Ciclos ecológicos
En la Tierra se presentan diversos tipos de ciclos; ciclo astronómico, geológico y biogeoquímicos.
Ciclo astronómico
Que consta de movimiento de rotación (cambio de día y de noche), movimiento de traslación (estaciones del año) y fases de la luna.
· Movimiento de Rotación
En el movimiento de Rotación, la Tierra da una vuelta sobre si misma en 24 horas alrededor de un eje imaginario. Es decir en lo que denominamos un día y noche.
El movimiento de rotación es el responsable de varios fenómenos:
• El día y la noche. Producto del movimiento en la mitad del globo que ve el Sol es día, mientras la otra mitad está de noche. En la medida que se mueve, va avanzando el día o la noche según corresponda. Esto determina el ritmo de muchos fenómenos a los que responden las plantas, los animales y también los seres humanos, como por ejemplo, los períodos de descanso, trabajo o ejercicio y alimentación.
• El achatamiento de los polos. Como ya habíamos comentando, al girar sobre su propio eje, la Tierra genera una fuerza centrífuga que achata los polos y ensancha el centro o Ecuador.
• La desviación de los vientos y las corrientes marinas. La fuerza centrífuga también provoca que los vientos y las corrientes marinas se muevan en sentido contrario en cada uno de los hemisferios. En el Hemisferio Norte, los vientos y las corrientes se mueven en dirección contraria a las agujas de un reloj, a la derecha, mientras que en el Hemisferio Sur, lo hacen en el sentido de estas agujas, hacia la izquierda. Este fenómeno se conoce como "Efecto Coriolis". El efecto Coriolis es la fuerza producida por la rotación de la Tierra en el espacio, que tiende a desviar la trayectoria de los objetos que se desplazan sobre la superficie terrestre; a la derecha en el hemisferio norte y a la izquierda, en el sur. Ocurre en cualquier plataforma giratoria, incluida la tierra y su movimiento de rotación. Así, tenemos que los huracanes se arremolinan debido a este efecto.
· Movimiento de Traslación
El movimiento de traslación la Tierra se mueve alrededor del Sol, impulsada por la gravitación, en 365 días, 5 horas y 57 minutos, equivalente a 365,2422 días, que es la duración del año. Nuestro planeta describe una trayectoria elíptica de 930 millones de kilómetros, a una distancia media del Sol. A primeros de enero la Tierra alcanza su máxima proximidad al Sol y se dice que pasa por el perihelio. A principios de julio llega a su máxima lejanía y está en afelio.
La traslación, sumada a la inclinación del eje terrestre, hace que la Tierra ocupe distintas posiciones respecto al Sol durante el año que demora en completar su órbita. Esto origina la sucesión de las distintas estaciones (verano, otoño, invierno y primavera), esto provoca diferencias en las temperaturas y en la duración del día y la noche durante el año. Cada variación brusca de estos factores marca el inicio de una de las cuatro estaciones.
La llegada de las estaciones está determinada por los solsticios y los equinoccios. Cuando es el polo norte el que se inclina hacia el Sol (de marzo a septiembre), los rayos solares llegan con intensidad al Hemisferio Norte, lo que determina la sucesión de la primavera y el verano, mientras en el Hemisferio Sur están en otoño y en invierno, el polo sur está en oscuridad. La situación se invierte cuando es el Hemisferio Sur el que se inclina hacia el Sol, de septiembre a marzo.
El 21 de junio, cuando los rayos caen directamente sobre el trópico de Cáncer, se produce el Solsticio de invierno en el Hemisferio Sur. El Solsticio inverso se produce el 21 de diciembre, cuando los rayos caen directamente sobre el trópico de Capricornio, dan inicio al verano en el Hemisferio Sur y el invierno en el Hemisferio Norte.
Los equinoccios se producen cuando el día y la noche tienen la misma duración en todo el planeta e indican la llegada del otoño y la primavera. El 21 de marzo comienza el otoño en el Hemisferio Sur, mientras en el Hemisferio Norte comienza la primavera. Lo contrario ocurre el 23 de septiembre, cuando se inicia la primavera en el Hemisferio Sur y el otoño en el Norte. Como la órbita de la Tierra alrededor del Sol no es igual todos los años, debido a que la traslación tarda más de un año -hay 5 horas, 48 minutos, 45,8 segundos adicionales cada año-, los solsticios y los equinoccios puede variar en uno o dos días, al ocurrir un día 22 ó 23.
Otra consecuencia de la traslación de la tierra es la Zona Intertropical a la franja que se ubica entre el Trópico de Cáncer y el Trópico de Capricornio. Podría definirse como la franja latitudinal de nuestro planeta en la cual los rayos solares inciden verticalmente (sol cenital) por lo menos una vez en el año. La Zona intertropical presenta unas características climáticas especiales que la diferencian de las otras cuatro zonas geoastronómicas (las dos zonas templadas y las dos zonas polares).
Los climas de la zona intertropical son isotermos, es decir, que presentan escasas variaciones de temperaturas a lo largo del año (de 2º a 5º C). Como resulta lógico, si durante las 12 horas de sol (aproximadamente) las temperaturas pueden llegar a subir bastante, a lo largo de la noche intertropical da origen a un notable descenso de las temperaturas por irradiación. Dentro de la zona intertropical, es la lluviosidad y no la temperatura, el elemento climático que presenta mayor variabilidad anual. De hecho, los climas isotermos no presentan verdaderas estaciones térmicas a lo largo del año, la característica climática más importante de la zona intertropical es su extraordinaria estabilidad a lo largo del tiempo, como lo demuestra la presencia en la actualidad de helechos arborescentes, plantas muy primitivas que no han sufrido cambios evolutivos importantes desde la Era Paleozoica.
Importancia de las estaciones en los seres vivos.
La incidencia de las estaciones en los seres vivos, es fundamental pues ellas establecen sus etapas y funciones básicas y esenciales, pues pautan la época de reproducción o apareamiento. Por ejemplo, en los animales establece entre otras cosas, la época de apareamiento o la época de hibernación. En las plantas, el ciclos de reproducción y cosechas. De manera semejante sucede, con los humanos, pues establece el ciclo de sus vidas de acuerdo a las estaciones climáticas.
Un eclipse es oscurecimiento de un cuerpo celeste producido por otro cuerpo celeste, cuando se alinean el sol, la tierra y la luna. Existen dos tipos de eclipses.
· Un eclipse lunar es un evento astronómico que sucede cuando el planeta Tierra se interpone entre el Sol y la Luna, es decir, cuando la Luna entra en la zona de sombra de la Tierra. Esto sólo puede ocurrir en la fase de Luna llena.
· Un eclipse solar es el fenómeno que se produce cuando la Luna oculta al Sol, desde la perspectiva de la Tierra. Esto sólo puede pasar durante la luna nueva
Durante un eclipse lunar la tensión superficial de líquidos se aumenta. Nuestros cuerpos son en su mayor parte líquido para que aumentara la tensión causa los efectos bioquímicos en nuestro organismo., los volcanes activan, los pájaros vuelan de modo irregular o excepcionalmente calma, los animales diurnos se duermen, animales nocturnos despiertan, las flores doblan los pétalos, y las personas se sienten cansado y confuso.
La luna
La luna es el único satélite natural de la Tierra y el único cuerpo del Sistema Solar que podemos ver en detalle a simple vista o con instrumentos sencillos.
La Luna refleja la luz solar de manera diferente según donde se encuentre. Gira alrededor de la Tierra y sobre su eje en el mismo periodo: 27 días, 7 horas y 43 minutos. Esto hace que nos muestre siempre la misma cara.
No tiene atmosfera ni agua, por eso su superficie no se deteriora con el tiempo, si no es por el impacto ocasional de algún meteorito.
Fases lunares
Según la disposición de la Luna, la Tierra y el Sol, se ve iluminada una mayor o menor porción de la cara visible de la luna.
- La Luna Nueva o novilunio es cuando la Luna está entre la Tierra y el Sol y por lo tanto no la vemos.
- En el Cuarto Creciente, la Luna, la Tierra y el Sol forman un ángulo recto, por lo que se puede observar en el cielo la mitad de la Luna, en su período de crecimiento.
- La Luna Llena o plenilunio ocurre cuando La Tierra se ubica entre el Sol y la Luna; ésta recibe los rayos del sol en su cara visible, por lo tanto, se ve completa.
- Finalmente, en el Cuarto Menguante los tres cuerpos vuelven a formar ángulo recto, por lo que se puede observar en el cielo la otra mitad de la cara lunar.
Influencia de la luna en la tierra
Desde la antigüedad se ha pensado que cuando se sembraban los árboles en cuarto menguante se producían maderas maravillosas que duraban siglos enteros y cuando se sembraba en creciente se obtenía una mala cosecha.
Sin duda la fuerza de atracción de la Luna, sobre la superficie de la Tierra en determinados momentos ejerce un elevado poder de atracción sobre todo líquido que se encuentra en la superficie terrestre. Así en determinadas posiciones de laguna el agua de los océanos asciende hasta alcanzar una altura máxima, para descender hasta un nivel mínimo, manteniéndose regular y sucesivamente esta oscilación.
Mareas Solares: la fuerza del sol para crear mareas es un 46% menor que la Luna. Durante los períodos de Luna nueva y llena, cuando el Sol, la Luna y la Tierra están alineados, las ondas solar y lunar coinciden. También conocido como mareas de primavera.
Mareas Lunares: Por acción de la fuerza gravitatoria tierra y luna forman un sistema que gira alrededor de un centro de rotación.
- Marea alta o pleamar: Cuando la luna se encuentra sobre la vertical de un océano atrae las aguas y estas se elevan, en la cara opuesta de la tierra el movimiento den rotación provoca una fuerza centrifuga que hace que las aguas también se eleven.
- Marea baja o bajamar: En los océanos que se hallan en las caras que no están alineadas con la luna las fuerzas gravitatorias y centrifuga se contrarrestan.
Mareas vivas: Cuando los ejes mayores de los dos orbitas elípticas de la tierra y la luna están alineadas, es decir, cuando la luna y el sol se encuentran en línea recta con la tierra la amplitud de las mareas es máxima y sus efectos se suman produciendo las mareas vivas.
Mareas muertas: Son mareas menos intensas que se producen cuando la Luna y el Sol forman un ángulo recto con la Tierra, porque las atracciones de ambos, al ser en direcciones opuestas, se restan entre sí en vez de sumarse. Desde luego, a pesar de su menor tamaño, la atracción de la Luna es superior por encontrarse más cerca. Estas mareas se producen en las fases de Cuarto Creciente y Cuarto Menguante.
Influencia lunar en las plantas y los animales.
También se ha comprobado que este fenómeno se hace sentir en la savia de las plantas, iniciándose el proceso de su influencia desde la parte más elevada para ir descendiendo gradualmente a lo largo de todo el tallo, hasta llegar al sistema radical. Este fenómeno se observa con menor intensidad cuando está relacionado con plantas de elevado porte y recios troncos, provistos de numerosos canales de irrigación; o en plantas de escasa altura donde es muy corta la distancia entre la capa vegetal y la raíz, pero se manifiesta muy claramente en aquellos vegetales de tallo elevado, con escasos canales para la circulación de la savia y escasa comunicación entre ellos.
El influjo lunar beneficia el desarrollo y el crecimiento de forma muy acusada en muchas plantas, entre las cuales se destacan las trepadoras, buganvillas o veraneras, rosales, leguminosas, glicinas, etc. Por otro lado, también se ha comprobado que en algunos vegetales la floración sigue el ritmo del flujo y el reflujo de las mareas y ciertos árboles que se cultivan para la obtención de jugos azucarados también siguen el ritmo de las mismas, siendo abundante mientras se produce el flujo y haciéndose más escaso en el reflujo de la marea.
Muchos estudios consideran la luminosidad lunar esencial para la vida y el desarrollo de las plantas. Diferente de la luz solar que recibimos, la luz lunar ejerce directamente una fuerte influencia sobre la germinación de las semillas, cuando sutilmente sus rayos luminosos penetran con relativa profundidad, al compararla con la fuerza de los rayos solares que no consiguen penetrarla en su intimidad. Está demostrado, que la intensidad de la fotosíntesis es muy superior a todas las plantas a partir de la luna creciente, y que el mayor incremento de la fotosíntesis en los cultivos se registra en el período intensivo de aguas arriba, el cual está comprendido entre los tres días después de la luna creciente, hasta los tres días después del plenilunio, fenómeno atribuido científicamente al incremento de la intensidad de la luz lunar sobre nuestro planeta.
Otras investigaciones sobre la influencia de la luminosidad lunar en las plantas estiman que, por lo menos en un 50%, la luz lunar tiene influencia sobre la maduración de muchos granos y una gran parte de frutos. Al mismo tiempo se relaciona la influencia de la Luna con la actividad de la formación y calidad de los azucares en los vegetales.
También influye en el apareamiento de algunos animales como es el caso de las tortugas que marinas que salen a poner sus huevos en luna llena o luna nueva, pues las mareas son más altas y favorecen la incubación de los pequeños.
La luminosidad lunar también funciona como un regulador de la actividad de muchos insectos. La luminosidad lunar puede ser favorable o desfavorable en muchas de las etapas de desarrollo por las que atraviesan los insectos, pues existen los que se desarrollan totalmente en la oscuridad (tropismo) y otros en la claridad (tactismo). Este mismo fenómeno se aplica en el apareamiento de muchos insectos y su producción de huevos.
° Nicho ecológico: Los peces les es más atractivo aprovechar al máximo la abundancia de alimento, por el reflejo de la luz lunar, en la fase de luna llena. Por otro lado, la oscuridad que ofrecen las noches durante la luna nueva es catalogada, en función de la curiosidad y el aumento del deseo de los peces de satisfacer su apetito en las aguas oscuras, lo que los lleva a ser fáciles víctimas de cualquier carnada en la oscuridad acuática.
Por otro lado, la luminosidad lunar también ejerce una gran influencia en la cría y reproducción de las lombrices, pues la oscuridad nocturna es la mejor aliada para estimular el apetito y la búsqueda de la alimentación orgánica que se encuentra depositada en la superficie de la tierra en los criaderos.
° Parasitismo: Finalmente, la luminosidad lunar también está directamente relacionada con la eficacia que pueden tener los tratamientos con purgantes para combatir los parásitos, tanto en animales como en humanos. En los animales, la mejor fase lunar asociada con el tratamiento de los parásitos es el plenilunio.
Ciclo Geológico
Un ciclo geológico se refiere al origen y variación del material que constituye la corteza terrestre.
La Tierra sufre continuamente modificaciones debido a presiones provenientes del magma del planeta y que se expresan a través de los movimientos masivos de la tierra, los cuales originan la separación de los continentes y de los fondos oceánicos, formación de montañas, nacimiento de volcanes y temblores de tierra. Sin embargo, los ciclos geológicos son muy prolongados, ya que abarcan periodos de millones de años.
La Tierra es considerada un geosistema integrado por diversos componentes:
Capas de la Tierra
Desde el exterior hacia el interior podemos dividir la Tierra en cinco partes:
*Atmósfera: Es la cubierta gaseosa que rodea el cuerpo sólido del planeta. Tiene un grosor de más de 1.100 Km., aunque la mitad de su masa se concentra en los 5,6 km más bajos. Constituida por 79% nitrógeno, 20% oxigeno y 0.03% de dióxido de carbono. Existen otros gases en concentraciones más pequeñas como helio, metano, criptón, xenón, oxido nitroso y ozono.
Capas de la atmosfera:
La troposfera llega hasta un límite superiorsituado a 9 Km de altura en los polos y los 18 km en el ecuador. En ella se producen importantes movimientos verticales y horizontales de las masas de aire (vientos) y hay relativa abundancia de agua. Es la zona de las nubes y los fenómenos climáticos: lluvias, vientos, cambios de temperatura y la capa de más interés para la ecología. La temperatura va disminuyendo conforme se va subiendo, hasta llegar a -70ºC en su límite superior.
La estratosfera comienza a partir de la tropopausa y llega hasta un límite superior, a 50 km de altitud. La temperatura cambia su tendencia y va aumentando hasta llegar a ser de alrededor de 0ºC. Casi no hay movimiento en dirección vertical del aire, pero los vientos horizontales llegan a alcanzar frecuentemente los 200 km/h, lo que facilita el que cualquier sustancia que llega a la estratosfera se difunda por todo el globo con rapidez.
La mesosfera, que se extiende entre los 50 y 80 km de altura, contiene sólo cerca del 0,1% de la masa total del aire. Es importante por la ionización y las reacciones químicas que ocurren en ella. La disminución de la temperatura combinada con la baja densidad del aire en la mesosfera determinan la formación de turbulencias y ondas atmosféricas que actúan a escalas espaciales y temporales muy grandes.
La termosfera: A esta altura, el aire es muy tenue y la temperatura cambia con la actividad solar. Si el sol está activo, las temperaturas en la termosfera pueden llegar a 1,500° C y ¡hasta más altas! La termosfera de la Tierra también incluye la región llamada ionosfera.
Exosfera: La última capa de la atmósfera de la Tierra es la exosfera (600/800 - 2.000/10.000 km). Esta es el área donde los átomos se escapan hacia el espacio.
El oxígeno triatómico O3 denominado ozono u ozonosfera, a la zona de la estratosfera terrestre que contiene una concentración relativamente alta de ozono. Esta capa, que se extiende aproximadamente de los 15 km a los 40 km de altitud, reúne el 90% del ozono presente en la atmósfera y absorbe del 97% al 99% de la radiación ultravioleta de alta frecuencia.
Fotodisociación: es la disociación de una molécula por los fotones incidentes. Este proceso ha representado y sigue representando un papel importante en la evolución de las atmósferas planetarias. Una importante parte del oxígeno del aire proviene de las plantas (a través de la fotosíntesis), pero el resto es el resultado de la disociación del vapor de agua atmosférico, cuya molécula H2O, al ser herida por los fotones de la luz solar, da OH más un H (hidrógeno libre); posteriormente dos OH reconstituyen una molécula de agua H2O y dejan un átomo de O sobrante.
Efecto invernadero: Fenómeno por el cual determinados gases, que son componentes de una atmosfera planetaria, retienen parte de la energía que el suelo emite por haber sido calentada por la radiación solar.
El efecto invernadero se esta viendo acentuado en la Tierra por la emisión de gases como el CO2 y el metano debido a la actividad humana.
Hidrosfera:
Formación: 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.
Se compone principalmente de océanos, pero en sentido estricto comprende todas las superficies acuáticas del mundo, como mares interiores, lagos, ríos y aguas subterráneas. La profundidad media de los océanos es de 3.794 m, más de cinco veces la altura media de los continentes.
Gases disueltos.- El oxígeno y el anhídrido carbónico disueltos en el agua son los dos gases de mayor importancia. Tanto la concentración de oxígeno como la del anhídrido carbónico constituyen con frecuencia factores limitantes.
- El oxígeno disuelto en el agua proviene de la fotosíntesis que realizan los vegetales con clorofila. Como esta actividad fotosintética es mayor en las capas superiores bien iluminadas, su concentración será mayor a este nivel. En los niveles próximos al fondo, su concentración es mínima debido a los procesos de oxidación de la materia orgánica. Su proporción en el agua de mar es aproximadamente de 47 cm3 de CO2/L, equivalente a una composición porcentual de 4.7%.
- El anhídrido carbónico es un gas que se combina con el agua para formar ácido carbónico. Proviene de la atmósfera y de la actividad respiratoria de los organismos. Su proporción en el agua de mar es aproximadamente de 47 cm3 de CO2/L, equivalente a una composición porcentual de 4.7%. El anhídrido carbónico tiene relación con el pH del medio acuático e interviene en la formación de los esqueletos, carapachos y conchas de muchos invertebrados.
- Existen en el medio acuático otros gases como el anhídrido sulfuroso (SH3), que es muy venenoso y constituye un factor limitante cuando se acumula en aguas estancadas ricas en restos orgánicos. Este gas proviene de la reducción del sulfato de calcio por la bacteria Microspira aestuarii. En muchas marismas se desprende a veces metano, el cual se produce por la descomposición anaeróbica de restos vegetales.
- Sales minerales. En las aguas dulces las sales minerales más abundantes son los carbonatos, los sulfatos y los cloruros. Los cationes de mayor importancia son el calcio (64%), el magnesio (17%), el sodio (16%) y el potasio (3%).
Litosfera: Compuesta sobre todo por la corteza terrestre, se extiende hasta los 100 km de profundidad. Las rocas de la litosfera tienen una densidad media de 2,7 veces la del agua y se componen casi por completo de 11 elementos, que juntos forman el 99,5% de su masa. El más abundante es el oxígeno, seguido por el silicio, aluminio, hierro, calcio, sodio, potasio, magnesio, titanio, hidrógeno y fósforo. Además, aparecen otros 11 elementos en cantidades menores del 0,1: carbono, manganeso, azufre, bario, cloro, cromo, flúor, circonio, níquel, estroncio y vanadio. Los elementos están presentes en la litosfera casi por completo en forma de compuestos más que en su estado libre.
La litosfera comprende dos capas, la corteza y el manto superior, que se dividen en unas doce placas tectónicas rígidas. El manto superior está separado de la corteza por una discontinuidad sísmica, la discontinuidad de Mohorovicic, y del manto inferior por una zona débil conocida como astenosfera. Las rocas plásticas y parcialmente fundidas de la astenosfera, de 100 km de grosor, permiten a los continentes trasladarse por la superficie terrestre y a los océanos abrirse y cerrarse.
Manto: Se extiende desde la base de la corteza hasta una profundidad de unos 2.900 km. Excepto en la zona conocida como astenosfera, es sólido y su densidad, que aumenta con la profundidad, oscila de 3,3 a 6. El manto superior se compone de hierro y silicatos de magnesio como el olivino y el inferior de una mezcla de óxidos de magnesio, hierro y silicio.
Núcleo: Tiene una capa exterior de unos 2.225 km de grosor con una densidad relativa media de 10. Esta capa es probablemente rígida y su superficie exterior tiene depresiones y picos. Por el contrario, el núcleo interior, cuyo radio es de unos 1.275 km, es sólido. Ambas capas del núcleo se componen de hierro con un pequeño porcentaje de níquel y de otros elementos. Las temperaturas del núcleo interior pueden llegar a los 6.650 °C y su densidad media es de 13.
El núcleo interno irradia continuamente un calor intenso hacia afuera, a través de las diversas capas concéntricas que forman la porción sólida del planeta. La fuente de este calor es la energía liberada por la desintegración del uranio y otros elementos radiactivos. Las corrientes de convección dentro del manto trasladan la mayor parte de la energía térmica de la Tierra hasta la superficie.
La litosfera presenta interacciones tanto con la hidrosfera como con la atmosfera y es obvio que estas modificaciones han ocurrido, y seguirán presentándose, desde el origen de nuestro planeta.
El ciclo geológico es una conjunción de fuerzas; unas favorecen la recomposición de las estructuras terrestres y otras las modifican o las devastan. Esto lo demuestran las modificaciones de los continentes actuales han experimentado a través del tiempo y la existencia en los océanos de un sistema de cordillera sumergidas que recorren las cuencas oceánicas.
La litosfera está compuesta por cierto número de placas rígidas en constante movimiento relativo. Las placas son más estables hacia su parte interna, pero en sus bordes presentan mayor actividad asociada con el vulcanismo y la sismicidad. Su actividad también genera la riqueza mineral de una zona debido a esta actividad ninguna zona terrestre está exenta de temblores, aunque algunas de ellas son más susceptibles y se les llama zonas sísmicas.
La actividad geológica crea constantemente nuevos depósitos de minerales por el desplazamiento de los materiales fundidos, mientras que el movimiento continental los distribuye a través de la Tierra.
El agua y su importancia en la naturaleza
Propiedades del agua
En la naturaleza, el agua juega diversos papeles, es causante de la modificación de la Tierra, ya que produce erosión cuando fluye con fuerza sobre el suelo al provocar arrastres de los materiales que lo componen. Su acción sobre un terreno puede formar montes, cañones y mesetas. En grandes corrientes arrastra y deposita enormes cantidades de sedimentos en los lechos acuáticos.
El agua es el solvente universal para casi todos los materiales]; transporta la mayor parte de nutrientes necesarios para los seres vivos como lleva los nutrientes que requiere un vegetal fotosintético son transportados desde el suelo en un caudal acuoso. El 90% de cualquier célula está construida por materiales acuosos.
Las propiedades específicas del agua hacen ser una sustancia muy especial en la naturaleza.
La polarización de la molécula de agua se debe a la definida electronegatividad del átomo de oxígeno, lo que genera una red de carga positiva sobre el protón (H+). Esto causa también la presencia de dipolos, ya que las cargas positiva y negativa están perfectamente definidas. Esta propiedad del agua favorece su tendencia a funcionar como solvente.
Su elevada capacidad calorífica sólo rebasa otro solvente: el amoniaco. El agua permite mantener casi constante la temperatura de los organismos vivientes. Esta propiedad debió favorecer la aparición de las primeras formas de vida en los océanos primitivos.
La gran cantidad de calorías requeridas para vaporizar un gr. de agua (540 cal) garantiza la temperatura de los organismos homotérmicos.
El agua presenta su mayor densidad a los 4ºC; como el hielo se forma a los 0ºC es menos denso que el agua líquida y, por lo tanto, flota en ella; si esto no fuera así los océanos se congelarían de abajo hacia arriba y el hielo flotaría sobre su superficie como sucede en realidad.
México, principales vertientes
Tiene una costa oriental bañada por el golfo de México y el mar Caribe, que forman parte del océano Atlántico. Por el poniente, posee un enorme litoral bañado por el océano Pacífico.
México tiene cuarenta y dos ríos principales, que pueden agruparse en tres vertientes:
- la vertiente occidental corresponde al Pacífico; y la llamada Costa de Chiapas.
- la oriental al golfo de México y al mar Caribe; Río Bravo, Usumacinta-Grijalva, el Papaloapan, Coatzacoalcos.
- y existe además una vertiente interior, conformada por todos los ríos que no tienen salida a ninguno de los mares ni desembocan en una cuenca con desagüe marino. Las más importantes son las de los ríos Nazas y Aguanaval, que se localizan en los estados de Zacatecas, Durango y Coahuila. Sus aguas son canalizadas para dotar de agua ciudades tan importantes como la zona metropolitana de Torreón
Según el Instituto Nacional de Estadística, Geografía e Informática (INEGI), los ríos más caudalosos son el Usumacinta, que desaloja 900.000 l/s en el golfo de México, y el Grijalva, con 700.000, también en el golfo.
Ciclo del agua en la naturaleza
Se considera que la cantidad total de agua en la naturaleza equivale a 1359x10^15 lts. Se supone también que fueron las lluvias torrenciales las que contribuyeron a enfriar el planeta para que apareciera la vida.
Casi el 100% del agua corresponde a la de mar, ya que sólo 0.75% es agua dulce y es 2.25% es el agua congelada de los glaciares; por tanto, el agua salina representa 97% del total. En la atmosfera como vapor sólo existe el 0.001% de agua.
| Distribución del agua | |
| Agua líquida oceánica | 1322·106 km3 |
| Agua sólida oceánica | 26·106 km3 |
| Epicontinentales1 | 225 000 km3 |
| En la atmósfera | 12 000 km3 |
| Aguas subterráneas2 | 2-8 ·106 km3 |
La transpiración se debe a la difusión de agua a través de las membranas de los tejidos vegetales y se integra a la atmósfera en forma de vapor. Entre los animales hay también procesos de transpiración, pero para las plantas la relación fotosíntesis-transpiración es un fenómeno fisiológico vital.
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.
Al año se evaporan 500.000 km3 de agua, lo que da un valor medio de 980 l/m2 o milímetros. Es decir, es como si una capa de 980 mm (casi un metro) de agua que recubriera toda la Tierra se evaporara durante el 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 en el mismo periodo. 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 6.000 mm o más.
Ríos
Los ríos nacen en manantiales en los que surgen a la superficie aguas subterráneas o en lugares en los que se funden los glaciares. A partir de su nacimiento siguen la pendiente del terreno hasta llegar al mar.
Un río con sus afluentes drena una zona que se conoce como cuenca hidrográfica. La separación entre cuencas es la divisoria de aguas.
Desde su nacimiento en una zona montañosa y alta hasta su desembocadura en el mar el río suele ir disminuyendo su pendiente.
El río sufre variaciones en su caudal. En las estaciones lluviosas aumenta y en las secas disminuye.
Lagos
Los lagos se forman cuando el agua recogida en una zona no sale directamente al mar sino que pasa o acaba en una depresión. En muchos casos del lago sale un río que va al mar, pero en otros las aguas se evaporan a la atmósfera directamente desde el lago.
Aguas subterráneas
Parte del agua que cae resbala sobre el terreno hasta llegar a ríos y lagos (agua de escorrentía), pero otra parte se infiltra, bien directamente cuando llueve, o desde los ríos y lagos. Desde el suelo parte del agua sale por evapotranspiración, o por manantiales o alimenta ríos y lagos a través de su lecho.
Las rocas porosas y permeables que almacenan y trasmiten el agua se llaman acuíferos.
Glaciares
Los glaciares son grandes masas de hielo que se forman cuando la nieve que cae va acumulándose de un año a otro, sin que le dé tiempo para fundirse. Por la presión la nieve va perdiendo el aire y acaba formándose primero hielo lechoso y luego hielo azul, tan transparente como el cristal.
Océanos y mares
Llamamos océanos a las grandes masas de agua que separan los continentes. Son cinco. El más extenso es el Pacífico, que con sus 180 millones de km2 supera en extensión al conjunto de los continentes. Los otros cuatro son el Atlántico, el índico, el Antártico o Austral y el ártico.
Dentro de los océanos se llama mares a algunas zonas cercanas a las costas, situados casi siempre sobre la plataforma continental, por tanto con profundidades pequeñas.
Factores que alteran el ciclo del agua
-Al condensarse esas nubes puede haber más agua para regar los terrenos de cultivo
-Ocasiona inundaciones y eso da como resultado pobreza en esos sectores afectados. Estas inundaciones traen enfermedades infecciosas causadas por mosquitos y plagas tropicales, y en la postración y deshidratación debida al calor que hay en Piura.
-El nivel freático que hay se evaporara y se acabará.
-Debido al calor que hace en la provincia algunos bosques de ciertas plantas desaparecerán.
La contaminación natural consiste en la presencia de determinadas sustancias en el agua sin que intervenga la acción humana.
La contaminación de origen urbano es el resultado del uso del agua en viviendas, actividades comerciales y de servicios, lo que genera aguas residuales, que son devueltas al receptor con un contenido de residuos fecales, deshechos de alimentos y en la actualidad con un incremento de productos químicos.
La contaminación de origen agrícola deriva del uso de plaguicidas, pesticidas, biocidas, fertilizantes y abonos, que son arrastrados por el agua de riego, llevando consigo sales compuestas de nitrógeno, fósforo, azufre y trazas de elementos organoclorados que pueden llegar al suelo por lixiviado y contaminar las aguas subterráneas.
La contaminación de origen industrial es una de las que produce un mayor impacto, por la gran variedad de materiales y fuentes de energía que puede aportar al agua.
Otras fuentes de contaminación de origen antropogénico son:
· Los vertederos de residuos, tanto urbanos como industriales y agrarios.
· La contaminación por restos de combustibles, como lubricantes, anticongelantes, asfaltos.
· La contaminación de agua por fugas en conducciones y depósitos de carácter industrial.
· Las mareas negras, ocasionadas por el vertido de petróleo crudo sobre el mar, principalmente como consecuencia de accidentes de los grandes buques petroleros o como resultado de limpieza.
Factores y nivel de contaminación: Existen una serie de factores que contribuyen a disminuir o a agravar los procesos de contaminación de las aguas, como son las características del receptor y de la zona donde éste se encuentra, y los usos previos del agua.
Si tenemos en cuenta las características del receptor, debemos distinguir:
· Tipo de receptor, es decir, si se trata de aguas superficiales o subterráneas.
· Cantidad y calidad del receptor.
· Características de biocenosis, es decir, la mayor o menor presencia de organismos capaces de degradar la materia contaminada.
Por lo que se refiere a las características de la zona donde se localiza el receptor, puede existir en ella diferentes aportes de aguas contaminadas que aumenten el grado de contaminación del receptor, influyendo también las particularidades climáticas y geomorfológicas de la zona.
Contaminantes del agua y sus efectos: Según su naturaleza, los contaminantes del agua se pueden clasificar en físicos, químicos y biológicos.
Los contaminantes del agua son todas aquellas sustancias químicas, seres vivos o formas de energía que se encuentran en proporciones superiores a las consideradas normales.
· Contaminantes físicos.
· Contaminantes químicos, elementos y compuestos de naturaleza química variada, que alteran las propiedades del agua e hipotecan sus usos, que pueden ser orgánicos, inorgánicos y gases.
· Contaminantes biológicos, como la materia orgánica que participa en los procesos de descomposición y los microorganismos presentes en el agua, cuyo efecto más importante es la producción o transmisión de enfermedades, como el tifus, cólera, disentería, paludismo, etc..., cuando sobrepasan unos valores límites.
Efectos generales de la contaminación del agua:
Vamos a estudiar ahora los efectos generales de la contaminación del agua en tres niveles: ríos y lagos, aguas subterráneas y agua del mar.
La contaminación de ríos y lagos: Debido a su poder erosivo, los ríos arrastran sales, materia orgánica y sólidos en suspensión. Por lo que se desencadenan procesos de contaminación cuyos efectos más importantes son:
· Restricción en el uso del agua.
· Alteraciones en la fauna y/o flora acuáticas.
· Apariencia y olor desagradables.
Entre las medidas que permiten minimizar y corregir la contaminación, se encuentran las siguientes:
· Limitar o prohibir vertidos domésticos y agrícolas en ecosistemas acuáticos reducidos o con escasa dinámica.
· Depurar las aguas residuales antes de su devolución al receptor.
· Disminuir el contenido de los polifosfatos de los detergentes.
· Inyectar oxígeno puro en lagos y embalses afectados.
· Añadir nitrógeno al agua para evitar el crecimiento de algas cianofíceas
La contaminación de las aguas subterráneas:
Las aguas subterráneas suponen un recurso hídrico importante puesto que su confinamiento en los acuíferos le proporciona unas características, según la naturaleza de los materiales por los que circula, en general aptas para su consumo. Pero ahora se vean seriamente afectadas por graves problemas como la contaminación, sobreexplotación y salinización; estos últimos íntimamente ligados.
Dadas las características que las aguas subterráneas poseen, escasa dinámica y baja capacidad autodepuradora se hace necesaria la aplicación de medidas que prevengan o disminuyan su contaminación.
La sobreexplotación de un acuífero se ocasiona al extraer agua en cantidad superior a su capacidad de recarga, lo que puede provocar un descenso del nivel freático, disminuyendo sensiblemente su utilidad como recurso.
· La contaminación del agua del mar: Los mares y océanos, al disponer de un gran volumen de agua, poseen una capacidad de autodepuración mucho mayor que la de los ríos, lagos y aguas subterráneas.
Entre los efectos más destacados está la muerte de organismos marinos por hundimiento al perder la flotabilidad, o pérdida de calor al alterarse el aislamiento térmico por la impregnación de crudo en las plumas y pelos.
Para combatir las mareas negras podemos aplicar medidas de carácter preventivo como la elaboración de reglamentaciones y leyes; exigencia para el transporte de crudo y sustancias peligrosas, de buques con doble casco; y medidas correctoras que permitan eliminar el crudo y paliar sus efectos.
Influencia humana en el ciclo hidrológico: El agua disponible destinada a cubrir necesidades del ser humano se localiza principalmente en los continentes en estado líquido. Las acciones más destacadas en la actualidad son:
· La construcción de presas y embalses que, mediante el laminado de los cursos de agua, permite regular y retener el agua.
· La explotación y rellenado de acuíferos.
· La recolección del rocío mediante rampas y canales que van a parar a depósitos subterráneos.
· Los trasvases o transferencias de agua de unas cuencas hidrográficas a otras.
· La desalación o tratamientos de agua del mar o agua salobre, para eliminar su contenido de sal.
En un futuro se plantean, entre otras, las siguientes intervenciones:
· La cobertura de presas para evitar las grandes pérdidas de agua por evaporación.
· La formación de lluvia artificial a través de estructuras como el “acelerador hidrológico” o el empleo de aviones que “siembran las nubes” con sales de plata para originar núcleos que permitan que el vapor del agua se condense sobre ellos y se genere lluvia.
La lluvia ácida se forma cuando la humedad en el aire se combina con los óxidos de nitrógeno y el dióxido de azufre emitidos por fábricas, centrales eléctricas y vehículos que queman carbón o productos derivados del petróleo. En interacción con el vapor de agua, estos gases forman ácido sulfúrico y ácidos nítricos. Finalmente, estas sustancias químicas caen a la tierra acompañando a las precipitaciones, constituyendo la lluvia ácida.
CICLOS BIOGEOQUIMICOS
Biogeoquímico es un movimiento cíclico natural mediante cambios químicos, a través del ambiente geológico de los elementos que conforman a los organismos.
Los elementos circulan por medio del aire, el mar y entre los seres vivos siguiendo rutas complejas.
Materiales naturales necesarios para garantizar la continuidad de la vida dentro de la misma biosfera; carbono, oxigeno, nitrógeno, fósforo, azufre etc., y deben reciclarse a través de los ecosistemas con la participación activa de los organismos cuyo nicho ecológico, es servir de recicladores o reductores de los materiales orgánicos que se deben mineralizar. Este proceso es necesario por que los organismos productores no asimilan las formas orgánicas, sino que requiere los materiales como sales minerales.
Los reductores del tipo de los hongos y las bacterias, presentan el sistema típico de nutrición por absorción, de tal forma degradan la materia orgánica y dejan libre en el ambiente el material ya mineralizado.
Hay ciclos biogeoquímicos de nutrientes gaseosos, ya que estos ciclos implican el paso de ciertos estadíos en forma de gas; tal es el caso del nitrógeno, del carbono, del oxigeno etc. Otro es el de los nutrientes sedimentarios: se incluye el del fósforo.
La identificación de los ciclos biogeoquímicos es otro ejemplo de estudiar fenómenos como: la tala, en la regiones donde hay gran cantidad de materia vegetal, la hojarasca o celulosa de los árboles que cae al suelo, y que allí se conserva, es material suficiente para reintegrar los nutrientes extraídos; pero si no hay reciclamiento de estos materiales es muy probable que deban agregarse fertilizantes artificiales al sistema.
Existen sistemas biológicos, como los fijadores de nitrógeno, que ayudan a regenerar la capacidad nutritiva del suelo o del agua, por la conversión química del N2 atmosférico, inerte totalmente en nitrógeno amoniacal, el cual así está disponible para los organismos fotosintéticos.
A los ciclos biogeoquímicos como el del fósforo, que solo involucra a la estructura de un ecosistema, se la llama local.
A los ciclos gaseosos se les llama globales, ya que al presentarse una fase gaseosa establece un intercambio dinamito entre el ecosistema y la atmosfera.
Ciclo nitrogenado
La disponibilidad biológica del nitrógeno, fósforo y potasio es fundamental por que esos elementos constituyen los principales nutrientes de los vegetales; el nitrógeno es el más fácilmente recircula por acción microbiana en el ecosistema. El nitrógeno es, el principal constituyente de las proteínas, por lo que resulta básico para cualquier ser vivo.
El nitrógeno en el medio terrestre puede perderse por volatilación y por la lixiviación, por lo que su manejo debe ser adecuado y cuidadoso.
Los pasos principales o etapas en el ciclo del nitrógeno son:
Fijación. Puede ser atmosférica, realizada por la influencia de los rayos descargas eléctricas que transforman el N2 atmosférico inerte en formas de tipo nitritos y nitratos, o ambos. La fijación también puede ser industrial, mediante el proceso de Haber-Bosch, el N2 de la atmosfera puede transformarse en amoniaco. Otro es la biológica, los organismos involucrados son los del reino mónera, bacterias y actinomicetos. Existen bacterias de vida libre, aerobias y anaerobias. Rhizobium, se asocian con leguminosas.
Amonificación. El nitrógeno orgánico se convierte en amoniaco. Las bacterias participan son: Bacillus, clostridium, serratia y hongos como: alternaria, aspergillus, mucor, penicillium etc.
Nitrificación. Conversión del amoniaco en nitritos y nitratos. Participan bacterias nitritantes y nitratantes. Las primeras son: nitrosomas, nitrosococus, nitrosospira; y las segundas son: nitrosobacter.
Desnitrificación. Es la fase que reintegra el nitrógeno a la atmosfera en forma de nitrogeno gaseoso u óxidos de nitrógeno. Un tipo de bacteria asociado es el thiobacillus desnitrificans.
Todas las plantas y animales necesitan nitrógeno para elaborar aminoácidos, proteínas y DNA; pero el nitrógeno en la atmósfera no se encuentra en forma que lo puedan usar. Los seres vivos pueden hacer uso de las moléculas de nitrógeno en la atmósfera cuando estas son separadas por rayos o fuegos, por cierto tipo de bacterias, o por bacterias asociadas con plantas de frijoles.
La mayoría de las plantas obtienen el oxígeno que necesitan para crecer de los suelos o del agua donde viven. Los animales obtienen el nitrógeno que necesitan alimentándose de plantas u animales que contienen nitrógeno. Cuando los organismos mueren, sus cuerpos se descomponen y hacen llegar nitrógeno hacia los suelos o tierra, o hacia el agua de los océanos. Las bacterias alteran el nitrógeno para que adquiera una forma que las plantas pueden usar.
Ciertas acciones de los humanos están causando cambios en el ciclo del nitrógeno y en la cantidad de nitrógeno que es almacenado en la tierra, agua, aire y organismos. El uso de fertilizantes ricos en nitrógeno puede agregar demasiado nitrógeno a vías acuátivas cercanas, a medida que los fertilizantes caen en corrientes y pozos. Los restos asociados con la ganadería también agregan gran cantidad de nitrógeno a la tierra y al agua. Los crecientes niveles de nitrato hacen que las plantas crezcan muy rápido hasta que agotan los suministros y mueren. El número de animales que comen plantas aumentará cuando aumente el suministro de plantas y se quedan sin alimento cuando las plantas mueren, por lo que destruirá la cadena trafica le ecosistema.
Como veremos su mal uso en la zona rural también produce, a veces, problemas de contaminación en las aguas: la eutrofización que son dañinas para la salud si se consumen. La sobrecarga del ciclo del nitrógeno en el medio urbano puede generar lluvia ácida.
Ciclo del carbono
El carbono es esencial para construir las moléculas orgánicas que caracterizan a los organismos vivos.
La principal fuente de carbono para los productores es el CO2 del aire atmosférico, que también se halla disuelto en lagos y océanos.
Además hay carbono en las rocas carbonatadas (calizas, coral) y en los combustibles fósiles (carbón mineral y petróleo).
Durante la fotosíntesis, las plantas verdes toman CO2 del ambiente abiótico e incorporan el carbono en los carbohidratos que sintetizan. Parte de estos carbohidratos son metabolizados por los mismos productores en su respiración, devolviendo carbono al medio circundante en forma de CO2. Otra parte de esos carbohidratos son transferidos a los animales y demás heterótrofos, que también liberan CO2 al respirar.
El ciclo completo del carbono requiere que los descomponedores metabolicen los compuestos orgánicos de los organismos muertos y agreguen nuevas cantidades de CO2 al ambiente. A todo lo anterior debe sumarse la enorme cantidad de CO2 que llega a la atmósfera como producto de la actividad volcánica, la erosión de las rocas carbonatadas y, sobre todo, la quema de combustibles fósiles por el hombre.
Consta de las siguientes etapas: fotosíntesis, combustión, respiración de todos los tipos y acción de los organismos autotróficos, todas estas actividades generan CO2, se considera global pues parte de el se realiza en la atmosfera.
Algunas de las bacterias que participan en este proceso de degradación de la celulosa son: Bacillus, clostridium, pseudonomas, vidrio etc. Los hongos: alternaria, aspergillus, penicilium rhizopus y entre los actinomicetos: nocardia, streptimices etc.
muy buena información
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