Ecosistemas: concepto, aspectos estructurales y funcionales,
flujo de materia y energía.
Tipos y Distribución de los Ecosistemas
La primera gran división en la que podemos clasificar a los ecosistemas es en:
acuáticos
aéreos o terrestres
Esta clasificación obedece a cuál es el medio fluido en el
que viven los organismos. Según que medio sea: agua o el aire, cada uno de
ellos presenta una serie de particularidades, de ventajas e inconvenientes.
Medios acuáticos
: En los medios acuáticos los problemas
principales son el abastecimiento de oxígeno (O2) y la
disminución de la luz a medida que aumenta la profundidad (hasta llegar a la
falta total de iluminación en las profundidades marinas), y también a una
escasez relativa de nutrientes, o de la posibilidad de acceder a ellos. Por
otra parte, en estos ecosistemas la influencia del clima es mucho menor, ya
que las características propias del agua amortiguan las diferencias de
temperatura.
Medios aéreos o terrestres
: En los medios aéreos los principales
problemas son la escasez del agua y también la obtención de nutrientes: el
aire no es un medio que pueda contener las sustancias necesarias para la vida.
Los organismos que habitan los medios aéreos se ven obligados a buscar los
nutrientes en el sustrato sólido, en el suelo. Esto hace que se vean ligados
al suelo de forma irremediable para la obtención del sustento. Por ello a
este tipo de ecosistemas se los puede llamar también terrestres, ya que si
bien el medio fluido es el aire, encuentran el alimento en la tierra.
Los ecosistemas terrestres están mucho más condicionados
que los acuáticos por los factores climáticos. Por ello podemos dividir las
tierras emergidas en una serie de grandes regiones biogeográficas. Éstas son
consecuencia no sólo del clima actual, sino también de la historia geológica
y de la influencia de las barreras geográficas (sistemas montañosos, mares,
desiertos...) que han condicionado la historia evolutiva de las especies. En la
actualidad las diferencias entre estas grandes regiones son algo difusas, no
sólo por la movilidad de las propias especies, sino también por la
intervención humana, que ha instalado y aclimatado especies en áreas que les
eran ajenas, provocando a menudo graves perjuicios para la fauna y flora
autóctonas.
Dinámica de los Ecosistemas
Como todos los sistemas, los ecosistemas tienen una
característica fundamental que los define: la de poseer una organización. Y
esta organización se mantiene gracias a los aportes continuos de información
que toma del exterior y, muy especialmente, a los procesos de autorregulación
que tienen lugar en su interior. Mediante estos procesos el sistema controla el
resultado de sus acciones anteriores y regula sus acciones futuras, tomando como
referencia la información que tiene de las pasadas.
En estos mecanismos de regulación se basa uno de los modelos
básicos en ecología: el modelo de la interacción depredador/ presa, también
conocido por el nombre de modelo de Lotka- Volterra. Este modelo explica los
mecanismos que hacen que las poblaciones mantengan un número medio de
individuos más o menos constante. El modelo se basa en que el número de
depredadores aumenta proporcionalmente al aumento del número de depredadores.
Evidentemente, esto provocará una disminución del número de presas, lo que
conlleva que ya no habrá suficiente alimento para todos los depredadores, y su
población, por tanto, disminuirá. Al disminuir la presión de la caza sobre su
número, la población de depredadores iniciándose así otra vez el circuito.
De esta manera los ecosistemas se autorregulan y mantienen un
equilibrio dinámico, del que no se apartan demasiado. Por esta razón, al
estudiar un ecosistema en un momento determinado sabemos que, con toda
probabilidad, podrá evolucionar en unas direcciones determinadas, siempre que
las influencias exteriores no sean suficientemente fuertes como para
desequilibrar el sistema de un modo catastrófico.
Cuanto más complejo es un ecosistema, mayor es la cantidad
de información que contiene y, por tanto, menor es su dependencia del medio
externo porque es mayor su capacidad de autorregulación.
Con ello se consigue su objetivo principal, que es la
persistencia, la capacidad de sobrevivir y perdurar.
Introducción al Funcionamiento del Ecosistema
El flujo químico y de energía sostienen la organización
del ecosistema y son los responsables de la individualidad de cada ecosistema.
En cada uno de ellos existe un grupo de organismos que interactúan, transforman
y transmiten energía y compuestos químicos.
La caracterización lineal del flujo químico y de energía a
través de los organismos se denomina cadena trófica o alimentaria. Cada
organismo de una cadena trófica se halla desplazado de la fuente energética
inicial, el sol, por otro nivel alimentario. El nivel alimentario o trófico de
un organismo es su posición respecto a la entrada inicial de energía a través
de los productores primarios.
Procesos en el Ecosistema- Flujo de
energía
Una de las interacciones más importantes entre los
organismos vivos y su ambiente está en la provisión de alimento. Esto implica
no sólo el suministro de energía para sobrevivir sino también de materia
prima para la producción de los tejidos celulares y, siendo indispensable
también para la fabricación de gametos garantizando de esta forma la
reproducción y, por ende, la continuidad de las especies. Sobre la tierra, la
fuente última de energía para la vida es la radiación solar o luz y ésta es
finalmente reirradiada de nuevo al espacio como calor.
Fuente de energía
En el ambiente hay básicamente dos fuentes de energía:
autótrofa y heterótrofa. La producción autótrofa de materia orgánica rica
en energía se lleva a cabo dentro del ecosistema por las plantas verdes en
presencia de luz por vía del proceso de fotosíntesis. También se
produce algo de energía en los ecosistemas marinos profundos alrededor de
chimeneas hidrotérmicas por bacterias oxidantes de azufre. Las plantas verdes y
las bacterias quimiosintéticas se llaman autótrofas. Por el contrario, una
fuente de energía heterótrofa es aquella en que la energía química se
importa como materia orgánica que se originó de la producción primaria de un autótrofo.
Fotosíntesis
Todas las plantas verdes crean su propio alimento mediante
una compleja serie de reacciones químicas impulsadas por la radiación solar.
Mucha de la energía solar que incide en la tierra se encuentra en la parte
ultravioleta e infrarroja del espectro, la cual no es efectiva para la
fotosíntesis. Cerca del 45% de la energía radiante total se encuentra entre la
parte visible del espectro (400-700 nm), la cual se absorbe por los pigmentos
fotosintéticos.
Cerca del 30% de esta energía disponible se disipa en
absorción inactiva, con el restante 70% útil para la formación de
intermediarios fotoquímicos que transfieren su energía a la fotosíntesis.
Después de unas complicadas transferencias de energía, en las cuales se
produce una importante pérdida, sólo el 9 % de la energía del sol puede
transformarse en compuestos estables de carbono, oxígeno e hidrógeno (CH2O).
Esta energía se convierte en unos 165 g de materia orgánica/m2 día
(límite superior de la producción bruta) que debe repartirse en la planta,
entre la respiración y la producción neta.
Aunque puede parecer que la eficiencia teórica del 9% sea
excesivamente pequeña, la fotosíntesis es uno de los procesos fotoquímicos
más eficientes que se conocen. Los organismos fotosintéticos pueden llamarse
organismos transformadores al presentar la única forma biológica importante
por la cual la vasta energía solar es transformada en energía de enlace
químico que mantiene la vida. Por estas razones la producción primaria es un
proceso clave en los ecosistemas.
Eficiencia de la FOTOSÍNTESIS
Eficiencia: Con este término se quiere expresar el
aprovechamiento real de los flujos de energía por parte de los organismos,
agrupados en sus respectivos niveles tróficos. La energía que fluye a lo largo
de una pirámide trófica se va reduciendo progresivamente a medida que se
acerca a su cúspide. Esto es así porque no todo el alimento consumido (es
decir, la parte de biomasa tomada del nivel inferior) se aprovecha totalmente
para producir nueva biomasa (o sea para el crecimiento de los organismos y para
la reproducción). En cada paso, en cada salto de un nivel trófico a otro, se
pierde una determinada cantidad de energía, la cual se disipa mayormente en
forma de calor, y no puede ser aprovechada por el ecosistema, sino que se
difunde por el medio, desvaneciéndose.
La eficiencia de un nivel trófico sería entonces la medida
de la proporción que se aprovecha del alimento que se toma de los niveles
inferiores para hacer aumentar la biomasa de ese nivel, comparada con la parte
que se pierde y se disipa en el proceso.
En los niveles superiores, por tanto, la energía disponible
es más escasa. Estos organismos tienen que aprovechar al máximo lo que toman
de los niveles inferiores y por ello son más eficientes. Además, con
frecuencia, no se limitan a buscar su alimento en el nivel trófico
inmediatamente inferior, sino que lo buscan también en otros niveles situados
más abajo, como hacen los omnívoros, el ser humano entre ellos.
Conociendo las fuentes de entrada y salida de energía en el
sistema, pueden realizarse estimaciones acerca de la producción máxima posible
en la Tierra a partir de la eficiencia máxima potencial de la fotosíntesis
(Loomis y Williams 1963). La incidencia máxima de energía solar sobre la
superficie del globo puede calcularse en unas 7000 kcal/m2 día y
dicho valor puede alcanzarse en latitudes templadas durante el verano, o las
zonas tropicales en cualquier día despejado (Szeicz 1968). Este valor, es pues,
el limite superior de la entrada de energía en el ecosistema. Mucha de esta
energía, sin embargo, se encuentra en la parte ultravioleta o infrarroja del
espectro, la cual no es efectiva en la fotosíntesis. Cerca del 45% de la
energía radiante total, como se ha mencionado anteriormente, es absorbida por
los pigmentos fotosintéticos. Como resultado de esto, podemos determinar, que
el 55% de la energía restante queda sin utilizarse.
La mayoría de las hojas verdes absorben la gran parte de
energía (cerca del 90%) en la parte visible del espectro y reflejan y
transmiten la mayor parte de la luz en la sección ultravioleta e infrarrojo. De
las 7000 kcal iniciales, cerca de 2755 kcal pueden invertirse potencialmente en
el proceso de la fotosíntesis (Mahler y Cordes 1966). De la energía radiante
total que llega a los productores primarios en un día muy claro y soleado, solo
el 28% se absorbe de una forma que pueda llegar a formar parte de la energía
del ecosistema.
Un máximo teórico del 9% de la energía del sol puede
transformarse en compuestos estables de carbono (C), oxígeno (O2) e
hidrógeno (H). Estas 635 kcal/m2 día, el límite superior de la
producción bruta, se convierte en una masa de unos 165 g de materia orgánica/m2
día que se deberá repartir en la planta, entre la respiración y la
producción neta.
Aunque pueda parecer que la eficiencia teórica del 9% y la
eficiencia efectiva de un 4,5% sean excesivamente pequeñas, la fotosíntesis es
uno de los procesos fotoquímicos mas eficientes que se conocen (Price 1970).
PRODUCCIÓN
Biomasa
Es la cantidad total de materia viviente que hay en un nivel
o ecosistema delimitado. Es usual referirnos a ella en términos de peso total
de un nivel trófico concreto, expresado en gramos por metro cuadrado de
superficie (o metro cúbico de volumen, como por ejemplo en un ecosistema
marino). Muy a menudo se dan los datos refiriéndonos solamente al peso del
elemento carbono (componente básico de toda la materia orgánica).
Producción
Es la cantidad de nueva biomasa que se produce en un
determinado tiempo. Dentro de la producción se incluyen tanto la nueva materia
orgánica que aparece por el crecimiento de los seres vivos que ya existían,
como la que aparece por el nacimiento de otros nuevos.
La energía que necesita un nivel trófico cualquiera en un
ecosistema ha de tomarla necesariamente del nivel trófico inferior. Cabe
preguntarse: ¿Cuánta energía pueden tomar los seres vivos (de un nivel
trófico determinado) de los que les preceden en la pirámide alimentaria, sin
agotarlos, sin extinguirlos? La respuesta está ligada a uno de los dos
conceptos que acabamos de explicar, el de producción: la cantidad de biomasa
que un nivel trófico superior puede tomar de otro inferior no puede ser mayor
que la producción del nivel inferior. Es decir, que para no explotar hasta la
extinción los niveles inferiores, se ha de limitar la cantidad de biomasa que
se retira de ellos con respecto al tamaño de su producción. La producción
representa la cantidad total máxima de energía que puede pasar de un nivel a
otro sin perjudicar el funcionamiento del nivel precedente.
Producción primaria
Los productores primarios son organismos que actúan de
entrada de la energía en los ecosistemas, transformando la energía radiante en
energía química. Aunque algunas bacterias pueden cursar esta transformación
de energía, en términos globales de flujo energético, son relativamente
insignificantes. Indiscutiblemente las plantas verdes constituyen los
principales productores primarios, tanto en los ecosistemas acuáticos como
terrestres, usando la energía solar para transformar el agua y el dióxido de
carbono pueden transformarse posteriormente en moléculas más complicadas, como
proteínas y lípidos. Todos los demás organismos de un ecosistema son
mantenidos por esta entrada de energía.
Los dos grandes grupos de organismos que dependen de los
productores primarios son los consumidores y los descomponedores. Los
consumidores son organismos que obtienen sus necesidades energéticas y
nutricias consumiendo otros organismos vivos. Los descomponedores son organismos
que satisfacen estas necesidades utilizando organismos en descomposición.
La entrada de energía en los animales y algunos
microorganismos se denomina, por lo común, producción secundaria.
Producción primaria terrestre
La temperatura y la pluviosidad son dos variables climáticas
que pueden considerarse de gran importancia como determinantes, a un nivel muy
general, de la producción primaria terrestre. Lieth (1973) ha examinado las
relaciones entre los dos factores y la información que se posee sobre
producción neta. Aunque resulta un trabajo muy instructivo como base de
investigación, este tipo de cálculos esta lleno de suposiciones y datos
posiblemente erróneos. Por ejemplo, la precipitación no es un factor ambiental
que influya directamente en el crecimiento vegetal. La efectividad de la
precipitación como promotora del crecimiento vegetal depende de su estado
físico (lluvia, nieve), su intensidad, así como del relieve como regulador de
la escorrentía y de las propiedades físicas del suelo que influyen en la
disponibilidad del agua.
El microclima puede diferir considerablemente del clima
regional y tales diferencias son significativas para la producción de las
plantas.
Producción primaria acuática
Dos diferencias entre los hábitats terrestre y acuático van
a influir en nuestro planteamiento sobre la producción primaria acuática.
Primero, la transparencia del agua es mucho menor que la del aire y entonces las
intensidades de luz son mucho menores en los sistemas acuáticos. Segundo, las
fuentes de nutrientes disponibles y lugares donde pueden ser utilizados para el
crecimiento vegetal tienden a estar más separados en el tiempo y en el espacio
de los sistemas acuáticos.
Los nutrientes inorgánicos se derivan inicialmente de la
meteorización de las partículas de roca. Estos nutrientes, además, se
reciclan en los ecosistemas gracias a la descomposición de la materia
orgánica.
En los ecosistemas terrestres la meterorización y
descomposición se localizan principalmente en las capas superiores del suelo.
Desde el punto de vista de la nutrición de las plantas esta organización
espacial es idónea. Las raíces de las plantas se concentran en las capas
superiores del suelo y pueden utilizar los nutrientes que existen allí. Los
nutrientes no utilizados serán lavados y transportados hacia abajo, siendo
utilizados por otras raíces. En consecuencia, se produce una situación
espacial favorable para mantener en general la producción primaria.
En los medios acuáticos y particularmente en los océanos,
abarcando casi el 90% de la superficie acuática, las zonas de utilización de
nutrientes y de descomposición están aisladas generalmente en el espacio. Los
organismos muertos en el océano no se hunden en una zona donde podrían ser
utilizados por las plantas de forma bastante rápida después de su
descomposición; en su lugar caen a las profundidades del océano donde no hay
suficiente luz para la fotosíntesis. El flujo de agua es un factor muy
importante que influye en el movimiento de los nutrientes desde el lugar de
descomposición hasta los lugares de utilización.
La producción primaria de los ecosistemas acuáticos esta
influida por los mismos ciclos anuales y diarios de la luz solar que inciden
también en la producción primaria terrestre. En los océanos polares, por
ejemplo, la producción esta concentrada en 2 o 4 meses de los 12, y se debe
únicamente a la posición del sol.
La intensidad de la luz en ecosistemas acuáticos también
disminuye con la profundidad. Esta extinción de la intensidad de luz está
influida por la cantidad de materia particulada en el agua y por la densidad de
fitoplancton.
La fotosíntesis, en la mayoría de los hábitats acuáticos
debe situarse cerca de la superficie. Pero esto hace que se encuentre lejos de
las fuentes de nutrientes. Estos nutrientes inorgánicos necesarios para el
crecimiento de las plantas a menudo se agotan en la superficie del agua,
especialmente en los momentos de máxima producción primaria. Numerosos son los
experimentos que han demostrado que el enriquecimiento del agua añadiendo
nutrientes puede estimular la producción primaria.
Muchos ecosistemas acuáticos pueden presentar ciclos anuales
característicos en la biomasa del fitoplancton y en la concentración de
nutrientes disueltos en el agua. Durante el invierno, cuando la temperatura y la
luz son factores limitantes importantes, los iones inorgánicos llegan a
alcanzar concentraciones relativamente altas. Durante la primavera, a medida que
van progresando la temperatura y la intensidad de luz, la biomasa de algas
aumenta y los nutrientes empiezan a escasear. Y en verano, las concentraciones
de nutrientes pueden alcanzar valores tan pequeños que sean indetectables.
Producción secundaria
El segundo eslabón corresponde a animales herbívoros.
Por ser los primeros animales que se alimentan en la cadena, se denominan
consumidores primarios.
El tercer eslabón corresponde a animales carnívoros. Como
es el primer organismo que se alimenta de carne, se llama carnívoro de primer
orden; y como es el segundo animal en la cadena, se le denomina consumidor de
segundo orden.
De esta manera continúan clasificándose los distintos
eslabones de la cadena.
Para finalizar la cadena y asegurar el flujo de la materia y
energía, existe un eslabón muy importante: los descomponedores.
Lo mencionado anteriormente puede representarse, utilizando
el ejemplo del grafico n* 1 (ver Anexo)
Trama alimentaria
La cadena alimentaria es una representación, pero en la
naturaleza puede determinarse la existencia de redes de cadenas que se
entrecruzan, formando, de este modo, tramas alimentarias. Tal es el caso del
grafico n* 2 (ver Anexo).
A partir de este ejemplo, puede deducirse que la interacción
es compleja, y se observa que un mismo individuo puede utilizarse como alimento
de varios animales. Esta trama puede denominarse como cerrada debido a la
acción de los descomponedores.
Es importante aclarar que los distintos animales tienen una
gama de alimentos, pero si existen en cantidades suficientes, se alimentaran de
aquel animal que es de predilección.
En toda cadena alimenticia va traspasando materia y energía
de un nivel a otro disminuyendo esta ultima en cada nivel de la misma.
La energía traspasada disminuye también debido al
porcentaje considerable que se transforma en calor.
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
(P), azufre (S), calcio (Ca), potasio (K), 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.
Flujo de Materia- Ciclos Biogeoquímicos
La energía sigue un curso unidireccional a través del
ecosistema, pero muchas sustancias ciclan una y otra vez por medio del sistema.
Tales materiales incluyen agua (H2O), nitrógeno (N2),
carbono (CO), fósforo (P), potasio (K), azufre (S), magnesio (Mg), calcio (Ca),
sodio (Na), cloro (Cl) y también algunos otros metales, como el hierro (Fe) y
el cobalto, que son necesarios para los organismos vivos, aunque en pequeñas
cantidades.
Los movimientos de las sustancias inorgánicas constituyen lo
que se denominan ciclos biogeoquímicos, debido a que abarcan elementos
constitutivos del ecosistema que pueden ser objeto de estudio tanto de Geología
como de la Biología. Las divisiones del entorno geológico son:
la atmósfera
la corteza sólida de la tierra
los océanos, lagos y ríos
Los componentes biológicos de los ciclos biogeoquímicos
incluyen los productores, consumidores y detritívoros (tanto los carroñeros,
como los descomponedores). Como resultado del trabajo metabólico de los
descomponedores, se liberan sustancias inorgánicas de los compuestos orgánicos
y retornando de esta manera al suelo o al agua. Desde allí, los materiales
inorgánicos pasan nuevamente a los tejidos de los productores, donde prosiguen
hacia los consumidores y luego a los detritívoros, a partir de los cuales
retornan nuevamente a los productores, iniciándose de esta manera el ciclo.
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 efecto
invernadero(ver Anexo) que puede estar provocando, con el cambio
climático(ver Anexo) consiguiente.
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.
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 mm.
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:
en la atmósfera
9-10 días
en los ríos
12-20 días
en lagos
1-100 años
en acuíferos subterráneos
300 años
en océanos
3 000 años
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.
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).
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 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 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.
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(ver Anexo).
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 consumir 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 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(ver Anexo) a
la atmósfera y ocasionando problemas como la lluvia ácida(ver Anexo).
Ciclo del Carbono
Cambio climático.
El clima es variable
A lo largo de los 4.600 millones de años de historia
de la Tierra las fluctuaciones climáticas han sido muy grandes. En algunas
épocas el clima ha sido cálido y en otras frío y, a veces, se ha pasado
bruscamente de unas situaciones a otras. Así, por ejemplo:
Algunas épocas de la Era Mesozoica (225 - 65 millones años BP) han
sido de las más cálidas de las que tenemos constancia fiable. En ellas
la temperatura media de la Tierra era unos 5ºC más alta que la actual.
En los relativamente recientes últimos 1,8 millones de años, ha habido
varias extensas glaciaciones alternándose con épocas de clima más
benigno, similar al actual. A estas épocas se les llama
interglaciaciones. La diferencia de temperaturas medias de la Tierra entre
una época glacial y otra como la actual es de sólo unos 5 ºC o 6ºC .
Diferencias tan pequeñas en la temperatura media del planeta son
suficientes para pasar de un clima con grandes casquetes glaciares
extendidos por toda la Tierra a otra como la actual. Así se entiende que
modificaciones relativamente pequeñas en la atmósfera, que cambiaran la
temperatura media unos 2ºC o 3ºC podrían originar transformaciones
importantes y rápidas en el clima y afectar de forma muy importante a la
Tierra y a nuestro sistema de vida.
Dentro de un invernadero la temperatura es más alta que en
el exterior porque entra más energía de la que sale, por la misma estructura
del habitáculo, sin necesidad de que empleemos calefacción para calentarlo.
En el conjunto de la Tierra de produce un efecto natural
similar de retención del calor gracias a algunos gases atmosféricos. La
temperatura media en la Tierra es de unos 15ºC y si la atmósfera no existiera
sería de unos -18ºC. Se le llama efecto invernadero por similitud, porque en
realidad la acción física por la que se produce es totalmente distinta a la
que sucede en el invernadero de plantas.
El efecto invernadero hace que la temperatura media de
la superficie de la Tierra sea 33ºC mayor que la que tendría si no
existieran gases con efecto invernadero en la atmósfera.
¿Por qué se produce el efecto invernadero?
El efecto invernadero se origina porque la
energía que llega del sol, al proceder de un cuerpo de muy elevada temperatura,
está formada por ondas de frecuencias altas que traspasan la atmósfera con
gran facilidad. La energía remitida hacia el exterior, desde la Tierra, al
proceder de un cuerpo mucho más frío, está en forma de ondas de frecuencias
mas bajas, y es absorbida por los gases con efecto invernadero. Esta retención
de la energía hace que la temperatura sea más alta, aunque hay que entender
bien que, al final, en condiciones normales, es igual la cantidad de energía
que llega a la Tierra que la que esta emite. Si no fuera así, la temperatura de
nuestro planeta habría ido aumentando continuamente, cosa que, por fortuna, no
ha sucedido.
Podríamos decir, de una forma muy
simplificada, que el efecto invernadero lo que hace es provocar que le energía
que llega a la Tierra sea "devuelta" más lentamente, por lo que es
"mantenida" más tiempo junto a la superficie y así se mantiene la
elevación de temperatura.
Gases con efecto invernadero
Acción relativa
Contribución real
CO2
1 (referencia)
76%
CFCs
15 000
5%
CH4
25
13%
N2O
230
6%
Como se indica en la columna de acción relativa, un gramo de
CFC produce un efecto invernadero 15 000 veces mayor que un gramo de CO2
, pero como la cantidad de CO2 es mucho mayor que la del resto de los
gases, la contribución real al efecto invernadero es la que señala la columna
de la derecha
Otros gases como el oxígeno y el nitrógeno, aunque se
encuentran en proporciones mucho mayores, no son capaces de generar efecto
invernadero.
Aumento de la concentración de gases con efecto invernadero
En el último siglo la concentración de anhídrido
carbónico y otros gases invernadero en la atmósfera ha ido creciendo
constantemente debido a la actividad humana:
A comienzos de siglo por la quema de grandes masas de vegetación para
ampliar las tierras de cultivo
En los últimos decenios, por el uso masivo de combustibles fósiles
como el petróleo, carbón y gas natural, para obtener energía y por los
procesos industriales.
La concentración media de dióxido de carbono se ha
incrementado desde unas 275 ppm antes de la revolución industrial, a 315 ppm
cuando se empezaron a usar las primeras estaciones de medida exactas en 1958,
hasta 361 ppm en 1996.
Los niveles de metano se han doblado en los últimos 100
años. En 1800 la concentración era de aproximadamente o.8 ppmv y en 1992 era
de 17. ppmv
La cantidad de óxido de dinitrógeno se incrementa en un
0.25% anual. En la época preindustrial sus niveles serían de alrededor de
0.275 ppmv y alcanzaron los 0.310 ppmv en 1992.
Cambio climático
Por lógica muchos científicos piensan que a mayor
concentración de gases con efecto invernadero se producirá mayor aumento en la
temperatura en la Tierra. A partir de 1979 los científicos comenzaron a afirmar
que un aumento al doble en la concentración del CO2 en la atmósfera
supondría un calentamiento medio de la superficie de la Tierra de entre 1,5 y
4,5 ºC.
Estudios más recientes sugieren que el calentamiento se
produciría mas rápidamente sobre tierra firme que sobre los mares. Asimismo el
calentamiento se produciría con retraso respecto al incremento en la
concentración de los gases con efecto invernadero. Al principio los océanos
más fríos tenderán a absorber una gran parte del calor adicional retrasando
el calentamiento de la atmósfera. Sólo cuando los océanos lleguen a un nivel
de equilibrio con los más altos niveles de CO2 se producirá el
calentamiento final.
Como consecuencia del retraso provocado por los océanos, los
científicos no esperan que la Tierra se caliente todos los 1.5 - 4.5 ºC hasta
hace poco previstos, incluso aunque el nivel de CO2 suba a más del
doble y se añadan otros gases con efecto invernadero. En la actualidad el IPCC
predice un calentamiento de 1.0 - 3.5 ºC para el año 2100.
La temperatura media de la Tierra ha crecido unos 0.6ºC en
los últimos 130 años
Los estudios más recientes indican que en los últimos años
se está produciendo, de hecho, un aumento de la temperatura media de la Tierra
de algunas décimas de grado. Dada la enorme complejidad de los factores que
afectan al clima es muy difícil saber si este ascenso de temperatura entra
dentro de la variabilidad natural (debida a factores naturales) o si es debida
al aumento del efecto invernadero provocado por la actividad humana.
Para analizar la relación entre las diversas variables y los
cambios climáticos se usan modelos computacionales de una enorme complejidad.
Hay diversos modelos de este tipo y, aunque hay algunas diferencias entre ellos,
es significativo ver que todos ellos predicen relación directa entre incremento
en la temperatura media del planeta y aumento de las concentraciones de gases
con efecto invernadero.
Como se citaba en la Introducción la misma IPCC, la
institución más relevante en el estudio de este problema y que hasta el año
1995 no había confirmado relación entre los dos fenómenos, en su informe de
1995 incluye un párrafo muy cauto pero significativo:
"el conjunto de evidencias sugiere un cierto grado
de influencia humana sobre el clima global"
Consecuencias del cambio climático
No es posible predecir con gran seguridad lo que pasaría en
los distintos lugares, pero es previsible que los desiertos se hagan más
cálidos pero no más húmedos, lo que tendría graves consecuencias en el
Oriente Medio y en África donde el agua es escasa. Entre un tercio y la mitad
de todos los glaciares del mundo y gran parte de los casquetes polares se
fundirían, poniendo en peligro las ciudades y campos situados en los valles que
se encuentran por debajo del glaciar. Grandes superficies costeras podrían
desaparecer inundadas por las aguas que ascenderían de 0,5 a 2 m., según
diferentes estimaciones. Unos 118 millones de personas podrían ver inundados
los lugares en los que viven por la subida de las aguas.
Tierras agrícolas se convertirían en desiertos y, en
general, se producirían grandes cambios en los ecosistemas terrestres. Estos
cambios supondrían una gigantesca convulsión en nuestra sociedad, que en un
tiempo relativamente breve tendría que hacer frente a muchas obras de
contención del mar, emigraciones de millones de personas, cambios en los
cultivos, etc.
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
Ciclo del Fósforo
Eutrofización
Concepto de eutrofización
Un río, un lago o un embalse sufren eutrofización cuando
sus aguas se enriquecen en nutrientes. Podría parecer a primera vista que es
bueno que las aguas estén bien repletas de nutrientes, porque así podrían
vivir más fácil los seres vivos. Pero la situación no es tan sencilla. El
problema está en que si hay exceso de nutrientes crecen en abundancia las
plantas y otros organismos. Más tarde, cuando mueren, se pudren y llenan el
agua de malos olores y le dan un aspecto nauseabundo, disminuyendo
drásticamente su calidad.
El proceso de putrefacción consume una gran cantidad del
oxígeno disuelto y las aguas dejan de ser aptas para la mayor parte de los
seres vivos. El resultado final es un ecosistema casi destruido.
Agua eutrófica y oligotrófica
Cuando un lago
o embalse es pobre en nutrientes (oligotrófico) tiene las aguas claras, la luz
penetra bien, el crecimiento de las algas es pequeño y mantiene a pocos
animales. Las plantas y animales que se encuentran son los característicos de
aguas bien oxigenadas como las truchas.
Al ir cargándose de nutrientes el lago se convierte en
eutrófico. Crecen las algas en gran cantidad con lo que el agua se enturbia.
Las algas y otros organismos, cuando mueren, son descompuestos por la actividad
de las bacterias con lo que se gasta el oxígeno. No pueden vivir peces que
necesitan aguas ricas en oxígeno, por eso en un lago de estas características
encontraremos barbos, percas y otros organismos de aguas poco ventiladas. En
algunos casos se producirán putrefacciones anaeróbicas acompañadas de malos
olores Las aguas son turbias y de poca calidad desde el punto de vista del
consumo humano o de su uso para actividades deportivas. El fondo del lago se va
rellenando de sedimentos y su profundidad va disminuyendo.
Nutrientes que eutrofizan las aguas
Los nutrientes que más influyen en este proceso son los
fosfatos y los nitratos. En algunos ecosistemas el factor limitante es el
fosfato, como sucede en la mayoría de los lagos de agua dulce, pero en muchos
mares el factor limitante es el nitrógeno para la mayoría de las especies de
plantas.
En los últimos 20 o 30 años las concentraciones de
nitrógeno y fósforo en muchos mares y lagos casi se han duplicado. La mayor
parte les llega por los ríos. En el caso del nitrógeno, una elevada
proporción (alrededor del 30%) llega a través de la contaminación
atmosférica. El nitrógeno es más móvil que el fósforo y puede ser lavado a
través del suelo o saltar al aire por evaporación del amoniaco o por
desnitrificación. El fósforo es absorbido con más facilidad por las
partículas del suelo y es arrastrado por la erosión erosionadas o disuelto por
las aguas de escorrentía superficiales.
En condiciones naturales entra a un sistema acuático menos
de 1Kg de fosfato por hectárea y año. Con los vertidos humanos esta cantidad
sube mucho. Durante muchos años los jabones y detergentes fueron los
principales causantes de este problema. En las décadas de los 60 y 70 el 65%
del peso de los detergentes era un compuesto de fósforo, el tripolifosfato
sódico, que se usaba para "sujetar" a los iones Ca, Mg, Fe y Mn. De
esta forma se conseguía que estos iones no impidieran el trabajo de las
moléculas surfactantes que son las que hacen el lavado. Estos detergentes
tenían alrededor de un 16% en peso de fósforo. El resultado era que los
vertidos domésticos y de lavanderías contenían una gran proporción de ion
fosfato. A partir de 1973 Canadá primero y luego otros países, prohibieron el
uso de detergentes que tuvieran más de un 2,2% de fósforo, obligando así a
usar otros quelantes con menor contenido de este elemento. Algunas legislaciones
han llegado a prohibir los detergentes con más de 0,5% de fósforo.
Fuentes de eutrofización
a) Eutrofización natural.- La eutrofización es un proceso
que se va produciendo lentamente de forma natural en todos los lagos del mundo,
porque todos van recibiendo nutrientes.
b) Eutrofización de origen humano.- Los vertidos humanos
aceleran el proceso hasta convertirlo, muchas veces, en un grave problema de
contaminación. Las principales fuentes de eutrofización son:
los vertidos urbanos, que llevan detergentes y desechos orgánicos
los vertidos ganaderos y agrícolas, que aportan fertilizantes, desechos
orgánicos y otros residuos ricos en fosfatos y nitratos.
Medida del grado de eutrofización
Para conocer el nivel de eutrofización de un agua
determinada se suele medir el contenido de clorofila de algas en la columna de
agua y este valor se combina con otros parámetros como el contenido de fósforo
y de nitrógeno y el valor de penetración de la luz. Medidas para evitar la
eutrofización
Lo más eficaz para luchar contra este tipo de contaminación
es disminuir la cantidad de fosfatos y nitratos en los vertidos, usando
detergentes con baja proporción de fosfatos, empleando menor cantidad de
detergentes, no abonando en exceso los campos, usando los desechos agrícolas y
ganaderos como fertilizantes, en vez de verterlos, etc. En concreto:
Tratar las aguas residuales en EDAR (estaciones depuradoras de aguas
residuales) que incluyan tratamientos biológicos y químicos que eliminan
el fósforo y el nitrógeno.
Almacenar adecuadamente el estiércol que se usa en agricultura.
Usar los fertilizantes más eficientemente.
Cambiar las prácticas de cultivo a otras menos contaminantes.
Reducir las emisiones de NOx y amoniaco.
Tabla de datos de contaminantes con azufre
Compuesto
Fuentes principales
S Producido
(Tg y -1)
Concentración típica
Tiempo de Vida
Sumidero
Natural
Contaminado
Sulfuro de carbonilo
(COS)
Suelos, Marismas, Quema de biomasa
4.7
500 pptv
?
44 años
Fotolisis Océanos , Estratosfera
Disulfuro de carbono
(CS
2 )
Océanos, Suelos
106
15-30 pptv
100-200 pptv
12 días
Por fotolisis produce SO
2
Disulfuro de dimetilo DMS ((CH
3) 2S)
Descomposición de algas en el océano
27-56
<10 pptv
100 pptv
0.6 días
Deposición en océano Oxidación a SO
2
Sulfuro de hidrógeno
(H
2 S)
Reducción bacteriana, Suelos y humedales
variable
30-100 pptv*
330-810 pptv
4.4 días
Fotolisis
Dióxido de azufre (SO
2)
Origen humano, Volcanes, Oxidación de H
2S
103
24-90 pptv
>5 ppbv
2-4 días
Deposición seca y húmeda, Oxidación a SO
4-2
Sulfato
(SO
4-2)
Superficie mar Oxidación desde SO
2
38
0.01
m gs/m3
>2.5
m gs/m3
1 semana
Deposición seca y húmeda
Lluvia ácida
Algunas de las moléculas que contaminan la atmósfera son
ácidos o se convierten en ácidoscon el agua de lluvia. El
resultado es que en muchas zonas con grandes industrias se ha comprobado que la
lluvia es más ácida que lo normal y que también se depositan partículas
secas ácidas sobre la superficie, las plantas y los edificios. Esta lluvia
ácida ya no es el don beneficioso que revitalizaría tierras, ríos y lagos;
sino que, al contrario, trae la enfermedad y la decadencia para los seres vivos
y los ecosistemas.
Causas de la deposición ácida
Algunas industrias o centrales térmicas que usan
combustibles de baja calidad, liberan al aire atmosférico importantes
cantidades de óxidos de azufre y nitrógeno. Estos contaminantes pueden
ser trasladados a distancias de hasta cientos de kilómetros por las corrientes
atmosféricas, sobre todo cuando son emitidos a la atmósfera desde chimeneas
muy altas que disminuyen la contaminación en las cercanías pero la trasladan a
otros lugares.
En la atmósfera los óxidos de nitrógeno y azufre son
convertidos en ácido nítrico y sulfúrico que vuelven a la tierra con
las precipitaciones de lluvia o nieve (lluvia ácida). Otras veces,
aunque no llueva, van cayendo partículas sólidas con moléculas de ácido
adheridas (deposición seca).
La lluvia normal es ligeramente ácida, por llevar ácido
carbónico que se forma cuando el dióxido de carbono del aire se disuelve en el
agua que cae. Su pH suele estar entre 5 y 6. Pero en las zonas con la atmósfera
contaminada por estas sustancias acidificantes, la lluvia tiene valores de pH de
hasta 4 o 3 y, en algunas zonas en que la niebla es ácida, el pH puede llegar a
ser de 2,3, es decir similar al del zumo de limón o al del vinagre.
Daños provocados por la deposición ácida
Es interesante distinguir entre:
a) Ecosistemas acuáticos.- En ellos está muy
demostrada la influencia negativa de la acidificación. Fue precisamente
observando la situación de cientos de lagos y ríos de Suecia y Noruega, entre
los años 1960 y 1970, en los que se vio que el número de peces y anfibios iba
disminuyendo de forma acelerada y alarmante, cuando se dio importancia a esta
forma de contaminación.
La reproducción de los animales acuáticos es alterada,
hasta el punto de que muchas especies de peces y anfibios no pueden subsistir en
aguas con pH inferiores a 5,5,. Especialmente grave es el efecto de la lluvia
ácida en lagos situados en terrenos de roca no caliza, porque cuando el terreno
es calcáreo, los iones alcalinos son abundantes en el suelo y neutralizan, en
gran medida, la acidificación; pero si las rocas son granitos, o rocas ácidas
pobres en cationes, los lagos y ríos se ven mucho más afectados por una
deposición ácida que no puede ser neutralizada por la composición del
suelo.
b) Ecosistemas terrestres.- La influencia sobre las
plantas y otros organismos terrestres no está tan clara, pero se sospecha que
puede ser un factor muy importante de la llamada "muerte de los bosques"
que afecta a grandes extensiones de superficies forestales en todo el mundo.
También parece muy probable que afecte al ecosistema terrestre a través de los
cambios que produce en los suelos, pero se necesita seguir estudiando estos
temas para conocer mejor cuales pueden ser los efectos reales.
c) Edificios y construcciones.- La corrosión
de metales y construcciones es otro importante efecto dañino producido por la
lluvia ácida. Muchos edificios y obras de arte situadas a la intemperie se
están deteriorando decenas de veces más aprisa que lo que lo hacían antes de
la industrialización y esto sucede por la contaminación atmosférica,
especialmente por la deposición ácida.
