña llueve 6000 mm o más. El tiempo medio que una
molécula de agua permanece en los distintos tramos del ciclo
es:
Como es lógico estos tiempos medios de permanencia van a tener una gran influencia en la persistencia de la contaminación en los ecosistemas acuáticos. Si se contamina un río, al cabo de pocos días o semanas puede quedar limpio, por el propio arrastre de los contaminantes hacia el mar, en donde se diluirán en grandes cantidades de agua. Pero si se contamina un acuífero subterráneo el problema persistirá durante decenas o cientos de años. Características del agua. Las características del agua hacen que sea un líquido idóneo para la vida. La elevada polaridad de la molécula de agua tiene especial interés porque de ella se derivan otras importantes propiedades. a) Polaridad Las moléculas de agua son
polares. Por esta polaridad el agua es un buen disolvente de
sales y otras sustancias polares pero un mal disolvente de gases
y otras sustancias apolares como las
grasas y aceites. Polaridad de las moléculas del agua Una molécula está polarizada cuando situada en un campo eléctrico se orienta con un lado hacia el polo positivo y con otro hacia el negativo. Sucede esto porque aunque la molécula en conjunto no tiene carga, en cambio la distribución de cargas dentro de la molécula no es homogénea y una zona tiene un incremento de carga positiva mientras otra zona lo tiene de carga negativa. En el caso de la molécula de agua sucede asís porque el átomo de oxígeno se une con dos de hidrógeno por enlaces polarizados que forman entre sí un ángulo de aproximadamente 104. 5º. Como el átomo de oxígeno es más electronegativo que los de hidrógeno, en el lado del oxígeno se sitúa la zona negativa y en el lado de los hidrógenos la positiva, con su centro de acción en el punto medio entre los dos hidrógenos. Se llama enlace de puente de Hidrógeno al que une a una molécula de agua con las que están a su alrededor. Este enlace entre moléculas de agua vecinas se produce por la atracción entre la zona positiva de una molécula y la negativa de la vecina. Su influencia
es tan notoria que si no fuera por esta atracción el agua sería una sustancia gaseosa a la temperatura ordinaria ya que su tamaño es muy pequeño. Como son gases, por ejemplo, otras moléculas de tres o cuatro átomos como el CO2, el NH3, el H2S, el CH4, similares al agua en tamaño.
La Geometría del Agua
La molécula de agua está constituida por dos átomos de hidrógeno
unidos por sendos enlaces covalentes al átomo de oxígeno. Cada
enlace covalente implica la comparición de dos electrones entre
los átomos de hidrógeno, en que cada átomo aporta un electrón.
Por lo tanto, los electrones puestos en juego en ambos enlaces
covalentes son cuatro. Estos electrones
enlazantes, se suelen representar por pares de puntos o
trazos, de manera que la molécula de agua puede representarse
por los símbolos de los elementos de hidrógeno y oxígeno unidos
por trazos:
Además existen en el átomo de
oxígeno dos pares de electrones, que no participan en enlace,
situados en un nivel de menor energía, o última capa. Al
considerar todos los 8 electrones situados en la última capa del
oxígeno, 2 pares enlazantes y 2
pares no enlazantes, la teoría de
Repulsión de Pares Electrónicos del Nivel de Valencia, predice
la forma de la molécula de agua. Esta teoría establece que los
pares electrónicos del nivel de valencia, que corresponden a la
última capa energética, se sitúan en el espacio de manera que
entre ellos exista la mínima repulsión ocasionada por su carga
negativa. Si los cuatro pares fuesen de igual naturaleza se
podría predecir una estructura tetraédrica regular para el
agua, porque la mejor manera de acomodar cuatro cargas negativas
en el espacio, para que exista entre ellas la mínima
interacción, es situándolas en los vértices de un tetraedro,
cuyos lados subtienden un ángulo de 109,5°. Puesto que sólo dos
pares de electrones son enlazantes,
éstos están compartidos entre los núcleos de O e H y por lo
tanto estos electrones están mas cerca a ambos núcleos. Los dos
pares no enlazantes están sólo
localizados sobre el átomo de O por lo que tienden a ocupar
mayor espacio alrededor de este átomo y en consecuencia a
restarle espacio a los pares enlazantes.
Por lo tanto, el ángulo que subtiende las dos uniones
oxígeno-hidrógeno es 104,5°, menor que el ángulo tetraédrico.
Cabe deducir que si la
molécula de agua no es lineal, tampoco será una especie
apolar. Una molécula polar presenta
dos polos o centros de gravitación de carga negativa y positiva
que resultan de la diferente concentración de electrones en el
espacio. Aquel sitio donde exista una mayor concentración da
origen a un centro donde gravita carga negativa y en el otro
extremo de ese espacio gravitará, por consecuencia, carga
positiva.
. Estas fuerzas se denominan atracción dipolo-dipolo, las cuales son importantes en sustancias al estado líquido o sólido donde la cercanía molecular es muy grande. Al existir un dipolo en tal molécula, ésta puede atraer a sus vecinas por fuerzas de atracción entre cargas de diferente signo.
. Estas fuerzas se denominan atracción dipolo-dipolo, las cuales son importantes en sustancias al estado líquido o sólido donde la cercanía molecular es muy grande. Polaridad de la molécula de agua
La polaridad de la molécula de agua no sólo es consecuencia de
su geometría tetraédrica irregular, El
puente de hidrógeno
Esta asociación intermolecular que se da en el agua líquida y en el hielo, se suele representar por una línea de puntos. En el hielo, la longitud del enlace de hidrógeno es de 1,77 Å que se compara con la longitud del enlace covalente H-O de 0,99 Å.
Esta estructura muestra que cada átomo de oxígeno de las moléculas de agua que forman una masa de hielo está unido por dos enlaces covalentes a sendos átomos de hidrógeno y por puente de hidrógeno a moléculas vecinas. La energía de los puentes de hidrógeno es aproximadamente un 1% del enlace covalente. Esta gran diferencia de energía hace la distinción entre el enlace covalente, que es un enlace químico y por lo tanto muy fuerte, y el mal llamado enlace de hidrógeno, que sólo es una asociación física, porque es una atracción dipolo-dipolo
Se explicó que en la
molécula de agua los pares electrónicos
enlazantes y no enlazantes
están orientados hacia los vértices de un tetraedro irregular,
por lo que al considerar una masa de hielo, sus moléculas
forman una inmensa red tridimensional altamente ordenada que
evita que las moléculas se acerquen mucho entre sí. El puente
de hidrógeno que se establece, hace que las moléculas de agua
adopten una estructura que deja huecos hexagonales que forman
una especie de canales a través de la red tridimensional.
b) Calores específicos, de vaporización y de fusión.- Las cantidades de calor necesarias para evaporar, fundir o calentar el agua son más elevados que en otras sustancias de tamaño parecido al estar las moléculas unidas por fuerzas eléctricas entre las zonas positivas de unas y las negativas de otras. Esto hace que el agua sea un buen almacenador de calor y así ayuda a regular la temperatura del planeta y de los organismos vivos. c) Cohesividad. Otra repercusión importante de la polaridad es que las moléculas, al estar atraídas entre sí, se mantienen como enlazadas unas con otras, lo que tiene gran interés en fenómenos como el ascenso de la savia en los vegetales o el movimiento del agua en el suelo. Esta cohesividad de las moléculas de agua entre sí explica también la tensión superficial que hace que la superficie del agua presente una cierta resistencia a ser traspasada. d) Densidad y estratificación La densidad del agua es de 1kg/l, pero varía ligeramente con la temperatura y las sustancias que lleve disueltas, lo que tiene una considerable importancia ecológica. La densidad aumenta al disminuir la temperatura hasta llegar a los 4ºC en los que la densidad es máxima. A partir de aquí disminuye la densidad y el hielo flota en el agua. Esto hace que cuando un lago o el mar se congelan, la capa de hielo flote en la superficie y aísle al resto de la masa de agua impidiendo que se hiele. Los seres vivos pueden seguir viviendo en el agua líquida por debajo del hielo. Las capas de agua de distintas densidades se colocan en estratos que funcionan como partes independientes. Al no haber intercambio entre ellas, algunos nutrientes, como el oxígeno o los fosfatos, se pueden ir agotando en algunas capas mientras son abundantes en otras. Solubilidad. a) Salinidad.- Los iones que dan la salinidad al agua tienen dos orígenes. Los arrastrados por el agua que llega desde los continentes y los que traen los magmas que surgen en las dorsales oceánicas. En un litro de agua del mar típico suele haber unos 35 g de sales, de los cuales las dos terceras partes, aproximadamente, son cloruro de sodio. Hay lugares en los que la salinidad es distinta (por ejemplo es proporcionalmente alta en el Mediterráneo y baja en el Báltico), pero siempre se mantiene una proporción similar entre los iones, aunque las cantidades absolutas sean diferentes. En algunos mares interiores la salinidad llega a ser muy alta, como es el caso del Mar Muerto con 226 g de sal por litro. En las aguas dulces continentales encontramos cantidades mucho menores de iones. El componente principal es el bicarbonato cálcico (unos decigramos por litro), cuya mayor o menor presencia indica el grado de dureza de las aguas. b) Presión osmótica.- La membrana celular es semipermeable, lo que quiere decir que permite el paso de moléculas pequeñas, pero no el de moléculas grandes o iones. Esto hace que en los seres vivos haya que tener muy en cuenta los procesos de ósmosis que provocan, por ejemplo, que una célula desnuda que se encuentra en un líquido de menor concentración que la intracelular va llenándose cada vez más de agua hasta que explota. Los distintos organismos, según vivan en aguas dulces o saladas, o en zonas de salinidad variable, han tenido que desarrollar eficaces mecansimos para la solución de estos problemas osmóticos. La salinidad es, de hecho, una importante barrera que condiciona la distribución ecológica de los organismos acuáticos. c) Gases disueltos.- El oxígeno disuelto en el agua supone una importante limitación para los organismos que viven en este medio. Mientras en un litro de aire hay 209 ml de oxígeno, en el agua, de media, la cantidad que se llega a disolver es 25 veces menor. Otro problema es que la difusión del oxígeno en el agua es muy lenta. La turbulencia de las aguas, al agitarlas y mezclarlas, acelera el proceso de difusión miles de veces y es por eso fundamental para la vida. La temperatura influye en la solubilidad. Mientras que los sólidos se disuelven mejor a temperaturas más elevadas, en los gases sucede lo contrario. Las aguas frías disuelven mejor el oxígeno y otros gases que las aguas cálidas porque mayor temperatura significa mayor agitación en las moléculas lo que facilita que el gas salga del líquido. La solubilidad del gas en agua disminuye mucho con la disminución de presión. En un lago situado a 5500 m de altura, por ejemplo, con una presión atmosférica, por tanto, de 0,5 atmósferas el oxígeno que se puede disolver es mucho menos que si estuviera a nivel del mar.
Disponibilidad y uso del agua
Se considera que, mundialmente, se dispone de 12.500 a 14.000 millones de metros cúbicos de agua (12.500 a 14.000 kilómetros cúbicos) por año para uso humano. Esto representa unos 9.000 metros cúbicos por persona por año, según se estimó en 1989 (30, 107, 145, 157). (Nota: 1 metro cúbico es igual a 1.000 litros.) Se proyecta que en el año 2025 la disponibilidad global de agua dulce per cápita descenderá a 5.100 metros cúbicos por persona, al sumarse otros 2.000 millones de habitantes a la población del mundo (184). Aun entonces esta cantidad sería suficiente para satisfacer las necesidades humanas si el agua estuviera distribuida por igual entre todos los habitantes del mundo (157). Pero las cifras per cápita sobre la disponibilidad de agua presentan un cuadro engañoso. El agua dulce mundialmente disponible no está equitativamente distribuida en el mundo, ni en todas las estaciones del año, ni de año a año. En algunos casos el agua no está donde la queremos, ni en cantidad suficiente. En otros casos tenemos demasiada agua en el lugar equivocado y cuando no hace falta. "Vivimos bajo la tiranía del ciclo del agua", observa el hidrólogo Malin Falkenmark, refiriéndose al ciclo hidrológico de la tierra (62). El ciclo hidrológico de la tierra actúa como una bomba gigante que continuamente transfiere agua dulce de los océanos a la tierra y de vuelta al mar (ver la figura 3). En este ciclo de energía solar, el agua se evapora de la superficie de la tierra a la atmósfera, de donde cae en forma de lluvia o nieve. Parte de esta precipitación vuelve a evaporarse dentro de la atmósfera. Otra parte comienza el viaje de vuelta al mar a través de arroyos, ríos y lagos. Y aun otra parte se filtra dentro del suelo y se convierte en humedad del suelo o en agua de superficie. Las plantas incorporan la humedad del suelo en sus tejidos y la liberan en la atmósfera en el proceso de evapotranspiración (174). Gran parte del agua subterránea finalmente vuelve a pasar al caudal de las aguas de superficie (176).
La próxima era de tensión hídrica y escasez de aguaLa próxima era de tensión hídrica y escasez de agua Estas cifras, que ya son indicio de un serio problema, están prontas a hacer explosión. En 2025 más de 2.800 millones de personas vivirán en 48 países que encaran tensiones hídricas o escasez de agua, según proyecciones de PAI basadas en las proyecciones medias de población recientemente revisadas de las Naciones Unidas (ver el cuadro 1 y la figura 5). De estos 48 países, 40 están en el Cercano Oriente y Norte de África o en el África subsahariana. Las proyecciones indican que en los próximos dos decenios, el solo aumento de la población —para no mencionar la creciente demanda per cápita— llevará a que todo el Cercano Oriente experimente escasez de agua. Hacia el 2050 el número de países con tensión hídrica o escasez de agua ascenderá a 54, y la población conjunta a 4.000 millones de habitantes —40% de la población mundial proyectada de 9.400 millones (69, 181). El Cercano Oriente y Norte de África. Los 20 países del Cercano Oriente y Norte de África enfrentan las peores perspectivas. El Cercano Oriente es la región del mundo más escasa de agua. En efecto, todo el Cercano Oriente "se quedó sin agua" en 1972, cuando la población total de la región era de 122 millones, de acuerdo a Tony Allan, experto en recursos hídricos de la Universidad de Londres (117). Desde entonces la región ha estado extrayendo de los ríos y acuíferos más agua de la que se repone. Actualmente, por ejemplo, Jordania y el Yemen extraen anualmente de los acuíferos subterráneos un 30% más de agua de la que se repone (49, 138). También en Israel el uso anual de agua ya supera en un 15% el suministro renovable (139). Arabia Saudita presenta uno de los peores casos del mundo de uso de agua insostenible. Este país extremadamente árido debe ahora explotar los acuíferos fósiles subterráneos para satisfacer las tres cuartas partes de sus necesidades de agua. Los acuíferos fósiles de Arabia Saudita han estado perdiendo, término medio, 5.200 millones de metros cúbicos de agua por año (139). De 14 países del Cercano Oriente, 11 ya están enfrentando escasez de agua (139). En cinco de esos países la población aumentará al doble en los próximos dos decenios, según las proyecciones. El agua es una de las principales cuestiones políticas que confrontan los líderes de la región (117). Puesto que varias naciones comparten prácticamente todos los ríos del Cercano Oriente, las tensiones actuales por los derechos al agua podrían escalar y convertirse en francos conflictos, impulsados por el crecimiento de la población y la creciente demanda de un recurso cada vez más escaso (139). Cuatro países del golfo Pérsico: Bahrain, Kuwait, Arabia Saudita y los Emiratos Árabes Unidos, tienen tan poca agua dulce disponible que recurren a la desalación, la costosa conversión del agua de mar en agua dulce. Sin desalación, los estados del golfo Pérsico no podrían sostener una población ni siquiera aproximada a la que tienen ahora. La población de Bahrain depende por completo de la desalación del agua de mar del golfo. Este país no tiene prácticamente nada de agua dulce (157). La desalación, por otra parte, es demasiado cara y no es práctica para la mayoría de los países con escasez de agua, por no mencionar los países sin litoral, sea ahora o en el futuro previsible. África subsahariana. Gran parte de África al sur del Sahara encara serias limitaciones hídricas (59, 61). Casi 200 millones de personas viven en los países africanos con tensión hídrica. Si bien sólo 6 millones viven en países con escasez de agua, el rápido crecimiento de la población empeorará el problema. En 2025, vivirán en países africanos con escasez de agua unos 230 millones de personas (59, 61). Otros 460 millones estarán en países africanos con tensión hídrica. Problemas hídricos dentro de los países. Se consideraría que áreas de muchos grandes países como la India, China y los Estados Unidos enfrentarían tensiones hídricas o escasez de agua si los cálculos fueran regionales y no nacionales. Diecinueve importantes ciudades de la India ya se hallan frente a situaciones de escasez crónica de agua (109). Se prevé que el país todo pasará en 2025 a la categoría de país con tensión hídrica. China, con 22% de la población mundial, pero con sólo 7% del total de la escorrentía de agua dulce, quedará en 2025 apenas fuera de la categoría de tensión hídrica determinada por el límite de 1.700 metros cúbicos per cápita (138). Se ha estimado que los suministros de agua dulce de China son capaces de sostener 650 millones de habitantes de manera sustentable —sólo la mitad de la población actual del país de 1.200 millones (149). Pese a las inundaciones periódicas del sur, a lo largo del río Yangtse, China encara situaciones de escasez crónica de agua dulce en la parte norte del país— que solo en la cuenca del río Hai afecta a 92 millones de personas (15, 69). Numerosas ciudades, inclusive Beijing, enfrentan situaciones críticas de escasez de agua. En Beijing la capa freática ha estado descendiendo a razón de aproximadamente dos metros por año, y la tercera parte de los pozos se han secado. Aun en los Estados Unidos que, como nación, tiene agua en abundancia, las reservas de agua subterránea se están agotando en muchas zonas. En general, el agua freática se usa a un ritmo 25% más rápido que el de recuperación (133). En la parte oeste del país, los acuíferos subterráneos se están reduciendo a un ritmo aún más rápido en algunas zonas. El enorme acuífero Ogallala, especialmente, que se extiende debajo de partes de seis estados y riega 6 millones de hectáreas, se ha sobreexplotado. En algunas regiones se ha extraído la mitad del agua allí existente (183).
Glosario de términos hidrológicos importantes Acuífero: una capa o sección de tierra o roca que contiene agua dulce, denominada agua subterránea (toda agua que se almacena naturalmente bajo tierra o que circula a través de las rocas o el suelo, llenando fuentes y pozos). Ciclo hidrológico: ciclo natural por el cual el agua se evapora de los océanos y otras masas de agua, se acumula como vapor de agua en las nubes y vuelve a los océanos y otras masas de agua en forma de precipitación. Las precipitaciones que caen sobre la tierra tienen dos componentes: la escorrentía y la humedad procedente de la evapotranspiración. Agua no renovable: el agua de los acuíferos y otros depósitos naturales que no se vuelven a llenar a través del ciclo hidrológico o se llenan tan lentamente que se agotan si se extraen apreciables cantidades de agua para uso humano. Los acuíferos fósiles pertenecen a esta categoría: se vuelven a llenar tan lentamente a lo largo de los siglos que son, en efecto, un recurso no renovable. Agua renovable: agua dulce que se repone continuamente por el ciclo hidrológico y puede extraerse dentro de límites razonables de tiempo, como el agua de los ríos, lagos o estanques que se llenan con las precipitaciones o la escorrentía. La capacidad de renovación de una fuente de agua depende tanto del ritmo natural de reposición como del ritmo a que se extrae el agua para uso humano. Escorrentía: agua que se origina como precipitación sobre la tierra y luego se escurre por la tierra hasta llegar a los ríos, corrientes y lagos, llegando finalmente a los océanos, mares interiores o acuíferos, a menos que primero se evapore. La porción de escorrentía de la cual puede dependerse año tras año y fácilmente aprovechada por el hombre se denomina escorrentía estable. Consumo de agua: uso del agua que resulta en su evaporación o transpiración (a través de las plantas) o que de otra manera no está disponible para uso humano subsiguiente. Extracción de agua: la toma de agua dulce para uso humano de cualquier fuente o depósito natural, como un lago, río o acuífero. Si no se consume, el agua puede volver al medio ambiente y usarse otra vez. Escasez de agua: según el consenso creciente de los hidrólogos, un país tiene escasez de agua cuando el suministro anual de agua dulce renovable es inferior a 1.000 metros cúbicos por persona. Esos países probablemente experimenten condiciones crónicas y extendidas de escasez de agua que han de obstruir su desarrollo. Tensión hídrica: un país tiene tensión hídrica cuando el suministro anual de agua dulce renovable está entre los 1.000 y 1.700 metros cúbicos por persona. Esos países probablemente experimenten condiciones temporales o limitadas de escasez de agua.
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| Investigación y exploración del acceso a agua potable 1. Supongamos que eres primer ministro de un país de ingreso bajo con una población de 22 millones de personas. El 60% de la población vive en zonas rurales; la mayor parte del resto vive en la capital. Los expertos dicen que, en diez años, más de la mitad de la población vivirá en las ciudades. Tu país tiene muchos problemas. Uno de los más graves es que 17 millones de personas carecen de servicios suficientes de saneamiento y, de ellos, 15 millones carecen también de acceso a agua potable. Como resultado, miles de personas, la mayoría niños, mueren cada año. A continuación se mencionan algunas actividades que pueden ayudar a aumentar el acceso a agua potable y a servicios de saneamiento en tu país. Debido a que los fondos son limitados, no se pueden poner en práctica todos los planes a la vez. a. Elige las cinco actividades que emprenderías primero e indica el orden en que las ejecutarías. Explica por qué elegiste ese orden. o Formar un equipo de expertos para vigilar la calidad del agua potable en los pozos, lagos y ríos de las zonas rurales de todo el país. o Crear una Junta de Abastecimiento de Agua que cobre a las familias, los agricultores y las industrias el costo total del agua que consumen y que recaude el pago de esos derechos. o Ampliar el sistema de cañerías de agua en las zonas urbanas de modo que incluso los más pobres tengan un grifo dentro de unos 140 metros de sus hogares. o Formar un equipo de expertos que se encargue de vigilar la calidad del agua potable en las zonas urbanas de todo el país. o Eximir del pago de impuestos a quienes caven sus propios pozos a fin de abastecerse de agua. o Realizar una campaña de información a través de carteles, afiches, la radio, la televisión y los periódicos para enseñar a la gente la importancia de lavarse las manos y practicar normas de higiene, la forma de hacer que el agua que beben sea más potable, y la mejor forma de cuidar a las personas, especialmente los niños, que se enferman por beber agua contaminada. o Suministrar cupones especiales a los más pobres, que pueden utilizarse como dinero para comprar agua potable o combustible para hervir el agua que tienen. o Reparar las cañerías de agua y alcantarillado existentes en las zonas urbanas a fin de que no se derroche el agua potable y de que las aguas servidas se puedan descartar sin peligro. o Promulgar leyes que obliguen a las fábricas a dejar de verter sus aguas de desecho sin tratar en los ríos y lagos, y crear un equipo de inspectores para hacer cumplir las leyes. o Construir dos grandes plantas adicionales de tratamiento de aguas servidas para la capital. o Crear cinco equipos sanitarios móviles que se desplazarán por todo el país enseñando a la gente la importancia de lavarse las manos y practicar normas más estrictas de higiene, la forma de hacer que el agua que beben sea más potable y la forma de cuidar a las personas, especialmente los niños, que se enferman por beber agua contaminada. b. ¿Hay algunas actividades de las mencionadas que no ejecutarías? Explica tu respuesta. c. ¿Qué otras tres actividades agregarías a las mencionadas? Describe cada una de ellas e indica en qué orden de prioridad las incluirías. 2. ¿En qué forma utiliza agua tu familia y qué cantidad utiliza? o Haz un cuadro de tres columnas. En la primera columna, anota todas las formas en que tu familia consume agua en el curso de una semana. En la segunda columna, anota con qué frecuencia realiza cada actividad (por ejemplo, bebida: 210 vasos por semana, y lavado de ropa: 5 cargas por semana.) En la tercera columna, calcula la cantidad aproximada de agua que se consume en esta actividad cada semana. Si no sabes cuánta agua se consume en una actividad determinada, puedes utilizar la lista que sigue* para hacer los cálculos. En el caso de actividades que no figuran en la lista, por ejemplo, lavado de auto con una manguera, puedes hacer un cálculo aproximado comprobando cuánto tiempo lleva lavar el auto, y luego multiplicando ese tiempo por la cantidad de agua que fluye de la manguera por minuto.
b. ¿Cuánta agua se desperdicia en tu casa
debido a filtraciones y pérdidas de las cañerías? Verifica si hay
grifos que gotean, inodoros en que el agua corre constantemente, o
estanques de agua con goteras. Un lento goteo de un grifo de agua
puede desperdiciar hasta 11.000 litros por mes; en el caso de un
inodoro en que el agua corre constantemente, ese desperdicio puede
ser aún mayor. |
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Definición del Desarroll
sostenible
Muchos de estos objetivos tal vez parezcan estar
en conflicto entre ellos en el corto plazo. Por ejemplo, el
crecimiento industrial puede estar en conflicto con la preservación
de los recursos naturales. A largo plazo, sin embargo, el uso
responsable de los recursos naturales en la actualidad ayudará a
asegurar que se cuente con recursos para el crecimiento industrial
sostenido dentro de muchos años. |
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,
con su correspondiente signo, entonces la molécula de agua podrá
representarse como el dibujo de la izquierda.
